О ЖУРНАЛЕ
Научный журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность» (Мedical Radiology and Radiation Safety), ISSN 1024-6177 основан в январе 1956 г. (до 30 декабря 1993 г. выходил под названием «Медицинская радиология», ISSN 0025-8334). В 2018 году журнал получил Online ISSN: 2618-9615 и был зарегистрирован как электронное сетевое издание в Роскомнадзоре 29 марта 2018 года. На его страницах публикуются оригинальные научные статьи по вопросам радиобиологии, радиационной медицины, радиационной безопасности, лучевой терапии, ядерной медицины, а также научные обзоры; в целом журнал имеет более 30 рубрик и представляет интерес для специалистов, работающих в областях медицины¸ радиационной биологии, эпидемиологии, медицинской физики и техники. С 01.07.2008 г. Издатель журнала – ФГБУ «Государственный научный центр Российской Федерации – Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна» ФМБА России. Учредитель с 1956 г. - Министерство здравоохранения РФ, а с 2008 г. по настоящее время – Федеральное медико-биологическое агентство.
Членами редакционной коллегии журнала являются ученые – специалисты, работающие в области радиационной биологии и медицины, радиационной защиты, радиационной эпидемиологии, радиационной онкологии, лучевой диагностики и терапии, ядерной медицины и медицинской физики. В состав редакционной коллегии входят: академики РАН, члены-корреспонденты РАН, доктора медицинских наук, профессора, кандидаты и доктора биологических, физико-математических наук и технических наук. Состав редколлегии постоянно пополняется за счет авторитетных специалистов, работающих в ближнем и дальнем зарубежье.
Периодичность выхода в свет – 6 номеров в год, объемом – 13,5 усл. печатных листов или 88 печатных страниц и тиражом 1000 экземпляров. Журнал имеет идентичную по содержанию полнотекстовую электронную версию, которая одновременно с печатным вариантом и цветными рисунками размещается на сайтах Научной Электронной Библиотеки (НЭБ) и сайте журнала. Распространение по подписке через Агентство «Роспечать» по договору № 7407 от 16 июня 2006 г., через индивидуальных покупателей и коммерческие структуры. Публикация статей бесплатная.
Журнал входит в Перечень ведущих российских рецензируемых научных журналов ВАК, рекомендованных для опубликования результатов диссертационных исследований. С 2008 г. журнал представлен в Интернете и индексируется в базе данных РИНЦ, а также входит в Перечень Russian Science Citation Index (RSCI), размещенной на платформе Web of Science. С 2 февраля 2018 года журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность" индексируется в мультидисциплинарной библиографической и реферативной базе SCOPUS.
Краткие электронные версии статей журнала с 2005 г. находятся в открытом доступе в разделе "Выпуски журнала". С 2011 года в открытом доступе представлены все выпуски журнала целиком, а с 2016 года - полнотекстовые версии научных статей. Полный текст остальных статей любого номера, начиная с 2005 г. могут приобрести подписчики только через НЭБ. Редакция журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность» в соответствии с договором с НЭБ поставляет ей в полном объеме выпускаемую продукцию с 2005 г. по настоящее время.
Основным рабочим языком журнала является русский, дополнительный язык – английский, который используется для написания названий статей, сведений об авторах, аннотаций, ключевых слов, списка литературы.
С 2017 г. журнал «Медицинская радиология и радиационная безопасность» перешел на цифровую идентификацию публикаций, присвоив каждой статье идентификатор цифрового объекта (DOI), что значительно ускорило поиск местонахождения статьи в Интернете. В дальнейшем в планах развития журнала «Медицинская радиология и радиационная безопасность» предполагается его издание в англоязычном варианте. С целью получения информации о публикационной активности журнала в марте 2015 года на сайте журнала был помещен счетчик обращений читателей к материалам, выложенным на сайте с 2005 г. по настоящее время. В течение 2015 – 2016 гг. в среднем было не более 100 – 170 обращений в день. Размещение ряда статей, а также электронных версий профильных монографий и сборников в открытом доступе резко увеличило число обращений на сайт журнала до 500 – 800 в день, а общее число посещений сайта к началу 2019 г. составило 527 тыс.
Двухлетний импакт-фактор РИНЦ, по данным на начало 2019 г., составил 0,447, с учетом цитирования из всех источников – 0,614, а пятилетний импакт-фактор РИНЦ – 0,359.
Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Том 67. № 4
Д.С. Ослина, В.Л. Рыбкина, Т.В. Азизова
ПЕРЕДАЧА РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННОЙ
ГЕНОМНОЙ НЕСТАБИЛЬНОСТИ
ОТ ОБЛУЧЕННЫХ РОДИТЕЛЕЙ ПОТОМКАМ
Южно-Уральский институт биофизики, Россия, Челябинская область, Озерск
Контактное лицо: Ослина Дарья Сергеевна, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. , Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
РЕФЕРАТ
Рассмотрен вопрос о передаче радиационно-индуцированной геномной нестабильности от облученных родителей их потомкам. Представлены результаты экспериментов на облученных животных и исследований геномной нестабильности у потомков людей, подвергшихся облучению во время радиационных аварий, профессиональной деятельности или терапевтического облучения. Исследования позволили выявить нарушения, свидетельствующие о передаче генетической нестабильности от облученных родителей потомкам на клеточном, хромосомном и молекулярно-генетическом уровне. Рассмотрены возможные механизмы передачи геномной нестабильности в ряду поколений. Ионизирующее излучение в высоких дозах может вызывать повреждения ДНК, изменения паттернов метилирования и экспрессии малых РНК у облученных животных и их потомков, что приводит к накоплению мутаций, геномным перестановкам и дестабилизации генома. Наиболее вероятным кандидатом на роль переносчика трансгенерационной информации являются малые РНК (miRNA, piRNA, nsRNA), которые могут связываться с определенными генами-мишенями и вносить изменения в структуру хроматина, влияя на экспрессию соответствующих генов.
Ключевые слова: ионизирующее излучение, трансгенерационные эффекты, ионизирующее излучение, генетические эффекты, эпигенетические эффекты, метилирование, гистоны, некодирующие РНК
Для цитирования: Ослина Д.С., Рыбкина В.Л., Азизова Т.В. Передача радиационно-индуцированной геномной нестабильности от облученных родителей потомкам // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т. 67. № 4. С. 10–18. DOI: 10.33266/1024-6177-2022-67-4-10-18
Список литературы
1. Morgan W.F. Is there a common mechanism underlying genomic instability, bystander effects and other nontargeted effects of exposure to ionizing radiation? // Oncogene. 2003. No. 22. P. 7094–7099. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1206992
2. Morgan W. F., Sowa M. B. Non-targeted bystander effects induced by ionizing radiation // Mutation Research. 2007. No. 616. P. 159–164.
3. Kovalchuk I., Kovalchuk O. Genome Stability: From Virus to Human Application. Academic Press. 2016. 712 pp.
4. Dugan L. C., Bedford J. S. Are Chromosomal Instabilities Induced by Exposure of Cultured Normal Human Cells to Low- or High-LET Radiation? // Radiat. Res. 2003. Vol. 159. No. 3. P. 301–311.
5. Паткин Е. Л., Павлинова Л. И., Софронов Г. А. Влияние экотоксикантов на эмбриогенез и гаметогенез млекопитающих: эпигенетические механизмы // Междисциплинарный научный и прикладной журнал «Биосфера». 2013. Т. 5. № 4. С. 450–472.
6. Baverstock K. Why do we need a new paradigm in radiobiology? // Mutation Research. 2010. No. 687. Р. 3–6. doi: 10.1016/j.mrfmmm .2010.01.003
7. Little M. P., Goodhead D. T., Bridges B. A., Bouffler S. D. Evidence relevant to untargeted and transgenerational effects in the offspring of irradiated parents // Mutation Research. 2013. No. 753(1). P. 50–67. doi: 10.1016/j.mrrev.2013.04.001
8. Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment (COMARE). Seventh Report. Chilton, National Radiological Protection Board; 2002. Parents occupationally exposed to radiation prior to the conception of their children. A review of the evidence concerning the incidence of cancer in their children.
9. Committee on Medical Aspects of Radiation in the Environment (COMARE). Eighth Report. Chilton, National Radiological Protection Board; 2004. Review of pregnancy outcomes following preconceptional exposure to radiation.
10. Slovinská L., Elbertová A., Mišúrová E. Transmission of genome damage from irradiated male rats to their progeny // Mutation Research. 2004. No. 559. P. 29–37. doi: 10.1016/j.mrgentox.2003.12.005
11. Mughal S.K., Myazin A.E., Zhavoronkov L.P., et al. The dose and dose-rate effects of paternal irradiation on transgenerational instability in mice: a radiotherapy connection // PLoS One. 2012. Vol. 7. No. 7. P. 1−5. doi.org/10.1371/journal.pone.0041300
12. Glen C.D., Dubrova Y.E. Exposure to anticancer drugs can result in transgenerational genomic instability in mice // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2012. No. 109. P. 2984–2988.
