РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 6, с. 690-695
МОДИФИКАЦИЯ ^^^^^^^^^^^^
РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ
УДК [57+61]:539:1.047:599
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА НЕЙРОЭМБРИОПРОТЕКТОРНЫХ СВОЙСТВ МЕЛАНИНА ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В АНТЕНАТАЛЬНОМ
ПЕРИОДЕ РАЗВИТИЯ
© 2007 г. О. С. Изместьева*, Б. В. Дубовик, Л. П. Жаворонков, Л. Н. Павлова, Ю. А. Семин, В. И. Изместьев, В. М. Посадская
ГУ Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Ежедневное пероральное введение меланина в дозе 10 мг/кг веса беременным крысам линии Вистар на фоне непрерывного у-излучения (мощность поглощенной дозы 2.6 мГр/ч в течение 20 сут беременности) устраняло дефицит когнитивных функций у потомства. На основании полученных данных сделано заключение о наличии радиоэмбриопротекторного действия меланина в отношении нейроэмбриотоксических эффектов ионизирующей радиации в малых дозах. Учитывая малую токсичность меланина, его препарат может быть перспективным для практического применения.
Ионизирующая радиация, малые дозы, меланин, ассоциативные связи, радиоэмбриозащитные свойства.
Медико-эпидемиологические и экспериментальные данные [1-10] свидетельствуют о высокой чувствительности центральной нервной системы к действию малых доз ионизирующей радиации на протяжении всего периода антенатального развития. У облученного потомства отмечены как структурно-морфологические [1-7], так и функциональные нарушения [8-10] в виде микроцефалии, задержки умственного развития и микроцефалии, сочетающейся с умственной отсталостью. Характер и тяжесть последствий радиационного воздействия зависят от периода внутриутробного развития и от поглощенной дозы излучения [8].
Ранее нами [11] было показано нарушение когнитивных функций накопительного характера у потомства в отдаленные сроки после хронического низкоинтенсивного воздействия у-излучения на беременных крыс в непрерывном режиме с мощностью поглощенной дозы 2.4 мГр/ч на протяжении 20 сут. Выявленный феномен дефицита формирования ассоциативных связей вполне может быть обусловлен радиационно-индуцирован-ной инволюцией нейронов коры головного мозга.
В связи с создавшейся ситуацией в регионах, пострадавших от аварии на Чернобыльской АЭС, возникла реальная необходимость химической защиты организма от излучений низкой интенсивности путем длительного применения препаратов.
*Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул Королева, 4, ГУ МРНЦ РАМН; тел.: (48439) 7-47-70; факс: (495) 956-14-40; e-mail: olgaizmestieva@maiI.ru.
В качестве потенциального радиоэмбриоза-щитного средства нами испытан природный пигмент - меланин. При ежедневном введении его в организм беременных самок показана возможность предотвращения нарушения процессов координированного развития, соматического роста и проявления физической астенизации у облученного потомства [12]. В продолжение начатой работы считаем необходимым оценить защитные свойства меланина в отношении функционального состояния высшей нервной деятельности в условиях длительного низкоинтенсивного облучения в антенатальном периоде онтогенеза.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Опыты поставлены на потомстве обоего пола облученных крыс-самок линии Вистар. В течение всего эксперимента животных содержали в условиях крупного лабораторного вивария с рационом питания на основе сбалансированных брикетированных кормов. Согласно проведенным ранее экспериментам [12], были сформированы четыре экспериментальные группы крыс: ложное облучение; ложное облучение + меланин; воздействие у-излучения; у-излучение + меланин. Животных подвергали воздействию у-излучения с мощностью поглощенной дозы в у-поле 2.6 ± 0.2 мГр/ч на протяжении 20 сут. Источник и условия облучения описаны нами в работе [12]. При облучении дозы радиации, приходящиеся на основные периоды антенатального развития (предымплан-тационный, органогенез, плодный), составили 40-50 сГр, а на сопоставимые этапы развития
мозга - 30 сГр. В качестве потенциального эм-бриопротектора испытывали высокоочищенный препарат меланина полимерной структуры, выделенный из черной шерсти овец и характеризующийся содержанием стабильных парамагнитных центров в концентрации >3 х 1018 г-1. Меланин в виде суспензии на крахмальном геле вводили внутрижелудочно ежедневно с первых по 20-е сут беременности из расчета 10 мг/кг. Контрольным животным в качестве плацебо вводили аналогично 1.0%-ный крахмальный гель. Доза препарата была избрана с учетом его эффективности по другим тестам.
Психофизиологический статус животных всех экспериментальных групп оценивали с учетом особенностей проявления поведенческих реакций в возрастном аспекте. При достижении крысятами 6-недельного возраста анализировали состояние психоэмоциональной сферы по тесту спонтанной двигательной активности (СДА) в "открытом поле". С этой целью животных помещали в центр манежа размером 1 х 1 м, разделенного на зоны (4 х 4 квадрата), ярко и равномерно освещенного. В течение двух последовательных 5-минутных периодов регистрировали СДА по таким показателям, как время до выхода из центральной зоны (лаг-фаза), количество стоек, заходов в углы, актов груминга и дефекации, а также число пересечений квадратов в центральной и периферической зоне [13].
