РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 4, с. 493-500
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ
УДК 577.346:576.34
ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ у-ИЗЛУЧЕНИЯ
В МАЛЫХ ДОЗАХ В РАННИЕ ПЕРИОДЫ ОНТОГЕНЕЗА НА ОКИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ОРГАНАХ ГРЫЗУНОВ
© 2007 г. Н. Г. Загорская1, А. Г. Кудяшева1, О. Г. Шевченко1, Л. Н. Шишкина2*
1 Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар 2 Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
Показано, что воздействие низкоинтенсивного у-излучения в дозе 5.5 сГр в течение 4 мес, включая период внутриутробного развития, вызывает наиболее значительные изменения в содержании пе-роксидов в липидах печени и головного мозга, а ТБК-активных продуктов в органах и плазме крови полевок-экономок второго поколения (Б2), размноженных от родителей, длительное время обитающих на радиевом стационаре в Республике Коми. Изучены морфофизиологические и биохимические последствия хронического воздействия у-излучения в дозах 4 сГр (мощность экспозиционной дозы 5 мР/ч) и 31 сГр (мощность 40 мР/ч) в органах мышей линии СВА (самцы) спустя 3 мес после облучения. Обнаружено изменение выраженности взаимосвязи как между массой печени и массой тела, так и между соотношением сумм более легкоокисляемых и более трудноокисляемых фракций и отношением фосфатидилхолин/фосфатидилэтаноламин в фосфолипидах печени в группах облученных мышей по сравнению с контролем. Выявлено отсутствие взаимосвязи как между интенсивностью процессов ПОЛ и активностью каталазы в печени мышей в обеих опытных группах, так и дисбалансом биохимических функций и мощностью дозы и/или дозой у-излучения. Сделано заключение, что хроническое воздействие низкоинтенсивного у-излучения оказывает системное воздействие на организм животных, обусловливая его функционирование на другом уровне регуляции.
Низкоинтенсивное у-излучение, хроническое воздействие, малые дозы, полевки-экономки, мыши линии СВА, липиды, перекисное окисление, морфофизиологические показатели.
Обобщение результатов многолетних комплексных исследований биологических последствий хронического воздействия низкоинтенсивного излучения для популяций мышевидных грызунов позволило сделать вывод о формировании качественно новых субпопуляций полевок-экономок, длительное время обитающих в разных радиоэкологических условиях в среднетаежной зоне Республики Коми [1-3]. Обитая на локальных загрязненных радионуклидами территориях, животные подвергаются хроническому воздействию низкоинтенсивного ионизирующего излучения еще в период внутриутробного развития. Актуальность изучения последствий для потомства облучения родителей в малых дозах обусловлена увеличением случаев внутриутробного облучения плода. На лабораторных животных исследуются последствия воздействия различных внутриутробных патогенных факторов на поведенческие реакции и неврологические изменения в потомстве [4]. Показано, что пренатальное облучение крыс не обладает ярко выраженным канцерогенным эффектом, вызывая при этом постра-
*Адресат для корреспонденции: 119334 Москва, ул. Косыгина, 4; Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН; тел.: (495)939-71-86; e-mail: chembio@sky.chph.ras.ru.
диационное усиление экспрессии ряда генов терминальной дифференцировки в головном мозге и протоонкогенов в печени, тимусе и головном мозге [5-7]. Это соответствует представлениям об индуцированности низкоинтенсивным облучением в малых дозах большинства эффектов не непосредственно, а опосредованно через систему регуляции, изменения иммунного ответа и анти-оксидантного (АО) статуса организма, дестабилизацию генома [8-11]. Действительно, в органах полевок-экономок с радиоактивно загрязненных участков обнаружены изменения в составе фос-фолипидов (ФЛ); нарушения устойчивых корреляционных взаимосвязей как между содержанием отдельных фракций ФЛ, так и между структурным состоянием мембранной системы органов и окисляемостью их липидов; а также достоверные изменения активности ферментов АО защиты [3, 12]. Более того, показано сохранение измененного АО статуса тканей потомков первого поколения ^1) от родителей, отловленных на участках с разным радиационным фоном [12]. Высокая чувствительность липидного компонента мембран к действию низкоинтенсивного у-излучения в малых дозах и его влияние на взаимосвязь между интенсивностью процессов перекисного окисления
липидов (ПОЛ) и структурным состоянием ДНК, а также полнотой ее биосинтеза в лимфоцитах крови мышей [13-15] вызывает необходимость детального изучения последствий пренатального облучения на состояние процессов ПОЛ в тканях животных.
Цель работы - изучение влияния хронического воздействия у-излучения в малых дозах с разной мощностью дозы в ранние периоды онтогенеза животных на состояние окислительных процессов в тканях полевок-экономок и лабораторных мышей в ранние и отдаленные сроки после воздействия.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Источником у-излучения были две ампулы со стальной оболочкой, содержащие 0.474 х 106 и 0.450 х 106 кБк 22^а, разнесенные на расстояние 2.5 м. В клетках с животными, размеры которых 50 х 30 см, у-поле было неравномерным. Мощность дозы измеряли радиометром "ДРГЗ", а поглощенную дозу рассчитывали с учетом неравномерности облучения и времени нахождения животных в разных частях клетки (гнездо, зона корма и т.д.) [16].
