Радиационная биология. Радиоэкология, 2023, T. 63, № 2, стр. 128-137

ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В КОСТНОМ МОЗГЕ ЖИВОТНЫХ, ОБИТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ПОВЫШЕННОГО ЕСТЕСТВЕННОГО РАДИАЦИОННОГО ФОНА

Л. А. Башлыкова 1*, О. В. Раскоша 1

1 Институт биологии ФИЦ Коми Научного центра Уральского отделения Российской академии наук
Сыктывкар, Россия

* E-mail: labashlykova@ib.komisc.ru

Поступила в редакцию 27.01.2022
После доработки 27.09.2022
Принята к публикации 09.11.2022

Аннотация

Изучены цитогенетические эффекты в клетках костного мозга полевок-экономок (Alexandromys (Microtus) oeconomus Pall.), обитавших на территориях, загрязненных ураном и радием, вследствие функционирования радиевого промысла (радиевый участок) и складирования его отходов (урано-радиевый участок) в пос. Водный (Республика Коми). Уровень и характер мутационных эффектов у полевок с радиоактивно загрязненных участков свидетельствуют о сохранении повышенной частоты аберраций хромосом и появлении особей с измененным кариотипом, что указывает на генетическую нестабильность. При определении характера динамики мутационного процесса в изучаемых популяциях отмечена высокая частота клеток с микроядрами у полевок радиевого участка, за исключением фазы низкой численности. В экспериментах с применением провокационных факторов химической (уретан) и радиационной (острое γ-облучение) природы показано повышение устойчивости клеток костного мозга животных, отловленных на радиоактивно загрязненной территории.

Ключевые слова: повышенный фон естественной радиоактивности, полевка-экономка, костный мозг, нестабильность генома, устойчивость к дополнительным факторам

Список литературы

  1. Taira W., Hiyama A., Nohara C. et al. Ingestional and transgenerational effects of the Fukushima nuclear accident on the pale grass blue butterfly // J. Radiat. Res. 2015. V. 56. № 1. P. i2–i18. https://doi.org/10.1093/jrr/rrv068

  2. Hancock S., Vo N.T.K., Byun S.H. et al. Effects of historic radiation dose on the frequency of sex-linked recessive lethals in Drosophila populations following the Chernobyl nuclear accident // Environ. Res. 2019. V. 172. P. 333–337. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.014

  3. Cannon G., Kiang J.G. A review of the impact on the ecosystem after ionizing irradiation: wildlife population // Int. J. Radiat. Biol. 2020. P. 1–9. https://doi.org/10.1080/09553002.2020.1793021

  4. Мазурик В.К., Михайлов В.Ф. Радиационно-индуцированная нестабильность генома: феномен, молекулярные механизмы, патогенное значение // Радиац. биология. Радиоэкология. 2001. Т. 41. № 3. С. 272–289. [Mazurik V.K., Mikhajlov V.F. Radiatio-ninduced genome instability: the phenomenon, mole-cular mechanisms, pathogenetical significance // Radiats. biology. Radioekology. 2001. V. 41. № 3. Р. 272–289. (In Russ.)]

  5. Кичигин А.И., Таскаев А.И. “Водный промысел”: история производства радия в Республике Коми (1931–1956 гг.) // Вопр. истории естествознания и техники. 2004. № 4. С. 3–30. [Kichigin A.I., Taskaev A.I. “Vodnyy promysel”: istoriya proizvodstva radiya v Respublike Komi (1931–1956 gg.) // Voprosy istorii estestvoznaniya i tekhniki. 2004. V. 4. P. 3–30. (In Russ.)]

  6. Евсеева Т.И., Белых Е.А., Майстренко Т.А. и др. Латеральное распределение радионуклидов уранового и ториевого рядов в антропогенно-измененных почвах на территории складирования отходов радиевого производства // Радиац. биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52. № 1. С. 103–112. [Evseeva T.I., Belykh E.A., Maystrenko T.A. et al. Regularities of Late-ral Distribution of Uranium and Thorium Decay Series Radionuclides in the Anthropogenically Changed Soils from the Area of Radium Production Waste Storage // Radiats. biology. Radioekology. 2012. V. 52. № 1. Р. 103–112. (In Russ.)]

