научная статья по теме ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭКЗОГЕННОГО МЕЛАТОНИНА НА ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ РАДИАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ Биология

Текст научной статьи на тему «ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭКЗОГЕННОГО МЕЛАТОНИНА НА ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ РАДИАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ»

РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2013, том 53, № 5, с. 500-505

УДК [57+61]::539.1.04:611.67

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ЭКЗОГЕННОГО МЕЛАТОНИНА НА ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ, ИНДУЦИРОВАННЫЕ РАДИАЦИОННЫМ ВОЗДЕЙСТВИЕМ © 2013 г. Л. В. Пикалова*, В. И. Легеза, В. А. Горбунов

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург

В опытах на крысах, подвергнутых воздействию у-излучения в различных дозах, показано, что экзогенный мелатонин в условиях профилактического введения способствует уменьшению количества хромосомных аберраций в миелокариоцитах и снижению выраженности проявлений оксида-тивного стресса. При введении мелатонина увеличивается миграционная активность лейкоцитов периферической крови и пролиферативная активность спленоцитов, что, наряду с антиоксидант-ным действием, может играть роль в механизмах генопротективного эффекта препарата.

у-Излучение, мелатонин, хромосомные аберрации, оксидативный стресс, миграционная активность лейкоцитов, пролиферативная активность спленоцитов.

БО1: 10.7868/80869803113050111

В настоящее время практически невозможно представить существование человечества без использования источников ионизирующих излучений в различных областях промышленности, медицине, научных исследованиях и т.д. В связи с этим наблюдается неуклонный рост числа людей, находящихся под прессингом повышенной ксе-нобиотической нагрузки, формируются различные формы радиационно-обусловленных патологических процессов, проявляющихся канцерогенезом, мутагенезом и и/или повышением заболеваемости по различным классам болезней [1]. В связи с этим одним из актуальных направлений современной радиобиологии является поиск средств, способных снижать степень воздействия ионизирующего излучения на генетический аппарат.

При всем многообразии исследований в этом направлении, тем не менее, существует реальный дефицит антимутагенных средств, особенно биологического происхождения, обладающих высоким генопротективным эффектом и минимальными побочными действиями. Особый интерес в этом аспекте представляет мелатонин.

Мелатонин — основной секреторный продукт эпифиза, играющий важную роль в регуляции го-меостаза организма. Уровень мелатонина в организме обусловлен не только его выработкой пи-неалоцитами, но и экстрапинеальными источниками синтеза гормона [2, 3]. Известно, что мелатонин, помимо влияния на координацию

* Адресат для корреспонденции: 194044 Санкт-Петербург, ул. Акад. Лебедева, 6, ВМедА; тел.: (812) 541-81-42; e-mail: pikalova_lidiya@mail.ru.

биологических ритмов, обладает широким спектром других физиологических эффектов, в том числе активно участвует во многих адаптационных и патологических реакциях. Он способен обеспечивать защиту организма от неблагоприятных воздействий экзогенного и эндогенного происхождения, выступая в роли стресс-протектора [2, 4].

В настоящее время в медицинской практике мелатонин применяют в качестве средства борьбы с бессонницей, невротическими и депрессивными расстройствами [2, 5]. Появились сведения о возможности применения препарата в качестве иммуномодулятора, для профилактики и комплексной терапии онкологических заболеваний [6, 7], а также в терапии сахарного диабета [7]. Особый интерес представляют данные о перспективности использования мелатонина и его синтетических аналогов (мелаксен) в качестве гено-протективных средств, в том числе при радиационных воздействиях [3, 4].

В то же время требуют дальнейшего изучения вопросы разработки оптимальных схем применения мелатонина как антимутагена при воздействии на организм ионизирующего излучения и уточнения вероятных механизмов его антикла-стогенного действия. Исследование этих вопросов и стало целью настоящей работы.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Эксперименты выполнены на 310 белых беспородных трехмесячных крысах-самцах массой 180—220 г, 10 крысах-самцах линии Вистар раз-

водки питомника "Рапполово" РАМН и на образцах периферической крови 75 здоровых лиц мужского пола. При работе с экспериментальными животными соблюдались требования и условия, изложенные в "Правилах проведения работ с использованием экспериментальных животных (Приложение к Приказу Минздрава СССР № 755 от 12.08.1977)" и Хельсинской декларации всемирной медицинской ассоциации (2000).

Животных подвергали внешнему острому однократному двустороннему боковому облучению на установке "Игур-1" (137Cs) в дозах 2 или 4 Гр при мощности дозы 1 Гр/мин с фокусным расстоянием 1 м. Для проведения облучения лабораторных животных помещали в контейнер с ячейками, рассчитанный на 6 крыс. Для контроля поглощенной дозы применяли дозиметр ИД-11. Облучение экспериментальных животных и введение мелатонина проводили в утренние часы.

Мелатонин (НПЦ "Фармзащита ФМБА России") вводили внутрибрюшинно в виде суспензии в дозах 10 и 50 мг/кг (для профилактики ради-ационно-индуцированного мутагенеза и в биохимических исследованиях) за 30 мин до облучения, либо добавляли в среду в концентрациях 0.01 нг/мл — 1 мкг/мл (в иммунологических и культуральных исследованиях). Животным контрольной группы в те же сроки вводили растворитель — физиологический раствор.

Приготовление цитогенетических препаратов осуществляли через 24 ч после облучения сухо-воздушным способом в соответствии с методическими рекомендациями [8]. Цитогенетический анализ проводили на основе рекомендаций D. Scott et al. [9]. В каждом препарате анализировали по 100 метафазных пластинок, учитывая одиночные и парные фрагменты хромосом, ди-центрические хромосомы, транслокации и полиплоидные клетки.

