ГЕНЕТИКА, 2014, том 50, № 1, с. 62-68
ГЕНЕТИКА ЖИВОТНЫХ
УДК 575.224.4+575.224.6:599.323.4
АНТИМУТАГЕННЫЙ ЭФФЕКТ ХЕМОСИГНАЛОВ САМОК-ОДИНОЧЕК НА ДЕЛЯЩИЕСЯ КЛЕТКИ КОСТНОГО МОЗГА САМЦОВ МЫШЕЙ ЛИНИИ СВА © 2014 г. Е. В. Даев, Т. С. Глинин, А. В. Дукельская
Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра генетики и биотехнологии, Санкт-Петербург 199034 e-mail: mouse_gene@mail.ru Поступила в редакцию 04.02.2013 г.
Изучали влияние хемосигналов половозрелых самок-одиночек на уровень радиоиндуцированных нарушений митоза в клетках костного мозга самцов у мышей линии СВА. Показано, что после 24-часовой экспозиции облученных самцов (4 Гр) на подстилке, содержащей хемосигналы самок-одиночек, частота хромосомных аберраций и других митотических нарушений была достоверно ниже, чем у облученных самцов на чистой подстилке. Обсуждаются механизмы и значение выявленного антимутагенного эффекта хемосигналов самок домовой мыши.
DOI: 10.7868/S0016675814010032
На фоне многочисленных физиологических эффектов феромонов млекопитающих, описанных в литературе [1, 2], мутагенное влияние этих летучих химических соединений, действующих на организм животных через систему органов обоняния, до сих пор остается малоисследованным [3, 4]. Еще меньше информации имеется об антимутагенном действии специфических летучих веществ, выделяемых млекопитающими во внешнюю среду с хемокоммуникационными целями [5, 6].
Домовая мышь — один из самых удобных объектов для изучения многочисленных хемокомму-никационных эффектов [7]. Именно на домовой мыши показано, что феромоны способны менять поведение, гормональный статус, угнетать репродуктивные процессы и индуцировать иммуносу-прессию [4, 8]. Можно полагать, что в основе наблюдаемых изменений лежит действие используемых хемосигналов на нейро-эндокрино-иммунную систему (НЭИС) животных-реципиентов, которая, в свою очередь, нарушает работу генетического аппарата клеток-мишеней (рис. 1). Это подтверждается данными по изменению активности генов раннего ответа (с-/оз и с-]ып) в клетках как нервной системы, так и периферических органов при феромональных воздействиях [9—11]. Кроме того, у домовой мыши хемосигналы половозрелых особей индуцируют повышение частоты хромосомных аберраций и других нарушений митоза в клетках костного мозга молодых самцов и самок [12—14]. Обнаружено аналогичное действие хемосигналов взрослых самцов на половые клетки (сперматоциты I) молодых сам-
цов линии СВА и гибридов СВАВ6Б1 [15—17]. Показано также повышение частоты хромосомных аберраций и других митотических нарушений в клетках костного мозга после воздействия на самцов-реципиентов феромональным сигналом стресса — 2,5-диметилпиразином (2,5-ДМП) [8, 18, 19], который выделяется сгруппированными самками только в условиях повышенной плотности содержания мышей [20].
У многих животных феромоны особей противоположного пола оказывают позитивное влияние на физиологические характеристики реципиентов [1]. Так, например, феромоны самок грызунов снижают уровень агрессии самцов [21, 22], повышают уровень гонадотропинов в периферической крови и ускоряют половое созревание молодых самцов [23, 24], специфически перераспределяют иммунокомпетентные клетки в организме самцов-реципиентов, что повышает резистентность последних к вирусным инфекциям [25]. Цитогенетическими методами нам удалось показать, что у мышей хемосигналы самок-одиночек оказывают стабилизирующее влияние на генетический аппарат делящихся клеток костного мозга самцов [5, 6]. Подобное действие на клетки иммунной системы может являться одним из звеньев механизма, лежащего в основе ранее показанного эффекта восстановления гуморального иммунитета у облученных самцов хемосигналами интактных животных [26].
Цель данного исследования заключалась в проверке возможности изменения феромонами частоты радиоиндуцированных митотических нарушений у мышей. Мы изучили влияние хемосиг-
САМКИ-ДОНОРЫ ХЕМОСИГНАЛОВ
Состояние ЦНС у самок-одиночек Состояние ЦНС у сгруппированных самок
Хемосигналы самок-одиночек
(не содержат
2,5-ДМП)
Хемосигналы сгруппированных самок
(содержат
2,5-ДМП)
САМЦЫ-РЕЦИПИЕНТЫ ХЕМОСИГНАЛОВ
РЕЦЕПЦИЯ РЕЦЕПЦИЯ
4 4
ОБРАБОТКА В ЦНС ОБРАБОТКА В ЦНС
4 4
АНТИМУТАГЕННЫЙ ЭФФЕКТ МУТАГЕННЫЙ ЭФФЕКТ
Рис. 1. Схематичное представление об опосредованном через нейроэндокринную систему действии хемосигналов самок мышей линии СВА на организм самцов-реципиентов той же линии (показано как на облученных, так и на интакт-ных животных [5, 6]). Разное состояние центральной нервной системы (ЦНС) у интактных и стрессированных групповым содержанием самок определяет различия состава выделяемых ими феромонов. Эти различия индуцируют контрастные изменения в ЦНС самцов-реципиентов. В свою очередь разное состояние ЦНС животных-реципиентов определяет мутагенность или антимутагенность воздействия.
