Список использованных источников
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Международный государственный экологический институт
Имени А. Д. Сахарова»
Белорусского государственного университета
Факультет экологической медицины
Кафедра иммунологии
Контрольная работа
по дисциплине: «Радиационная генетика»
Вариант № 31
Студентки 4 курса
Группа А82МЕЭ2
Одинец Екатерины Антоновны
Оценка
Дата
Подпись преподавателя
Минск, 2021
Механизмы радиозащитного действия меланиновых пигментов
Меланины – это полимеры, производные окисленного тирозина, в организме находятся в комплексе с белками.
Меланин не токсичен, содержится в тканях микроорганизмов, растений, животных и человека (придает окраску волосам, ресницам, радужной оболочке глаза, коже), в ряде пищевых продуктов (чае, кофе, какао, шоколаде, грибах, черном винограде, красном вине и т. д.). Поскольку меланин защищает организм от ультрафиолетового облучения, он образуется в клетках кожи человека под воздействием солнечных лучей, создавая «загар».
В мировой литературе есть сведения о способности этого пигмента уменьшать летальное действие ионизирующей радиации. Были проведены исследования на разных биологических объектах – животных (дрозофила, мыши, крысы) и культивируемых клетках человека.
|
|
|
Показано, что пигмент меланин обладает высокой генопротекторной активностью при остром воздействии ионизирующей радиации в широком интервале доз. При этом было установлено, что меланин эффективно снижает частоту индуцированных ионизирующей радиацией мутаций как в соматических, так и в зародышевых клетках.
Интересно, что радиозащитная эффективность меланина оказалась более высокой при хроническом облучении, чем при остром. Известно, что меланин является очень активным акцептором и донором электронов и обладает высокой антирадикальной активностью. Поэтому чем ниже мощность дозы или меньше доза облучения, тем выше возможность для меланина осуществлять свое протекторное действие.
Так, у многочисленных видов микроскопических грибов, актиномицетов и некоторых бактерий бурые и черные меланиновые пигменты служат защитой от жестких электромагнитных излучений и являются основной причиной высокой устойчивости пигментированных микроорганизмов не только к ультрафиолетовому (в том числе и коротковолновому), но и к рентгеновскому излучению.
Штаммы микроорганизмов, содержащих меланиновые пигменты, настолько устойчивы к действию солнечного ультрафиолета и космических лучей, что живут и размножаются в высоких слоях атмосферы, горах, пустынях, Арктике и Антарктике - там, где другие микроорганизмы погибают. Меланин в определенных условиях увеличивает выживание даже после абсолютно летальной дозы (ЛД100) радиации. Повышение естественного радиоактивного фона, обусловленное применением радиоактивных веществ, нарушением хранения радиоактивных отходов и т. д., способствует преимущественному развитию темнопигментированных грибов, некоторые из них выживают после облучения почвы дозой 6400 Гр. Имеются сведения о преимущественной встречаемости меланинсодержащих видов грибов в почвенных образцах, отобранных после взрыва атомной бомбы в районе атолла Бикини.
|
|
|
В ряде работ показана повышенная радиоустойчивость черных мышей, а также появление гиперпигментации у белых и серых в результате.
При сравнении выживаемости гаммаоблученных белых и черных штаммов дрожжей также выявлены различия, обусловленные присутствием в клетках черного пигмента меланиновой природы. Клетки трансплантируемой меланомы хомячка, содержащие меланин, в 2 раза более устойчивы к летальному действию радиации, чем такие же клетки, лишенные пигмента.
|
|
|
По данным одной из работ, облучение аксолотлей дозами 500, 1500,3000 Р стимулировало процесс меланизации в печени, голове и глазах. Автор указывает, что такая гиперпигментация является защитной реакцией организма на облучение. Аналогичные данные получены и при облучении гипофиза лягушки гамма-лучами: усилилось образование меланинов в меланофорах кожи вследствие выделения интермедина из средней доли гипофиза и изменения обмена тирозина. В первые часы после облучения в тканях облученных животных наблюдается усиление окисления тирозина.
Меланины животного происхождения способны взаимодействовать со многими радиоактивными элементами: цезием, радием, кобальтом, рутением, стронцием, торием, а также с радиоактивными изотопами цинка, кадмия, свинца, хрома, марганца и железа.
