Регистрация / Вход
Прислать материал

Скрининг однонитевых разрывов днк лимфоцитов при действии различных факторов

Сведения об участнике
ФИО
Василиади Роман Викторович
Вуз
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный университет"
Тезисы (информация о проекте)
Область наук
Науки о жизни и медицина
Раздел области наук
Медицинская физика и медицинская техника
Тема
Скрининг однонитевых разрывов днк лимфоцитов при действии различных факторов
Резюме
Работа посвящена изучению влияния повреждающих факторов и различных условий инкубирования на однонитевые разрывы ДНК. В роли повреждающих факторов выступали СВЧ- и гамма- излучения, инкубирование проводилось в растворах наночастиц серебра и воды с пониженным содержанием дейтерия. В ходе выполнения работы были оценены степени повреждения лимфоцитов внешними факторами и найдены зависимости величинв повреждения от частоты/времени. Было показано, что наночастицы серебра оказывают разрушающее действие на ДНК лимфоцитов. Было выяснено, что вода с пониженным содержанием дейтерия оказывает благотворное влияние на лимфоцитов, активируя процессы реперации ДНК, либо ингибируя апоптоз
Ключевые слова
Однонитевые разрывы днк, иммунокомпетентные клетки, флуоресцентная спектрофотометрия, гамма-, свч-, излучения, вода с измененным изотопным составом, наночастицы серебра
Цели и задачи
Целью данной работы является определение содержания ОР ДНК в иммунокомпетентных клетках, выделенных из цельной крови, при различных условиях их инкубирования и действия повреждающих факторов.
Задачами данной работы являются:
1. Изучение влияния ионизирующих излучений по количеству однонитевых разрывов ДНК лимфоцитов с использованием низкомолекулярного интеркалятора для скрининга ДНК-повреждений.
2. Выявление факторов, репарирующих ДНК-повреждения лимфоцитов, при инкубировании их в средах, содержащих пониженное содержание дейтерия.
3. Изучение действия наночастиц серебра на состояние ДНК лимфоцитов.
Введение

 

         Однонитевые разрывы (ОР) в молекуле дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) являются самым многочисленным типом повреждения ДНК, который может возникать в лимфоцитах, при патологических процессах,ионизирующем излучении, нарушении функционирования ферментов клеточного ядра.

Работа направлена на решение фундаментальной научной проблемы – теоретическое и экспериментальное изучение воздействия повреждающих факторов на клетки крови для скрининга ДНК-повреждающих факторов. 

Методы и материалы

 

 

Лимфоциты, изолированные из крови, облучались СВЧ-излучением в течение 10 минут на частотах 50 ГГц, 70 ГГц при мощности 3мВт. Образцы облучались с помощью установки «Измеритель КСВН и ослаблений панорамный Р2-68 и Р2-69».

Другие пробы лимфоцитов были подвержены гамма-излучению препарата 137Cs, активностью 0,104 МБк в течение 30, 60 и 90 минут.

Лимфоциты, изолированные из крови и троекратно отмытые, инкубировались в физиологическом растворе с добавлением НЧ серебра с диапазоном концентраций 0,621-1,863 мкг/л в течение 30 минут. Для эксперимента использовался головной раствор НЧ серебра с концентрацией 12,42 мкг/л 

Другие пробы лимфоцитов инкубировались в течение 16 часов при комнатной температуре в физиологическом растворе, приготовленном на воде с пониженным содержанием дейтерия (40 ± 2 ppm) – т.н. «легкая вода» и обычной воде (150 ± 2ppm). Для выяснения влияния «легкой» воды на жизнеспособность клеток in vitro. Для выяснения влияния времени инкубирования на жизнеспособность лимфоцитов, последние вымачивались в физрастворе, приготовленном на легкой воде в течение 16 часов.

Для инкубирования параллельные пробы лимфоцитов, выделенных из крови опытных и контрольных групп крыс, замачивали в 1 мл физиологического раствора, приготовленном на «легкой» воде, а другие аналогичные пробы замачивали в физиологическом растворе на обычной воде.

 

Описание и обсуждение результатов

После лизирования клеток и соответствующей обработки растворов получены следующие данные: для лимфоцитов контрольной группы лабораторных животных, инкубированных в физиологическом растворе, приготовленном на обычной воде, содержание ОР ДНК на 22,96% больше, чем в растворе, приготовленном на «легкой» воде (отношение интенсивностей флюоресценции составляет 77,04 %); для лимфоцитов контрольной группы, инкубированных в физиологическом растворе, приготовленном на обычной воде, на 52,01% больше ОР, чем в растворе на «легкой» воде (отношение интенсивностей флюоресценции составляет 47,99%).

