УДК [57+61]::539.1.04:599:591.147.1:575
МОРФОМЕТРИЧЕСКИЕ И ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ФОЛЛИКУЛЯРНОГО ЭПИТЕЛИЯ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ МЕЛКИХ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ОБЛУЧЕНИИ
В МАЛЫХ ДОЗАХ © 2015 г. О. В. Раскоша1, *, О. В. Ермакова1, А. В. Павлов2, Т. В. Кораблева2
Институт биологии Коми Научного центра Уральского отделения Российской академии наук, Сыктывкар 2Ярославская государственная медицинская академия, Ярославль
Выявлен генотоксический эффект хронического воздействия низкоинтенсивного ионизирующего излучения (ИИ) на фолликулярный эпителий щитовидной железы (ЩЖ) полевок, обитающих в течение многих поколений на участке с повышенным уровнем радиоактивности (0.5—20 мкГр/ч), проявляющийся в увеличении частоты клеток с микроядрами (МЯ). Вместе с этим, обнаружено стимулирующее влияние хронического ИИ на активность морфогенетических процессов в тирео-идной паренхиме животных из природных популяций, выражающееся в усиленном формировании микрофолликулов. Данные, полученные в природных условиях, подтверждены экспериментальными исследованиями: при хроническом облучении лабораторных животных (крысы линии Вистар) в дозах 5 и 50 сГр и полевок виварного содержания при дополнительном воздействии ИИ в дозе 5 сГр. В ЩЖ обнаружено усиление индукции МЯ и возрастание частоты мелких фолликулов. Повышенный пролиферативный потенциал ЩЖ может быть расценен как неспецифическая адаптивная реакция органа на хроническое радиоиндуцированное повреждение железистых клеток.
Малые дозы радиации, хроническое облучение, мышевидные грызуны, щитовидная железа, диаметры фолликулов, микроядра, фрагментация ДНК.
БОТ: 10.7868/80869803115010130
Одной из ключевых систем, определяющей характер реакций организма на низкоинтенсивные воздействия различных факторов окружающей среды, является эндокринная система. Однако до сих пор спорным остается вопрос о закономерностях морфофункциональных и цитогенетических изменений органов эндокринной системы млекопитающих в ответ на длительное низкоинтенсивное воздействие ионизирующего излучения (ИИ).
Известно, что многие техногенные факторы способны индуцировать развитие компенсаторных и патологических изменений в различных тканях, связанные с повреждением ДНК, апопто-зом, остановкой клеточного цикла и изменением скорости пролиферации клеток [1—6]. Есть мнение, что радиационное повреждение медленно обновляющихся тканей (к которым относится паренхима эндокринных желез) влечет за собой более длительную консервацию повреждений по сравнению с быстро обновляющимися клеточны-
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, ФГБУН Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: raskosha@ib.komisc.ru.
ми системами (кроветворные органы, покровный эпителий) [7]. В литературе имеется значительное число работ, свидетельствующих о важной роли нарушения стабильности генома тироцитов в развитии рака щитовидной железы (ЩЖ), при этом генетические нарушения разной степени выраженности развиваются на всех этапах опухолевого роста [8—10]. Поэтому для оценки эффектов хронического воздействия ИИ в малых дозах существенный интерес представляет вопрос о характере повреждениий генома тироцитов и связи этих повреждений с изменением скорости пролиферации клеток ЩЖ у животных, которые длительное время находятся под воздействием повышенного радиационного фона. Морфологические и цитогенетические исследования ЩЖ при хроническом воздействии ИИ в малых дозах (диапазона 5—50 сГр) немногочисленны [11—14], непосредственные и отдаленные эффекты данного воздействия на орган неоднозначны и до настоящего времени являются дискуссионными [8, 15-17].
Основной задачей настоящего исследования была цитогенетическая оценка состояния ЩЖ мышевидных грызунов после хронического воз-
действия низкоинтенсивного ИИ (в природных условиях и в эксперименте), а также анализ спектра распределения фолликулов по диаметру в ЩЖ у этих животных с целью установления возможного влияния данного фактора на активность морфогенетических процессов в тиреоидной паренхиме.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
В качестве объектов исследования были использованы полевки-экономки (М1сго1т оесопо-шт Ра11.), обитающие на участках с нормальным и повышенным фоном радиации, и полученное от них потомство, а также лабораторные животные — крысы линии Вистар.
Участки, на которых отлавливали полевок (Ухтинский стационар в районе пос. Водный, Республика Коми), различались по уровню у-фона и содержанию радионуклидов в почве и воде, но были близки по другим экологическим характеристикам. На территории радиевого участка (1.8 га) с 1931 по 1953 г. работало принадлежавшее Государственному управлению лагерей (ГУЛАГу) радиевое производство, исходным сырьем которого были подземные радийсодержащие воды
[18]. В результате длительного разлива по поверхности почв радиоактивных пластовых вод из заброшенных незатампонированных скважин образовался участок с повышенным уровнем радиоактивности. В настоящее время удельная активность 226Яа в почве этого участка варьирует от 0.01 до 80 Бк/г, что превышает среднее содержание радионуклида в почвах подобного типа
[19]. Мощность экспозиционной дозы (МД) на радиевом участке, составляет 0.5—20 мкГр/ч. По данным дозиметрического и радиохимического анализов обитающие на этом участке животные имеют дозовые нагрузки: от внешнего облучения от 0.3 до 3.0 сГр/год, от инкорпорированных радионуклидов — от 1.2 до 4.0 сГр/год и от газообразных эманаций родона и торона — 1.3 сГр/год
[20]. На контрольном участке (1.5 га), расположенном в 8 км от радиевого, МД составляла 0.10— 0.15 мкГр/ч. Для цитогенетического и гистомор-фологического анализа в опытах было использовано 35 половозрелых полевок из природных популяций массой 48—56 г.