Оценка ранних последствий пренатального хронического воздействия у-излучения в малой дозе проведена на потомках второго поколения ^2) полевок-экономок, размноженных в условиях вивария от родителей, отловленных на радиевом ^а) участке в среднетаежной зоне Республики Коми. Полевки контрольной группы (два самца и три самки) родились и содержались в виварии в условиях естественного радиационного фона. Опытная группа зверьков (два самца и три самки) в течение всего периода внутриутробного развития (18 сут), а затем в течение последующих четырех месяцев постоянно находилась в зоне источника у-излучения с мощностью экопозиционной дозы от 1.8 до 2.0 мР/ч (0.04 сГр/сут). Животных декапитировали сразу после окончания радиационного воздействия одновременно с животными контрольной группы. Суммарная поглощенная доза с учетом неравномерности облучения составляла 5.5 сГр.
Оценка отдаленных последствий хронического пренатального воздействия у-облучения в зависимости от мощности дозы проведена на половозрелых мышах СВА. Перед спариванием семьи мышей (самец и одна-две самки) переводили в специальное помещение и подвергали воздействию хронического у-излучения с мощностями экспозиционных доз в среднем 5 мР/ч (0.1 сГр/сут) и 40 мР/ч (0.8 сГр/сут). Потомство от облученных мышей в возрасте 21 сут переводили в виварий в условия естественного радиационного фона. Суммарная поглощенная доза за все время экспери-
мента (18 сут пренатального и 21 сут раннего постнатального периода) составила 4 сГр (опытная группа 1) и 31 сГр (опытная группа 2) соответственно. Контролем служили одновозрастные животные из той же партии мышей, родившиеся и постоянно находившиеся в виварии в условиях естественного радиационного фона. После окончания радиационного воздействия, когда возраст мышей достигал четырех месяцев, животных забивали декапитацией.
Для анализа последствий облучения у особей линии СВА использовали только самцов, общее количество которых в эксперименте составило 54 особи. Массу животных определяли с точностью до 0.1 г, а внутренних органов с точностью до 0.001 г. Оценку морфофизиологических показателей проводили на основании как абсолютной, так и относительной массы (индекс) селезенки и печени.
После забоя животных органы сразу помещали на лед. Кровь собирали в пробирки, обработанные 5%-ным раствором цитрата натрия. Плазму от форменных элементов крови отделяли центрифугированием. Липиды из гомогенатов органов выделяли по методу Блая и Дайера в модификации Кейтса [17]. Величину антиокислительной активности (АОА) липидов определяли на метилолеат-ной окислительной модели [18]. Антипероксид-ную активность (АПА) липидов оценивали с помощью метода [19], а начальное количество пероксидов (^ООН]0) в липидах по методике [20]. Анализ состава ФЛ осуществляли методом тонкослойной хроматографии [21]. В качестве системы растворителей использовали смесь хлороформ : метанол : ледяная уксусная кислота : вода (50 : 30 : 8 : 4). Хроматограммы проявляли в парах йода. Количественный анализ отдельных фракций ФЛ после снятия образуемых ими пятен с пластинки и сжигания до неорганического фосфата хлорной кислотой проводили на спектрофотометре '^ресо1-211" при длине волны 800 нм по образованию фосфорномолибденового комплекса в присутствии аскорбиновой кислоты. Помимо анализа количественного соотношения различных фракций ФЛ, оценивали и обобщенные показатели состава липидов: содержание ФЛ в составе общих липидов (% ФЛ); отношение фосфатидилхо-лин/фосфатидилэтаноламин (ФХ/ФЭ), отражающее структурное состояние мембранной системы клеток печени; соотношение сумм более легко-окисляемых к более трудноокисляемым фракциям ФЛ (£ЛОФЛ/£ТОФЛ), характеризующее способность липидов к окислению. Последнее вычисляли по формуле: ХЛОФЛ/ТТОФЛ = (ФИ + ФС + + ФЭ + КЛ + ФК)/(ЛФХ + ФХ + ФЭ), где ФИ -фосфатидилинозит, ФС - фосфатидилсерин, КЛ -кардиолипин, ФК - фосфатидная кислота, ЛФХ -лизоформы ФЛ, СМ - сфингомиелин [15].
Таблица 1. Кинетические характеристики липидов органов потомства 2-го поколения ^2) полевок-экономок, родители которых были отловлены на радиевом стационаре, не подвергавшихся дополнительному воздействию низкоинтенсивного у-излучения (контроль) и после воздействия низкоинтенсивного у-излучения в суммарной дозе 5.5 сГр (опыт) в период пренатального и постнатального развития
Группа Пол Печень Головной мозг
АОА липидов, ч мл/г Свойства липидов, ммоль/г TLH АОА липидов, ч мл/г Свойства липидов, ммоль/г TLH
Контроль Самцы 220 АПА = 0.61 -700 АПА = 5.6
Самки -270 [ROOH^ = 3.4 180 АПА = 8.9
Опыт Самцы -45 [ROOff^ = 15.4 -960 ± 765 АПА = 3.0
Самки 180 [ROOH^ = 9.9 -180 [ROOH^ = 11.0
Интенсивность ПОЛ в гомогенате тканей оценивали по содержанию продуктов, реагирующих с 2-тиобарбитуровой
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.