Антимутагены

Мутационный процесс является источником изменений, приводящих к различным патологическим состояниям. Компенсационный принцип на современном этапе предполагает мероприятия по предотвращению генетических последствий загрязнения среды: предотвращение или снижение вероятности возникновения мутаций и устранение возникших в ДНК изменений путем репарации наследственного аппарата методами генетической инженерии.

В начале 50-х годов была обнаружена возможность замедления или ослабления темпов мутирования с помощью некоторых веществ. Такие вещества назвали антимутагенами, а сам процесс антимутагенезом.

Выделено около 200 природных и синтетических соединений, обладающих антимутагенной активностью:

• некоторые аминокислоты (аргинин, гистидин, метионин),
• витамины (токоферол, аскорбиновая кислота, ретинол, каротин),
• провитамины и ферменты (пероксидаза, НАДФ-оксидаза, каталаза),
• комплексные соединения растительного и животного происхождения,
• фармакологические средства (интерферон, соли селена).

Установлено, что антимутагены достаточно эффективны для человека.

Наша пища является одним из поставщиков натуральных генотоксичных продуктов. С пищей человек получает несколько граммов в день веществ, способных вызвать генетические нарушения. Это в десять тысяч раз больше остатков синтетических пестицидов, содержащихся в различных продуктах. Такие количества мутагенов должны вызывать существенные поражения в наследственных структурах человека. Но этого не происходит, так как наряду с мутагенами пища содержит вещества, которые нейтрализуют их эффект. Соотношение тех и других веществ в различных продуктах питания неодинаково. Некоторые виды бобов, люпин, неочищенное хлопковое масло, черный перец, определенные виды съедобных грибов содержат больше мутагенов. Обнаружено, что потребление в пищу мяса животных, питавшихся растениями, поглотившими мутагенные вещества из окружающей среды, повышает мутационный уровень у человека. В 80-х годах был описан случай появления врожденных дефектов в одном хозяйстве у новорожденного ребенка, выводка щенят и козлят. Оказалось, что в период беременности женщина и собака употребляли молоко, полученное от домашних коз, которых кормили люпином. Генетический аппарат коз был непосредственно поражен генотоксическими компонентами люпина, а человека и собаки - через компоненты молока.

Соотношение антимутагенов и мутагенов в продуктах зависит от сроков их хранения и консервирования, а также от способа их приготовления. Например, повреждающие ДНК-продукты образуются в гренках, мясе, рыбе при их интенсивном нагревании, т.к. жир в процессе кулинарной обработки окисляется с образованием множества токсических продуктов. Рационы традиционного питания не всегда отвечают демографическим (возрастная структура населения) и экологическим условиям. Защита наследственного аппарата от воздействия средовых токсинов предполагает увеличение в пользу антимутагенов баланса веществ в продуктах. Одна из наиболее изученных групп пищевых антимутагенов - витамины и провитамины. Это: ретинол (витамин А и его синтетические аналоги - ретиноиды) и его провитамин каротин, токоферол (витамин Е), фолиевая кислота (витамин В₄), аскорбиновая кислота (витамин С), филлохинон (витамин К).

Антимутагенные свойства витамина Е (а-токоферола) впервые были описаны в 70-х годах. Он содержится в растительных продуктах: маслах, семенах и проростках злаковых (облепихе, послене, семенах шиповника).

Другой распространенный антимутаген – аскорбиновая кислота (витамин С). Для поддержания оптимального состояния здоровья ежедневная потребность в витамине С у разных людей варьируется в пределах от 250 мг до нескольких граммов. Аскорбиновая кислота активный антиканцероген. Отмечается высокое содержание аскорбиновой кислоты в зеленом и красном перце, черной смородине, петрушке, апельсиновом, лимонном, грейпфрутовом соках, помидорах, огурцах, клюкве, крыжовнике и др.

Витамин В₄ (фолиевая кислота) служит барьером для вирусов, провоцирующих раковые заболевания. Ежедневная доза витамина (около 800 мкг) значительно сокращает и даже прекращает развитие предраковых состояний у женщин, принимающих пероральные противозачаточные средства.