налов, содержащихся в подстилке самок-одиночек мышей линии СВА, на частоту индуцированных облучением (4 Гр) хромосомных аберраций в клетках костного мозга самцов той же линии.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для работы служили лабораторные мыши линии СВА/LacStoRap (в дальнейшем — СВА) возраста 5 ± 1 мес., массой 22 ± 1 г: 1) половозрелые самки-одиночки — доноры хемосигналов; 2) группы половозрелых самцов мышей (по 5—6 животных в группе).
Действующие факторы: 1) тотальное облучение самцов мышей рентгеновскими лучами (ап-
парат РУМ-11, фильтр (0.5Си + 1А1), мощность дозы 0.269 Гр/мин, доза 4 Гр, вариант "4 Гр"); 2) тотальное облучение самцов мышей рентгеновскими лучами с последующим 24-часовым действием хемосигналов, содержащихся в подстилке самок-одиночек (вариант "4 Гр + ПСод"). Сразу после облучения в клетках с экспериментальными животными заменяли их собственную подстилку на смесь подстилок от десяти половозрелых самок-одиночек. Таким образом, подстилка, используемая в качестве действующего на самцов фактора, содержала накопленную за несколько дней многокомпонентную смесь веществ, экскретируемых самками-одиночками.
ДАЕВ и др. Р = 0.0043
20
н
и
16
12
Р = 0.0022
Р = 0.0043
Контроль 4 Гр 4 Гр + ПСод
Вариант воздействия (1-я повторность)
Рис. 2. Частота нарушений митоза (НМит) в клетках костного мозга самцов мышей линии СВА через 24 ч после тотального облучения (4 Гр) или сочетанного действия облучения и хемосигналов, содержащихся в подстилке самок-одиночек (4 Гр + ПСод). Для каждого варианта отмечены медианы, границы первого и третьего квартилей, минимальное и максимальное значения. Пунктирные прямоугольники — доверительные интервалы для медиан. Сверху указаны достоверно различающиеся варианты (критерий Манна—Уитни).
8
4
0
В группе с облученными самцами (вариант "4 Гр") была проведена аналогичная замена подстилки на чистую.
Еще в одной группе — необлученных самцов проводили только замену подстилки на чистую (вариант "Контроль").
По окончании экспериментальных воздействий по стандартной методике фиксировали и анализировали ана-телофазным методом клетки костного мозга животных. Учитывали нарушения митоза, включающие в себя хромосомные аберрации разных типов и нарушения синхронности расхождения хромосом [27].
Гомогенность материала проверяли методом многопольного х2. Достоверность различий между
вариантами оценивали с помощью критерия Ман-на—Уитни или точного критерия Фишера [28].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведены две повторности эксперимента, результаты которых выявили общую закономерность (рис. 2, таблица). В первой повторности гомогенность материала была показана только для контрольной группы животных. Поэтому выявление различий между вариантами осуществляли с помощью непараметрического критерия Ман-на—Уитни (рис. 2). Во второй повторности проверка материала на гомогенность позволила объединить данные внутри каждого варианта и ис-
Частота нарушений митоза на стадии ана-телофазы в клетках костного мозга самцов мышей линии СВА через 24 ч после различных воздействий (вторая повторность)
Вариант воздействия Число животных Общее число проанализированных "ана-телофаз" Общая частота клеток с нарушениями митоза, % Точный критерий Фишера (Р < 0.0001)
"Контроль" 5 1645(40) 2.4 1
"4 Гр" 5 2585(429) 16.6
"4 Гр + ПСод" 10 3979(306) 7.7 1
Примечание. В скобках — число "ана-телофаз" с нарушениями. В варианте "4 Гр + ПСод", после проверки на гомогенность, объединены данные по двум экспериментальным группам второй повторности. Концы вертикальных линий указывают на достоверно различающиеся величины.
пользовать точный критерий Фишера для выявления различий между вариантами. Поэтому, несмотря на сходные результаты, полученные в первой и второй повторностях, их данные представлены по-разному в соответствии с применяемым способом статистической обработки (рис. 2, таблица).
Облучение животных в дозе 4 Гр в обеих по-вторностях эксперимента привело к повышению общей частоты нарушений митоза приблизительно на 13—14%. Однако последующее действие хе-мосигналов подстилки самок-одиночек снизило этот уровень на 6.8% в первой и 8.9% во второй повторности (рис. 2, таблица). Таким образом, выявлен антимутагенный эффект хемосигналов самок-одиночек, выражающийся в повышении стабильности хромосомного аппарата и процесса митотических делений в клетках костного мозга облученных сингенных самцов.
ОБСУЖДЕНИЕ
Ранее нами уже были получены данные о снижении спонтанного уровня хромосомных аберраций у самцов-реципиентов веществами, выделяемыми самками-одиночками мышей в окружающую среду. Действие этих же социально значимых хемосигналов самок также снижало частоту хромосомных аберраций, индуцированных "феромоном стресса" — 2,5-ДМП [3, 5, 6]. Результаты настоящей работы показывают возможность снижения мутагенного эффекта тотального облучения мышей путем воздействия на самцов-реципиентов хемосигналами интактных самок. С учетом данных о феромональных "праймер"-эффектах, меняющих гормональный статус животных [2], одним из наиболее вероятных механизмов обнаруженных явлений, на наш взгляд, представляется опосредованное НЭИС влияние феромонов на стабильность хромосомного аппарата клеток-мишеней. К ним можно отнести клетки ва
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.