Впервые оценены параметры восстановления разрывов ДНК культивируемых клеток млекопитающих. Показано, что константа восстановления не зависит от условий терморадиационных воздействий, а уменьшение скорости и объема восстановления разрывов ДНК клеток млекопитающих является следствием образования необратимых повреждений, от которых клетки не способны восстанавливаться. Это означает, что механизм подавления восстановления разрывов ДНК связан с формированием повреждений, от которых клетки не способны восстанавливаться, а не с нарушением самого процесса восстановления.
Предложен новый механизм синергического взаимодействия ионизирующего излучения с гипертермией и химическими радиосенсибилизаторами, в соответствии с которым нарушение процессов восстановления от потенциально летальных повреждений не является причиной радиосенсибилизации или синергического взаимодействия, а лишь вполне ожидаемым и прогнозируемым следствием формирования при комбинированных воздействиях большей доли необратимых повреждений, от которых клетки неспособны восстанавливаться.
Показано, что основанная на этом механизме действия обобщенная математическая модель синергизма позволяет оптимизировать и прогнозировать летальные эффекты, индуцируемые после комбинированных воздействий различных агентов на клеточном уровне. Продемонстрировано, что модель позволяет количественно описывать синергическое взаимодействие при любых соотношениях воздействующих агентов, прогнозирует величину максимального синергизма, условие его достижения и зависимость эффективности синергического взаимодействия от интенсивности используемых физических факторов или концентрации химических агентов.
Предложена математическая модель для количественного прогнозирования доли невосстанавливающихся клеток после комбинированных воздействий различных агентов. Модель основана на предположении, что эффективные дополнительные повреждения, ответственные за синергизм, являются необратимыми и формируются в результате взаимодействия субповреждений, неэффективных при раздельном применении агентов. Показано, что предсказания модели соответствуют экспериментальным данным, полученным на диплоидных дрожжевых клетках, подвергавшихся воздействию гипертермии в комбинации с ионизирующим излучением или УФ светом.
Обнаружено, что как хроническое (10-100 естественных радиационных фонов), так и острое облучение диплоидных дрожжевых клеток замедляло отмирание в голодной среде клеток, выживших после облучения. Этот процесс регистрировался не только в области малых доз ионизирующего излучения, снижающих выживаемость клеток до 70-90 %, но и в области больших доз, когда доля выживших после облучения клеток составляла несколько процентов. Полученные результаты интерпретируются в рамках гипотезы о роли систем репарации, поддерживающих надежность клеточного генома, в проявлении радиационного гормезиса.
Продемонстрирована значительная задержка отмирания диплоидных дрожжевых клеток, выдерживаемых при 37єC в голодной среде в процессе хронического облучения при мощности дозы, соответствующей 10 естественным радиационным фонам. Наоборот, отмирание гаплоидных дрожжевых клеток в этих условиях значительно ускорялось по сравнению с контрольными клетками, выдерживаемых при естественном радиационном фоне. Это означает, что действие малых мощностей доз является положительным для диплоидных дрожжевых клеток и отрицательным для гаплоидных, что объясняется индукцией диплоид-специфичекского восстановления.
СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Komarova L.N. Synergistic interaction of ionizing radiation with other harmful agents and environmental health criteria // International Conference on Radiation and Health, Beer Sheva (Israel), 1996. P. 116.
2. Комарова Л.Н. Значимость синергического взаимодействия факторов окружающей среды в области малых доз // Третий съезд по радиационным исследованием». Пущино, 1997. Т.2. С. 228.
3. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Komarova L.N. Fluence rate as a determinant of synergistic interaction of simultaneous action of UV-light and mild heat in Saccharomyces cerevisiae // Photochem. Photobiol. B: Biol., 1997. V. 38. P. 123-128.
4. Головач И.Н., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Прогнозирование и оптимизация синергизма при действии ультразвука и гипертермии // Акустический журнал, 1998. Т. 44. С. 354-357.
5. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Рябова С.В. Зависимость синергизма факторов окружающей среды от их интенсивности // Экология, 1998. № 5. С. 383-389.
6. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Komarova L.N. Mathematical description of combined action of ultrasound and hyperthermia on yeast cells // Ultrasonics, 1999. V. 37. Р. 79-83.
7. Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Зависимость синергизма одновременного действия ультразвука и гипертермии от интенсивности ультразвука // Биофизика, 2000. Т. 45. С. 125-129.
8. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Морозов И.И., Дергачева И.П., Рябова С.В. Разработка и апробация теоретической модели синергического взаимодействия вредных факторов окружающей среды, характерных для Калужской области // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук, Калуга, 2000. Вып. 1. С. 266-279.