Антимутагенами могут быть не только компоненты, но и пищевые продукты в целом. Экстракты крестоцветных растений, среди которых наиболее активны различные виды капусты, уменьшали уровень мутаций, более чем в 8-10 раз. Экспериментально определено, что токсический эффект снижается под действием экстракта яблок – в 8 раз, мятного листа - в 11 раз, зеленого перца – в 10, баклажана – в 7, винограда – в 4 раза. Рекордсменом оказался лопушник большой (семейство сложноцветных) - более чем в 20 раз. Среди лекарственных трав отмечают антимутагенное действие зверобоя.

Правильное питание является одним из путей предотвращения действия генотоксических факторов среды. Экспертная группа Международной комиссии по защите окружающей среды от мутагенов и канцерогенов отмечает достоверное снижение риска у лиц, придерживающихся диеты, богатой хлебными злаками, овощами и фруктами при снижении потребления продуктов, богатых жирами, и алкоголя.

Вопросы для аудиторного контроля по теме практической работы №1

1. Предмет, задачи и методы генетики. История развития и становления генетики как науки.

2. Этапы развития классической генетики. Современная (молекулярная) генетика. Основные понятия и положения генетики.

3. История формирования генетики человека. Взаимосвязь генетики человека с другими областями науки и медицины

4. Роль нуклеиновых кислот в хранении и передаче наследственной информации. Структура молекулы ДНК. Правила Чаргаффа.

5. Репликация ДНК, понятие репликона. РНК, ее виды. Запись генетической информации в молекулах нуклеиновых кислот.

6. Генетический код, его свойства. Биологический синтез белка: инициация, элонгация, терминация.

7. Этапы реализации генетической информации в клетке: транскрипция, трансляция. Регуляция биологического синтеза белка.

8. Классификация генов: структурные и функциональные

Нервные клетки называют нейронами. В этой статье мы рассмотрим строение нейрона. Нейроны состоят:

-из «стандартных» элементов присущих и другим клеткам нашего тела - (органелл),

-из специфичных элементов и органелл, делающих их внешне и функционально непохожими на остальные клетки.

В общем виде строение нейрона можно описать, пользуясь рисунком:

1 – дендриты,

2 – нейрит (аксон),

3 – концевые ответвления нейрита (аксона) - терминали.

Каждая нервная клетка нейрон имеет тело (перикарион или сому) и отростки. Один из отростков – маловетвящийся и обычно самый длинный – аксон (нейрит). Дру­гие, короткие, имеющие много ответвлений – дендриты, отличаются разветвленным (подобно корням дерева) строением.

Именно наличие таких внешних признаков как отростки отличает нервные клетки от других клеток.

С другими клетками человеческого организма нейроны роднит наличие клеточных органелл, таких как клеточное ядро, ядрышко, митохондрии, лизосомы, рибосомы, цитоплазма…и. т. п.

Снаружи нейрон покрывает оболочка – плазматическая мембрана, или плазмалемма, а внутри помимо типичных клеточных органелл он имеет специфичные клеточные органеллы, такие как нейрофибриллы, опорные нити, тигроидное вещество - вещество Ниссля (см. рисунок):>

1 — ядро;

2 — ядрышко;

3 — сателлит яд­рышка;

4 — дендрит;

5 — эндоплазматическая сеть с гранулами РНК (вещество Ниссля);

6 — синапс;

7 — ножка астроцита;

8 — гра­нулы ДНК;

9 — липофусцин;

10 — аппарат Гольджи;

11 — митохондрия;

12 — аксонный холмик;

13 — нейрофибриллы;

14 — аксон;

15 — миелиновая оболочка;

16 — перехват Ранвье;

17 — ядро леммоцита;

18 — леммоцит в области нервно-мышечного синапса;

19 — ядро мышечной клетки;

20 — нервно-мышеч­ное соединение;

21 — мышца.

Наличие у нейрона специфичных конструктивных элементов придает ему специфичные функциональные возможности.

