Статья опубликована в №97 (сентябрь) 2021
Разделы: Биология
Размещена 17.09.2021. Последняя правка: 17.09.2021.
Просмотров - 495

О ПРОБЛЕМЕ ИДЕНТИФИКАЦИИ КЛАСТОГЕННЫХ ЭФФЕКТОВ ПРИ НЕДИФФЕРЕНЦИРОВАННОМ ОКРАШИВАНИИ В АНАФАЗЕ

Васильев Денис Владимирович

К.Б.Н. Профессор.

Всероссийский научно-исследовательский институт радиологии и агроэкологии

С.Н.С.

УДК 631.416.8

Введение. Существующие подходы к классификации нарушений вызываемых генотоксическими факторами не основываются на каком-то едином наборе показателей. Может учитываться время возникновения нарушений, принцип их возникновения, морфология и последующая судьба. В связи с этим существуют разные подходы к представлению в научной литературе результатов исследований.

Цель данной работы - разобраться в особенностях определения хромосомных нарушений возникших в результате кластогенного действия неблагоприятных факторов.

Обсуждение. Одними из наиболее часто регистрируемых видов нарушений хромосом при проведении исследований методами недифференцированного окрашивания являются делеции. Это связано с тем, что при возникновении делеций происходит потеря участка хромосомы вследствие разрыва нити ДНК или неравного кроссинговера, что ведет к появлению фрагментов или мостов очень хорошо заметных в клетках на стадиях анафазы, телофазы или при кариотипировании.

В зависимости от положения утерянного участка хромосомы различают – терминальные делеции (потерян внешний, концевой участок хромосомы) и интерстициальные (интеркалярные) делеции (потерян участок хромосомы с внутренней части) В зависимости от стадии развития клетки различают хроматидные (одиночные) или хромосомные (двойные) фрагменты или мосты, которые соответственно относят к аберрациям хроматидного или хромосомного типа [1, 2]. В ряде случаев бывает достаточно сложно отличить аберрации хроматидного типа и хромосомного типа и в настоящее время не существует единого мнения как их визуально отличать. Неопытным исследователям лучше не разделять эти два типа нарушений отмечая их просто как мосты или фрагменты. Но определение типа структурных нарушений хромосом требуется, когда нужно оценить тяжесть нарушений или сделать предположение о природе генотоксических факторов. Для этого из общей частоты хромосомных аберраций с диагностическими целями выделяют те части спектра, которые связываются с представлениями о разных механизмах реализации кластогенного эффекта, выявляя, таким образом, ведущую роль в генотоксичности либо химических мутагенов, либо факторов радиационной природы. Поэтому сравнивая вклад в кластогенный потенциал химических мутагенов или факторов радиационной природы, исследователи предпочитают использовать классификации, основанные на морфологии метафазных/анафазных хромосом или опираться на представления о стадии возникновения разрыва и различных молекулярно-генетических событиях, приводящих к реализации его в структурные мутации хромосом. Для этого опытные специалисты, изменяя фокус и освещение препарата, различают эти нарушения. Поскольку хроматиды менее прозрачны по центру чем по краям, то пространство между хроматидами будет более светлым, чем по центру хроматид, что достаточно хорошо заметно при большом полезном увеличении с применением иммерсионных жидкостей (рис. 1).

Рис. 1. Определение типа структурных нарушений хромосом

 

Также тип нарушения можно определить по внешнему виду объекта. Например, когда мост расширяется от одного края к другому, или когда фрагмент по толщине равен толщине участка хромосомы состоящего из двух хроматид. Но просто толщина мостов не может являться достаточным показателем определяющим тип нарушений, поскольку они могут очень сильно утоньшаться вытягиваясь между полюсами деления.