9. Петин В.Г., Комарова Л.Н., Рябова С.В. Оптимизация и прогнозирование на организменном уровне синергического взаимодействия факторов окружающей среды, характерных для Калужской области // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук, Калуга, 2001. Вып. 2. С. 383-399.
10. Комарова Л.Н., Тхабисимова М.Д. Восстановление дрожжевых клеток после синергического взаимодействия ионизирующего излучения и гипертермии //IV съезд по радиационным исследованиям - Москва, 2001. Т. II. С. 451.
11. Комарова Л.Н., Калугина А.В. Математическое описание влияния температуры окружающей среды на микроволновой нагрев кроликов // IV съезд по радиационным исследованиям - Москва, 2001. Т. III. С. 811.
12. Комарова Л.Н., Тхабисимова М.Д. Количественная оценка параметров восстановления дрожжевых клеток после комбинированного действия УФ-излучения и гипертермии // "Энергетика-3000". Сборник материалов. Обнинск, ИАТЭ. 2001. С. 160-166.
13. Комарова Л.Н., Тхабисимова М.Д., Петин В.Г. Восстановление дрожжевых клеток после воздействия ионизирующего излучения и гипертермии // Радиационная биология. Радиоэкология, 2002.Т. 42, № 1. С. 54-59.
14. Калугина А.В., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Математическое описание синергического взаимодействия температуры окружающей среды и микроволн при нагреве животных // Радиационная биология. Радиоэкология, 2002. Т. 42, № 2. С. 223-227.
15. Тхабисимова М.Д., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Темновое восстановление диплоидных дрожжевых клеток после одновременного воздействия ультрафиолетового излучения и гипертермии // Цитология, 2002. Т. 44, № 6. С. 555-560.
16. Тхабисимова М.Д., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Восстановление клеток китайского хомячка под влиянием комбинированного воздействия рентгеновского излучения и химических препаратов // Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2002. Т. 47, № 4. С. 17-22.
17. Комарова Л.Н., Крицкий Р.О. Синергизм комбинированного действия ультрафиолетового излучения и ионизирующей радиации. // «Электромагнитные излучения в биологии». Труды Ш Международной конференции. Калуга, 2005. С. 158-163.
18. Комарова Л.Н., Горшкова Т.А. Влияние ионизирующей радиации на отмирание дрожжевых клеток разного генотипа // Материалы XL научных чтений памяти К.Э. Циолковского. Калуга: ИП Кошелев А.Б., 2005. С. 101-102.
19. Kim J.K., Komarova L.N., Tkhabisimova M.D., Petin V.G. Inhibition of recovery from potentially lethal damage by chemicals in Chinese hamster cells is realized through the production of irreversible damage // Korean Journal of Environmental Biology, 2005. V. 23, № 4. Р. 390-397.
20. Комарова Л.Н., Передельская Л.А. Проявление гормезиса у дрожжевых клеток // «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Международная конференция БИОРАД-2006, Сыктывкар, 2006. С. 115-116.
21. Комарова Л.Н., Крицкий Р.О., Петин В.Г. Количественные закономерности проявления эффектов синергизма при последовательном действии факторов радиационной и нерадиационной природы // «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды», Международная конференция БИОРАД-2006, Сыктывкар, 2006. С. 160-162.
22. Комарова Л.Н., Горшкова Т.А., Кабакова Н.М. Особенности проявления адаптивной реакции у дрожжевых клеток на действие ионизирующего излучения // «V съезд по радиационным исследованиям». Москва, 2006. Том 1. С. 144.
23. Комарова Л.Н. Гормезисная реакция дрожжевых клеток на ионизирующее излучение // «V съезд по радиационным исследованиям». Москва, 2006. Том 1. С. 153.
24. Petin V.G., Komarova L.N., Zhurakovskaya G.P. Synergistic interaction of detrimental factors can intensify the consequences of Chernobyl accident // International Conference “20 years after Chernobyl: strategy for recovery and sustainable development of the affected regions”. Gomel, 2006. P. 153-154.
25. Komarova L.N., Kritskiy R.O., Petin V.G. The significance of the synergistic interaction of ionizing radiation with various physical and chemical agents in cosmic research // “4th International Workshop on Space Radiation Research and 17th Annual NASA Space Radiation Health Investigators Workshop”. Dubna, 2006. Р. 63-64.
26. Komarova L.N., Tkhabisimova M.D. Mechanism of synergistic interaction of ionizingadiation and other agents taking place in cosmic flights // “4th International Workshop on Space Radiation Research and 17th Annual NASA Space Radiation Health Investigators Workshop”. Dubna, 2006. Р. 130-131.
27. Комарова Л.Н. Зависимость синергического взаимодействия гипертермии и ионизирующего излучения от интенсивности применяемых факторов // В кн. Физико-технические проблемы гарантии качества лучевой терапии. Обнинск, 2006. С. 77-78.