  7. Алексахин Р.М., Архипов Н.П., Бархударов Р.М. и др. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биоценозы / Под ред. Р.М. Алексахина. М.: Наука, 1990. 368 с. [Alexakhin R.M., Arkhipov N.P., Barkhudarov R.M. et al. Heavy Natural Radionuclides in Biosphere: Migration and Biological Effects on Po-pulation and Biogeocenouses / Pod red. Р.М. Аlеksаhina M.: Nauka, 1990. 368 p. (In Russ.)]

  8. UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly with scientific Annexes. Sources and effects of ionizing radiation. Annex E. Effects of ionizing radiation on non-human biota. V. 2. New York: United Nations, 2008. P. 221–313.

  9. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes. Available from: http://www.worldlii.org/int/other/treaties/COETSER/1986/1.htm. Accessed January 20, 2022.

  10. Орлов В.Н., Чудиновская Г.А., Крюкова Е.П. Исследование хромосомных наборов млекопитающих. М.: Наука, 1976. 36 с. [Orlov V.N., Chudinovskaya G.A., Kryukova E.P. Issledovanie khromosomnykh naborov mlekopitayushchikh. M.: Nauka, 1976. 36 p. (In Russ.)]

  11. Hedlle J.A. A rapid in vivo test for chromosomal da-mage // Mutat. Res. 1973. V. 18. № 2. P. 187–190. https://doi.org/10.1016/0027-5107(73)90035-3

  12. Жулева Л.Ю., Дубинин Н.П. Использование микроядерного теста для оценки экологической обстановки в районах Астраханской области // Генетика. 1994. Т. 30. № 7. С. 999–1004. [Zhuleva L.Yu., Dubinin N.P. Ispolzovanie mikroyadernogo testa dlya otsenki ekologicheskoy obstanovki v rayonakh Astrakhanskoy oblasti // Genetika. 1994. V. 30. № 7. P. 999–1004. (In Russ.)]

  13. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ, 1989. № 51. 212 с. [Rukovodstvo po kratkosrochnym testam dlya vyyavleniya mutagennykh i kantserogennykh khimicheskikh veshchestv. Gigienicheskie kriterii sostoyaniya okruzhayushchey sredy. Zheneva: VOZ, 1989. № 51. P. 212. (In Russ.)]

  14. Тронов В.А., Никольская Т.А., Конопляников М.А. и др. Спонтанная гибель мононуклеарных клеток, полученных от здоровых доноров и больных системной красной волчанкой // Цитология. 1999. Т. 41. № 5. С. 400–404. [Tronov V.A., Nikolskaya T.A., Ko-noplyanikov M.A. et al. Spontannaya gibel mononuklearnykh kletok, poluchennykh ot zdorovykh donorov i bolnykh sistemnoy krasnoy volchankoy // Tsitologiya. 1999. V. 41. № 5. P. 400–404. (In Russ.)]

  15. Singh N.P., McCoy M.T., Nice R.R. et al. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells // Exp. Cell Res. 1988. V. 175. № 1. P. 184–191. https://doi.org/10.1016/0014-4827(88)90265-0

  16. Olive P.L., Banath J.P. Induction and rejoining of radiation induced DNA single-strand breaks: “tail moment” as a function of position in the cell cycle // Mutat. Res. (DNA Repair). 1993. V. 294. P. 275–283. https://doi.org/10.1016/0921-8777(93)90010-e

  17. Воробьева Н.Ю., Осипов А.Н., Пелевина И.И. Чувствительность лимфоцитов периферической крови летчиков и космонавтов к воздействию γ-излучения: индукция двунитевых разрывов ДНК // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2007. Т. 144. № 10. С. 404–407. [Vorobyeva N.Yu., Osipov A.N., Pelevina I.I. Chuvstvitelnost limfotsitov perifericheskoy krovi letchikov i kosmonavtov k vozdeystviyu γ-izlucheniya: induktsiya dvunitevykh razryvov DNK // Bulletin of Experim. Biol. and Med. 2007. V. 144. № 10. Р. 404–407. (In Russ.)]

