РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 2, с. 171-180
МОДИФИКАЦИЯ ^^^^^^^^^^
РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ
УДК 599.5391.047
ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ДВУХ ПОКОЛЕНИЙ ПОТОМСТВА САМОК КРЫС, ХРОНИЧЕСКИ ОБЛУЧЕННЫХ В ДОЗЕ 1 Гр ВО ВРЕМЯ БЕРЕМЕННОСТИ, И ВОЗМОЖНОСТЬ ЕГО МОДИФИКАЦИИ С ПОМОЩЬЮ МЕЛАНИНА
© 2007 г. Л. Н. Павлова*, Л. П. Жаворонков, Г. Ф. Палыга, О. И. Колганова, В. С. Глушакова, О. Ф. Чибисова, В. Л. Иванов
ГУ Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Цель работы - изучение эмбриотоксического эффекта хронического воздействия у-излучения на беременных самок крыс в суммарной дозе 1 Гр за первые 10 сут беременности (мощность дозы 5.31 мГр/ч) на психофизиологическое развитие потомства первого (Б^ и второго (Бу поколений и возможности модификации его с помощью меланина (по 10 мг/кг один раз в сутки перорально в период облучения). Объектом исследования явились 54 беременных крыс-самок линии Вистар, 180 крысят их потомства 1-го поколения и около 400 - 2-го поколения материнской и отцовской линий. Психофизиологическое развитие оценивали по способности к обучению с помощью теста выработки условного оборонительного рефлекса избегания в челночной камере. Установлено четкое негативное действие облучения в указанной дозе на психофизиологическое развитие потомства F1. У крыс F2 неполноценность проявляется преимущественно у крысят материнской линии. Применение меланина природного происхождения в большинстве случаев снижало негативные последствия облучения.
Крысы Вистар, общее у-облучение, мощность дозы, меланин, потомство, психофизиологический статус, условный рефлекс, челночная камера.
В последние годы вопросам изучения хронического воздействия ионизирующей радиации в малых дозах во время беременности на развитие потомства последующих поколений уделяется достаточное внимание. Однако экспериментальных работ, посвященных этой проблеме, сравнительно немного, и в них представлены материалы преимущественно по развитию 1-го поколения [1-3], тогда как весомый фундаментальный и практический интерес представляет проблема передачи индуцированных облучением нарушений следующим поколениям с учетом воспроизведения по материнской или отцовской линиям. Особый интерес при этом представляет изучение развития и функционирования центральной нервной и репродуктивной систем, которые определяют пост-натальную адаптацию и взаимодействие с окружающей средой, выживание и воспроизведение вида. Понятно, что решение этой задачи может быть ускорено за счет экспериментальных исследований, проведенных на животных с более коротким, чем у человека, периодом жизни, что дает возможность воспроизвести несколько поколений с целью отслеживания развития потомков облучен-
*Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королева, 4, МРНЦ РАМН; тел.: (48439) 747-70; e-mail: pavlova.ln@inbox.ru.
ных родителей и оценки характера унаследованных повреждений у следующих поколений. Наряду с этим особую важность приобретает и проблема поиска эффективных радиопротекторов для предотвращения подобных нарушений в эмбриогенезе и поддержания сохранности генофонда.
Рядом исследователей выявлено радиопротекторное свойство природного пигмента меланина, основанное на его способности улавливать, стабилизировать и обезвреживать свободные радикалы [4-6]. Проведенными ранее в нашей лаборатории испытаниями этого препарата при хроническом облучении крыс в эмбриогенезе (1.25 Гр за весь срок беременности) был обнаружен некоторый радиозащитный эффект по ряду показателей соматического и физического развития потомства первого поколения [7].
В предыдущих публикациях [8, 9], которые явились частью настоящего исследования, представлены результаты влияния у-излучения в дозе 1 Гр на течение беременности, репродуктивную функцию и физическое развитие потомства 1-го и 2-го поколений с применением меланина и без него. Показано, что облучение оказывало негативное влияние на исход беременности, снижая число живых новорожденных крысят в помете и их последующую выживаемость в течение меся-
ца. Назначение меланина смягчало негативный эффект радиации. Целью настоящего раздела работы явилось изучение последствий хронического воздействия у-облучения в дозе 1 Гр в эмбриогенезе, а именно в период активного органогенеза и, в том числе, закладки центральной нервной системы (ЦНС), на психофизиологическое развитие потомства 1-го поколения и родившихся от него потомков по материнской или отцовской линии, а также возможность коррекции нарушений ЦНС с помощью пигмента меланина животного или растительного происхождения.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Для решения поставленных задач 54 половозрелых самки крыс линии Вистар спаривали с интактными самцами и с 1-х по 10-е сут беременности (в период, захватывающий закладку у зародышей ЦНС [10]) облучали в течение 23 ч в сутки на у-цезиевой установке "Панорама" при мощности дозы 5.31 мГр/ч в суммарной дозе около 1 Гр. Подробное обоснование применяемой дозы дано нами ранее [8]. Облучаемые животные были поделены на три подопытные группы. Крыс 1-й группы подвергали только хроническому облучению, а всем остальным в период облучения ежедневно 1 раз в сутки вводили в желудок меланин животного (из шерсти овец) или растительного (из водорослей) происхождения из расчета 10 мг/кг в 1%-ном крахмальном геле в объеме 0.1 мл на 100 г массы тела (группы 2 и 3 соответственно). Четвертую группу составляли интакт-ные беременные самки, которые находились в идентичных с подопытными крысами условиях по их содержанию и подвергались тем же ежедневным манипуляциям, связанным с внутриже-лудочным введением соответствующих весу объемов одного 1%-ного крахмального геля.
