Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Том 71. № 5
DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-5-13-19
Д.В. Фомина1, 3, А.В. Точиленко1, 3, Т.П. Калинин3, Р.М. Саримов4, Е.О. Левинтас3, А.С. Кузьмина3, С.И. Шубина3, С.А. Абдуллаев1, 2, 3
ОЦЕНКА «ЭФФЕКТА СВИДЕТЕЛЯ» ПРИ ВВЕДЕНИИ МЫШАМ МИТОХОНДРИАЛЬНОЙ ДНК, ОБЛУЧЕННОЙ РЕНТГЕНОВСКИМ ИЗЛУЧЕНИЕМ ИЛИ ОБРАБОТАННОЙ ПЕРЕКИСЬЮ ВОДОРОДА
1 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва
2 Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, Пущино
3 Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России, Москва
4 Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, Москва
Контактное лицо: Серажутдин Абдуллаевич Абдуллаев, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
РЕФЕРАТ
Цель: Оценить возможность проявления «эффекта свидетеля» при введении необлученным мышам митохондриальной ДНК, облученной рентгеновским излучением или обработанной перекисью водорода.
Материал и методы: В работе использовались самцы мышей линии Balb/c 2-х месячного возраста. Митохондриальная ДНК (мтДНК) вводилась мышам внутрибрюшинно в физиологическом растворе (в количестве 20 мг/мышь) – интактная, облученная в дозе 5 Гр, а также обработанная перекисью водорода. МтДНК выделялась из митохондрий печени мышей. Для очистки полученной мтДНК от фрагментов ядерной ДНК (яДНК) митохондрии обрабатывались нуклеазой. Животных умерщвляли через 1, 3, 7, 14, 21, 30 сут после инъекции мтДНК. Далее определялись следующие параметры: копийность мтДНК в клетках тканей, уровень экспрессии митохондриальных генов, уровень повреждения внутриклеточной мтДНК, относительное количество мутантных копий мтДНК, уровень микроядер в клетках. Для анализа этих параметров использовались головной мозг, сердце, печень, селезенка. Определение уровня микроядер проводили в клетках костного мозга.
Результаты: Показано, что введение мышам внеклеточной митохондриальной ДНК в интактной форме, облученной в дозе 5 Гр и обработанной перекисью водорода, приводило к общему характеру изменений. С момента инъекции в тканях головного мозга и сердца происходило снижение количества копий мтДНК примерно в 2‒3 раза. В клетках печени и селезенки количество копий мтДНК увеличивалось на протяжении 24 часов примерно в 3 раза, через 72 ч число копий мтДНК снижалось к контрольному уровню. В клетках головного мозга и сердца количество транскриптов гена ATP6 увеличивалось вплоть до 72 ч с момента инъекции. Через 72 ч относительное количество транскриптов гена ATP6 в тканях головного мозга и сердца превышало в 10 и 12 раз соответственно. Затем наблюдалось снижение этого параметра, причем через 14 сут с момента инъекции мтДНК, количество транскриптов гена ATP6 все еще превышало контрольный уровень в 5 раз. Однако эти изменения нельзя было назвать достоверными из-за большого значения величины стандартного отклонения. В клетках печени и селезенки через 7 сут с момента проведения инъекции мтДНК количество транскриптов гена ATP6 увеличивалось в 3 раза относительно контроля. Изменения параметров повреждения и образования мутаций мтДНК в этих тканях, а также образование микроядер в клетках костного мозга после инъекции мтДНК не отличались достоверно от контрольных значений.
Заключение: Таким образом, исходя из полученных результатов исследований, гипотеза о том, что митохондриальная внеклеточная ДНК может вызывать «эффект свидетеля» на уровне целого организма, не получила подтверждения.
Ключевые слова: мтДНК, эффект свидетеля, окислительный стресс, рентгеновское облучение
Для цитирования: Фомина Д.В., Точиленко А.В., Калинин Т.П., Саримов Р.М., Левинтас Е.О., Кузьмина А.С., Шубина С.И., Абдуллаев С.А. оценка «эффекта свидетеля» при введении мышам митохондриальной днк, облученной рентгеновским излучением или обработанной перекисью водорода // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Т. 71. № 5. С. 13–19. DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-5-13-19
Список литературы
1.Pant G.S., Kamada N. Chromosome Aberrations in Normal Leukocytes Induced by the Plasma of Exposed Individuals. J Med Sci. 1977;26;2-3:149-154.
2.Hollowell J.G., Littlefeld L.G. Chromosome Damage Induced by Plasma of X-Rayed Patients: an Indirect Effect of X-Ray. Proc Soc Exp Biol Med. 1968;129;1:240-244. Doi: 10.3181/00379727-129-33295.