28. Комарова Л.Н. Проявление эффекта гормезиса у дрожжевых клеток, облученных ионизирующим излучением // Радиация и риск, 2006. Т. 15, № 1-2. С. 77-84.
29. Петин В.Г., Комарова Л.Н. Значимость синергического взаимодействия ионизирующего излучения и других вредных факторов для усиления последствий чернобыльской аварии // Радиация и риск, 2006. Т. 15, № 1-2. С. 85-113.
30. Petin V.G., Kim J.K., Komarova L.N. Synergistic interaction of different environmental factors and its biological significance // Autumn meeting of Korean society of environmental biology. Korea Ocean Research & Development Institute, South Sea Institute, 2006. P. 9-13.
31. Комарова Л.Н., Крицкий Р.О., Белкина С.В. Прогнозирование синергических эффектов ионизирующего излучения и других повреждающих факторов на клетки млекопитающих и растения // Радиация и риск, 2006. Т.15, № 3-4. С. 118-130.
32. Kim J.K., Lee Y.-J., Lee J.-W, Komarova L.N., Petin V.G. Exploitable mechanism, optimization and prediction of the biological responses to radiation combined with other agent // The Second Asian and Oceanic Congress for Radiation Protection (Abstracts) October 9-13 - 2006, Beijing, China. P. 308.
33. Kim J.K., Komarova L.N., Petin V.G. The order of synergistic interaction of ionizing radiation with other agents among the chaos of the effects observed // Ind. J. Radiat. Res., 2006. Vol. 3, No. 4. Р. 182.
34. Комарова Л.Н. Некоторые эффекты радиационного гормезиса у дрожжевых клеток // Девятая российская научная конференция «Радиационная защита и радиационная безопасность в ядерных технологиях». Обнинск, 2006. С. 436.
35. Комарова Л.Н., Тхабисимова М.Д., Петин В.Г. Прогнозирование восстановления дрожжевых клеток после одновременного действия УФ-излучения и гипертермии // Цитология, 2007. Т. 49, № 1. С. 83-88.
36. Жураковская Г.П., Дергачева И.П., Комарова Л.Н. Особенности одновременного комбинированного действия цитостатиков и гипертермии на клетки китайского хомячка // Медицинская радиология и радиационная безопасность, 2007. Т. 52, № 1. С. 5-9.
37. Тхабисимова М.Д., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Количественный анализ параметров, описывающих восстановление ДНК клеток млекопитающих, подвергшихся терморадиационному воздействию // Молекулярная медицина, 2007. №2. С. 29-32.
38. Комарова Л.Н., Тхабисимова М.Д., Петин В.Г. Влияние химических ингибиторов репарации ДНК на восстановление клеток млекопитающих от повреждений, индуцированных ионизирующим излучением // Радиационная биология. Радиоэкология, 2007. Т. 47, № 4. С. 408-413.
39. Комарова Л.Н. Прогнозирование доли необратимых радиационных повреждений после одновременного действия гипертермии и ионизирующего излучения на дрожжевые клетки // Радиационная биология. Радиоэкология, 2007. Т. 47, № 5. С. 591-597.
40. Комарова Л.Н., Петин В.Г., Саенко А.С. Параметры восстановления разрывов ДНК асцитных клеток Эрлиха после комбинированного воздействия ионизирующего излучения и гипертермии // Радиационная биология. Радиоэкология, 2007. Т. 47, № 5. С. 584-590.
41. Комарова Л.Н., Петин В.Г. Модификация радиочувствительности: новые горизонты и перспективы. Обнинск, ИАТЭ, 2007. 141 с.
42. Kim J.K., Komarova L.N., Kim S.H., Petin V.G. Inhibition of DNA repair from radiation damage by hyperthermia is mainly realized through the production of irreversible damage // Indian J. Rad. Res., 2007- 4 (3-4). Р. 188-195.
43. Kim J.K., Komarova L.N., Petin V.G. Mathematical prognosis of cell recovery after combined exposures of environmental agents // In: Spring Meeting of Korean Society of Environmental Biology. 8-9 June 2007. Korea Research Institute of Bioscience & Biotechnology. Daejeon, 2007. Р. 32.
44. Petin V.G., Kim J.K., Kritsky R.O., Komarova L.N. Mathematical description, optimization and prediction of synergistic interaction of fluoride and xylitol // Chemosphere. Environmental Toxicology and Risk Assessment, 2008. V.72. Р. 844-849.
45. Komarova L.N., Kim J.K., Petin V.G. Mathematical description and prognosis of cell recovery after thermoradiation action // Korean Journal of Environmental Biology, 2008. V. 26, № 1. Р. 1-7.