Радиация и наследственность

Разную эффективность снижения частоты индуцированных мутаций в двух вариантах опытов можно объяснить двумя причинами. Во-первых, во втором опыте концентрация меланина была выше, чем в первом, а чем больше протектора в клетке, тем большую эффективность защиты можно ожидать. Во-вторых, более низкий исходный уровень мутаций во втором опыте (0,83 по сравнению с 1,53 % в первом) говорит об облучении меньшей дозой. Для инденовых красителей было показано, что они более эффективно защищают наследственные структуры клетки при низких дозах облучения, чем при высоких. Таким же свойством, возможно, обладает и меланин.
Из полученных на дрозофиле данных можно сделать вывод, что природный пигмент меланин является таким же эффективным радиопротектором, как и инденовые красители, способным снижать выход точковых мутаций, индуцированных облучением в сперматогониях. Кроме того, меланин способен снижать спонтанную частоту рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций у дрозофилы, что также представляет большую ценность с практической точки зрения.

Для изучения радиозащитной эффективности меланин вводили мышам внутрибрюшинно в концентрации 50 мг/кг за 30 мин до облучения в дозе 0,08 Кл/кг. Облучение проводили при двух мощностях дозы - 6,5 • 10-3 А/кг (опыт I) и 4,5 • Ю-4 А/кг (опыт II). Определяли частоту реципрокных транслокаций, индуцированных в сперматоцитах мышей.

При более высокой мощности дозы облучения (опыт I) частота мутаций под действием меланина снизилась в 2 раза - с 2,50±0,36 до 1,18±0,27 %. При использовании более низкой мощности дозы (опыт II) меланин уменьшил выход транслокаций в сперматоцитах мышей с 1,88 ±0,27 до 0,69 ±0,15 %, т. е. в 2,7 раза.
Таким образом, данные, полученные при исследовании мышей, подтвердили показанную на дрозофиле способность меланина снижать уровень радиационного мутагенеза.
Проверить, способен ли меланин уменьшать частоту спонтанных мутаций в половых клетках мышей, не представлялось возможным, так как уровень спонтанного возникновения реципрокных транслокаций в генеративных клетках мышей низкий. Так, перестройки в половых клетках здоровых мышей в возрасте до 600 дней (в наших опытах использовались самцы в возрасте 60-75 дней) практически не выявлены [297]. Аналогичные результаты получены и в нашей лаборатории при изучении спонтанной частоты мутаций в сперматоцитах и сперматогониях мышей линии СЗН [298], поэтому исследование влияния меланина на уровень спонтанного мутирования у мышей по данному тесту не имело смысла.

Возник вопрос, обладает ли антимутагенной активностью сам меланин или, возможно, его предшественник ДОФА, который может превратиться в меланин не полностью и присутствовать в используемых нами растворах в неокисленном виде. Для ответа на этот вопрос в тех же условиях проверялась способность ДОФА модифицировать выход транслокаций в сперматоцитах и сперматогониях мышей (доза облучения 0,08 Кл/кг, мощность дозы 4,5 • Ю-4 А/кг).
Как видно, при инъецировании мышам неокис-ленного раствора ДОФА в той же концентрации, в которой использовали меланин, уровень индуцированных облучением мутаций ни в сперматоцитах, ни в сперматогониях мышей практически не изменился. Это позволило заключить, что антимутагенными свойствами обладает не ДОФА, а меланин.

Для выяснения зависимости радиозащитного эффекта меланина от эндогенного содержания пигмента в организме исследование проводилось одновременно на трех линиях мышей - Af (белые), СЗН (серые) и С57В1 (черные). Животных облучали рентгеновскими лучами в дозе 0,08 Кл/кг при мощности дозы 1,3 • 10~4 А/кг. Меланин вводили внутрибрюшиннов концентрации 50 мг/кг. Полученные данные представлены в таблицах. Из этих таблиц видно, что по тесту реципрокных транслокаций мыши линии С57В1 наиболее чувствительны к воздействию рентгеновского излучения, а мыши линии Af менее чувствительны, что не коррелирует с общей радиочувствительностью этих линий, определяемой по ЛД50у30, и не соответствует количеству пигмента у разных линий. Отсутствие корреляции между генетической радиочувствительностью разных тканей животных и уровнем выживаемости облученных особей показано и в других работах [39,299,300].

Что же касается отсутствия корреляции между количеством эндогенного меланина и радиочувствительностью, то оно может быть объяснено тем, что исследованные линии мышей отличаются не только содержанием пигмента, но и другими генетическими особенностями, которые могут также влиять на радиочувствительность животных.
Экзогенное введение меланина оказалось наиболее эффективным у самой радиочувствительной линии С57В1 - частота индуцированных облучением мутаций уменьшалась почти в 2,5 раза. У мышей линии СЗН инъекции меланина снизили мутагенный эффект облучения примерно в 2 раза, а у мышей линии Af защитный эффект практически отсутствовал.

Поскольку альбиносы в природе встречаются редко и в принципе являются патологией, то отсутствие антимутагенного действия меланина у линии мышей Af представляет лишь теоретический интерес.
Способность меланина снижать уровень радиационного мутагенеза у дрозофилы и нормальных мышей, а также частоту спонтанных мутаций у дрозофилы представляется важной с практической точки зрения и может послужить предпосылкой для дальнейшего более углубленного исследования этогб препарата на популяционном уровне.

При исследовании влияния меланина на выход мутаций, индуцированных облучением, в первом опыте наблюдалось незначительное, но достоверное снижение частоты мутаций с 1,53±0,23 до 1,00±0,17%. Во втором - антимутагенный эффект меланина оказался более выраженным: индукция мутаций уменьшилась с 0,83±0,20 до 0,39±0,13 %. Обращает на себя внимание факт, что при одной и той же дозе облучения 0,6 Кл/кг в первом опыте было получено 1,53 ± 0,23 % мутаций, а во втором - 0,83 ± 0,23 % мутаций. Это можно объяснить недостаточно точной дозиметрией на гамма-установке с высокой мощностью дозы. Для того, чтобы эти погрешности не сказались на результатах экспериментов, опытный и контрольный образцы всегда облучались одновременно. Дальнейшие исследования проводились с использованием аппарата РУМ-17.

Прежде чем изучать влияние меланина на индукцию мутаций облучением, следовало выяснить, не обладает ли этот пигмент мутагенным эффектом. Были определены нетоксичные концентрации меланина, при внесении которых в питательную среду наблюдалось нормальное размножение особей. В первом опыте использовали концентрацию 0,66, а во втором -0,90 мг/мл среды. В обоих опытах меланин снизил частоту спонтанных мутаций: в первом с 0,31 ±0,10 до 0,07 ±0,04%, а во втором - с 0,29 ±0,10 до 0,14 ±0,11 % (табл. 5.1). Во втором опыте снижение уровня мутаций статистически недостоверно. При суммировании данных обоих опытов антимутагенный эффект меланина оказался высокодостоверным. Таким образом, было показано, что меланин не только не обладает мутагенными свойствами, но и является эффективным аитимутагеном, Снижающим уровень спонтанного мутирования.

Для изучения антимутагенной активности меланина у дрозофилы его вводили в питательную среду из расчета 0,66 и 0,90 мг/мл среды.
Воздействию подвергали личинок двух- и трехдневного возраста, у которых все половые клетки находятся на стадии сперматогониев. Для выравнивания возраста личинок на среду с меланином и нормальную питательную среду помещали на короткий срок (5-6 ч) мух линии Berlin в избытке (для большей откладки яиц). На третий день личинок, питавшихся нормальной средой и средой с меланином, одновременно облучали на гамма-установке в дозе 0,6Кл/кг при мощности дозы 1,7 • Ю-2 А/кг, после чего и тех и других помещали на нормальную питательную среду. После вылупления облученных самцов их скрещивали с виргинными самками тестернои линии Мёллер-5. Определяли частоту рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций у самцов, питавшихся: 1) нормальной средой и необлученных (спонтанная частота); 2) средой с меланином и необлученных; 3) нормальной средой и облученных и 4) средой с меланином и облученных.