Определение индуцированной биохемилюми-нисценции в плазме крови проводили с помощью биохемилюминометра БХЛ-06 (Россия), используя модельную систему — 2%-ный раствор перекиси водорода и 0.05 ммоль/л раствор сульфата железа по методу Е.И. Кузьминой и соавт. [10]. Регистрировали следующие параметры сигнала: S — общая светосумма сигнала, мВ х c; /max — значение максимальной интенсивности сигнала, мВ; STmax — светосумма сигнала до момента достижения его максимальной интенсивности, мВ х с. Состояние процессов свободнорадикального окисления (СРО) оценивали по показателям Imax, а активность антиоксидантной системы (АОС) — по соотношению общей светосуммы сигнала к светосумме сигнала до момента достижения его максимальной интенсивности (S/STmax) в общем содержании липидов.

Органотипическое культивирование тканей осуществляли в стерильных условиях по ранее описанной методике [11].

Оценку миграционной активности лейкоцитов проводили в плоскопараллельных капиллярах по стандартной методике [12].

Полученные результаты обрабатывали статистически с помощью ¿-критерия Стьюдента. Вероятность ошибки р < 0.05 считали достаточной для вывода о статистической значимости различий полученных данных.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Проведенные исследования показали, что облучение в дозах 2 или 4 Гр сопровождалось выраженным повреждением генетического аппарата активно пролиферирующих клеток костного мозга крыс. Если у необлученных животных частота клеток с хромосомными аберрациями составляла в среднем 1.5%, то через 24 ч после облучения в дозах 2 или 4 Гр — 14—16% (табл. 1).

Общая частота выявленных аберраций в мие-локариоцитах облученных животных составило 87—92 на 100 клеток. Частоты одиночных фрагментов, парных фрагментов и дицентрических хромосом составили 26—32, 38—40 и 12—17 на 100 клеток соответственно. Обнаруживались также единичные транслокации и полиплоидные клетки.

Отсутствие различий в уровнях хромосомных аберраций при разных дозах облучения связано, по-видимому, с увеличением клеточной гибели при облучении в дозе 4 Гр.

Мелатонин в дозе 10 мг/кг почти в 2 раза уменьшал частоту постлучевых нарушений в хромосомах клеток костного мозга крыс, облученных в дозе 2 Гр. Существенно уменьшалось количество фрагментов, дицентрических хромосом и полиплоидных клеток по сравнению с контрольными значениями.

При облучении животных в дозе 4 Гр применение мелатонина в концентрации 10 мг/кг оказалось менее эффективным: наблюдалось лишь снижение уровней одиночных фрагментов и ди-центрических хромосом, но при этом общее количество аберраций увеличивалось за счет парных фрагментов и транслокаций. С увеличением дозы мелатонина до 50 мг/кг генопротективное действие препарата существенно возрастало и проявлялось снижением общего количества аберраций в 2 раза. При этом уменьшалась частота одиночных фрагментов, дицентрических хромосом и полиплоидных клеток, а также имелась тенденция к снижению уровня парных фрагментов (табл. 1).

Из приведенных данных очевидно, что мелатонин увеличивает радиорезистентность генети-

Таблица 1. Влияние профилактического введения мелатонина на частоту возникновения и типы хромосомных аберраций в клетках костного мозга белых беспородных крыс, подвергшихся воздействию у-излучения (Х ± тх, п = 6 в каждой группе)

Показатель Условия эксперимента Доза препарата, мг/кг Доза облу 2.0 чения, Гр 4.0

Частота аберрантных клеток,% облучение (контроль) мелатонин 10 50 15.8 ± 0.3 8.0 ± 0.1* 13.8 ± 0.2 13.3 ± 0.2 6.5 ± 0.1*

Общая частота аберраций хромосом (на 100 клеток) облучение (контроль) мелатонин 10 50 87.0 ± 1.7 51.0 ± 1.0* 92.0 ± 1.5 79.0 ± 1.8* 42.0 ± 0.8*

Частота одиночных фрагментов (на 100 клеток) облучение (контроль) мелатонин 10 50 26.0 ± 0.5 9.0 ± 0.1* 32.0 ± 0.6 12.0 ± 0.2* 5.0 ± 0.1*

Частота парных фрагментов (на 100 клеток) облучение (контроль) мелатонин 10 50 38.0 ± 0.7 18.0 ± 0.3* 40.0 ± 0.8 46.0 ± 0.9 28.0 ± 0.5*

Частота дицентрических хромосом (на 100 клеток) облучение (контроль) мелатонин 10 50 17.0 ± 0.3 9.0 ± 0.1* 12.0 ± 0.2 0 + 0.01* 0 + 0.01*

Частота транслокаций (на 100 клеток) облучение (контроль) мелатонин 10 50 2.0 ± 0.04 1.0 ± 0.02* 1.0 ± 0.02 3.0 ± 0.06 2.0 ± 0.04

Частота полиплоидных клеток, % облучение (контроль) мелатонин 10 50 4.0 ± 0.08 0 + 0.01* 8.0 ± 0.1 8.0 ± 0.1 4.0 ± 0.08*

* Отличие (по ¿-критерию Стьюдента) от группы "контроль" достоверно, р < 0.05.

ческого аппарата активно пролиферирующих клеток костного мозга облученных крыс. Механизм этого эффекта окончательно не установлен. В настоящей работе рассмотрены два аспекта это

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.

Показать целиком