Cytogenetic Effects in the Bone Marrow of Animals Living in Conditions of Increased Natural Radiation Background

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

We studied the cytogenetic effects in the bone marrow cells of root voles (Alexandromys (Microtus) oeconomus Pall.), which lived in areas contaminated with uranium and radium, as a result of the operation of radium mining (radium site) and the storage of its waste (uranium-radium site) (Komi Republic). The level and nature of mutational effects in voles from radioactively contaminated areas indicates the persistence of an increased frequency of chromosome aberrations and the appearance of individuals with an altered karyotype, which indicates genetic instability. When determining the nature of the dynamics of the mutation process in the studied populations, a high frequency of cells with micronuclei was noted in voles from the radium area, with the exception of the phase of population decline. In experiments with the use of provocative factors of chemical (urethane) and radiation (acute γ-irradiation) nature, an increase in the stability of bone marrow cells of animals living in conditions of increased background radiation has been shown.

About the authors

L. A. Bashlykova

Institute of Biology, FRC Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: labashlykova@ib.komisc.ru
Russiа, Syktyvkar

O. V. Raskosha

Institute of Biology, FRC Komi Scientific Center, Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: labashlykova@ib.komisc.ru
Russiа, Syktyvkar

References

  1. Taira W., Hiyama A., Nohara C. et al. Ingestional and transgenerational effects of the Fukushima nuclear accident on the pale grass blue butterfly // J. Radiat. Res. 2015. V. 56. № 1. P. i2–i18. https://doi.org/10.1093/jrr/rrv068
  2. Hancock S., Vo N.T.K., Byun S.H. et al. Effects of historic radiation dose on the frequency of sex-linked recessive lethals in Drosophila populations following the Chernobyl nuclear accident // Environ. Res. 2019. V. 172. P. 333–337. https://doi.org/10.1016/j.envres.2019.02.014
  3. Cannon G., Kiang J.G. A review of the impact on the ecosystem after ionizing irradiation: wildlife population // Int. J. Radiat. Biol. 2020. P. 1–9. https://doi.org/10.1080/09553002.2020.1793021
  4. Мазурик В.К., Михайлов В.Ф. Радиационно-индуцированная нестабильность генома: феномен, молекулярные механизмы, патогенное значение // Радиац. биология. Радиоэкология. 2001. Т. 41. № 3. С. 272–289. [Mazurik V.K., Mikhajlov V.F. Radiatio-ninduced genome instability: the phenomenon, mole-cular mechanisms, pathogenetical significance // Radiats. biology. Radioekology. 2001. V. 41. № 3. Р. 272–289. (In Russ.)]
  5. Кичигин А.И., Таскаев А.И. “Водный промысел”: история производства радия в Республике Коми (1931–1956 гг.) // Вопр. истории естествознания и техники. 2004. № 4. С. 3–30. [Kichigin A.I., Taskaev A.I. “Vodnyy promysel”: istoriya proizvodstva radiya v Respublike Komi (1931–1956 gg.) // Voprosy istorii estestvoznaniya i tekhniki. 2004. V. 4. P. 3–30. (In Russ.)]
  6. Евсеева Т.И., Белых Е.А., Майстренко Т.А. и др. Латеральное распределение радионуклидов уранового и ториевого рядов в антропогенно-измененных почвах на территории складирования отходов радиевого производства // Радиац. биология. Радиоэкология. 2012. Т. 52. № 1. С. 103–112. [Evseeva T.I., Belykh E.A., Maystrenko T.A. et al. Regularities of Late-ral Distribution of Uranium and Thorium Decay Series Radionuclides in the Anthropogenically Changed Soils from the Area of Radium Production Waste Storage // Radiats. biology. Radioekology. 2012. V. 52. № 1. Р. 103–112. (In Russ.)]
