Молекулярно-клеточные механизмы фазовых переходов на кривых дожития животных после радиационного воздействия (на примере беспозвоночного DAPHNIA MAGNA)

ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 11
1.1. Механизмы биологического воздействия редко- и плотноионизирующих излучений на организм 11
1.2. Ионизирующее излучение как фактор, индуцирующий развитие оксидативного стресса 15
1.3. Активные формы кислорода и механизмы их образования 16
1.4. Антиоксидантная система клетки 19
1.5. Характеристика D. magna как модельного организма для проведения радиобиологических и экотоксикологических исследований 20
1.6. Редко- и плотноионизирующее излучение как фактор, вызывающий изменения жизнеспособности ракообразных Daphnia magna и других беспозвоночных 23
1.7. Многофазовость кривых дожития 26
1.8. Интегральная оценка оксидативного стресса по изменению метаболической активности клеток 28
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 30
2.2. Схема облучения D. magna ?-квантами и протонами 31
2.3. Анализ выживаемости Daphnia magna, облученных гамма-квантами 33
2.4. Определение метаболической активности МТТ-методом для оценки оксидативного стресса у облученных Daphnia magna 35
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 37
3.1. Построение математических моделей для анализа кривых дожития и обнаружения критических периодов онтогенеза в жизненном цикле D. magna 37
3.1.1. Анализ кривых дожития D. magna в контрольной группе 37
3.1.2. Анализ кривых дожития D. magna после облучения ?-квантами 39
3.1.3. Анализ кривых дожития облученных D. magna в малочисленных когортах 41
3.1.4. Анализ кривых дожития D. magna после облучения протонами 44
3.2. Радиационно-индуцированные изменения плодовитости у D. magna 45
3.2.1. Анализ плодовитости D. magna после облучения ?-квантами 45
3.2.2. Анализ плодовитости D. magna после облучения протонами 48
3.3. Анализ биохимических механизмов формирования фазовых переходов на кривых дожития 53
3.4. Анализ метаболических изменений у D. magna после облучения протонами 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………….55
ВЫВОДЫ 60
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 61

Весь текст будет доступен после покупки

Актуальность проблемы. В условиях современного развития атомной энергетики и ядерных медицинских технологий радиация становится одним из значимых антропогенных факторов окружающей среды. В связи с этим возникает потребность тщательного изучения, прогнозирования и предотвращения возможных последствий, вызванных воздействием ионизирующего излучения на компоненты биоты, особенно в условиях аварийных выбросов. Научная значимость таких исследований заключается в получении новых экспериментальных и теоретических данных, которые внесут существенный вклад в решение проблемы безопасности атомной отрасли. Кроме того, в промышленности и медицине расширяются сферы использования надфоновых уровней ионизирующих излучений, которые играли и играют в настоящее время важную роль в эволюции живого и процессах жизнедеятельности отдельных особей. Понимание закономерностей и механизмов радиационных эффектов позволит управлять лучевыми реакциями организма, применять в радиофармакологии и в медицинской практике, в первую очередь, в широко развивающейся в настоящее время междисциплинарной науке – ядерной медицине.
До 80% радиационно-индуцированных повреждений в клеках являются результатом косвенного действия радиации, реализуемого за счет высокореакционных свободных радикалов, в частности, активных форм кислорода (АФК), которые образуются в результате радиолиза воды [17]. При незначительном количестве в клетке АФК максимально быстро нейтрализуются компонентами антиоксидантной системы защиты организма, представленной, главным образом, ферментами. При интенсивном воздействии стрессорного фактора собственная антиоксидантная система организма становится недостаточно эффективной в подавлении свободнорадикальных процессов. Свободные радикалы взаимодействуют с важнейшими биомолекулами, вследствие чего образуются органические перекиси и запускаются быстропроходящие реакции окисления. В результате перекисного окисления в организме накапливается множество измененных молекул, и начальный радиационный эффект многократно усиливается. Это приводит к изменению в структуре биологических мембран, их сорбиционных свойств и проницаемости. Изменения в мембранах лизосом приводят к освобождению и активации ДНК-азы, РНКазы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и ряда других ферментов. Посредством диффузии гидролитические ферменты могут достигать рганоидов клетки. Под действием этих ферментов происходит дальнейший распад макромолекулярных компонентов клетки, в том числе нуклеиновых кислот, белков. Разобщение окислительного фосфорилирования приводит к угнетению синтеза АТФ и к нарушению биосинтеза белков. Это в конечном итоге ведет к развитию ряда патологий, а также к преждевременному старению и снижению продолжительности жизни [2; 10].

