Спосіб цитогенетичної ідентифікації дії радіаційного та хімічного факторів і оцінки їх відносного вкладу в ураження природних популяцій гідробіонтів

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Способ цитогенетической идентификации действия радиационного и химического факторов и оценки их относительного вклада в поражение природных популяций гидробионтов, включающий анализ характера распределения аберраций хромосом по клеткам и установление закона распределения: пуассоновского или геометрического, отличающийся тем, что пуассоновское распределение соответствует изолированному действию ионизирующего излучения и большей его эффективности при сочетанием действии с химическими мутагенами, а геометрическое распределение - изолированному действию химических мутагенов и соизмеримой эффективности ионизирующего излучения и химических мутагенов при их сочетанием действии.

Текст

Изобретение относится к радиобиологии, а точнее к радиоэкологии и предназначено для получения оценки относительного вклада радиоактивного и химического загрязнения в поражение природных популяций гидробионтов. Анализ распределения повреждений (аберраций) хромосом по клеткам дает существенную информацию о характере взаимодействия мутагенов окружающей среды с наследственными структурами - хромосомами. Точка "приложения" мутагенного воздействия на микроструктуры клетки (хромосомы) на несколько порядков меньше размера ядра клетки, в котором находятся хромосомы. Поэтому действие любых мутагенов на клетку носит случайный характер, основанный на принципе попадания. Вследствие этого исходно распределение первичных повреждений по клеткам должно соответствовать закону Пуассона. Это правило выполняется тогда, когда нет избирательности во взаимодействии мутагена с различными участками ядра. Такая избирательность может наблюдаться при действии химических мутагенов. Известно (Ли Д.Е. Действие радиации на живые клетки. - М.: Госатомиздат, 1963. - 288с.), что при действии редкоионизирующего внешнего излучения (g-квантов и рентгеновских лучей) первичные повреждения хромосом распределяются по клеткам случайно, в соответствии с законом Пуассона. Известно (Бочков Н.П., Яковенко К.И., Чеботарев А.И. и др. // Генетика. - 1972. - Т.8. №12. - С.160 - 168), что распределение повреждений хромосом лимфоцитов периферической крови человека при действии противоопухолевы х препаратов соответствует или геометрическому или отрицательному биноминальному распределению. Неизвестно, распространяется ли эта закономерность на другие живые организмы и другие типы химических мутагенов. Неизвестны закономерности подклеточного распределения аберраций хромосом при сочетанном действии радиационного и химического факторов. Не существует способа определения вклада радиационного и химического воздействия в поражение популяций живых организмов. В основу изобретения способа цитогенетической идентификации действия радиационного и химического факторов и оценки их относительного вклада в поражение природных популяций гидробионтов, поставлена задача путем установления характера распределения аберраций хромосом по клеткамгидробионтов обеспечить идентификацию цитогенетического действия ионизирующей радиации и химических мутагенов и оценить их относительную эффективность в отношении повреждения. Поставленная задача достигается тем, что в указанном способе проводят анализ поклеточного распределения аберраций хромосом и устанавливают его соответствие распределению Пуассона или геометрическому, при этом действии b и g-ионизирующего излучения, а также при его сочетанном с химическими мутагенами действии в случае большей эффективности излучения, распределение больше соответствуе т пуассоновскому, а при соизмеримой эффективности обоих факторов и при действии только химических мутагенов распределение аберраций хромосом по клеткам адекватнее геометрическому. Указанные закономерности были доказаны экспериментально. В опытах по индуцированию радиационного и химического мутагенеза объектом исследования служили развивающиеся эмбрионы черноморских ракообразных Gammarus olivii и Idotea baltica из разных популяций в разные сезоны и рыб Scorpaena porcus и Scophthalmus maeoticus. В вариантах с внешним облучением эмбрионы (у ракообразных - в марсупиальных сумках самок) облучали на установке "Исследователь" 137Cs, мощность дозы 0,048Гр.