В лимфоцитах при воздействии СВЧ-излучения в течение 10 минут с частотой 50 ГГц на 40,02%, с частотой 70 ГГц на 49,77% больше ОР ДНК, чем в контрольном образце.

 В лимфоцитах при воздействии гамма-излучения 137Cs с активностью 0,104 МБк в течение 30 минут на 44,34%, 60 минут на 56,54%, 90 минут на 68,26% больше ОР ДНК, чем в контрольном образце.

 В ходе проведенных экспериментов создавались концентрации НЧ серебра: 1,863 мкг/л, 1,242 мкг/л, 0,621 мкг/л. Результаты экспериментов показали, что в  представленных концентрациях соответственно на 28,82%, 26,8%, 27,43% больше ОР ДНК, чем в контрольном образце.

 В ходе выполнения эксперимента было показано, что вода с измененным изотопным составом защищает ДНК лимфоцитов от разрушения, либо активирует процессы репарации. Адаптация клеток к пониженным концентрациям дейтерия в среде может способствовать увеличению функциональной активности систем клетки, связанных со значительными траффиками ионов водорода и последующей активацией системы ДНК-репарации, связанной с большими затратами энергии. Среда с пониженным содержанием дейтерия создает более благоприятные условия функционирования клеток иммунной системы, о чем свидетельствует большая сохранность лимфоцитов при инкубации в подобной среде. 

Показано, что СВЧ-излучение деструктивно воздействует на молекулы ДНК лимфоцитов. Поскольку эффект возрастает с увеличением частоты, можно предположить, что использование в КВЧ-терапии, по возможности, более низких частот, будет увеличивать сохранность иммунокомпетентных клеток крови.

  Также при проведении исследований было выявлено разрушающее действие гамма-излучения на лимфоциты. Было показано, что деструктивное действие увеличивается со временем экспозиции, поэтому использование его в медицинских целях должно быть максимально локальным, а время воздействия лучевой терапии не превышать необходимого минимума, чтобы не повреждать здоровые ткани, лежащие за опухолью, и кровь.

Измерения ОР ДНК после инкубирования лимфоцитов в растворе, содержащем НЧ серебра, показали, что в изученном диапазоне концентраций (1.863-0,621 мкг/л) НЧ серебра разрушают молекулу ДНК. Оценка количества ОР ДНК лимфоцитов может служить одним из факторов применимости НЧ серебра в быту, для лекарственных средств, в медицинских целях.

Используемые источники
1 Yoshida K. Three asparagine synthetase genes of Bacillus subtilis / K. Yoshida // J. Bacteriol - 1999. - № 181. - P. 6081–6091.
2 Suit H., Phil D. The gray lecture 2001: Coming technical advanced in radiation oncology. Int. J. Radiation oncology. byol., phys. 2002; 53; 4; p. 798-809.
3 Anyang Li, Yongle Li, Hua Guo, The origin of rotational enhancement effect for the reaction of H2O + H2 (D2) // The Journal of Chemical Physics, 2014, V.140, P.11102.
4 Sondi I., Salopek-Sondi B. J. Colloid Interface Sci., 275, 177 (2004)
5 Крутяков Ю. А. Синтез и свойства наночастиц серебра: достижения и перспективы / Крутяков Ю. А.// Успехи химии. – 2008. – Т. 77. - № 3.
6 Boyum A. Separation of leukocytes from blood and bone marrow / A. Boyum // Scandinavian Journal of Clinical & Laboratory Investigation. - 1968. - Vol. 21. - № 97. - P. 1-9.
Information about the project
Surname Name
Vasiliadi Roman
Project title
DNA screening of single - standart breaks lymphocytes influenced various factors
Summary of the project
The paper studies the influence of damaging factors and different incubation conditions on the single-strand DNA breaks. In the role of damaging factors were the microwave and gamma radiation, the incubation was carried out in solutions of silver nanoparticles, and water with a low content of deuterium. In carrying out the work was to assess the degree of damage of lymphocytes by external factors and found dependences of damage on the frequency / time. It was demonstrated that the silver nanoparticles have a devastating effect on lymphocyte DNA. It was found that water with reduced deuterium content has a positive effect on lymphocyte activating processes reparation DNA or inhibiting apoptosis.
Keywords
DNA single-strand breaks, immunocompetent cells, fluorescence spectrophotometry, gamma, microwave, radiation, water with altered isotopic composition, silver nanoparticles