13. Ломаева М. Г., Васильева Г. В., Фоменко Л. А., и др. Повышенная вариабельность генома в соматических клетках у потомства самок мышей, подвергнутых острому рентгеновскому облучению в преконцептивный период // Генетика. 2011. Т. 47. № 10. С. 1371−1377.
14. Ломаева М. Г., Фоменко Л. А., Васильева Г. В., Безлепкин В. Г. Тканеспецифические изменения уровня полиморфизма простых повторов в ДНК потомков разного пола, рожденных от облученных самцов или самок мышей // Радиационная биология. Радиоэкология. 2016. Т. 56. № 2. С. 149–155. doi: 10.7868/S0869803116020089
15. Нефедов И.Ю., Нефедова И.Ю., Палыга Г.Ф. Актуальные аспекты проблемы генетических последствий облучения млекопитающих / Радиационная биология. Радиоэкология. 2000. Т. 40. № 4. С. 358–372.
16. Abouzeid A.H.E., Barber R.C., Dubrova Y.E. The effects of maternal irradiation during adulthood on mutation induction and transgenerational instability in mice // Mutation Research. 2012. No. 732. P. 21–25. doi:10.1016/j.mrfmmm.2012.01.003
17. Somers C. M. Expanded simple tandem repeat (ESTR) mutation induction in the male germline: lessons learned from lab mice // Mutation Research. 2006. No. 598. P. 35–49. doi:10.1016/j.mrfmmm.2006.01.018
18. Barber R. C., Hickenbotham P., Hatch T., et al. Radiation-induced transgenerational alterations in genome stability and DNA damage // Oncogene. 2006. No. 25. P. 7336–7342. https://doi.org/10.1038/sj.onc.1209723 (дата обращения 11.12.2019).
19. Min H., Sung M., Son M., et al. Transgenerational effects of proton beam irradiation on Caenorhabditis elegans germline apoptosis // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2017. Vol. 490. No. 3. P. 608–615. http://dx.doi.org/10.1016 /j.bbrc.2017.06.085 (дата обращения 11.12.2019).
20. Parisot F., Bourdineaud J.P., Plaire D., et al. DNA alterations and effects on growth and reproduction in Daphnia magna during chronic exposure to gamma radiation over three successive generations // Aquatic Toxicology. 2015. No. 163. P. 27–36. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2015.03.002 (дата обращения 11.12.2019).
21. Sarapultseva E.I., Dubrova Y.E. The long-term effects of acute exposure to ionising radiation on survival and fertility in Daphnia magna // Environmental Research. 2016. No. 150. P. 138–143. https://doi.org/10.1016/j.envres.2016.05.046 (дата обращения 11.12.2019).
22. Smith R.W., Seymour C.B., Moccia R.D., Mothersill C.E. Irradiation of rainbow trout at early life stages results in trans-generational effects including the induction of a bystander effect in non-irradiated fish // Environmental Research. 2016. No. 145. P. 26–38. https://doi.org/10.1016/j.envres.2015.11.019 (дата обращения 11.12.2019).
23. Shimada A., Shima A. Transgenerational genomic instability as revealed by a somatic mutation assay using the medaka fish // Mutation Research. 2004. No. 552. P. 119–124. http://dx.doi.org /10.1016/j.mrfmmm.2004.06.007 (дата обращения 11.12.2019).
24. Tsyusko O., Glenn T., Yi Y., et al. Differential genetic responses to ionizing irradiation in individual families of Japanese medaka // Mutation Research. 2011. No. 718. P. 18–23. https://doi.org /10.1016/j.mrgentox.2010.11.001 (дата обращения 11.12.2019).
25. Hurem S., Gomes T., Brede Dag A., et al. Parental gamma irradiation induces reprotoxic effects accompanied by genomic instability in zebrafish (Danio rerio) embryos // Environmental Research. 2017. No. 159. P. 564–578. https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.07.053 (дата обращения 11.12.2019).
26. Hurem S., Martín L.M., Lindeman L., et al. Parental exposure to gamma radiation causes progressively altered transcriptomes linked to adverse effects in zebrafish offspring // Environmental Pollution. 2018. No. 234. P. 855–863. http://dx.doi.org/10.1016/j.envpol.2017.12.023 (дата обращения 11.12.2019).
27. Gardner M.J., Snee M.P., Hall A.J., et al. Results of case-control study of leukaemia and lymphoma among young people near Sellafield nuclear plant in West Cumbria // BMJ. 1990. No. 300. P. 423–429. https://dx.doi.org/10.1136%2Fbmj.300.6722.423.