Основной функцией нейрона является генерирование и проведение нервных импульсов. Причем нейрон способен проводить нервный импульс лишь в одном направлении - от дендрита к терминали аксона. Иными словами нейрон способен как воспринимать раздражение и возбуждаться, так и передавать возбуждение в форме нервного импульса соседним нейронам.

Последнее говорит о том, что строение нейрона позволяет ему создавать общую нейронную сеть с другими нейронами или так называемые рефлекторные дуги, проводящие нервные импульсы в определенном направлении.

Каждый нейрон является патологической функциональной единицей. Это значит что при достаточно серьезном повреждении цитоплазмы нейрона или его отростков, он погибает. Погибшие нейроны не возмещаются, поэтому говорят о том, что «нервные клетки не восстанавливаются». Однако при повреждении отростков нейрона, возможно их последующее восстановление.

Таким образом, наиболее характерной функциональной чертой нейронов является наличие у них отростков, с помощью которых они получают сенсорную информацию с периферии и генерируют и проводят управляющие нервные импульсы.

Нервные отростки позволяют нейронам образовывать нейронные сети (посредством синаптических контактов), а так же соединяться с иннервируемыми структурами – мышечными волокнами, кровеносными сосудами и т. п.

Длина отростков нейронов варьируется от назначения образуемой ими рефлекторной дуги и в отдельных случаях может составлять до 1 метра. А размер тела нейрона в зависимости от его назначения может различаться от 4 до 100 мкм в диаметре. Ученые полагают, что лишь в одном головном мозге человека содержится порядка 10 млрд нейронов.

В связи с функциональным разнообразием нейронов в анатомии нервной системы присутствует классификация нейронов по видам.

По форме тел нейроны делят:

-звездчатые,

-корзинчатые,

-пирамидные и пр.

По функции нейронов их подразделяют на следующие виды:

-сенсорные,

-моторные,

-ассоциативные.

Особенно значимой для неспециалиста может оказаться классификация нейронов по типу вырабатываемого ими нейромедиатора, то есть химического вещества, посредством которого осуществляется передача нервного импульса.

По типу нейромедиатора нейроны подразделяют на следующие виды:

-серотонинергические (нейромедиатор серотонин),

-дофаминергические (нейромедиатор дофамин)

-холинсргические, и т. д.

-адреналинергические,

-ГАМКергические,

По длине форме и расположению отростков аксонов нейроны делят:

-клетки с длинными аксонами, выходящими за пределы конкретного скопления клеток (ядра), называют клетками Гольджи I,

-клетки с коротки­ми аксонами - клетками Гольджи II;

-биполярные нейроны, имеющие один дендрит и один аксон;

-мультиполярные нейроны, имеющие множество отростков.

Именно мультиполярные нейроны присутствуют в нашем организме в подавляющем большинстве, тогда как истинных однополярных (имеющих один отросток) нейронов в организме человека нет. Именно благодаря мультиполярности нейронов, возможно образование ими нейронных сетей, что создает условия для восприятия каждым нейроном различной информации. А это уже повышает эффективность нервной деятельности.

Рис. Виды нейронов (из книги Никифорова и Гусева «Общая неврология):

1 — периферический чувствительный нейрон; 2 — короткоаксонный нейрон типа Гольджи II; 3 — периферический мотонейрон; 4 — обонятельный нейрон; 5 — клетка зер­нистого слоя мозжечка; 6 — нейрон симпатического узла; 7 — клетка Пуркинье; 8 — пирамидная клетка Беца.

Стрелки показывают направление перемещающихся по клетке нервных импульсов.

Подводя итоги, отметим для себя основное, что необходимо знать неспециалисту о нервных клетках нейронах:

1. Генерирует и проводит управляющие нервные импульсы;

2. Син­тезирует белки, липиды, углеводы,

3. Синтезирует нейромедиаторы или как их иначе называют нейротрансмиттеры;

4. Некоторые нейроны, в частности нейроны гипоталамуса, производят гормоны, например вазопрессин (антидиуретический горомон) или окситоцин, а так же рилизинг-факторы.