3.Littlefeld L.G., Hollowell Jr J.G., Pool Jr W.H. Chromosomal Aberrations Induced by Plasma from Irradiated Patients: an Indirect Effect of X Radiation. Further Observations and Studies of a Control Population. Radiology. 1969;93;4:879-886. Doi: 10.1148/93.4.879.
4.Marozik P., Mothersill C., Seymour C.B., Mosse I., Melnov S. Bystander Effects Induced by Serum from Survivors of the Chernobyl Accident. Exp Hematol. 2007;35;4;1:55-63. Doi: 10.1016/j.exphem.2007.01.029.
5.Emerit I., Quastel M., Goldsmith J., Merkin L., Levy A., Cernjavski L., et al. Clastogenic Factors in the Plasma of Children Exposed at Chernobyl. Mutat Res. 1997;373;1:47-54. Doi: 10.1016/s0027-5107(96)00187-x.
6.Gemignani F., Ballardin M., Maggiani F., Rossi A.M., Antonelli A., Barale R. Chromosome Aberrations in Lymphocytes and Clastogenic Factors in Plasma Detected in Belarus Children 10 Years after Chernobyl Accident. Mutat Res. 1999;446;2:245-253. Doi: 10.1016/s1383-5718(99)00194-1.
7.Nagasawa H., Little J.B. Induction of Sister Chromatid Exchanges by Extremely Low Doses of Alpha-Particles. Cancer Res. 1992;52;22:6394-6.
8.Ghosh G. Radiation-Induced Bystander Effect and Its Possible Countermeasures. J Cell Signal. 2023;4;1:13-20. Doi: 10.33696/Signaling.4.086.
9.Gilbert A., Payet V., Bernay B., Chartier-Garcia E., Testard I., Candéias S.M., Chevalier F. Label-Free Direct Mass Spectrometry Analysis of the Bystander Effects Induced in Chondrocytes by Chondrosarcoma Cells Irradiated with X-rays and Carbon Ions. Front Biosci (Landmark Ed). 2022;27;9:277. Doi: 10.31083/j.fbl2709277.
10.Vasilyeva I.N. Low-Molecular-Weight DNA in Blood Plasma as an Index of the Influence of Ionizing Radiation. Ann N Y Acad Sci. 2001;945:221-8. Doi: 10.1111/j.1749-6632.2001.tb03889.x.
11.Cooke M.S., Evans M.D., Dizdaroglu M., Lunec J. Oxidative DNA Damage: Mechanisms, Mutation, and Disease. FASEB J. 2003;17;10:1195-1214. Doi: 10.1096/fj.02-0752rev.
12.Ermakov A.V., Konkova M.S., Kostyuk S.V., Smirnova T.D., Malinovskaya E.M., Efremova L.V., Veiko N.N. An Extracellular DNA Mediated Bystander Effect Produced from Low Dose Irradiated Endothelial Cells. Mutat Res. 2011;712;1-2:1-10. Doi: 10.1016/j.mrfmmm.2011.03.002.
13.Randhawa A.K., Hawn T.R. Toll-Like Receptors: Their Roles in Bacterial Recognition and Respiratory Infections. Expert Rev Anti Infect Ther. 2008;6;4:479-495. Doi: 10.1586/14787210.6.4.479.
14.Taanman J.W. The Mitochondrial Genome: Structure, Transcription, Translation and Replication. Biochim Biophys Acta. 1999;1410;2:103-123. Doi: 10.1016/s0005-2728(98)00161-3.
15.Zhang Q., Raoof M., Chen Y., Sumi Y., Sursal T., Junger W., et al. Circulating Mitochondrial DAMPs Cause Inflammatory Responses to Injury. Nature. 2010;464;7285:104-107. Doi: 10.1038/nature08780.
16.Liu Q., Wu J., Zhang X., Li X., Wu X., Zhao Y., Ren J. Circulating Mitochondrial DNA-Triggered Autophagy Dysfunction via STING Underlies Sepsis-Related Acute Lung Injury. Cell Death Dis. 2021;12;7:673. Doi: 10.1038/s41419-021-03961-9.
17.Абдуллаев С.А., Фомина Д.В., Менухов В.О., Душенко М.В., Точиленко А.В., Калинин Т.П., Евдокимовский Э.В. Изменение копийности и экспресии генов мтДНК в различных тканях мышей при локальном облучении головного мозга // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2025. Т.70. №2. С. 16-22 [Abdullayev S.A., Fomina D.V., Menukhov V.O., Dushenko M.V., Tochilenko A.V., Kalinin T.P., Yevdokimovskiy E.V. Changes in the Copy Number and Gene Expression of mtDNA in Various Tissues of Mice Exposed to Local Brain Irradiation. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost’ = Medical Radiology and Radiation Safety. 2025;70;2:16–22 (In Russ.)]. Doi: 10.33266/1024-6177-2025-70-2-16-2218.