с-1) в дозах 2 - 6Гр. Через сутки материал фиксировали. В ряде опытов эмбрионы инкубировали в течение суток в морской воде, содержащей один из радионуклидов в течение суток в морской воде, содержащей один из радионуклидов - 90Sr, 137Cs, 90 Y (в форме соляно- или азотнокислой среды) и 14 C (натрий двууглекислый) - в диапазоне концентраций от 74кБк × л-1 до 22МБк × л-1 или химические мутагены - ДДТ, хлор фен, ацетат свинца - в концентрациях 0,1 - 1мг × л-1. В экспериментах по изучению сочетанного действия ионизирующего излучения и химического мутагена, в первом варианте инкубировали эмбрионы G.olivii в течение суток в воде, содержащей 137Cs/11МБк × л-1 и ацетат свинца (1мГ × л-1). Bo-втором варианте гидробионты подвергали острому внешнему облучению в дозе 3Гр, а затем на 1 сутки помещали в воду с ацетатом свинца в той же концентрации. Материал фиксировали смесью этилового спирта и ледяной уксусной кислоты, окрашивали 1% ацетоорсеином и готовили давленые препараты. Анализ аберраций хромосом проводили на стадии анафазы - телофазы. В каждом варианте опыта исследовали по 20 - 30 эмбрионов. Учитывали следующие типы аберраций хромосом: одиночный фрагмент, парный фрагмент, одиночный мост, одиночный мост с фрагментом, одиночный мост с парой фрагментов, парный мост, парный мост с фрагментом, парный мост с парой фрагментов. При исследовании экспериментального мутагенеза проанализировали 35423 клетки. Эмпирические распределения сравнивали с ожидаемыми частотами, исходя из двух распределений: Пуассона (1) и геометрического (2): где m - среднее число аберраций хромосом на клетку; n - число аберраций хромосом в клетке; - доля аберрантных клеток. Экспериментальные данные о поклеточном распределении аберраций хромосом представлены в табл.1. Из таблицы видно, что у всех исследованных видов гидробионтов при действии на них как внешнего так и инкорпорированного излучения при разном среднем числе аберраций хромосом на клетку наблюдается хорошее соответствие пуассоновскому распределению. Напротив, при действии таких широко распределенных в водной среде химических мутагенов, как ДДТ, полихлорбифенилы (хлорфен), соли тяжелых металлов (свинец), эмпирические распределения больше соответствуют геометрическому. При сочетанном действии радиации и химического мутагена (ацетат свинца) (табл.2) оказывается, что характер поклеточного распределения зависит от относительной эффективности взаимодействующи х факторов. Из табл.2 видно, что когда эффекты, индуцируемые каждым мутагенным фактором в отдельности соизмеримы, поклеточное распределение аберраций хромосом при сочетанном действии этих факторов больше соответствует геометрическому. При большей цитогенетической эффективности радиации распределение аберраций хромосом при комплексном действии облучения и химического мутагена ближе к пуассоновскому. Таким образом, на основании экспериментальных данных можно заключить, что пуассоновский характер распределения аберраций хромосом наблюдается при действии на гидробионты ионизирующего излучения, а также при его сочетанном действии с химическими мутагенами в случае большей эффективности первого. При соизмеримой эффективности обоих факторов и при действии только химического мутагена распределение аберраций больше соответствует геометрическому. Пример 1. Исследовали распределение аберраций хромосом в клетках гидробионтов разных таксонов из природных популяций, обитающих в биотопах с различным уровнем загрязнения. Аберрации хромосом исследовали в клетках эмбрионов (ракообразные и рыбы), молоди (парусник Velella velella и моллюски), в соматических клетках паратомически делящихся олигохет, в развивающи хся половых клетках (офиуры). Материал фиксировали смесью этилового спирта и ледяной уксусной кислоты (3 : 1), окрашивали 1% ацетоорсеином и готовили давленые препараты. Аберрации хромосом канализировали на стадии анафазы-телофазы. В табл.3 видно, что во всех случаях наблюдается лучшая адекватность геометрическому распределению. Полученные результаты были сопоставлены с уровнем и характером загрязнения вод в годы проведения цитогенетических