  7. Алексахин Р.М., Архипов Н.П., Бархударов Р.М. и др. Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биоценозы / Под ред. Р.М. Алексахина. М.: Наука, 1990. 368 с. [Alexakhin R.M., Arkhipov N.P., Barkhudarov R.M. et al. Heavy Natural Radionuclides in Biosphere: Migration and Biological Effects on Po-pulation and Biogeocenouses / Pod red. Р.М. Аlеksаhina M.: Nauka, 1990. 368 p. (In Russ.)]
  8. UNSCEAR 2008 Report to the General Assembly with scientific Annexes. Sources and effects of ionizing radiation. Annex E. Effects of ionizing radiation on non-human biota. V. 2. New York: United Nations, 2008. P. 221–313.
  9. European Convention for the Protection of Vertebrate Animals used for Experimental and other Scientific Purposes. Available from: http://www.worldlii.org/int/other/treaties/COETSER/1986/1.htm. Accessed January 20, 2022.
  10. Орлов В.Н., Чудиновская Г.А., Крюкова Е.П. Исследование хромосомных наборов млекопитающих. М.: Наука, 1976. 36 с. [Orlov V.N., Chudinovskaya G.A., Kryukova E.P. Issledovanie khromosomnykh naborov mlekopitayushchikh. M.: Nauka, 1976. 36 p. (In Russ.)]
  11. Hedlle J.A. A rapid in vivo test for chromosomal da-mage // Mutat. Res. 1973. V. 18. № 2. P. 187–190. https://doi.org/10.1016/0027-5107(73)90035-3
  12. Жулева Л.Ю., Дубинин Н.П. Использование микроядерного теста для оценки экологической обстановки в районах Астраханской области // Генетика. 1994. Т. 30. № 7. С. 999–1004. [Zhuleva L.Yu., Dubinin N.P. Ispolzovanie mikroyadernogo testa dlya otsenki ekologicheskoy obstanovki v rayonakh Astrakhanskoy oblasti // Genetika. 1994. V. 30. № 7. P. 999–1004. (In Russ.)]
  13. Руководство по краткосрочным тестам для выявления мутагенных и канцерогенных химических веществ. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ, 1989. № 51. 212 с. [Rukovodstvo po kratkosrochnym testam dlya vyyavleniya mutagennykh i kantserogennykh khimicheskikh veshchestv. Gigienicheskie kriterii sostoyaniya okruzhayushchey sredy. Zheneva: VOZ, 1989. № 51. P. 212. (In Russ.)]
  14. Тронов В.А., Никольская Т.А., Конопляников М.А. и др. Спонтанная гибель мононуклеарных клеток, полученных от здоровых доноров и больных системной красной волчанкой // Цитология. 1999. Т. 41. № 5. С. 400–404. [Tronov V.A., Nikolskaya T.A., Ko-noplyanikov M.A. et al. Spontannaya gibel mononuklearnykh kletok, poluchennykh ot zdorovykh donorov i bolnykh sistemnoy krasnoy volchankoy // Tsitologiya. 1999. V. 41. № 5. P. 400–404. (In Russ.)]
  15. Singh N.P., McCoy M.T., Nice R.R. et al. A simple technique for quantitation of low levels of DNA damage in individual cells // Exp. Cell Res. 1988. V. 175. № 1. P. 184–191. https://doi.org/10.1016/0014-4827(88)90265-0
  16. Olive P.L., Banath J.P. Induction and rejoining of radiation induced DNA single-strand breaks: “tail moment” as a function of position in the cell cycle // Mutat. Res. (DNA Repair). 1993. V. 294. P. 275–283. https://doi.org/10.1016/0921-8777(93)90010-e
  17. Воробьева Н.Ю., Осипов А.Н., Пелевина И.И. Чувствительность лимфоцитов периферической крови летчиков и космонавтов к воздействию γ-излучения: индукция двунитевых разрывов ДНК // Бюл. эксперим. биол. и мед. 2007. Т. 144. № 10. С. 404–407. [Vorobyeva N.Yu., Osipov A.N., Pelevina I.I. Chuvstvitelnost limfotsitov perifericheskoy krovi letchikov i kosmonavtov k vozdeystviyu γ-izlucheniya: induktsiya dvunitevykh razryvov DNK // Bulletin of Experim. Biol. and Med. 2007. V. 144. № 10. Р. 404–407. (In Russ.)]
