РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2015, том 55, № 1, с. 35-42
УДК [57+61]::539.1.04:599
ЦИТОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СОМАТИЧЕСКОГО МУТАГЕНЕЗА МЛЕКОПИТАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО НИЗКОДОЗОВОГО ОБЛУЧЕНИЯ
© 2015 г. С. А. Костенко1, О. В. Ермакова2*, С. Н. Сушко3, Е. В. Федорова1, П. П. Джус1, Л. А. Башлыкова2, Ю. Ф. Курыленко1, О. В. Раскоша2, А. О. Савин3, А. С. Шафорост3
Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины,
Киев, Украина
2Институт биологии Коми Научного центра УрО РАН, Сыктывкар Россия, 3Институт радиобиологии НАНБеларуси, Гомель, Беларусь
Проведен сравнительный анализ результатов изучения биологического действия радиационного фактора естественного и искусственного происхождения (в условиях 30-километровой зоны отчуждения ЧАЭС, радиевого стационара в Ухтинском районе Республики Коми, экспериментальных полигонах в Украине, Беларуси и России) на различных видах млекопитающих (домашние животные — коровы, свиньи, лошади из зоны аварии на ЧАЭС и мышевидные грызуны — полевки-экономки и лабораторные мыши линии Л, подвергавшиеся воздействию хронического низкодозового облучения в зоне отчуждения ЧАЭС, полевые и желтогорлые мыши, рыжие полевки, отловленные на территории 30-километровой зоны отчуждения Чернобыльской АЭС и полевки-экономки, отловленные в условиях повышенной естественной радиоактивности (Ухтинский район Республики Коми). Были изучены следующие цитогенетические показатели: митотический индекс (МИ), количество двухъядерных клеток (ДЯ) и клеток с микроядрами (МЯ), частоты аберраций хромосом. Обнаружены существенные изменения в уровне МЯ и хромосомных аберраций у животных, длительное время находившихся в условиях хронического воздействия радиации в малых дозах (как в среде обитания, так и при экспозиции в зоне ЧАЭС) независимо от вида животного и природы радиоактивного загрязнения.
Действие радиации в малых дозах, хроническое облучение в естественных условиях, цитогенетические эффекты, мышевидные грызуны, домашние сельскохозяйственные животные.
БО1: 10.7868/80869803115010075
В современном мире в результате аварийных ситуаций на атомных станциях и техногенной деятельности (испытания атомного оружия, применение радиоактивных изотопов в народном хозяйстве, выбросы радиоактивных отходов предприятиями ядерного цикла) формируются локальные зоны с повышенным уровнем радиации. Примером могут служить территории, пострадавшие при аварии на Чернобыльской АЭС (территория Полесского государственного радиа-ционно-экологического заповедника — ПГРЭЗ), и районы бывшего радиевого промысла в Республике Коми. Длительное воздействие неблагоприятных факторов окружающей среды, в том числе и ионизирующего излучения (ИИ), сопровождается накоплением повреждений ДНК в клетке, изменением активности системы репарации, что
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, ФГБУН Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: ermakova@ib.komisc.ru.
может привести к возникновению мутаций и злокачественной трансформации клетки [1—5]. Поэтому актуальным является определение цитоге-нетических показателей у млекопитающих, содержащихся или обитающих в условиях повышенного радиационного фона [6]. Высокая чувствительность микроядерного теста, простота и скорость анализа, а также возможность сравнения результатов, полученных на разных видах животных, дают возможность использовать данный метод для анализа последствий радиоактивного загрязнения как тяжелыми естественными радионуклидами, так и последствий аварий с загрязнением радионуклидами искусственного происхождения [7].
Задача нашего совместного исследования — сравнительный анализ спонтанного мутагенеза разных видов млекопитающих (домашних сельскохозяйственных животных и мышевидных грызунов) при длительном воздействии ИИ в разных радиоэкологических условиях — в естествен-
ной среде обитания (зона отчуждения ЧАЭС и радиевый стационар Республики Коми) и в условиях экспозиции в зоне отчуждения ЧАЭС.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Объектами исследования служили три вида сельскохозяйственных животных, которых содержали в условиях хронического радиационного воздействия в низких дозах и пять видов мышевидных грызунов, обитающих или содержащихся в условиях повышенного действия ИИ. В 30-километровой зоне отчуждения ЧАЭС для обеспечения хозяйственных нужд используются сельскохозяйственные животные [8, 9]. Наши исследования были проведены на следующих видах — коровы (Bos taurus) сельскохозяйственного производственного кооператива "Мрия", Иванков-ского района Киевской области (n = 12), находящиеся в условиях внешнего воздействия у-излу-чения (мощность дозы МД 0.2—0.96 мкЗв/ч); свиньи (Sus scrofa) ООО "Шпыли" Иванковского района, Киевской области (n = 15), МД внешнего у-излучения — 0.96 мкЗв/ч; лошади (Equus cabal-lus) Лубянского лесничества "Чернобыльская пуща", пожарная часть Чернобыля (n = 6), МД внешнего у-излучения — 0.25 мкЗв/ч. Контролем служили коровы ГПОХ "Гонтаровка" Волчанско-го района Харьковской области (n = 20), МД — 0.08—0.16 мкЗв/ч, свиньи Волынской области (n = 10), МД — 0.1—0.15 мкЗв/ч, а также лошади украинской верховой породы, которые проходят испытания на Киевском государственном ипподроме (n = 5), МД - 0.1-0.15 мкЗв/ч.