исследований. Данные о химическом загрязнении Мирового океана показывают, что уже в 70 - е годы концентрации хлорорганических соединений, ртуть и свинца во внутренних морях и неритических водах превышали минимальные токсические и пороговые концентрации для наиболее чувствительных видов гидробионтов. С другой стороны, уровни радиоактивного загрязнения открытых океанских вод, а также Черного моря и Дуная после Чернобыльской аварии значительно ниже тех, которые способны индуцировать аберрации хромосом у водных организмов, в том числе у наиболее чувствительных из них - эмбрионов рыб. Очевидно, в эти х районах стр уктурные мутации хромосом, которые, как это было показано в табл.3, распределяются согласно геометрическому закону, вызваны химическим загрязнением среды. Однако, как известно, в природных условиях обычно преобладает комплексное антропогенное химическое загрязнение. В случае эффективного действия нескольких мута генов можно ожидать усложнения характера подклеточного распределения повреждений хромосом. В качестве одного из примеров приведем распределение аберраций хромосом по клеткам эмбрионов Gammarus olfvii из района сброса коммунальных сточных вод, содержащих комплекс мутагенов (Цыпугина В.Г., Куфтаркова Е.А. // Гидробиол. журнал. - 1988. Т.24. - №6. - С.19 - 20). В этом случае эмпирическое распределение значимо отличалось и от пуассоновского, и от геометрического (c2 = 44,53 и 18,26 соответственно при n = 1), однако и здесь налицо была все-таки большая близость к геометрическому распределению. Из табл.3 следует, что в водоемах 30километровой зоны распределение аберраций хромосом по клеткам бентосных ракообразных и червей также больше соответствуе т геометрическому, хотя здесь можно было ожидать лучшего соответствия пуассоновскому распределению. Химический анализ донных отложений этих водоемов показал в них значительные концентрации хлорорганических соединений (Поликарпов Г.Г., Цыпугина В.Г. // Радиобиологияю - 1993. - Г.33. - Вып.205 - 213). Очевидно, повреждение хромосом в этих водоемах вызвано сочетанным действием радиоактивного и химического загрязнения, причем последнее вносит существенный вклад в поражение. Пример. Пуассоновское распределение аберраций хромосом (c2 = 1,31) и резкое отклонение его от геометрического (c2 = 50,77) в сочетании с очень высоким уровнем хромосомного мутагена (30,5% + 2,30) было обнаружено нами осенью 1986г. у плотвы в Днепровско-Бугском лимане, что заставило предположить действие высокоэффективных "горячих" частиц. Действительно, в пробе отложений была найдена "горячая" частица 103Ru. Преимуществом предлагаемого способа является его высокая чувстви тельность и универсальность. Высокая чувстви тельность обусловлена тем, что аберрации хромосом - один из наиболее чувствительных показателей повреждения организма. Кроме того, для анализа используются эмбрионы, личинки, молодь, т.е. наиболее чувствительные к повреждающему воздействию стадии онтогенеза. Этот способ применим практически ко всем таксономическим группам гидробионтов из всех звеньев водных экосистем, т.к. аберрации хромосом исследуются на стадии анафазы - телофазы митозы и при этом не требуется детального знания кариотипа исследуемого организма. Предлагаемый способ может быть использован при оценке и прогнозировании последствий аварии на ЧАЭС для определения относительного вклада радиоактивного и химического загрязнения в поражение природных популяций живых организмов и, в частности, для идентификации эффектов, вызванных g- и bизлучением "горячих" частиц.

Дивитися

Додаткова інформація

МПК / Мітки

МПК: G01N 33/483, G01N 21/00

Мітки: спосіб, хімічного, гідробіонтів, дії, відносного, оцінки, популяцій, вкладу, ураження, цитогенетичної, факторів, радіаційного, природних, ідентифікації

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/3-25140-sposib-citogenetichno-identifikaci-di-radiacijjnogo-ta-khimichnogo-faktoriv-i-ocinki-kh-vidnosnogo-vkladu-v-urazhennya-prirodnikh-populyacijj-gidrobiontiv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб цитогенетичної ідентифікації дії радіаційного та хімічного факторів і оцінки їх відносного вкладу в ураження природних популяцій гідробіонтів</a>

Подібні патенти