Было установлено, что меланин эффективно сорбирует ионы различных металлов. Таким же образом меланины грибного происхождения сорбируют ионы Pb, Th, Hg, La, Zn, Cz. По-видимому, аналогичные свойства животного меланина ответственны за преимущественное накопление 226Ra в пигментированных тканях животных, а также в меланоме. Если в среде концентрация 226Ra в пегментарных тканях животных, а также меланоме. Если в среде концентрация 226Ra составляет 25,1 Ки/кг, то в меланоме накапливается до 40-360 Ки/кг.
|
|
|
Как отмечал Н. И. Вавилов, в центрах формообразования растений (центры происхождения растений – по Н.И.Вавилову) преобладают сильно пигментированные формы. Отбор человеком светлоокрашенных форм растений при продвижении их культуры в более северные районы означает, по мнению Щербакова, отбор форм, менее защищенных от мутагенных факторов по сравнению с пигментированными дикорастущими формами. Очевидно, не случаен тот факт, что ткани растений, окружающие генеративные ткани, окрашены пигментами, которые, вероятно, должны обеспечивать их защиту от мутагенов. Наличие форм с высоким содержанием пигмента характерно для высокогорных областей с повышенным уровнем ультрафиолетовой радиации и космических лучей.
В ряде экспериментов были сделаны попытки, использовать меланин для усиления биологической радиорезистентности. В одной работе из гриба Pullularia prototropha было выделено четыре фракции меланина, различающиеся растворимостью в щелочи и этаноле.
Установлено, что фенолы могут связываться с ДНК, в частности с тимином. Радиационное повреждение ДНК как раз и начинается с тимина, а меланин способен не только улавливать и обезвреживать свободные радикалы, но и регулировать концентрацию неспаренных электронов. Кроме того, для ряда фенолов (Na-галлат, пропилгаллат, кумарины и катехины) показана антимутагенная активность. В качестве одной из гипотез, объясняющих их антимутагенную способность, предполагается взаимодействие фенолов с функциональными группами ДНК, которое может экранировать важные участки ДНК от действия мутагена или отводить избыточную энергию. Это послужило предпосылкой для исследования способности меланина защищать наследственные структуры организма от индукции радиационных мутаций.
Совокупность проведённых исследований свидетельствует о наличии у меланиновых пиментов лечебного действия при его курсовом приёме с питьевой водой после облучения. Это действие проявляется увеличением выживаемости мышей при костномозговой форме ОЛБ, вызванной кратковременным или фракционированным радиационным воздействием. При остром облучении в дозе, соответствующей по летальности СД80/30, величина достигнутого эффекта составила 40%, а при СД100/30 – 7-16%.
На рисунке 1 представлен лечебный эффект меланиновых пиментов при фракционированном облучении.
 |
Рисунок 1 - Лечебный эффект меланина при фракционированном облучении (суммарная доза 10 Гр) в течение 12 суток (с перерывом 2 суток)
Примечание: ↑ – обозначено облучение по 1 Гр; Контроль – 1; Меланин – 2 (с 1-х сутокот начала воздействия и далее до 30-х суток после его окончания)
При 10-кратном фракционированном облучении в дозе 10
Гр число благоприятных исходов у леченных животных, по данным исследованием превысило показатель в контроле на 56%.
При 12-кратном рентгеновском облучении по 1 Гр в суммарной дозе 12 Гр (за 16 суток) смертность в контроле достигла ~83% (из 18 выжило 3; 16,7%). Приём меланина с 1-х суток повысил выживаемость только до 22,2% (из 18 выжило 4), при этом способствовал на протяжении всего периода наблюдения сохранению массы тела на более высоком уровне, чем в контроле.
Дополнительным подтверждением благоприятного влияния меланина при кратковременном и фракционированном облучении в летальных дозах помимо выживаемости свидетельствуют такие показатели как динамика массы, ориентировочно-двигательная активность, которые у леченных животных претерпевали меньшие изменения и восстанавливались лучше, чем у контрольных. Положительное действие меланина в разгаре заболевания приводит также к снижению степени поражения кроветворения
и ослаблению инфекционных осложнений.
Для исследования действия меланина на состояние нервной системы после облучения животных была изучена спонтанная двигательная активность, которая отражает психоэмоциональный статус животных.