  18. Общая генетика / Под ред. Н.И. Шапиро. М.: Наука, 1965. 299 с. [Obshchaya genetika / Pod red. N.I. Shapiro. M.: Nauka, 1965. 299 р. (In Russ.)]
  19. Nomura T. X-ray induced germ-line mutation leading to tumors; its manifestation in mice given urethane postnatally // Mutat. Res. 1983. V. 121. P. 59–65. https://doi.org/10.1016/0165-7992(83)90087-8
  20. Vorobtsova I.E., Kitaev E.M. Urethane-induced lung adenomas in the first-generation progeny of irradiated male mice // Carcinogenesis. 1988. V. 9. № 11. P. 1931–1934. https://doi.org/10.1093/carcin/9.11.1931
  21. Бородкин П.А., Сусликов В.И., Башлыкова Л.А. Цитогенетическое исследование микропопуляций полевки-экономки (Microtus oeconomus Pall.), обитающих в различных радиоэкологических условиях // Радиобиология. 1988. Т. 28. № 3. С. 356–361. [Borodkin P.A., Suslikov V.I., Bashlykova L.A. Tsitogeneticheskoe issledovanie mikropopulyatsiy polevki-ekonomki (Microtus oeconomus Pall.), obitayushchikh v razlichnykh radioekologicheskikh usloviyakh Radiobiologiya. 1988. V. 28. № 3. P. 356–361. (In Russ.)]
  22. Орлов В.Н., Булатова Н.Ш. Сpавнительная цитогенетика и каpиосистематика млекопитающих. М.: Наука, 1983. 405 с. [Orlov V.N., Bulatova N.Sh. Spavnitelnaya tsitogenetika i kapiosistematika mlekopita-yushchikh. M.: Nauka, 1983. 405 p. (In Russ.)]
  23. Таскаев А.И., Башлыкова Л.А., Зайнуллин В.Г. Эколого-генетический мониторинг мышевидных грызунов из популяций, подвергшихся хроническому облучению // Радиац. биология. Радиоэкология. 2010. Т. 50. № 5. С. 560–571. [Taskaev A.I., Bashlykova L.A., Zaynullin V.G. Ecological and Genetic Monitoring of Muridae from Populations Undergone to the Chronic Irradiation // Radiats. biology. Radioekology. 2010. V. 50. № 5. P. 560–571. (In Russ.)]
  24. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Популяционная характеристика полевки-экономки в радиоэкологических исследованиях // Теоретическая и прикладная экология. 2019. № 2. 101–107. [Ermakova O.V., Raskosha O.V. Populyatsionnaya kharakteristika polevki-ekonomki v radioekologicheskikh issledovaniyakh // Teoreticheskaya i prikladnaya ekologiya. 2019. № 2. 101–107.] (In Russ.) https://doi.org/10.25750/1995-4301-2019-2-101-107
  25. Саляев Х.А. Частота хромосомных аберраций в клетках костного мозга полевок-экономок, обитающих на участках с нормальным и повышенным фоном естественной радиации // Вопросы радиоэкологии наземных биогеоценозов. Сыктывкар, 1974. С. 101–103. (Труды Коми фил. АН СССР). [Salyaev Kh. A. Chastota khromosomnykh aberratsiy v kletkakh kostnogo mozga polevok-ekonomok, obita-yushchikh na uchastkakh s normalnym i povyshennym fonom estestvennoy radiatsii. Voprosy radioekologii nazemnykh biogeotsenozov. Syktyvkar, 1974. Р. 101–103. (Trudy Komi fil. AN SSSR). (In Russ.)]
  26. Nakamura A.J., Suzuki M., Redon C.E. et al. The causal relationship between DNA damage induction in bovine lymphocytes and the Fukushima nuclear power plant accident // Radiat. Res. 2017. V. 187. № 5. P. 630–636. Epub 2017 Feb 27.https://doi.org/10.1667/RR14630.1
  27. Fredga K., Persson F., Stenseth N. Chr. Centric fission in Microtus oeconomus. A chromosome studi of isolated population in Fennoscandia // Hereditas. 1980. V. 92. № 2. P. 209–216.
