РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2013, том 53, № 2, с. 191-198
= НЕИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ =
УДК 57.044+539.1:582.263
ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ ЭКОЛОГО-БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРИЗНАКОВ ВгоБорНПа melanogaster В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ДОЗЫ РАЗНЫХ ТИПОВ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
© 2013 г. В. В. Бабкина*, Г. В. Чернова, Е. А. Алленова, О. П. Эндебера, Е. Н. Наумкина
Калужский государственный университет им. К.Э. Циолковского, Калуга
Исследована биоэффективность воздействия красного света = 660 ± 10 нм) по отношению к жизнеспособности и морфофизиологическим признакам Вго8орЫ1а melanogaster. Показана способность данного физического агента модифицировать указанные показатели. Степень выраженности и направленность биоэффектов определялась дозой воздействия, функциональным и генотипическим статусом организма. В результате исследования продолжительности жизни Бго8оркИа melanogaster в условиях воздействия излучения крайне высоких частот (КВЧ) и светового режима установлена зависимость проявления признаков от дозы излучения, генотипа, пола особей, характера наложения крыльев, условий освещенности. Установлено, что темновой режим (ночь 24 ч) является более благоприятным, чем искусственное освещение, "левокрылые" особи более чувствительны к изменению факторов среды.
Дрозофила, красный свет, КВЧ-излучение, морфофизиологические показатели, продолжительность жизни.
БОТ: 10.7868/80869803113010037
Немедикаментозные методы функциональной регулирующей терапии все больше применяются во врачебной практике различных стран. Среди них хорошо известны методы, использующие свет и электромагнитное излучение КВЧ диапазона. Оптикоэлектронная медицинская аппаратура на основе светоизлучающих диодов, тепловых и газоразрядных излучателей оптического и КВЧ диапазонов обладает широкими возможностями в лечении различных заболеваний [1—9]. Одним из наиболее оптимальных сочетаний физических факторов в терапии является комбинация красного света и излучения КВЧ.
Излучение крайне высокой частоты обладает выраженным биологическим действием на различных уровнях организации живых систем [3]. В частности, оно вызывает не только изменения в нервных клетках, но и является причиной нарушения поведения, в том числе двигательной особенности крыльев у Drosophila melanogaster [5].
До сих пор также отсутствует исчерпывающее биофизическое и патофизиологическое обоснование терапевтических эффектов красного света. Кроме этого, исследователей беспокоит вопрос о роли когерентности светового излучения в его механизме действия. При этом большинство работ [8—11] посвящено действию красного света на
* *Адресат для корреспонденции: 248023 Калуга, ул. Степана Разина, 26, КГУ им. К.Э. Циолковского; тел.: (4842) 7425-25; e-mail: photon-2@yandex.ru.
лейкоциты, клеточные популяции и одноклеточные организмы, в то время как эффектам данного фактора у многоклеточных организмов внимание уделяется реже [12]. Между тем, подобные сведения важны для понимания механизмов воздействия узкого диапазона световых волн на живой организм и изучения его биологических последствий.
Оценка адаптивных возможностей биосистем и связанный с ней прогноз последствий воздействий электромагнитных возмущений, особенно с учетом влияния человеческой деятельности сегодня является одной из актуальных задач. Однако непосредственная количественная оценка возможностей адаптации организма, в частности к факторам электромагнитной природы представляет значительную трудность. Меру соответствия внешним условиям выражает понятие степени приспособления организмов, или приспособленности, которое является важным в теории адаптации [13]. В частности, оно используется для количественной оценки критериев адаптации, главными из которых являются выживание и репродукция. Оценка приспособленности в большинстве случаев производится на уровне ее отдельных компонент: выживаемости/смертности, плодовитости, массы тела, некоторых поведенческих и других признаков [14].
Цель настоящей работы — исследование неио-низирующего излучения двух областей электро-
Таблица 1. Параметры воздействия красного света
Серия опыта 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Время воздействия, мин 0 5 10 15 20 25 30 35 40
Доза красного света, Дж/см2 0 0.9 1.8 2.7 3.6 4.5 5.4 6.3 7.2
Таблица 2. Параметры воздействия КВЧ-излучения и света
Время воздействия, мин 5 30 5 30
Доза КВЧ, Дж/см2 0.3 х 10—3 1.8 х 10—3 0.3 х 10—3 1.8 х 10—3
Световой режим ночь — 24 ч день — 24 ч (8 лк)
магнитного спектра на уровне отдельных компонент приспособленности D. melanogaster.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Источник красного света — светоизлучающая матрица 100 светодиодов (к = 660 ± 10 нм) типа КИПД-35 (Россия) суммарной мощностью излучения 300 мВт и общей площадью 100 см2. Расстояние от светоизлучающей поверхности до объекта — 10 см.
Объект исследования — лабораторные линии D. melanogaster (Drosophilidae, Diptera): Д-32 — (vg+) и vestigial — мутантная линия (ll; 67.0; vg;) [15] с зачаточными крыльями и несколько замедленным метаморфозом, характеризующаяся меньшей степенью приспособленности к внешним условиям по сравнению с линией дикого типа. Размножение и развитие дрозофил проводили на стандартной питательной среде в специальных сосудах при температуре 24.0 ± 0.1°С в термостате ТС-80М в условиях отсутствия освещения (ночь 24 ч) [15].