Результаты, полученные при остром однократном
воздействии и представленные в таблице 19, демонстрируют серьёзное угнетение всех параметров активности у мышей после облучения в дозе 6,5 Гр (СД80/30). В разгаре ОЛБ (13-е сутки) суммарный показатель у контрольных животных находился на уровне 29,0 ± 8,1, что составляет 23,2% от значений физиологической нормы (биоконтроль 125,0 ± 8,3). В этот период влияние меланина при приёме внутрь (12,5 мг/100 мл с 1-х суток) проявилось лишь в некотором увеличении по сравнению с облучённым контролем суммарной активности (до 36,75 ± 22,4).
Однако тестирование в «открытом поле» мышей, перенёсших ОЛБ, показало, что лечебное применение меланиновых пигментов ускоряет
восстановление локомоторной активности и психофизиологического статуса.
На 34-е сутки после облучения большинство показателей у леченных животных находились на существенно более высоком уровне, чем у контрольных. Суммарный показатель составил соответственно 75,7%
(94,6±6,7) и 42% (52,8±19,8) (р <0,05) от значений в биологическом контроле (125 ± 8,3). Изучение влияния меланина на кроветворение проведено при 10-кратном облучении по аналогичной схеме (5 дней по 0,5 Гр и повторно через 2 дня в том же режиме) в суммарной дозе 5 Гр. При таком воздействии летальных исходов или каких-либо внешних проявлений изменения общего состояния и поведения в обеих экспериментальных группах отмечено не было.
Исследование кроветворения показало, что у контрольных мышей уже на 7-е сутки от начала облучения наблюдается заметное снижение количества лейкоцитов, миелокариоцитов в костном мозге, массы селезёнки и тимуса.
Применение меланина смягчало выраженность пострадиационных изменений. В период наибольшего угнетения кроветворения (7 сутки) у леченных мышей приём меланина способствовал сохранению на более высоком уровне количества тромбоцитов в периферической
крови (873±10,6×109/л; в контроле 715±46,6×109/л; р <0,02), миелокариоцитов в костном мозге (13,7±2,8×106 ядросодержащих клеток на бедро; в контроле 8,1±1,17×106 ядросодержащих клеток
на бедро; р <0,1) и ускорял восстановление показателей гемопоэза на 14-е и 21-е сутки. Проведённые исследования демонстрируют эффективность использования меланиновых у мышей, находящихся под действием фракционированного достаточно длительного (на протяжении 14-
16 суток) облучения. Наилучший результат по интегральному показателю выживаемости получен при дозе, близкой к СД60/30. Положительный эффект зарегистрирован также по снижению негативного влияния облучения на потерю массы тела и состояние кроветворения.
На основании результатов, полученных при фракционированном облучении, можно рассчитывать на успешность применения меланина и при облучении с малой мощностью дозы.
Таким образом, в ходе выполненных исследований обнаружены новые данные о противолучевых свойствах меланина, и получены доказательства его эффективности при применении внутрь после кратковременного и многократного фракционированного облучения в летальных и не летальных дозах. Низкая токсичность, простой и безопасный способ введения, возможность приёма профилактически и после облучения расширяют доступность и условия применения меланина при различных ситуациях, связанных с воздействием ионизирующего излучения.
Обнаружение высокой эффективности меланиновых пигментов в защите от малых доз радиации и в уменьшении генетических последствий хронического облучения свидетельствует о перспективности использования меланина для защиты населения, проживающего в районах с повышенным радиационным фоном.
Список использованных источников
1. Бортновский, В.Н. Радиационная медицина / В.Н. Бортновский, В.Н. Бортновского. – Гомель: ГомГМУ, 2016. – 213 с.
2. Бурак, И.И. Радиационная медицина / И.И. Бурак, О.А. Черкасова, С.В. Григорьева. – Витебск: ВГМУ, 2018. – 206 с.
3. Матвеенко, В.Н. Радиационная медицина / В.Н. Матвеенко. – Витебск, 2009. – 304 с.
4. Стожаров, А.Н. Радиационная и экологическая медицина: учеб. пособие / А.Н. Стожаров, А.Н. Стожарова. – Мн.: РИВШ, 2015. – 158 с.
5. Легеза, В.И. Радиобиология, радиационная физиология и медицина / В.И. Легеза, И.Б. Ушаков, А.Н. Гребенюк. – 3-е изд., испр. и доп. – СПб: Фолиант, 2017. – 176 с.
Дата добавления: 2022-11-11; просмотров: 14; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!