Контрольная работа по дисциплине «Радиационная генетика»

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Международный государственный экологический университет имени А. Д. Сахарова»

 

Факультет заочного обучения

Специальность «Медицинская экология»

 

 

Кафедра экологической и молекулярной генетики

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

по дисциплине «Радиационная генетика»

 

 

Вариант № 11

 

 

 

 

 

 

 

                                                            Студента 3 курса

Гр. 13073

К. А. Чайко

 

 

Оценка __________

 

Дата_____________

 

Подпись преподавателя_____________

 

 

                                                                                

 

Минск 2014

Вопросы:

 

А.:

1. Методы  биодозиметрии …………………………………………………………….

2. Генетические  и негенетические факторы, определяющие радиочувствительность

3. Факторы, модифицирующие результаты биодозиметрии ……………………….

4. Определение  индивидуальных и популяционных доз ………………………......

 

Б.:

1. Отличия радиозащитной эффективности  пигмента меланина от традиционных радиопротекторов ………………………………………………………………….

2. Механизм  антимутагенного действия меланина …………………………………

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А: 1. Методы биодозиметрии.

 

Биологическая дозиметрия использует биологические эффекты и маркеры, вызванные ионизирующим излучением:

- цитогенетические;

- гематологические;

- генетические;

 

Одним из самых разработанных и обоснованных является цитогенетический метод, при котором в качестве биологического маркера облучения используются хромосомные аберрации в лимфоцитах периферической крови обследуемого.

Биологическая дозиметрия, основана на анализе дицентриков и других аберраций хромосом. В случае высоких доз (более 1 Гр острого облучения) эта информация помогает в планировании терапии.

Данный метод:

- обнаруживает «ложные тревоги», например, доза, зарегистрированная на индивидуальном дозиметре действительно не получалась владельцем;

- подтверждает подлинное сверхнормативное облучение и обеспечивает альтернативную оценку дозы, независимой от физических методов;

- доступен для подтверждения или опровержения подозреваемого облучению лица, не носящего индивидуальный дозиметр.

 

Таблица. 1. Радиационно-индуцированные повреждения ДНК.

Тип повреждения	Число на 1 Гр
Двойные разрывы	40
Одиночные разрывы	500–1000
Повреждения оснований	1000–2000
Повреждения сахаридов	800-1600
Сшивки ДНК-ДНК	30
Сшивки ДНК-белок	150
Щелочь-чувствительные участки	200–300

 

 

 

 

 

Рис.1. График зависимости числа дицентриков от дозы при облучении  
плотноионизирующим (1) и редкоионизирующим (2) излучением.

 

Гематологические маркеры при облучении всего тела человека:

а) количество лимфоцитов через 48 – 72 ч после облучения (100 – 500 в 1 мм3 соответствует неблагоприятному прогнозу; меньше 100 в 1 мм3 – велика вероятность фатального исхода);

б) кинетика уменьшения нейтрофильных гранулоцитов: чем раньше происходит уменьшение до 500 в 1 мм3, тем хуже прогноз.

 

Генетический эффект облучения характеризуется следующими величинами:

- выход  мутантных клеток на одну облученную  клетку равен отношению числа мутантов к первоначальному числу облучаемых клеток;

- частота  мутантов на одну выжившую  клетку равна отношению числа мутантов к числу выживших клеток;

- выход  видимых мутаций равен отношению  полного числа наблюдаемых мутаций к числу облученных клеток;

- частота мутаций равна отношению полного числа наблюдаемых мутаций к числу выживших клеток.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Генетические  и негенетические факторы, определяющие  радиочувствительность.

 

Наследственные различия особей по радиочувствительности обусловлены взаимодействием нескольких пар полимерных генов, определяющих целый ряд физиологических и биохимических особенностей организма. 

Многие факторы влияют на результаты радиационных воздействий на уровне организма, среди которых состояние биохимических и физиологических систем, наличие наследственных болезней, отбор гамет и зигот и т. д.

Ряд веществ могут ускорять или замедлять клеточный цикл. При этом частота аберраций снижается в несколько раз, что резко искажает результаты биодозиметрии.

При хроническом облучении происходит элиминация повреждений в ходе обычного обновления клеточного состава.

В популяциях могут происходить разнонаправленные процессы. С одной стороны, происходит адаптация - отбор и размножение клеток с более резистентным генотипом, что приводит к снижению радиочувствительности популяции. С другой стороны, возможно возникновение генетической нестабильности, приводящей к возрастанию частоты генетических нарушений в следующих поколениях.

Формирование неспецифической резистентности популяций - общая закономерность, проявляющаяся при длительных воздействиях экологических и антропогенных факторов. Это явление необходимо учитывать при оценке генетических эффектов загрязнения окружающей среды. Популяции лимфоцитов человека состоят из клеток с разной чувствительностью, причем менее резистентные клетки быстрее элиминируются при хронических воздействиях мутагенных факторов, что приводит к повышению устойчивости популяции лимфоцитов и занижению результатов мониторинга с использованием этого метода. Необходимо также учитывать, что значительная часть аберраций элиминируется при смене клеточного состава крови.

Учет популяционно-генетических аспектов очень важен для вычисления индивидуального радиационного риска.  Например, при лечении злокачественных заболеваний необходимо точно определить дозы радиационно-терапевтического воздействия. Эффективные дозы для разных лиц могут различаться очень сильно, а ошибки могут привести к летальному исходу.

Все перечисленные явления детерминированы генетически. Хромосомные аберрации могут быть следствием не только облучения, но и других неконтролируемых мутагенных воздействий.  Химические вещества, не обладающие мутагенным эффектом, тоже способны усиливать цитогенетические эффекты ионизирующих излучений (нитрит и нитрат натрия усиливают мутагенное действие радиации, хотя сами не являются мутагенами - наблюдается эффект сенсибилизации).

Многие пищевые продукты содержат антимутагены, снижающие эффект облучения (чай, кофе, какао, шоколад, грибы, черный виноград, черная икра и т. д. содержат пигмент меланин, снижающий выход генетических повреждений, вызываемых облучением в половых и соматических клетках и в том числе в лимфоцитах человека).  Антимутагенными свойствами обладает токоферол (витамин Е) и другие природные антиоксиданты.  Все они могут снижать частоту мутаций, индуцированных ионизирующей радиацией.

Генетические факторы включают в себя: скорость синтеза АТФ и других белков, а также ферментов.

На уровень радиочувствительности влияют негенетические (средовые)факторы:

- двигательная  активность;

- нервно-психическое состояние;

- гормональный баланс;

- прием лекарственных препаратов;

- заболевания негенетической природы (инфекционные болезни, травмы, ожоги).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Факторы, модифицирующие результаты биодозиметрии.

 

Необходимость развития методов биологической дозиметрии обусловлена тем, что объективно более точная физическая дозиметрия после случайного воздействия радиации часто бывает недоступна и если есть физический дозиметр (у профессионалов, у других лиц он отсутствует), то он скорее всего не предназначен для учёта высоких воздействий, расчётный же метод ограничен наличием достоверных сведений о временных и геометрических характеристиках облучения, обычно воспроизводимых со слов пострадавшего.

 Биологическая дозиметрия - это часто применяемый термин, но он некорректен с физической точки зрения.  Действительно, доза есть количество энергии, поглощённой единицей массы вещества. Однако величина биологического эффекта зависит не только от дозы. Другие и характеристики облучения: вид, энергия, длительность и фракционированность, влияют на величину пострадиационных изменений биологического материала. Также и состояние самого этого биологического материала влияет на пострадиационные эффекты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Определение  индивидуальных и популяционных  доз.

 

Индивидуальная доза - количество физического фактора (например, радиации) или вещества, влияющее на одну особь.

В радиобиологии приходится учитывать дозу, полученную конкретным индивидуумом, и популяцией в целом. Для измерения эквивалентной и эффективной доз используется та же единица, что и для поглощенной дозы, т.е. джоуль на килограмм, но для того чтобы было удобно отличать ее от единицы поглощенной дозы (Гр), она называется "зиверт (Зв)".

 

 

Рис.2. Зависимость частоты эффекта (F) от флюенса частиц (Ф), их поглощенной дозы (D) или эффективной дозы (E) при облучении протонами (p) или нейтронами (n)

 

Частота ожидаемого радиобиологического эффекта (F) прямо пропорциональна количеству излучения (поглощенной дозе, D, количеству частиц или квантов, Ф, эффективной дозе, E), которое вызвало этот эффект, но абсолютный эффект зависит именно от типа излучения.

На Рис.2 приведены соответствующие зависимости для протонов (p) и нейтронов (n) (объектом облучения является клетка млекопитающего в случаях Ф и D).

Для одного и того же флюенса частиц, падающих на клетку в случае протонов (Фp), частота эффекта много больше (≈104), чем в случае нейтронов. Разница в частоте эффекта резко снижается если количество ионизирующего излучения измерять поглощенной дозой (D). И частота эффекта становится детерминировано равной как для протонов, так и для нейтронов, если количество излучения определять в единицах эффективной дозы (Е).

После поступления радионуклидов в организм человека доза формируется в течение всего периода времени их нахождения в организме.

Ожидаемой дозой называется суммарная доза, получаемая в течение этого периода; она рассчитывается как временной интеграл мощности дозы.

Общее радиационное воздействие в результате осуществления определенной практической деятельности или использования источника зависит от числа облученных людей и от получаемых ими доз. Коллективная доза, определяемая как сумма произведений от умножения средних доз, полученных различными группами подвергшихся воздействию ионизирующих излучений людей, на число людей в каждой группе, может использоваться для характеристики радиационного воздействия в результате осуществления практической деятельности или использования источника.

Единицей коллективной дозы является человеко-зиверт (чел.-Зв).

Доза облучения характеризует количество облучения, которое было воспринято облученным организмом. Различают: ионную, энергетическую и - эквивалентную дозу облучения. Для людей особенно важной в связи с радиационной нагрузкой и радиационными поражениями является эквивалентная доза и рассчитываемая на ее основе коллективная доза. Доза облучения, которая воспринята человеческим организмом в целом, называется дозой облучения для всего тела. B случае отдельных органов говорят о дозе облучения для органа, а в случае яичников и семенников - о дозе для половых желез.

Возможные генетические последствия от аварии на ЧАЭС (ликвидаторы, эвакуированные, жители «загрязненных» зон):

- популяционная  генетическая доза реализуемая  за 30 лет       32,2х106 сЗв/чел;                                     

- облученных в дозе 1 сЗв родителей                                        70 млн. человек;

- число детей с наследственными заболеваниями                      16 300.

В России реальная годовая популяционная эффективная доза составляет 3-4 мЗв, что является одной из основных причин прогрессивного роста онкологических заболеваний и врожденных уродств. В федеральном Законе "О радиационной безопасности населения" максимально допустимый уровень облучения населения от всех источников техногенного излучения ограничен эффективной дозой в 1 мЗв в год.