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Механизмы биологического воздействия редко- и плотноионизирующих излучений на организм

В зависимости от величины линейной передачи энергии (ЛПЭ), определяющей, какое количество энергии передается веществу в среднем на единицу длины пройденного в нём пути, излучения делят на редко- и плотноионизирующие. К первым относят все электромагнитные излучения, ко вторым – корпускулярные.
Редкоионизирующие излучения обладают сравнительно высокой проникающей способностью, в результате чего их энергия распределяется в объёме облученного вещества более равномерно, чем при воздействии в плотноионизирующих излучений.
В настоящей работе в качестве редкоионизирующего излучения было использовано ?-излучение, в качестве плотноионизирующего – протонное.
?-излучение представлено электромагнитными волнами, длина которых значительно меньше межатомных расстояний (10-8 см). Поток фотонов поглощается веществом в основном за счет электромагнитного взаимодействия. Фотоны не имеют электрического заряда и, следовательно, не подвержены влиянию дальнодействующих кулоновских сил. Поэтому при прохождении через вещество фотоны сравнительно редко сталкиваются с электронами и ядрами атомов, но при столкновении, как правило, резко отклоняются от своего пути, т.е. практически выбывают из пучка. Т.к. фотоны не имеют массы покоя и, следовательно, скорости, отличной от скорости света, в среде они не могут замедляться. Фотоны либо поглощаются, либо рассеиваются, причем в основном на большие углы. При прохождении пучка фотонов через вещество в результате взаимодействий со средой постепенно ослабляется интенсивность этого пучка.
К основным типам взаимодействия фотонов с веществом относят:
1. Фотоэлектрический эффект – это освобождение электронов, находящихся в веществе в связанном состоянии, под воздействием фотонов. Различают внутренний фотоэффект и внешний.
Внутренним фотоэффектом называют переходы электронов под воздействием электромагнитного излучения внутри полупроводника или диэлектрика из связанных состояний в свободные без вылета наружу. Внешний фотоэффект наблюдается в твердых телах, газах, на отдельных атомах и молекулах — это испускание электронов наружу при поглощении фотонов. При этом падающий фотон взаимодействует со связанным в атоме электроном и передает ему свою энергию. Электрон получает кинетическую энергию Те и покидает атом, а атом остается в возбужденном состоянии. Поэтому фотоэффект всегда сопровождается характеристическим рентгеновским излучением атома или испусканием электронов Оже.
2. Комптон-эффект. Взаимодействие фотонов с веществом может приводить к их рассеянию без поглощения. Рассеяние может быть двух видов: 1) без изменения длины волны (когерентное рассеяние, томсоновское, классическое) и 2) с изменением длины волны (некогерентное, комптоновокое рассеяние).

Весь текст будет доступен после покупки

1. Аникина Л.В., Пухов С.А., Дубровская Е.С., Афанасьева С.В., Клочков С.Г. Сравнительное определение жизнеспособности клеток с помощью МТТ и резазурина // Фундаментальные исследования. 2014. №12. С. 1423-1427.
2. Анисимов В.Н. Молекулярные и физиологические механизмы старения. М.: Наука, 2003. 482 с.
3. Болдырев А.А. Введение в биомембранологию. М: Изд-во МГУ; 1990. 208 с.
4. Бушманов А.Ю., Шейно И.Н., Липенгольц А.А., Соловьев А.Н., Корякин С.Н. Перспективы применения комбинированных технологий в протонной терапии злокачественных новообразований // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64. № 3. С. 11–18.
5. Бычковская И. Б. Немутагенные немишенные радиационные эффекты. Наследуемое снижение жизнеспособнсти клеток, индуцированное лучевыми воздействиями в малых дозах // Радиационное биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53. № 3. C. 246–258.
6. Бычковская И. Б., Кирик О. В., Федорцева Р. Ф. К проблеме немутагенных немишенных эффектов в малообновляющихся тканях. Анализ действия радиации в малой дозе на эпителий почечных канальцев крысы // Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Т. 53. № 4. С. 360–355.
7. Бычковская И.Б., Мыльников С.В., Можаев Г.А. О дискретности кривых дожития. Сообщение 3. Две формы изменчивости жизнеспособности у Drosophi melanogaster // Успехи геронтологии. 2016. Т. 29. № 4. С. 541-547.
8. Бычковская И.Б., Федорцева Р.Ф. Особые механизмы снижения продолжительности жизни клеток и организмов, инициированные некоторыми слабыми внешними сигналами // Успехи геронтологии. 2014. Т 27. №3. С. 432-446.

Весь текст будет доступен после покупки