На этом же виде животных проведены исследования в контролируемых условиях вивария. От полевок, отловленных с контрольного и радиевого участков, было получено потомство первого поколения которое содержали в одинаковых стандартных условиях при нормальном радиационном фоне (0.10—0.15 мкГр/ч). Для цитогенети-
ческих исследований взяты ЩЖ у 38 половозрелых животных массой 45—58 г родители которых обитали на участках с повышенным и нормальным уровнями радиоактивности. Кроме этого, часть потомков (55 половозрелых полевок 40—52 г) от отловленных на радиевом стационаре подвергалась хроническому воздействию ИИ при постоянной МД у-излучения 20—25 мкГр/ч, поглощенная доза составила 5 сГр. Дозы облучения, используемые в экспериментах, имитировали условия внешнего воздействия у-фона на радиевом участке. В качестве контроля взяты одновоз-растные животные, находящиеся в виварии в условиях естественного радиационного фона. Полевок декапитировали сразу после окончания эксперимента.
Дополнительно были поставлены опыты с моделированием ситуации хронического воздействия у-излучения на лабораторных животных — крысах линии Вистар, массой 200—250 г (40 животных). Одну группу подвергали воздействию ИИ при МД 20—25 мкГр/ч, поглощенная доза составила 5 сГр (за 80 сут), для второй группы животных поглощенная доза составила 50 сГр (за 55 сут при МД 400 мкГр/ч). По окончании экспериментов крыс умерщвляли передозировкой паров эфира.
Источником у-излучения служили две ампулы, содержащие 0.474 х 106 и 0.451 х 106 кБк 226Яа. Дозовая нагрузка на организм животных определялась мощностью экспозиционной дозы (измеренной радиометром ДРГЗ-01Т1) и сроками содержания в условиях облучения. Животные находились в зоне воздействия ИИ круглосуточно с перерывами на кормление и уборку помещения. Суммарную поглощенную дозу облучения определяли по показаниям термолюминесцентного дозиметра (ДТУ), которые используются в составе термолюминесцентных дозиметрических (ТЛД) систем с ручной загрузкой детекторов в тракт считывания дозиметрического измерителя ДВГ-02ТМ (НПП "Доза", Россия).
В дополнительном эксперименте в качестве стандартной модели индукции пролиферации ти-роцитов и активизации процессов фолликулоге-неза использовали левостороннюю гемитироид-эктомию [21, 22]. Опыты выполнены на 8 взрослых крысах Вистар массой 180—230 г, 8 животных служили контролем. Операции проводили под общим гексеналовым наркозом, взятие материала ЩЖ осуществляли через 10 сут после начала эксперимента.
Для микроядерного теста использовали фрагменты ткани ЩЖ, которые помещали в термостат и подвергали ферментативной обработке в
0.25%-ном растворе коллагеназы (Collagenase type IA, "Sigma", США) в течение 40—60 мин при 37°С [2, 22]. Из полученной суспензии клеток готовили мазки, которые после подсушивания фиксировали в 96%-ном этаноле и окрашивали на ДНК по Фельгену с подкраской цитоплазмы световым зеленым. Частоту тироцитов с микроядрами определяли на основании подсчета 1—2 тыс. клеток у каждого животного на световом микроскопе "Бимам ЕС Р-11" ("ЛОМО", СССР). Кроме того, для проведения микроядерного теста применяли и несколько другие подходы [23]. Исходя из того, что длительные манипуляции с изолированными клетками могут приводить к искажению результатов вследствие продолжающихся в клетках процессов, в частности, репарации ДНК, были использованы методы выделения клеток, которые требуют минимального времени, но позволяют получить достаточно чистые суспензии клеток ЩЖ. Для ткани ЩЖ требуется тщательная предварительная обработка, как правило, ферментативная, как и в первом случае, мы использовали коллагеназу (Collagenase type IA, "Sigma", США). 2.5 мг коллагеназы разводили в 1 мл фосфатно-солевого буфера с рН 7.4 при 37°С до полного растворения навески фермента. Непосредственно после декапитации животных ЩЖ инкубировали в полученном растворе в зависимости от размеров органа в течение 40— 60 мин (37°С). Остатки коллагеназы отмывали путем добавления 500 мкл холодного фосфатно-солевого буфера с последующим центрифугированием (1000 g, 10 мин), супернатант сливали, а полученную суспензию клеток использовали для цитогенетического исследования. Для определения количества клеток, находящихся на стадии апоптоза, и степени фрагментации ДНК в исследуемой пробе использовали по
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.