Объект подвергали однократному тотальному воздействию (табл. 1) на следующих стадиях развития: 1) 1—8 стадии эмбрионального развития (ЭР) [16], 2) 20-я стадия ЭР [17], 3) - личинки третьего возраста [18].
Число повторностей в каждой серии варьировало от 4 до 12. Выживаемость оценивали отдельно на стадиях личинки и куколки, затем определили показатель общей выживаемости. При этом проводили подсчет количества отложенных яиц, куколок и вылетевших имаго. Выживаемость дрозофил выражалась в процентах от числа особей предыдущей стадии развития. При изучении мор-фофизиологических показателей определяли массу тела у самцов и самок и выражали ее в виде средней арифметической.
Источник КВЧ-излучения — медицинский аппарат КВЧ-терапии "АМФИТ-0.2/10-01" (Россия) с широкополосным шумовым спектром, диапазон частот 53.57—78.33 ГГц, длины волн 5.6—3.8 мм, уровень мощности 2.019 мкВт/см2.
Объект — линия Д-32 (y+ct+v+) и линия с мутациями в Х хромосоме (yctv). Имаго в возрасте 4 сут подвергали однократному воздействию КВЧ с дальнейшим содержанием при разных световых режимах — день: 24 ч (8 лк), ночь: 24 ч (табл. 2). Общая освещенность в термостате — 8 лк.
Учитывался контрольный признак — двигательная активность. Тип асимметрии определяли по характеру наложения крыльев: левое крыло сверху — "левокрылые"; правое крыло сверху — "правокрылые". Для оценки эффектов воздействия электромагнитного излучения и светового фактора были применены показатели средней продолжительности жизни (ПЖ), выживаемости, смертности [5, 14]. Для сравнения продолжительности жизни в контрольных и опытных группах использовали непараметрический критерий Колмогорова—Смирнова [19]. Статистическую обработку данных проводили с помощью программы Statistica 6.1 (StatSoft, inc.).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Для проверки предположения об участии функционального статуса и генетически детерминированных характеристик D. melanogaster в ответных реакциях по отношению к красному свету проанализировали влияние освещения данной области спектра на выживаемость особей линий vg+ и vg.
После воздействия на стадии 1—8 ЭР (рис. 1, А) у линии vg+ достоверно наблюдались следующие эффекты: 1) снижение общей выживаемости особей после воздействия в дозе 2.7 Дж/см2 за счет угнетения жизнеспособности личинок; 2) увеличение общей выживаемости, обусловленное стимуляцией жизнеспособности куколок в результате освещения в дозах 4.5 и 5.4 Дж/см2. В то же время у линии vg (рис. 1, Б) после воздействия в дозах 0.9—3.6; 6.3 и 7.2 Дж/см2 было отмечено повышение выживаемости личинок. Однако выживаемость куколок в последующем оказалась сниженной. Общая жизнеспособность по сравнению с
контролем не изменилась, за исключением эффекта стимуляции для 7.2 Дж/см2.
После освещения линии vg+ на 20-й стадии ЭР (рис. 1, В) наблюдалось увеличение общей выживаемости. Это было следствием стимуляции жизнеспособности куколок. Два максимума эффекта соответствовали воздействию в дозах 1.8 и 7.2 Дж/см2. Небольшое угнетение выживаемости личинок при 4.5 и 5.4 Дж/см2 не повлияло на положительную направленность общего эффекта. У линии vg наблюдались неоднозначные ответы. Положительный эффект был обусловлен воздействием в дозах 0.9 и 1.8 Дж/см2 и стал следствием стимуляции выживаемости и личинок и куколок. Отрицательный эффект соответствовал воздействию в дозе 5.4 Дж/см2 и был сопряжен только с угнетением выживаемости куколок. После красного освещения в дозах 4.5 и 6.3 Дж/см2 отмечено увеличение выживаемости личинок и снижение жизнеспособности куколок. При этом показатель общей выживаемости особей не изменился.
После воздействия в третьем личиночном возрасте у линии vg+ (рис. 1, Г) существенное увеличение общей жизнеспособности соответствовало дозовому интервалу 2.7—4.5 Дж/см2. Стимуляция выживаемости личинок наблюдалась для достаточно широкого диапазона доз: 2.7—7.2 Дж/см2. Но противоположный эффект у куколок, обусловленный дозами 0.9; 1.8; 5.4; и 6.3 Дж/см2, нивелировал показатель общей жизнеспособности с уровнем контроля. В то же время линия vg показала меньшую чувствительность к данному фактору. Стимуляция общей выживаемости отмечена только после освещения в дозе 6.3 Дж/см2. Воздействие в дозе 0.9 Дж/см2 сопровождалось снижением выживаемости личинок, но особи, достигшие стадии куколки, показали более высокую жизнеспособность по сравнению с контролем. Второй максимум стимуляции у куколок соответствовал дозе 4.5 Дж/см2.
Таким образом, воздействие красным светом на 1—8 и 20-й стадиях ЭР у линии vg+ негативно отразилось на выживаемости личинок. При этом особи, достигшие стадии куколки, оказались более жизнеспособными, чем в контроле. На 3-й личиночной стадии, напротив, у личинок наблюдался положительный эффект, а у куколок — отрицательный. У линии vg красное освещение на
Рис. 1. Ди
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.