  18. Общая генетика / Под ред. Н.И. Шапиро. М.: Наука, 1965. 299 с. [Obshchaya genetika / Pod red. N.I. Shapiro. M.: Nauka, 1965. 299 р. (In Russ.)]

  19. Nomura T. X-ray induced germ-line mutation leading to tumors; its manifestation in mice given urethane postnatally // Mutat. Res. 1983. V. 121. P. 59–65. https://doi.org/10.1016/0165-7992(83)90087-8

  20. Vorobtsova I.E., Kitaev E.M. Urethane-induced lung adenomas in the first-generation progeny of irradiated male mice // Carcinogenesis. 1988. V. 9. № 11. P. 1931–1934. https://doi.org/10.1093/carcin/9.11.1931

  21. Бородкин П.А., Сусликов В.И., Башлыкова Л.А. Цитогенетическое исследование микропопуляций полевки-экономки (Microtus oeconomus Pall.), обитающих в различных радиоэкологических условиях // Радиобиология. 1988. Т. 28. № 3. С. 356–361. [Borodkin P.A., Suslikov V.I., Bashlykova L.A. Tsitogeneticheskoe issledovanie mikropopulyatsiy polevki-ekonomki (Microtus oeconomus Pall.), obitayushchikh v razlichnykh radioekologicheskikh usloviyakh Radiobiologiya. 1988. V. 28. № 3. P. 356–361. (In Russ.)]

  22. Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сpавнительная цитогенетика и каpиосистематика млекопитающих. М.: Наука, 1983. 405 с. [Orlov V.N., Bulatova N.Sh. Spavnitelnaya tsitogenetika i kapiosistematika mlekopita-yushchikh. M.: Nauka, 1983. 405 p. (In Russ.)]

  23. Таскаев А.И., Башлыкова Л.А., Зайнуллин В.Г. Эколого-генетический мониторинг мышевидных грызунов из популяций, подвергшихся хроническому облучению // Радиац. биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 5. С. 560–571. [Taskaev A.I., Bashlykova L.A., Zaynullin V.G. Ecological and Genetic Monitoring of Muridae from Populations Undergone to the Chronic Irradiation // Radiats. biology. Radioekology. 2010. V. 50. № 5. P. 560–571. (In Russ.)]

  24. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Популяционная характеристика полевки-экономки в радиоэкологических исследованиях // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 2. 101–107. [Ermakova O.V., Raskosha O.V. Populyatsionnaya kharakteristika polevki-ekonomki v radioekologicheskikh issledovaniyakh // Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2019. № 2. 101–107.] (In Russ.) https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-2-101-107

  25. Саляев Х.А. Частота хромосомных аберраций в клетках костного мозга полевок-экономок, обитающих на участках с нормальным и повышенным фоном естественной радиации // Вопросы радиоэкологии наземных биогеоценозов. Сыктывкар, 1974. С. 101–103. (Труды Коми фил. АН СССР). [Salyaev Kh. A. Chastota khromosomnykh aberratsiy v kletkakh kostnogo mozga polevok-ekonomok, obita-yushchikh na uchastkakh s normalnym i povyshennym fonom estestvennoy radiatsii. Voprosy radioekologii nazemnykh biogeotsenozov. Syktyvkar, 1974. Р. 101–103. (Trudy Komi fil. AN SSSR). (In Russ.)]

  26. Nakamura A.J., Suzuki M., Redon C.E. et al. The causal relationship between DNA damage induction in bovine lymphocytes and the Fukushima nuclear power plant accident // Radiat. Res. 2017. V. 187. № 5. P. 630–636. Epub 2017 Feb 27.https://doi.org/10.1667/RR14630.1

  27. Fredga K., Persson F., Stenseth N. Chr. Centric fission in Microtus oeconomus. A chromosome studi of isolated population in Fennoscandia // Hereditas. 1980. V. 92. № 2. P. 209–216.

  28. Нохрин Д.Ю. Хромосомные нарушения у обыкновенных полевок (Microtus arvalis) из района ВУРСа и их потомков, полученных в лаборатории // Конф. “Механизмы поддержания биологического разнообразия”. Екатеринбург, 1995. С. 204–207. [Nokhrin D.Yu. Khromosomnye narusheniya u obyknovennykh polevok (Microtus arvalis) iz rayona VURSa i ikh potomkov, poluchennykh v laboratorii // Konf. “Mekhanizmy podderzhaniya biologicheskogo raznoobraziya”. Ekaterinburg, 1995. P. 204–207. (In Russ.)]

  29. Нохрин Д.Ю. Цитогенетическая и онтогенетическая нестабильность у видов-двойников обыкновенной полевки из лабораторных колоний и природных популяций при разной степени загрязнения: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 1999. 15 с. [Nokhrin D. Yu. Tsitogeneticheskaya i ontogeneticheskaya nestabilnost u vidov-dvoynikov obyknovennoy polevki iz laboratornykh koloniy i prirodnykh populyatsiy pri raznoy stepeni zagryazneniya [disstrtation]. Ekaterinburg, 1999. 15 р. (In Russ.)]

  30. Гилева Э.А. Эколого-генетический мониторинг с помощью грызунов (уральский опыт). Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 1997. 105 с. [Gileva E.A. Ekologo-geneticheskiy monitoring s pomoshchyu gryzunov (uralskiy opyt). Ekaterinburg: Izdatelstvo Uralskogo universiteta, 1997. 105 р. (In Russ.)]

  31. Шевченко В.А., Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений / Отв. ред. Г.Д. Засухина. М.: Наука, 1985. 278 с. [Shevchenko V.A., Pomerantseva M.D. Geneticheskie posledstviya deystviya ioniziruyushchikh izlucheniy / Оtv. red. G.D. Заsuchina. M.: Nauka, 1985. 278 р. (In Russ.)]

  32. Sugahara T., Tsutomu T. Genetic effects of chronic irradiation given to mice throw three successive generations // Genetics. 1964. V. 50. № 5. P. 1143–1158.

  33. Соколов В.Е., Покаржевский А.Д., Кожевникова Т.Д. и др. Популяции млекопитающих на территории Восточно-уральского радиоактивного следа // Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале / Отв. ред. В.Е. Соколов, Д.А. Криволуцкий. М.: Наука, 1993. С. 156–171. [Sokolov V.E., Pokarzhevskiy A.D., Kozhevnikova T.D. i dr. Populyatsii mlekopitayushchikh na territorii Vostochno-uralskogo radioaktivnogo sleda Ekologicheskie posledstviya radioaktivnogo zagryazneniya na Yuzhnom Urale / Otv. red. V.E. Sokolov, D.A. Krivoluckij. M.: Nauka, 1993. P. 156–171. [Sb. st.] (In Russ.)]

  34. Гилева Э.А. Хромосомная нестабильность у грызунов с территории ВУРСа: межвидовая разница // Радиац. биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42. № 6. С. 665–668. [Gileva E.A. Khromosomnaya nestabilnost u gryzunov s territorii VURSa: mezhvidovaya raznitsa // Radiats. biology. Radioekology. 2002. V. 42. № 6. Р. 665–668. (In Russ.)]

  35. Григоркина Е.Б., Пашнина И.А. К проблеме радиоадаптации мелких млекопитающих (экологическая специализация вида, радиорезистентность, гемопоэз, иммунитет) // Радиац. биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. № 3. С. 371–378. [Grigorkina E.B., Pashnina I.A. On the Problem of Radioadaptation in Small Mammals (Ecological Specialization of a Species, Radioresistance, Hemopoiesis, Immunity) // Radiats. biology. Radioekology. 2007. V. 47. № 3. P. 371–378. (In Russ.)]

  36. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Состояние щитовидной железы полевок-экономок с радиоактивных территорий после дополнительных воздействий // Изв. Самарского НЦ РАН. 2012. Т. 14. № 1–8. С. 1891–1893. [Ермакова О.В., Раскоша О.В. Condition of tundra voles of thyroid gland from radioactive territories after padding influences // Izvestiya Samarskogo NC RAN. 2012. V. 14. № (1–8). P. 1891–1893. (In Russ.)]