Используя с диагностическим целями спектр хромосомных аберраций возникших в результате кластогенного воздействия неблагоприятных факторов, информативно представлять результаты не только с разделением нарушений на типы хромосомной или хроматидной природы, но и давать более дифференцированную морфологическую характеристику конфигурации мостов и фрагментов. Это связано с тем, что не всегда можно однозначно по внешнему виду идентифицировать тип нарушения. Нарушения  визуально относимые к тому или иному типу реально могли возникнуть в не характерные для них периоды клеточного цикла. Поэтому часто фрагменты или мосты просто называют парными или не парными не разделяя их на хромосомные и хроматидные. Морфологическая характеристика конфигурации может дать информацию о механизме возникновения и предшествующей метафазной морфологии наблюдаемых аномалий хромосом. Например, пара наблюдаемых одиночных фрагментов могла возникнуть как хромосомные на стадии G1 но хроматиды, по каким то причинам не соприкасаются друг с другом, либо они возникли на стадиях S и G2 и это просто хроматидные фрагменты. Нередко при действии мутагенов на стадии, когда хромосома представлена двумя нитями, появляются аберрации хромосомного типа, отражающие повреждения в идентичных локусах обоих хроматид хромосомы. В таких случаях говорят об изохроматидных разрывах или аберрациях. По своему происхождению они являются хроматидными аберрациями, морфологически не отличимыми от аберраций хромосомного типа. В таких случаях критериями для определения типа хромосомных нарушений могут являться расположение фрагментов друг относительно друга и их размеры. Если они возникли как хромосомные на стадии G1 то, они будут одного размера ведь они комплиментарны и находиться рядом друг с другом (рис. 2). Хроматидные нарушения с большей вероятностью будут находиться далеко друг от друга и иметь разные размеры. Правда изохроматидные разрывы могут выглядеть очень похоже на хромосомные (Рис.2, А), поскольку возникают в дочерних хроматидах.

Рис. 2. А - Хромосомные (двойные) фрагменты, Б - два хроматидных фрагмента

 

Конечно же такие визуальные критерии оценки не позволяют со 100 процентной точностью определить тип структурного нарушения, но всеже дают возможность относить наблюдаемые нарушения к хромосомным или хроматидным, хотя и с не очень высокой точностью. Но для предположений и теорий обычно бывает вполне достаточно статистической вероятности более 0,5.

Если перед наблюдателем не стоит цель определения хромосомных и хроматидных нарушений то чтобы не затрагивать достаточно дискуссионный вопрос о возможности визуального различения этих типов нарушений вполне достаточно просто определять наличие и частоту встречаемости фрагментов и мостов. В данном случае подойдет классификация основанная на морфологии анафазной конфигурации хромосом. Здесь наблюдаемые мосты и фрагменты можно подразделить на одиночные и двойные (иногда их называют парные). При этом применение термина – парные может быть не совсем удачным в случае если не учитывается взаимное положение фрагментов и мостов, так как их число может быть больше двух. Но если исследователю важно показать, что имеется три фрагмента и из них два лежат рядом (парные), что может свидетельствовать о том, что это фрагменты возникшие в результате повреждения дочерних хроматид, и еще один фрагмент, который находится на удалении от них и возник в результате повреждения другой хромосомы.

Здесь надо отметить, что в настоящее время существует несогласованность в терминах определяющих типы нарушений. Отсутствие унифицированного общепринятого подхода к обозначению видов хромосомных аберраций, выявляемых на стадии анафазы, и определенная субъективность при выборе классификаций значительно затрудняют сравнение результатов исследователей и обобщение полученных данных.

Заключение. В зависимости от целей исследования вполне разумно применять разную классификацию кластогенных эффектов наблюдаемых при проведении цитогенетических исследований ана-телофазным методом. Несмотря на невозможность абсолютно точного определения времени возникновения повреждения хромосом по их внешнему виду всетаки существующих подходов по визуальному разделению нарушений на хромосомные и хроматидные достаточно для формирования предположений и гипотез. Но несмотря на наличие разных подходов к классификации нарушений для понимания информации предоставляемой в научных изданиях и на конференциях, необходима общепринятая терминология. Когда хромосомные нарушения не называют парными, а говоря о парных фрагментах не подразумевают два фрагмента возникших в результате повреждения двух разных хромосом.

1. McClintock B. The stability of broken ends of chromosomes in Zea mays. // Genetics. 1940. V. 26. P. 234–282
2. Evans, H. J. Chromosome aberrations induced by ionizing radiation. Int. Rev. Cytol. 1962, 13: 221-321

Комментарии пользователей:

Оставить комментарий