Когнитивные функции оценивали инструментальным методом по параметрам выработки условного рефлекса избегания (УРИ) в автоматической челночной камере [14]. Суть метода выработки УРИ состоит в периодической подаче условного сигнала (свет + звук), а затем болевого электрического раздражения через электродный пол камеры. Крыса может избежать болевого воздействия, перейдя за время условного сигнала в другой, безопасный отсек камеры.
Для обеспечения выработки УРИ в автоматическом режиме разработан комплекс из трех челночных камер с управляющим микропроцессорным устройством, позволяющим произвольно задавать программу обучения и регистрировать латентное время перебежки с точностью до 0.1 с. В специальных экспериментах установлено, что для достижения высокого уровня обученности у большинства крыс необходимо проведение двух-трех сеансов из 40-50 циклов сочетаний раздражителей при следующей оптимальной последовательности сигналов: свет + звук - 4 с; болевое электрическое раздражение - от 4-й до 12-й секунды; пауза между циклами - 20 с [11].
Для разностороннего анализа процесса выработки ассоциативных связей в условно-рефлекторном тесте был выбран ряд наиболее информа-
тивных показателей для оценки конечной результативности и скоростных показателей процесса обучения. В настоящей работе нами использованы следующие индивидуальные и средние по группе критерии в виде интегративных показателей результативности обучения и показатели скорости обучения. Интегративными показателями результативности обучения были: число пропущенных ударов до регистрации первого УРИ -лаг-фаза обучения; общее число УРИ за сессию -быстрых (латентный период до 2.5 с) и медленных (латентный период более 2.5 с); число перебежек в другой отсек после удара током; число отказов (отсутствие побежек на электрокожное подкрепление); число попыток до серии из трех и более УРИ подряд (критерий оценки состояния консолидации памятного следа); число крыс, осуществивших серии УРИ; среднее по группе число серий УРИ за сеанс; средняя по группе величина латентного периода УРИ и перебежек.
Показатели скорости обучения основаны на оценке параметров кривых линейной регрессии, отражающих нарастание частоты избеганий в процессе обучения: регрессия нарастания доли УРИ; функция этой регрессии - отношение числа УРИ к числу совершенных попыток (%), аргумент - число попыток (применение данного метода анализа позволяет рассчитать параметр 50%-ной обученности (0Б-50) с доверительным интервалом и тем самым дает возможность количественно сравнивать способность к обучению по одному интегральному показателю); регрессия отношения успехов (УРИ) к неуспехам (перебежки либо отказы). В этом варианте анализа применяли пошаговую регрессию по суммарному результату для группы за интервал в 10 попыток с шагом в две попытки.
Основываясь на данных этой регрессии, и определяли достоверность различий по нулевому уровню обученности (коэффициент "а") и скорости обучения (коэффициент "в") у опытных и контрольных крыс.
В процессе выработки УРИ наблюдается стабилизация величины латентного периода реакции (от попытки к попытке), что отражает надежность закрепления навыка и эмоциональную напряженность животного в стрессовой ситуации. При этом абсолютное значение латентного периода избеганий и перебежек стремится к временным границам УРИ. Для количественной характеристики этой компоненты адаптивного поведения статистически оценивали рассеяние истинного значения латентного периода в динамике испытания при помощи двухфакторного дисперсионного анализа.
Описанный выше поликритериальный анализ позволяет оценить влияние воздействующего
Таблица 1. Основные показатели спонтанной двигательной активности крысят-самцов в возрасте 40 сут после хронического воздействия у-излучения (1.25 Гр за 20 сут in utero) на фоне перорального введения меланина
Варианты опытов Количество вставаний Заходы в углы Число пересечений квадратов периферической зоны
Ложное облучение 14.3 ± 2.0 20.0 ± 2.3 57.7 ± 6.7
у-излучение 12.6 ± 2.3* 15.9 ± 2.5* 45.4 ± 7.8*
Меланин 20.9 ± 2.9 23.9 ± 2.2 71.3 ± 7.0
Меланин + у-излучение 19.4 ± 2.5** 22.6 ± 2.2** 66.7 ± 6.9**
Примечание. В группах по 16 - 22 животных.
* Тенденция к различиям по г-критерию Стьюдента, p < 0.1 . ** Различия по сравнению с вариантом "у-излучение" по г-критерию Стьюдента достоверны,p < 0.05.
Таблица 2. Интегративные показатели результативности обучения (М ± т) в шаттл-боксе у крыс-самцов, антенатально облученных у-квантами в дозе 1.25 Гр и получавших в течение всей беременности меланин
Тестирование Варианты (1) (2) Число УРИ Число Латентный (3)
опытов Лаг-фаза за сессию отказов период УРИ ОБ-50
1-е - 0-е сут, Контроль 0 13.2 ± 2.8 3.7 ± 0.6 6.9 ± 1.4 25.2 ± 1.6 2977 ±1823
40 сочетаний Облучение 0 12.6 ± 3.4 4.5 ± 0.7и 7.4 ± 1.7 26.0 ± 1.4 705 ±1279
Меланин 0 10.9 ± 2.7 4.4 ± 0.5и 4.8 ± 1.1
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.