Исследователи из Института теоретической и экспериментальной биофизики (г. Пущино, Московская область) изучили устойчивость к радиации белых кровяных телец (лейкоцитов) и кроветворных клеток селезенки и красного костного мозга. Ученые пришли к выводу, что реакция различных типов клеток организма на радиацию мало зависит от общей его устойчивости к ионизирующему излучению. Научная статья опубликована в журнале Radiation and Environmental Biophysics.
В работе использовали клетки от трех видов живых существ — человека, травяной лягушки (Rana temporaria) и лабораторной мыши (она же домовая, Mus musculus). Среди них были белые кровяные тельца (лейкоциты) и их предшественники, содержащиеся в красном костном мозге и селезенке. Все изученные в рамках этой работы типы клеток имеют одно ядро. Ионизирующее излучение, то есть радиация, в первую очередь действует на находящуюся в ядрах ДНК.
Высокие дозы радиации вызывают повреждения ДНК. Часть этих повреждений удается исправить за счет работы систем репарации. однако в ряде случаев их активности не хватает, чтобы «отремонтировать» крупные «поломки» ДНК. Чем сильнее ионизирующее излучение повреждает ДНК клетки, тем она менее устойчива (резистентна) к радиации. Задачей исследователей было проверить, как разные типы клеток у трех названных видов отличаются по уровню радиорезистентности.
Активные формы кислорода (АФК), образующиеся в результате распада различных пероксидов, также вызывают масштабные перестройки в ДНК. Более того, образование АФК в клетках усиливается после их облучения. Поэтому, действуя на клетки пероксидом водорода, можно имитировать влияние на них радиации. По этой причине авторы работы воздействовали на лейкоциты и кроветворные клетки лягушки, человека и мыши двумя путями. Либо их облучали дозами рентгеновского излучения до 8 грей, либо добавляли в питательную среду растворы пероксида водорода с концентрацией до 300 микромоль на литр.
Степень повреждения ДНК после таких воздействий оценивали с помощью метода ДНК-комет. Он назван так потому, что разорванные цепи этих молекул при электрофорезе вытягиваются в одну сторону и при определенных условиях светятся — флуоресцируют. Таким образом, неповрежденная часть ДНК выглядит как голова этой кометы, за которой тянется хвост из разорванной ДНК. Изначально клетки, у которых нужно оценить степень повреждения ДНК, находятся на пластинке. До появления «головы» и «хвоста» кометы их оболочки разрушают действием специального раствора. Затем раствор удаляют, и вместе с ним c поверхности, на которой были зафиксированы целые клетки, смываются остатки их оболочек вместе с белками. При этом на пластинке остаются молекулы ДНК. Версия метода ДНК-комет, использованная в описываемой работе, довольно чувствительная и позволяет выявить не только грубые нарушения структуры ДНК, такие как двунитевые разрывы, но и однонитевые разрывы, и даже отдельные поврежденные строительные блоки этой молекулы — нуклеотиды.
Описанный метод выявил, что степень повреждения ДНК в лейкоцитах и кроветворных клетках мыши, лягушки и человека, а также скорость репарации таких повреждений существенно отличаются. Особенно важно, что устойчивость изученных клеток к ионизирующему излучению и пероксидам часто не соответствует степени радиорезистентности всего содержавшего их организма. И при облучении рентгеном, и при действии пероксида водорода сильнее всего повреждались лимфоциты и клетки селезенки мышей. В то же время мыши — наиболее радиорезистентный вид из трех, чьи клетки были задействованы в работе. ДНК лейкоцитов человека была примерно так же устойчива к радиации, как и клетки крови лягушки, хотя люди считаются наименее радиорезистентными. При этом скорость репарации повреждений ДНК в лягушачьих клетках оказалась меньше.
Авторы статьи объясняют такие неожиданные результаты несколькими факторами. В частности, в лейкоцитах человека активнее, чем у мышей, вырабатывается антиоксидант глутатион, защищающий от действия активных форм кислорода. Также в лимфоцитах человека в больших количествах присутствует еще один антиоксидант — аскорбиновая кислота.
Хотя объяснить замедленную репарацию клеток крови лягушки пока не удалось, из нее можно сделать как минимум один практический вывод. Его приводит один из авторов исследования, заведующая лабораторией радиационной молекулярной биологии ИТЭБ РАН, кандидат биологических наук Елена Ананьевна Кузнецова: «Давайте предположим, если случается какая-либо авария, связанная с повышением уровня ионизирующего излучения, то можно собрать земноводных вокруг места происшествия, и уровень повреждения ДНК в клетках их крови можно использовать как фактор оценки дозы радиации».
Это тоже интересно:
