Действие ионизирующего излучения на наследственные структуры. ИИ обладает сильным мутагенным эффектом. Для мутагенного действия наследственный материал является главной мишенью.
Нарушение структурной организации приводит к изменениям в потомстве данного организм, либо к его гибели.
Существуют гипотезы о возникновении генетических перестроек. К примеру, физиологическая гипотеза предполагает возникновение мутаций не в фазе непосредственного повреждения генетического аппарата, но при нетождественной репарации. Лобашов, 1947. Предложенная В.И. Корогодиным 1966 гипотеза основывается на предложении, что результат внешнего воздействия - потенциальные повреждения наследственных структур, переходящие в истинные.
Первичные повреждения наследственного материала, вызванные ИИ, заключаются в одно- и двунитевых разрывах глюкозидной связи с последующим удалением оснований из полимерной ДНК образующиеся деструктивные основания, апуриновые, амидопириповые участки могут служить субстратом для специфических эндонуклиаз. Азотные основания повреждаются в два - три чаще, чем однонитеевые разрывы фосфодиэфирных связей.
В свою очередь однотиевые разрывы формируются на 1-1,5 порядка чаще, чем двунитевые Жестяников, 1979. Наиболее радиоустойчивы - нуклиазидные связи в нуклеиновых кислотах, они в 7-9 раз стабильнее, чем фосфодиэфирные Кузин, 1973. Согласно теории Д. Кроузера Ли, 1963 первичным актом является попадание кванта энергии в определенную структуру, и ионизация, вызывающая повреждение, возникает именно в ней. Однако после открытия репарационных ферментных систем стали очевидны возможности возникновения скрытых повреждений. которые не всегда завершаются проявлением адекватного радиогенетического эффекта Корогодин. 1966. Структурно-метаболическая теория предвидит возможность, когда в следствие радиохимических процессов в ядре клетки формируются вещества, вызывающие повреждение структур ДНК и ДНП Кузин, 1973. В конечном итоге, повреждения формируются в несгабильной структуре, исход которых может быть либо возникновением точковых мутаций и формирование хромосомных аберраций, либо первичные изменения могут быть репарированы.
При чем зависимость выхода точковых и хромосомных мутаций обусловлена различными механизмами возникновения этих двух типов мутаций. Например, различная мощность дозы не влияет на выход точковых мутаций у дрозофилы, в то время, как уровень аберрантных перестроек увеличивался пропорционально увеличению мощности дозы гамма-облучения.
Сходные результаты при обработке линейных мышей рентгеновскими лучами получили П. Буул и Дж. Гудзварт Buul, Goudzwart 1986, цирк. по Ракину.
В частности, наличие гена, нарушающего рекомбинацию, под влиянием гамма лучей не вызывала увеличения частоты РЛМ у дрозофилы, хотя выход гиперплоидных самцов при этом был различен Miyamoto, 1983, цит, по Ракину. На выраженность радиогенетического эффекта может влиять митотическая активность клетки. Чем больше времени проходит между делениями клетки, тем больше событий аберрантной природы Gaulden, Weber, 1984, цирк. по Ракину.
Безусловно и то, что индукция хромосомных аберраций зависит от дифференцировки клеток. Большая резистентность больших лимфоцитов по сравнению с малыми объясняется тем, что у последних в процессе дифференциации сильно возрастает плотность спирализации ДНК, что ведет к утрате способности к эксцизионной репарации George e.a. 1987, цит. по Ракину. Неодинакова радиочувствительность клеток различных тканей одного и того же организма. Это четко показал И. Буул при сравнении реакции на облучение сперматоцитов и клеток костного мозга мышей, в последних образуется в 4,5 раза больше аберраций, чем в половых клетках. Аналогична картина и при сравнении сперматоцитов и клеток роговицы глаза мыши. Такое несоответствие можно объяснить различной активностью репаративных энзимов в тканях выполняющих различные функции.
Частота возникновения аберрантных перестроек в одной о той же хромосоме и негомологичных парах хромосом одного генома то же различна. Выход хромосомных аберраций может зависеть от параметров, таких, как пол особи Ватти, 1987, возраст, физиологическим состоянием клетки и организма в целом. Однако хромосомные аберрации могут возникать и без прямого воздействия ИИ за счет дестабилизации цепи ДНК, индуцированной в результате потери или модификации нуклеотидов, либо образование ДНК-межнитевых сшивок чипа димеров тимина Liu, Heddle, 1981, цит. по Ракину.
На основании этих фактов можно предположить, что при действии ИИ на ДНК, первичные реакции начинаются с повреждения азотных оснований. В последствие нерепарируемые повреждения фиксируются в виде точковых мутаций, а другая часть поломок вследствие работы репаративных систем преобразуется в хромосомные перестройки.