После рождения крысят 1-го поколения и достижения ими половой зрелости получали потомство 2-го поколения ^2) самок F0 по материнской (антенатально облученные самки + самцы контроля) или отцовской (антенатально облученные самцы + самки контроля) линиям. Всего для этих целей использовано около 180 животных поколения F1.
О влиянии облучения и меланина на психофизиологический статус крысят потомства поколений F1 и F2 судили по тесту выработки условного оборонительного рефлекса избегания (УРИ) в камере "Шаттл-бокс" как наиболее информативного для оценки развития ЦНС и ее функциональной деятельности в постнатальном периоде. Камера "Шаттл-бокс" изготовлена в нашей лаборатории согласно описанию, приведенному в [11]. Тестирование проводили по группам самцов и самок по достижении ими возраста 2 и 7 мес, двукратно в каждый возрастной срок с интервалом в двое сут.
Суть метода выработки УРИ состоит в периодической подаче условного сигнала (свет + звук), а затем слабого болевого электрического раздражения (сила тока 1 мА) через электродный пол камеры. Крыса может избежать наказания, 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 2-3 сеансов из 50 циклов сочетаний раздражителей при следующей оптимальной последовательности сигналов: свет + звук длительностью 4 с; болевое электрическое раздражение длительностью от 4 до 12 с с паузой между циклами в 20 с.
Оценка состояния когнитивных функций и способности к обучению складывалась из комплекса интегральных и скоростных показателей поведения крысы во время тестирования в камере. Подробное описание условий, программы и оценки поведения при выработке условного рефлекса избегания приведено в указанных выше публикациях [2, 8]. В настоящей работе нами использованы следующие индивидуальные и средние по группе критерии:
а) интегративные показатели результативности обучения:
- число пропущенных электростимулов до первого УРИ - лаг-фаза обучения;
- общее число УРИ за сессию, из них быстрых (латентный период до 2.5 с) и медленных (латентный период более 2.5 с);
- число перебежек в безопасный отсек после удара током;
- число отказов (отсутствие перебежек на электрокожное подкрепление);
- число попыток до серии из трех и более УРИ подряд (критерий оценки состояния консолидации памятного следа);
- число крыс, имеющих серии УРИ;
- среднее по группе число серий УРИ за сеанс;
- средняя по группе величина латентного периода УРИ и перебежек;
б) показатели скорости обучения (основаны на оценке параметров кривых линейной регрессии, отражающих нарастание частоты реакций избегания в процессе обучения):
- регрессия отношения успехов (УРИ) к неуспехам (перебежки либо отказы).
В этом варианте анализа применяли пошаговую регрессию по суммарному результату для
Таблица 1. Показатели обучаемости потомства 1-го поколения (Б^ после хронического воздействия у-излучения на самок крыс F0 в суммарной дозе 1.0 Гр за период с 1-х по 10-е сут беременности и после применения меланина
Сроки исследования Группы Число УРИ Число отказов ОБ-50, % Коэффициент В регрессии успех/неуспех Скорость обучаемости, %
Самцы
2 мес Контроль 24.9 ± 3.1 3.7 ± 1.4 49 ± 5 0.150 ± 0.007 100
Облучение 25.5 ± 3.0 3.5 ± 1.0 45 ± 7 0.080 ± 0.006* 53
Обл. + М.ж. 19.3 ± 3.3 7.0 ± 1.9и 72 ± 16 0.040 ± 0.001 27
Обл. + М.р. 25.9 ± 3.2 5.8 ± 2.1и 44 ± 6 0.100 ± 0.004* 67
7 мес Контроль 22.9 ± 2.9 1.8 ± 0.6 57 ± 9 0.090 ± 0.007 100
Облучение 16.7 ± 2.9 8.4 ± 2.3* 89 ± 20 0.040 ± 0.001* 46
Обл. + М.ж. 20.0 ± 3.2 4.6 ± 1.3и 67 ± 14 0.050 ± 0.003 54
Обл. + М.р. 24.8 ± 2.9* 4.1 ± 2.0 Самки 48 ± 6* 0.110 ± 0.006* 121
2 мес Контроль 22.9 ± 3.7 2.8 ± 1.0 55 ± 7 0.079 ± 0.004 100
Облучение 24.2 ± 3.4 5.3 ± 2.0и 50 ± 9 0.066 ± 0.005* 83
Обл. + М.ж. 24.6 ± 3.0 5.6 ± 1.7 49 ± 9 0.075 ± 0.003 95
Обл. + М.р. 19.8 ± 3.1 6.7 ± 2.2 66 ± 11 0.054 ± 0.003 68
7 мес Контроль 27.7 ± 3.8 0.8 ± 0.5 39 ± 10 0.120 ± 0.006 100
Облучение 18.3 ± 3.7 1.0 ± 0.5 75 ± 172 0.070 ± 0.006* 58
Обл. + М.ж. 17.
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.