  28. Нохрин Д.Ю. Хромосомные нарушения у обыкновенных полевок (Microtus arvalis) из района ВУРСа и их потомков, полученных в лаборатории // Конф. “Механизмы поддержания биологического разнообразия”. Екатеринбург, 1995. С. 204–207. [Nokhrin D.Yu. Khromosomnye narusheniya u obyknovennykh polevok (Microtus arvalis) iz rayona VURSa i ikh potomkov, poluchennykh v laboratorii // Konf. “Mekhanizmy podderzhaniya biologicheskogo raznoobraziya”. Ekaterinburg, 1995. P. 204–207. (In Russ.)]
  29. Нохрин Д.Ю. Цитогенетическая и онтогенетическая нестабильность у видов-двойников обыкновенной полевки из лабораторных колоний и природных популяций при разной степени загрязнения: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Екатеринбург, 1999. 15 с. [Nokhrin D. Yu. Tsitogeneticheskaya i ontogeneticheskaya nestabilnost u vidov-dvoynikov obyknovennoy polevki iz laboratornykh koloniy i prirodnykh populyatsiy pri raznoy stepeni zagryazneniya [disstrtation]. Ekaterinburg, 1999. 15 р. (In Russ.)]
  30. Гилева Э.А. Эколого-генетический мониторинг с помощью грызунов (уральский опыт). Екатеринбург: Изд-во Уральского университета, 1997. 105 с. [Gileva E.A. Ekologo-geneticheskiy monitoring s pomoshchyu gryzunov (uralskiy opyt). Ekaterinburg: Izdatelstvo Uralskogo universiteta, 1997. 105 р. (In Russ.)]
  31. Шевченко В.А., Померанцева М.Д. Генетические последствия действия ионизирующих излучений / Отв. ред. Г.Д. Засухина. М.: Наука, 1985. 278 с. [Shevchenko V.A., Pomerantseva M.D. Geneticheskie posledstviya deystviya ioniziruyushchikh izlucheniy / Оtv. red. G.D. Заsuchina. M.: Nauka, 1985. 278 р. (In Russ.)]
  32. Sugahara T., Tsutomu T. Genetic effects of chronic irradiation given to mice throw three successive generations // Genetics. 1964. V. 50. № 5. P. 1143–1158.
  33. Соколов В.Е., Покаржевский А.Д., Кожевникова Т.Д. и др. Популяции млекопитающих на территории Восточно-уральского радиоактивного следа // Экологические последствия радиоактивного загрязнения на Южном Урале / Отв. ред. В.Е. Соколов, Д.А. Криволуцкий. М.: Наука, 1993. С. 156–171. [Sokolov V.E., Pokarzhevskiy A.D., Kozhevnikova T.D. i dr. Populyatsii mlekopitayushchikh na territorii Vostochno-uralskogo radioaktivnogo sleda Ekologicheskie posledstviya radioaktivnogo zagryazneniya na Yuzhnom Urale / Otv. red. V.E. Sokolov, D.A. Krivoluckij. M.: Nauka, 1993. P. 156–171. [Sb. st.] (In Russ.)]
  34. Гилева Э.А. Хромосомная нестабильность у грызунов с территории ВУРСа: межвидовая разница // Радиац. биология. Радиоэкология. 2002. Т. 42. № 6. С. 665–668. [Gileva E.A. Khromosomnaya nestabilnost u gryzunov s territorii VURSa: mezhvidovaya raznitsa // Radiats. biology. Radioekology. 2002. V. 42. № 6. Р. 665–668. (In Russ.)]
  35. Григоркина Е.Б., Пашнина И.А. К проблеме радиоадаптации мелких млекопитающих (экологическая специализация вида, радиорезистентность, гемопоэз, иммунитет) // Радиац. биология. Радиоэкология. 2007. Т. 47. № 3. С. 371–378. [Grigorkina E.B., Pashnina I.A. On the Problem of Radioadaptation in Small Mammals (Ecological Specialization of a Species, Radioresistance, Hemopoiesis, Immunity) // Radiats. biology. Radioekology. 2007. V. 47. № 3. P. 371–378. (In Russ.)]
  36. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Состояние щитовидной железы полевок-экономок с радиоактивных территорий после дополнительных воздействий // Изв. Самарского НЦ РАН. 2012. Т. 14. № 1–8. С. 1891–1893. [Ермакова О.В., Раскоша О.В. Condition of tundra voles of thyroid gland from radioactive territories after padding influences // Izvestiya Samarskogo NC RAN. 2012. V. 14. № (1–8). P. 1891–1893. (In Russ.)]