  37. Раскоша О.В. Оценка устойчивости клеток щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в разных радиоэкологических условиях после дополнительных воздействий, методом ДНК-комет // Изв. Уфимского НЦ РАН. Биология, биохимия, генетика. 2018. Т. 3. № 5. С. 5–11. [Раскоша О.В. Оценка устойчивости клеток щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в разных радиоэкологических условиях после дополнительных воздействий, методом ДНК-комет // Izvestiya Ufimskogo NC RAN. Biologiya, biohimiya, genetika. 2018. V. 3. № 5. P. 5–11. (In Russ.)] https://doi.org/10.31040/2222-8349-2018-5-3-5-11

  38. Удалова А.А., Гераськин С.А. Временная динамика и эколого-генетическая изменчивость цитогенетических эффектов в испытывающих техногенное воздействие популяциях сосны обыкновенной // Журн. общей биологии. 2011. Т. 72. № 6. С. 455–471. [Udalova A.A., Geraskin S.A. Vremennaya dinamika i ekologo-geneticheskaya izmenchivost tsitogeneticheskikh effektov v ispytyvayushchikh tekhnogennoe vozdeystvie populyatsiyakh sosny obyknovennoy // Zhurnal obshchey biologii. 2011. V. 72. № 6. P. 455–471. (In Russ.)]

  39. Ильенко А.И., Кpапивко Т.П. Ревизия pадиоpезистентности десятого поколения pыжих полевок (Clethrionomys glareolus) – цериофоров // Докл. АН СССР. 1991. № 2. С. 498–500. [Ilyenko A.I., Kpapivko T.P. Reviziya padiopezistentnosti desyatogo pokoleniya pyzhikh polevok (Clethrionomys glareolus) – tse-rioforov // Dokl. AN SSSR. 1991. № 2. P. 498–500. (In Russ.)]

  40. Фетисов А.Н., Смагин А.И., Рубанович А.В. Морфометрическая характеристика и сравнительная радиоустойчивость популяции прудовика большого (Limnea stagnalis) из водоемов с различными радиоэкологическими условиями // Радиобиология. 1993. Т. 33. № 1. С. 160–165. [Fetisov A.N., Smagin A.I., Rubanovich A.V. Morfometricheskaya kharakteristika i sravnitelnaya radioustoychivost populyatsii prudovika bolshogo (Limnea stagnalis) iz vodoemov s razlichnymi radioekologicheskimi usloviyami // Radiobiology. 1993. V. 33. № 1. P. 160–165. (In Russ.)]

  41. Позолотина В.Н., Антонова Е.В., Безель В.С. и др. Пути адаптации ценопопуяций одуванчика лекарственного к длительному химическому и радиационному воздействию // Экология. 2006. № 6. С. 1–7. [Pozolotina V.N., Antonova E.V., Bezel V.S. et al. Pathways of adaptation of common dandelion cenopopulations to long-term chemical and radiation influences // Ekologiya. 2006. № 6. P. 1–7. (In Russ.)]

  42. Маленченко А.Ф., Сушко С.Н., Савин А.О. и др. Оценка спонтанного и химически индуцированного мутагенеза у мышевидных грызунов, находившихся в условиях техногенно- и природноповышенного радиационного фона // Вопр. радиац. безопасности. 2011. № 3. С. 20–26. [Malenchenko A.F., Sushko S.N., Savin A.O. et al. Assessment of the processes of spontaneous and chemically induced mutagenesis in mouse-like rodents inhabiting areas with technologically enhanced and naturally occurred high level of radioactivity // Voprosy rad. bezop. 2011. № 3. P. 20–26. (In Russ.)]

  43. Газиев А.И. Возможность индукции адаптивного ответа клеток на воздействие ионизирующей радиации // Радиобиология. 1986. Т. 26. № 4. С. 447–452. [Газиев А.И. Vozmozhnost’ indukcii adaptivnogo otveta kletok na vozdejstvie ionizirujushhej radiacii // Radiobiology. 1986. V. 26. № 4. P. 447–452. (In Russ.)]

Дополнительные материалы отсутствуют.