28. Dubrova Y.E., Bersimbaev R.I., Djansugurova L.B., et al. Nuclear weapons tests and human germline mutation rate // Science. 2002. No. 295. P. 1037. https://doi.org/10.1126/science.1068102
29. Livshits L.A., Malyarchuk S.G., Kravchenko S.A., et al. Children of Chernobyl cleanup workers do not show elevated rates of mutations in minisatellite alleles // Radiation Research. 2001. No. 155. P. 74–80.
30. Furitsu K., Ryo H., Yeliseeva K.G., et al. Microsatellite mutations show noincreases in the children of the Chernobyl liquidators // Mutation Research. 2005. No. 581. P. 69–82.
31. Kiuru A., Auvinen A., Luokkamaki M., et al. Hereditary minisatellite mutations among the offspring of Estonian Chernobyl cleanup workers // Radiation Research. 2003. No. 159. P. 651–655.
32. Kodaira M., Izumi S., Takahashi N., Nakamura N. No evidence of radiation effect on mutation rates at hypervariable minisatellite loci in the germ cells of atomic bomb survivors // Radiation Research. 2004. No. 162. P. 350–356.
33. Безлепкин В. Г., Кириллова Е. Н., Захарова М. Л., и др. Отдаленные и трансгенерационные молекулярно-генетические эффекты пролонгированного воздействия ионизирующей радиации у работников предприятия ядерной промышленности // Радиационная биология. Радиоэкология. 2011. Т. 51. № 1. С. 20–32.
34. Rees G.S., Trikik M.Z., Winther J.F., et al. A pilot study examining germline minisatellite mutations in the offspring of Danish childhood and adolescent cancer survivors treated with radiotherapy // Int. J. Radiat. Biol. 2006. Vol. 82. No. 3. P. 153–160. https://dx.doi.org/10.1080%2F09553000600640538 (дата обращения 11.12.2019).
35. Vignard J., Mirey G., Salles B. Ionizing-radiation induced DNA double-strand breaks: A direct and indirect lighting up // Radiotherapy and Oncology. 2013. No. 108. P. 362–369. https://doi.org/10.1016/j.radonc.2013.06.013 (дата обращения 11.12.2019).
36. Tawn J.E., Whitehouse C.A., Winther J.F., et al. Chromosome analysis in childhood cancer survivors and their offspring—no evidence for radiotherapy-induced persistent genomic instability // Mutation Research. 2005. No. 583. P. 198–206. https://dx.doi.org/ 10.1016%2Fj.mrgentox.2005.03.007 (дата обращения 11.12.2019).
37. Signorello L.B., Mulvihill J.J., Green D.M., et al. Stillbirth and neonatal death in relation to radiation exposure before conception: a retrospective cohort study // Lancet. 2010. No. 376. P. 624–630. https://dx.doi.org/10.1016%2FS0140-6736(10)60752-0 (дата обращения 11.12.2019).
38. Kuzmina N.S., Lapteva N.Sh., Rubanovich A.V. Hypermethylation of gene promoters in peripheral blood leukocytes in humans longterm after radiation exposure // Environmental Research. 2016. No. 146. P. 10–17. https://doi.org/10.1016/j.envres.2015.12.008 (дата обращения 11.12.2019).
39. Suzuki R., Ojima M., Kodama S., Watanabe M. Delayed activation of DNA damage checkpoint and radiation-induced genomic instability // Mutat Res. 2006. Vol. 597. No. 1–2. P.73–77. https://doi.org/10.1016/j.mrfmmm.2005.04.024 (дата обращения 11.12.2019).
40. Venkatesan S., Natarajan A.T., Hande M.P. Chromosomal instability—mechanisms and consequences // Mutation Research. 2015. No. 793. P. 176–184. doi: 10.1016/j.mrgentox.2015.08.008
41. Sabatier L., Ricoul M., Pottier G. et al. The loss of single telomere can result in instability of multiple chromosomes in a human tumor cell line // Mol. Cancer Res. 2005. Vol. 3. No. 3. P.139–150. https://doi.org/10.1158/1541-7786.MCR-04-0194 (дата обращения 11.12.2019).
42. Blake G.E.T., Watson E.D. Unravelling the complex mechanisms of transgenerational epigenetic inheritance // Current Opinion in Chemical Biology. 2016. No. 33. P. 101–107. https://doi.org/ 10.1016/j.cbpa.2016.06.008
43. Molla-Herman A., Matias N.R. and Huynh J.R. Chromatin modifications regulate germ cell development and transgenerational information relay // Current Opinion in Insect Science. 2014. No. 1. P. 10–18. https://dx.doi.org/10.1016/j.cois.2014.04.002
44. Pogribny I., Koturbash I., Tryndyak V., et al. Fractionated low-dose radiation exposure leads to accumulation of DNA damage and profound alterations in DNA and histone methylation in the murine thymus // Mol. Cancer Res. 2005. No. 3(10). P. 553–561. https://doi.org/10.1158/1541-7786.MCR-05-0074 (дата обращения 11.12.2019).
45. Kovalchuk O., Burke P., Besplug J., et al. Methylation changes in muscle and liver tissues of male and female mice exposed to acute and chronic low-dose X-ray-irradiation // Mutation Research. 2004. No. 548. P. 75–84. https://doi.org/10.1016/j.mrfmmm.2003.12.016 (дата обращения 11.12.2019).
46. Koturbash I., Boyko A., Rodriguez-Juarez R., et al. Role of epigenetic effectors in maintenance of the long-term persistent bystander effect in spleen in vivo // Carcinogenesis. 2007. Vol. 28. No. 8. P. 1831–1838. https://doi.org/10.1093/carcin/bgm053 (дата обращения 11.12.2019).
47. Transgenerational Epigenetics / ed. Tollefsbol T. Academic Press, 2014. 412 pp. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-405944-3.00011-8 (дата обращения 11.12.2019).
48. Niwa O. Indirect mechanisms of radiation induced genomic instability at repeat loci // International Congress Series. 2007. No. 1299. P. 135–145. http://dx.doi.org/10.1016/j.ics.2006.10.008 (дата обращения 11.12.2019).
49. Scully R., Xie A. Double strand break repair functions of histone H2AX // Mutation Research. Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2013. No. 750 (1–2). P. 5–14. https://dx.doi.org/10.1016%2Fj.mrfmmm.2013.07.007 (дата обращения 11.12.2019).
50. Васильев С. А., Величевская А. И., Вишневская Т. В., и др. Фоновое количество фокусов γ H2AX в клетках человека как фактор индивидуальной радиочувствительности // Радиационная биология. Радиоэкология. 2015. Т. 55. № 4. C. 402–410.
51. Merrifield M., Kovalchuk O. Sins of Fathers Through a Scientific Lens: Transgenerational Effects Genome Stability. http://dx.doi.org/10.1016/B978-0-12-803309-8.00034-3 (дата обращения 11.12.2019).
52. Ahmad P., Sana J., Slavik M., et al. MicroRNAs Involvement in Radioresistance of Head and Neck Cancer // Disease Markers. 2017. Article ID 8245345. http://dx.doi.org/10.1155/2017/8245345 (дата обращения 11.12.2019).
53. Ilnytskyy Y., Zemp F.J., Koturbash I., Kovalchuk O. Altered microRNA expression patterns in irradiated hematopoietic tissues suggest a sex-specific protective mechanism // Biochemical and Biophysical Research Communications. 2008. No. 377. P. 41–45. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2008.09.080 (дата обращения 11.12.2019).
54. Barber R.C., Dubrova Y.E., Gant Timothy W. Radiation-induced transgenerational alterations in MicroRNA expression // Toxicology. 2011. No. 290. P. 1–46. http://dx.doi.org/10.1016/j.tox.2011.09.053 (дата обращения 11.12.2019).
55. Filkowski J.N., Ilnytskyy Y., Tamminga J., et al. Hypomethylation and genome instability in the germline of exposed parents and their progeny is associated with altered miRNA expression // Carcinogenesis. 2010. No. 6. P. 1110–1115. https://doi.org/10.1093 /carcin/bgp300 (дата обращения 11.12.2019).
56. Aravin A.A., Sachidanandam R., Bourc’his D., et al. A piRNA pathway primed by individual transposons is linked to de novo DNA methylation in mice // Mol. Cell. 2008. No. 31(6). P. 785–799. https://doi.org/10.1016/j.molcel.2008.09.003 (дата обращения 11.12.2019).
57. Thomson T., Lin H. The biogenesis and function of PIWI proteins and piRNAs: progress and prospect // Annu. Rev. Cell. Dev. Biol. 2009. No. 25. P. 355–376. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.24.110707.175327 (дата обращения 11.12.2019).
58. Rechavi O., Houri-Ze’evi L., Anava S., et al. Starvation-Induced Transgenerational Inheritance of Small RNAs in C. elegans // Cell. 2014. No. 158. P. 277–287. https://doi.org/10.1016 /j.cell.2014.06.020 (дата обращения 11.12.2019).
59. Nelson V.R. and Nadeau J.H. Transgenerational genetic effects // Epigenomics. 2010. No. 2(6). P. 797–806. https://dx.doi.org/10 .2217%2Fepi.10.57 (дата обращения 11.12.2019).
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 15.03.2022. Принята к публикации: 11.05.2022.