Из мышевидных грызунов, обитавших или содержавшихся в условиях радиоактивного загрязнения, исследованы следующие виды: мыши линии Af (Mus musculus), полевки-экономки (Micro-tus oeconomus Pall.), желтогорлые мыши (Apodemus flavicollis), полевые мыши (Apodemus agrarius Pall.) и рыжие полевки (Clethrionomys glareolus Schreb.). Мыши линии Af (n = 120) подвергались хроническому воздействию ИИ на экспериментальной базе ПГРЭЗ (12-километровая зона отчуждения ЧАЭС, д. Масаны, Беларусь), МД на поверхности почвы в местах размещения животных составляла 3.29 ± 0.10 мкЗв/ч. Время экспозиции лабораторных животных — 1 мес. и 4 мес. (суммарная доза — 2.37 мЗв и 10 мЗв соответственно). Контрольная группа мышей линии Af (n = 12) содержалась на стандартной диете в виварии г. Минска при нормальном фоне у-излучения (0.1 мкЗв/ч). Для оценки величины эффекта хронического облучения и зависимости его от дозы внешнего у-излу-чения также был проведен полевой эксперимент
на диких видах мышевидных грызунов — полевках-экономках, которые были привезены из вивария Института биологии Коми НЦ УрО РАН (потомки полевок контрольной популяции) и содержались в течение 1 мес. в зоне аварии на ЧАЭС на территории радиоэкологического стационара (ст. Янов) при мощности дозы у-излучения 0.5, 0.6, 0.7 и 1.5 мЗв/ч.
Отлов мышевидных грызунов — желтогорлой мыши (n = 35), полевой мыши (n = 12) и рыжей полевки (n = 33) проводился в 2008 г. на территориях ПГРЭЗ на участках с различной МД: Кула-жин (6.28 ± 0.54 мкЗв/ч), Масаны (3.29 ± ± 0.10 мкЗв/ч) и Красноселье (2.65 ± ± 0.01 мкЗв/ч) и в чистой зоне (участок Ченки — 0.12 мкЗв/ч). Измерение МД на уровне поверхности земли в местах отлова мышевидных грызунов выполняли с помощью дозиметра-радиометра МКС-АТ1125А. Определение МД на поверхности почвы, поверхностного загрязнения 137Cs и 90Sr и удельной активности 137Cs в тушках животных проводили в лаборатории радиоэкологии Института радиобиологии НАН Беларуси. Кроме того, в 30-километровой зоне отчуждения ЧАЭС в 2007 г. были отловлены полевые мыши на шести участках с различным уровнем радиоактивного загрязнения — от 15 до 2300 мкР/ч (0.15—23 мкЗв/ч).
Цитологическому анализу также подвергались полевки-экономки из биогеоценозов с нормальным (0.1 мкЗв/ч, n = 17) и повышенным (0.5— 20 мкЗв/ч, n = 10) уровнем радиоактивности (радиевый стационар Республики Коми). Популяция полевок-экономок обитает в условиях загрязнения данной территории подземными радиоактивными водами уже более 60 лет. Содержание 226Ra в почвах радиевого участка было на три порядка выше кларкового уровня [10], расположен он в 8 км от контрольной территории.
При анализе последствий хронического радиационного воздействия на млекопитающих использовали цитогенетические тесты, которые позволяют оценить уровень повреждений ДНК в клетках разных тканей животных [11]. Препараты готовили из лимфоцитов периферической крови домашних животных и клеток костного мозга мышевидных грызунов по стандартным методикам [12—14]. Образцы периферической крови домашних животных раскапывали на холодные влажные стёкла и высушивали при комнатной температуре. Окрашенные в течение 20—25 мин 2%-ным раствором красителя Гимза препараты анализировали под световым микроскопом Axio-star plus (Carl Zeiss, Германия) с иммерсионным объективом при увеличении 90 х 15. Учитывали следующие цитогенетические показатели:
МИ, ДЯ, частоту клеток с МЯ, рассчитанных на 1—3 тыс. клеток с сохраненной цитоплазмой. Генетические нарушения в соматических клетках лабораторных мышей линии Af оценивали по количеству полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с МЯ в клетках костного мозга с использованием метанольной фиксации и окраски Гимза [13]. В клетках костного мозга полевок-экономок и полевых мышей определяли частоту клеток с МЯ [14], МИ, частоту хромосомных аберраций и геномных нарушений в метафазных клетках [12]. Анализ препаратов проводили на световом микроскопе NU2 (Carl Zeiss, Германия) и флюоресцентном AxioScope A1 (Carl Zeiss, Германия), с использованием красителей Гимза или акридинового оранжевого. Для статистического анализа применяли пакеты программ MS Excel и Statistica 6.0. Достоверность отличий от контроля определяли при помощи критерия Манна—Уитни (U-test) и i-критерия Стьюдента. Различия между опытными и контрольными группами считали статистически значимыми при *р < 0.05, **р < 0.01
и
*р < 0.001.
*25
!20
8 15
н iJ
10
F 0
*
rfl, А . J*. ,-*. Jl
i
2 3 4 □ а Об
РЕЗУЛЬТАТЫ
Полученные результаты свидетельствуют о том, что в условиях контроля показатели цитоге-нетической изменчивости исследуемых домашних сельскохозяйственных животных соответствовали параметрам, характерным для животных, находящихся в индустриальных регионах [15—18]. У всех видов сельскохозяйственных животных, подвергавшихся хроничес
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.