18.Abdullaev S., Gubina N., Bulanova T., Gaziev A. Assessment of Nuclear and Mitochondrial DNA, Expression of Mitochondria-Related Genes in Different Brain Regions in Rats after Whole-Body X-Ray Irradiation. Int J Mol Sci. 2020;21;4:1196. Doi: 10.3390/ijms21041196.
19.Abdullaev S.A., Glukhov S.I., Gaziev AI. Radioprotective and Radiomitigative Effects of Melatonin in Tissues with Different Proliferative Activity. Antioxidants. 2021;10:1885. Doi: 10.3390/antiox10121885.
20.Abdullaev S., Bulanova T., Timoshenko G., Gaziev A.I. Increase of mtDNA Number and its Mutant Copies in Rat Brain after Exposure to 150 MeV Protons. Mol. Biol. Reports. 2020;47:4815-4820. Doi: 10.1007/s11033-020-05491-7.
21.Abdullaev S., Minkabirova G., Karmanova E., Bruskov V., Gaziev A. Metformin Prolongs Survival Rate in Mice and Causes Increased Urinary Excretion of Cell-Free DNA in X-Irradiated Rats. Mutat. Res. Genet. Toxicol. Environ. Mutagen. 2018;831:13-18. Doi: 10.1016/j.mrgentox.2018.05.006.
22.Mothersill C., Seymour C. Radiation-Induced Bystander Effects: Past History and Future Directions. Radiat Res. 2001;155;6:759-67. Doi: 10.1667/0033-7587(2001)155[0759:ribeph]2.0.co;2.
23.Nikjoo H., Khvostunov I.K. Biophysical Model of the Radiation-Induced Bystander Effect. Int J Radiat Biol. 2003;79;1:43-52.
24.Nikjoo H., Khvostunov I.K. A Theoretical Approach to the Role and Critical Issues Associated with Bystander Effect in Risk Estimation. Hum Exp Toxicol. 2004;23(2):81=6. Doi: 10.1191/0960327104ht422oa.
25.Azzam E.I., De Toledo S.M., Spitz D.R., Little J.B. Oxidative Metabolism Modulates Signal Transduction and Micronucleus Formation in Bystander Cells from Alpha-Particle-Irradiated Normal Human Fibroblast Cultures. Cancer Res. 2002;62;19:5436-42.
26.Matsumoto H., Hamada N., Takahashi A., Kobayashi Y., Ohnishi T. Vanguards of Paradigm Shift in Radiation Biology: Radiation-Induced Adaptive and Bystander Responses. J Radiat Res. 2007;48;2:97-106. Doi: 10.1269/jrr.06090.
27.Matsumoto H., Tomita M., Otsuka K., Hatashita M., Hamada N. Nitric Oxide is a Key Molecule Serving as a Bridge between Radiation-Induced Bystander and Adaptive Responses. Curr Mol Pharmacol. 2011;4;2:126-34. Doi: 10.2174/1874467211104020126.
28.Morgan W.F. Communicating Non-Targeted Effects of Ionizing Radiation to Achieve Adaptive Homeostasis in Tissues. Curr Mol Pharmacol. 2011;4;2:135-40.
29.Ермаков А.В., Конькова М.С., Костюк С.В., Ершова Е.С., Еголина Н.А., Вейко Н.Н. Фрагменты внеклеточной ДНК из среды культивирования лимфоцитов человека, облученных в малых дозах, запускают развитие окислительного стресса и адаптивного ответа в необлученных лимфоцитах-свидетелях // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т.48. №5. С. 553-564 [Yermakov A.V., Kon’kova M.S., Kostyuk S.V., Yershova Ye.S., Yegolina N.A., Veyko N.N. Fragments of Extracellular DNA from the Culture Medium of Human Lymphocytes Irradiated in Low Doses Trigger the Development of Oxidative Stress and an Adaptive Response in Non-Irradiated Bystander Lymphocytes. Radiatsionnaya Biologiya. Radioekologiya = Radiation Biology. Radioecology. 2008;48;5:553-64 (In Russ.)].
30.Kostyuk S.V., Ermakov A.V., Alekseeva A.Y., Smirnova T.D., Glebova K.V., Efremova L.V., Baranova A., Veiko N.N. Role of Extracellular DNA Oxidative Modification in Radiation Induced Bystander Effects in Human Endotheliocytes. Mutat Res. 2012;729;1-2:52-60. Doi: 10.1016/j.mrfmmm.2011.09.005.
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: 20.04.2026. Принята к публикации: 25.05.2026.