  37. Раскоша О.В. Оценка устойчивости клеток щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в разных радиоэкологических условиях после дополнительных воздействий, методом ДНК-комет // Изв. Уфимского НЦ РАН. Биология, биохимия, генетика. 2018. Т. 3. № 5. С. 5–11. [Раскоша О.В. Оценка устойчивости клеток щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в разных радиоэкологических условиях после дополнительных воздействий, методом ДНК-комет // Izvestiya Ufimskogo NC RAN. Biologiya, biohimiya, genetika. 2018. V. 3. № 5. P. 5–11. (In Russ.)] https://doi.org/10.31040/2222-8349-2018-5-3-5-11
  38. Удалова А.А., Гераськин С.А. Временная динамика и эколого-генетическая изменчивость цитогенетических эффектов в испытывающих техногенное воздействие популяциях сосны обыкновенной // Журн. общей биологии. 2011. Т. 72. № 6. С. 455–471. [Udalova A.A., Geraskin S.A. Vremennaya dinamika i ekologo-geneticheskaya izmenchivost tsitogeneticheskikh effektov v ispytyvayushchikh tekhnogennoe vozdeystvie populyatsiyakh sosny obyknovennoy // Zhurnal obshchey biologii. 2011. V. 72. № 6. P. 455–471. (In Russ.)]
  39. Ильенко А.И., Кpапивко Т.П. Ревизия pадиоpезистентности десятого поколения pыжих полевок (Clethrionomys glareolus) – цериофоров // Докл. АН СССР. 1991. № 2. С. 498–500. [Ilyenko A.I., Kpapivko T.P. Reviziya padiopezistentnosti desyatogo pokoleniya pyzhikh polevok (Clethrionomys glareolus) – tse-rioforov // Dokl. AN SSSR. 1991. № 2. P. 498–500. (In Russ.)]
  40. Фетисов А.Н., Смагин А.И., Рубанович А.В. Морфометрическая характеристика и сравнительная радиоустойчивость популяции прудовика большого (Limnea stagnalis) из водоемов с различными радиоэкологическими условиями // Радиобиология. 1993. Т. 33. № 1. С. 160–165. [Fetisov A.N., Smagin A.I., Rubanovich A.V. Morfometricheskaya kharakteristika i sravnitelnaya radioustoychivost populyatsii prudovika bolshogo (Limnea stagnalis) iz vodoemov s razlichnymi radioekologicheskimi usloviyami // Radiobiology. 1993. V. 33. № 1. P. 160–165. (In Russ.)]
  41. Позолотина В.Н., Антонова Е.В., Безель В.С. и др. Пути адаптации ценопопуяций одуванчика лекарственного к длительному химическому и радиационному воздействию // Экология. 2006. № 6. С. 1–7. [Pozolotina V.N., Antonova E.V., Bezel V.S. et al. Pathways of adaptation of common dandelion cenopopulations to long-term chemical and radiation influences // Ekologiya. 2006. № 6. P. 1–7. (In Russ.)]
  42. Маленченко А.Ф., Сушко С.Н., Савин А.О. и др. Оценка спонтанного и химически индуцированного мутагенеза у мышевидных грызунов, находившихся в условиях техногенно- и природноповышенного радиационного фона // Вопр. радиац. безопасности. 2011. № 3. С. 20–26. [Malenchenko A.F., Sushko S.N., Savin A.O. et al. Assessment of the processes of spontaneous and chemically induced mutagenesis in mouse-like rodents inhabiting areas with technologically enhanced and naturally occurred high level of radioactivity // Voprosy rad. bezop. 2011. № 3. P. 20–26. (In Russ.)]
  43. Газиев А.И. Возможность индукции адаптивного ответа клеток на воздействие ионизирующей радиации // Радиобиология. 1986. Т. 26. № 4. С. 447–452. [Газиев А.И. Vozmozhnost’ indukcii adaptivnogo otveta kletok na vozdejstvie ionizirujushhej radiacii // Radiobiology. 1986. V. 26. № 4. P. 447–452. (In Russ.)]

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (310KB)
Indexing metadata
3.

Download (26KB)
Indexing metadata
4.

Download (32KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 Л.А. Башлыкова, О.В. Раскоша

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies