Том 63, № 3 (2023)

Представлены результаты широкомасштабных радиационных, генетических, цитогенетических и молекулярно-генетических исследований по изучению природы и частоты наследуемых мутаций двух сцепленных с полом и трех аутосомных генов Drosophila melanogaster после воздействия γ-излучения ⁶⁰Co и моноэнергетических реакторных нейтронов с Е_ср = 0.85 МэВ. Установлены общие для пяти изученных генов и двух видов радиации закономерности в индукции пяти разных типов рецессивно наследуемых мутаций, которые можно объединить в два основных класса – класс хромосомных мутаций, так или иначе затрагивающих изучаемый ген (изменения, ведущие к стерильности мутантов F₁, мультилокусные делеции, инверсионные или транслокационные разрывы хромосомы в районе локализации гена), и класс “точковых” мутаций гена со сложным спектром изменений ДНК, выявляемых ПЦР и секвенированием. В данном сообщении детально рассмотрены результаты классического генетического и цитогенетического анализа названных классов мутаций и проведена оценка частоты их индукции γ-излучением или нейтронами в расчете на локус на единицу дозы (1 Гр). Важным и неожиданным результатом проведенной оценки оказался тот факт, что частота “точковых” мутаций оказалась инвариантной (в среднем 1.15 Е-06/локус/Гр) для изученных генов и видов радиации в отличие от хромосомных мутаций, где наблюдается выраженная локус-специфичность для отдельных типов мутаций. При этом нейтроны в два и более раза эффективнее γ-излучения в индукции этого класса мутаций. Существенно, что средняя частота индукции “точковых” мутаций коррелирует со средней длиной кДНК этих же генов (1.62 тыс. пар нуклеотидов), но не с их средним размером (6.07 т.п.н.), показывая, что мишенью для “точковых” мутаций является, очевидно, не вся ДНК гена, а лишь информационная часть его экзонов. Обсуждается зависимость частоты хромосомных мутаций того или иного типа от положения гена на хромосоме и в трехмерном пространстве генома.

Представлены результаты использования трехцветного FISH-окрашивания хромосом (ДНК-пробы к 1, 4 и 12 парам хромосом) для цитогенетического исследования культур лимфоцитов периферической крови четырех пациентов в разные сроки после облучения в различных аварийных ситуациях. У всех пострадавших имелись первоначальные оценки доз: у одного по ЭПР-сигналу в эмали зуба (1.12 Гр) и у троих по частотам дицентриков (1.9; 3.2 и 4.3 Гр). Наблюдалась сильная существенная линейная корреляция между наблюдаемыми частотами транслокаций и исходными дозовыми оценками. Ретроспективная индикация дозы по частотам транслокаций осуществлялась с помощью собственной кривой доза–эффект, полученной на основании экспериментов с облучением крови здоровых доноров in vitro. В то же время оценки доз в отдаленные сроки у трех указанных больных с наибольшим поражением оказались существенно ниже, чем они были установлены ранее (1.26; 2.06 и 2.47 Гр). Только у оставшегося пациента наблюдалось совпадение исходного и повторного результатов.

В обзоре приводятся данные ряда авторов по риску развития психогенных расстройств, главным образом депрессий как наиболее тяжелой патологии, после аварий на АЭС: Три Майл Айленд, Чернобыль, Фукусима. При этом важным представляется развитие депрессий даже через много лет после аварии. Во второй части обзора приводятся сведения о развитии депрессий у пациентов с раком головы и шеи, получавших радиотерапию головы. Число патологий в этой группе достоверно превышает показатель развития патологий у пациентов с другими видами рака. Обсуждается роль некодирующих РНК в патогенезе радиоиндуцированных депрессий. Предполагается использование их в качестве мишеней для специфической терапии депрессий.

В опытах на мышах, крысах, морских свинках и собаках проведена оценка эффективности метаболической коррекции церебрального радиационного синдрома как модели цитотоксической гипоксии головного мозга. Использовали никотиновую и янтарную кислоты и препарат Эссенциале. Животных подвергали тотальному облучению импульсным потоком электронов с энергией 5–8 и 16–20 МэВ в дозах 85–110 или 500–570 Гр, или воздействию γ-излучения в дозе 100 Гр. Регистрировали частоту и время появления атаксии и судорог, а также динамику гибели животных после облучения. Никотиновая и янтарная кислоты (по 500 мг/кг) и препарат Эссенциале (20 мг/кг по никотинамиду) снижали частоту и отдаляли время появления атаксии и судорог в равной мере как у мелких лабораторных животных, так и у собак. В опытах на крысах после облучения в дозе 100 Гр под действием радиации и Эссенциале не выявлено существенного изменения когнитивной функции животных по тесту принятия решения при первом предъявлении новой задачи.

Ионизирующие излучения вызывают комплекс генетических, биохимических, структурных и функциональных изменений в организме. Одним из вариантов проявления системного ответа организма на их воздействие считают развитие постлучевой воспалительной реакции, которая посредством активации иммунитета выполняет как защитную функцию, так и принимает участие в формировании нежелательных ранних, отсроченных и нецелевых эффектов. Молекулярно-клеточные механизмы, составляющие ее основу, обусловлены: повреждением ДНК, изменениями метаболизма свободных радикалов (в первую очередь активных форм кислорода и азота), развитием оксидативного стресса, активацией инфламмасом, высвобождением “сигналов опасности” и секрецией провоспалительных цитокинов. В работе представлены сведения о роли неапоптотических типов гибели клеток (ферроптоза и пироптоза) в генезе постлучевой воспалительной реакции и последующем повреждении тканей, органов, систем. Отмечена способность постлучевой воспалительной реакции, за счет наличия положительной обратной связи между разными звеньями ее патогенеза, приобретать характер устойчивого во времени самоподдерживающегося процесса, увеличивающего степень тяжести радиационно-индуцированных повреждений.

Представлены результаты оценки доз внешнего и внутреннего облучения древесного яруса сосновых насаждений, произрастающих на северном следе белорусского сектора 30-километровой зоны вокруг ЧАЭС на современном этапе. В наиболее загрязненных лесных насаждениях суммарная доза внешнего и внутреннего облучения древостоя может достигать 160 мГр/год. Внутреннее облучение формируется β-излучением накопленных надземной фитомассой радионуклидов, его вклад в суммарную дозу может составлять 80%. Внешнее облучение древостоя определяется γ-излучением находящегося в почве ¹³⁷Cs. Полученные результаты имеют важное значение для последующих исследований формирования радиационно-индуцируемых эффектов и оценки последствий облучения живых организмов.

В 2021 г. исполнилось 100 лет с момента начала научной карьеры великого радиобиолога и генетика Н.В. Тимофеева-Ресовского. Среди разработанных им с 1921 по 1981 г. научных направлений были физическая биология, генетическая инженерия, принцип усилителя, популяционная радиобиология и другие. Однако было бы несправедливо считать, что творческий вклад Николая Владимировича ограничивался рамками его лаборатории. Напротив, его неукротимый и пылкий творческий ум требовал расширения научных контактов с лучшими мировыми лабораториями, с биологами, физиками, химиками. Настоящая статья освещает связь творчества Н.В. Тимофеева-Ресовского с работами его современников и плодотворными идеями сегодняшних дней.