Реферат по дисциплине
«Радиационная генетика»
на тему:
Понятие генетического радиационного риска и его сопоставление с другими рисками. Абсолютный и относительный риск. Удваивающая доза
Вариант № 44
Зачетная книжка №1849244
Студентки 4 курса
Ворошкевич Татьяны Сергеевны
Оценка __________
Дата_____________
Подпись преподавателя_____________
Минск 2021
Радиационная генетика — раздел генетики и радиобиологии, посвященный изучению закономерностей и механизмов возникновения наследственных изменений (мутаций) под действием ионизирующего излучения с целью разработки путей управления этим процессом. Значение Р. г. для медицины определяется биол, последствиями мутаций.
Радиационная генетика изучает генетические эффекты только ионизирующего излучения, в т. ч. рентгеновского излучения, хотя некоторые исследователи полагают, что радиационная генетика должна заниматься и изучением влияния на генетический материал неионизирующих излучений (ультрафиолетового и видимого света, ультракоротких радиоволн, лазерного излучения и т. д.).
Открытие влияния ионизирующего излучения на образование мутаций в зарубежной литературе приписывают Меллеру, опубликовавшему в 1927 г. результаты экспериментов по действию рентгеновского излучения на дрозофил. Однако отечественные ученые Г. А. Надсон и Г. С. Филиппов еще в 1925 г. описали появление «стойких радиорас», т. е. мутаций, у дрожжей, подвергнутых воздействию радия. А так наз. патологические митозы после облучения, связанные, как стало известно позже, с хромосомными мутациями, многие исследователи наблюдали еще в самом начале 20 в.
В 30—40-х гг. 20 в. были установлены основные факты, свидетельствующие о генетических эффектах ионизирующего излучения, и высказаны гипотезы о механизме образования мутаций под его действием. Эти гипотезы с некоторыми изменениями сохраняют свое значение и ныне.
Ионизирующее излучение вызывает мутации всех типов — точковые, хромосомные и геномные. После облучения особенно сильно возрастает число хромосомных мутаций. Точковые мутации лишь частично являются генными, в основном они сопровождают хромосомные перестройки или представляют собой точечные делеции. Среди геномных мутаций полиплоидия наблюдается исключительно редко, более обычна анеуплоидия, преимущественно гипоплоидия, которая связана в большинстве случаев с потерей хромосом в результате хромосомных мутаций. Таким образом, ионизирующее излучение принадлежит к числу наиболее неспецифичных мутагенов.
До сих пор еще до конца не решен вопрос о связи между разными типами мутаций, вызываемых ионизирующим излучением. Относительно геномных мутаций можно с достаточной уверенностью утверждать, что большинство их является следствием хромосомных мутаций. С помощью таких точных методов, как комплементационный тест, получение обратных мутаций из прямых, вызванных ионизирующим излучением, и непосредственным молекулярным анализом, было установлено, что ионизирующее излучение может индуцировать истинные генные мутации. Однако большинство толковых мутаций у некоторых организмов не является генными мутациями. Поэтому получаемые в экспериментах данные о хромосомных мутациях всегда вполне однозначны, в то время как данные о генных мутациях (кроме отдельных специальных исследований) всегда в большей или меньшей степени искажены хромосомными мутациями.
Хромосомные мутации (их называют еще структурными мутациями, хромосомными аберрациями, хромосомными перестройками) классифицируют в зависимости от того, вовлечено ли в перестройку все сечение хромосомы или только его часть, отдельные хроматиды или часть их сечения, происходит ли фрагментация хромосом и хроматид или перегруппировка материала хромосом — транслокация, инверсия и т. п.
Первоначально исследователи, работавшие в области радиационной генетики, считали, что мутации возникают непосредственно во время облучения в окончательной и необратимой форме. Исключение делалось для фрагментов, которые, как предполагали, могут воссоединяться в течение некоторого, довольно короткого, промежутка времени после облучения. В начале 50-х гг. 20 в. были получены данные, противоречащие этому взгляду. Была сформулирована так наз. концепция потенциальных повреждений, от которых клетка способна в большей или меньшей степени восстанавливаться. Кроме того, стали считать, что первичные повреждения, вызываемые ионизирующим излучением, приводят к генетическим изменениям лишь спустя некоторое, иногда значительное, время после их индукции. В дальнейшем было установлено, что первичные повреждения ДНК, лежащие в основе мутаций, очень эффективно репарируются при участии ферментативных систем клетки. Большинство случаев изменения чувствительности хромосом к ионизирующему излучению объясняют изменением условий репарации; наряду с системами репарации, функционирующими в нормальных условиях, под действием ионизирующего излучения может индуцироваться значительно более мощная аварийная репарация (SOS-репарация), которая и обусловливает эффект фракционирования дозы.
Терапевтический эффект ионизирующего излучения при лечении злокачественных новообразований связан с гибелью клеток, обусловленной повреждением их генетического аппарата. Несколько большая радиочувствительность большинства типов опухолевых клеток по сравнению с нормальными связана, в первую очередь, с их более быстрой пролиферацией и пониженной способностью к репарации. Основой лучевой стерилизации также является генетический эффект ионизирующего излучения.
В медицинской промышленности достижения радиационной генетики используют для получения новых штаммов продуцентов антибиотиков и других биологически активных веществ, в сельском хозяйстве — для селекции сельскохозяйственных культур и борьбы с сельскохозяйственными вредителями.
Радиационный риск — это вероятность возникновения у человека или его потомства какого-либо вредного эффекта в результате облучения. На основании определений виды риска можно классифицировать следующим образом:
• общепринятый «де-факто»; риск от которых существует вне зависимости от нашей деятельности. Например, поражение молнией, гибель в результате землетрясения и т. д.
• приемлемый и общепринятый;
• неприемлемый, но общепринятый;
• приемлемый, но не общепринятый;
• неприемлемый и не общепринятый.
Нормативные показатели радиоактивной безопасности обосновываются двумя составляющими: социально-экономической, которая определяет уровень риска (ущерба), принимаемый обществом, и второй - медико-биологической, которая регламентирует дозовые уровни, формирующие приемлемый обществом риск.
Необходимо различать модель абсолютного риска, в которой принимается, что риск, вызванный облучением, увеличивается на определенную величину, и модель относительного риска, в которой принимается, что риск возрастает на величину, пропорциональную естественному риску.
Частоту индуцированных мутаций можно выразить в абсолютных терминах (абсолютный мутационный риск – это вероятность мутирования данного гена при облучении в 1 зиверт) или в относительных единицах - отношение такой частоты мутаций на зиверт к частоте спонтанных мутаций. Это отношение называется относительным мутационным риском и выражается в Зв-1. Часто используют показатель удваивающей дозы, т.е. дозы, которая вызовет 100% увеличение частоты спонтанных мутаций. Удваивающая доза – это величина, обратная относительному мутационному риску. Предположим, например, что 1 Зв увеличивает уровень мутаций на 50% сверх спонтанного уровня. Если 50% выразить в долях, Получим 0,5. Таким образом, относительный мутационный риск равен 0,5, а удваивающая доза составит 1:0,5 или 2 Зв.
Относительный риск в ряде случаев является важным показателем. Например, естественный риск рака увеличивается с возрастом, поэтому модель относительного риска предсказывает большее число смертей от злокачественных заболеваний, чем модель абсолютного риска (рисунок 1).
Рисунок 1 - Изменение частоты рака с возрастом согласно моделям абсолютного и относительного риска
Удваивающей называется доза излучения, которая увеличивает в 2 раза (или на 100%) уровень спонтанных мутаций. Удваивающая доза обратно пропорциональна относительному мутационному риску. Согласно имеющимся в настоящее время данным, величина удваивающей дозы для острого облучения составляет в среднем 2 Зв, a для хронического облучения — около 4 Зв.