УДК 613.648.4:621.039.[58+59]:612.014.2:[591.1+591.4]
ВЛИЯНИЕ РАДИОЭКОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ ЗОНЫ ОТЧУЖДЕНИЯ ЧАЭС НА МОРФОФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ И РЕАКТИВНОСТЬ ОРГАНОВ И ТКАНЕЙ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ
© 2011 г. |Е. Ф. Конопля|, Г. Г. Верещако, Г. А. Горох*, А. Ф. Маленченко, С. Н. Сушко, О. Л. Федосенко, Н. В. Гунькова, А. Е. Козлов, А. О. Савин, Е. М. Кадукова, А. Д. Наумов, Н. И. Тимохина
Институт радиобиологии НАНБеларуси, Гомель, Беларусь
Проведен анализ морфофункционального состояния ряда важнейших систем организма экспериментальных животных (крыс) и их потомства, а также оценка чувствительности организма к действию канцерогена (мыши линии Л!) после длительного пребывания в зоне отчуждения ЧАЭС. Наблюдения за крысами-самцами, экспонированными в Полесском государственном радиационно-экологическом заповеднике (ПГРЭЗ, р.т. Масаны) в течение 2—4 мес, начиная с 2-месячного возраста, и за их потомством в первом поколении, не позволили обнаружить существенных изменений в системе крови. Однако у животных второго поколения ^2) после 2-месячного пребывания в условиях радиоактивного загрязнения выявляются отклонения гематологических показателей, а после 4 мес. — значительно возрастает количество апоптотических лимфоцитов. Исследования показывают, что активность щелочной фосфатазы и ее костного изофермента в сыворотке крови крыс-самцов в ряду поколений адекватно отражает реакцию организма на радиоэкологические условия. Показано, что хроническое облучение в зоне отчуждения ЧАЭС не вызывает необратимых изменений в состоянии семенников и эпидидимисов у животных ряда анализируемых поколений не приводит к резкому снижению количества половых клеток и не снижает плодовитость облученных животных, что позволило получить последующие потомства и F4). В отличие от системы крови, в эндокринной системе крыс-самцов в ряду поколений, длительное время находившихся в зоне отчуждения ЧАЭС F2), выявляются значительные изменения. Наиболее чувствительным звеном является кора надпочечников, что подтверждается уровнем кортикостерона в крови. Содержание тестостерона в сыворотке крови крыс-самцов родителей ^0) существенно повышено, в то время как в поколении F2 — снижено, а для тиреоидных гормонов характерны фазные сдвиги изучаемых показателей. Выявленные нарушения гормонального гомеостаза отражают компенсаторно-защитные реакции организма в условиях пребывания в зоне отчуждения ЧАЭС. Полученные в ходе исследований результаты на мышах линии ЛГ свидетельствует, что экспозиция животных в зоне отчуждения повышает процессы мутагенеза и канцерогенеза, а также изменяет реакцию организма на стандартизированное действие химического канцерогена. Увеличение сроков экспозиции животных интенсифицирует метаболические процессы в клетках и повышает их чувствительность к действию ксенобиотиков.
ЧАЭС, радиоактивное загрязнение, потомство, кроветворная система, репродуктивная система, кальций-фосфорный обмен, эндокринная система.
Зона отчуждения ЧАЭС Беларуси является уникальным местом, где сохраняется существенно повышенный радиационный фон, обусловленный высоким уровнем радиоактивного загрязнения окружающей среды. На этой территории в 1988 г. был создан Полесский государственный радиаци-онно-экологический заповедник (ПГРЭЗ), где проводятся многоплановые радиоэкологические и радиобиологические исследования. Здесь сосредоточено около 30% 137Cs, который выпал на территории
* Адресат для корреспонденции: Республика Беларусь, 246007 Гомель, ул. Федюнинского, 4, ИРБ НАН Беларуси; тел.: (0232) 57-07-06, 57-92-93; факс: 57-07-06; e-mail: Gy-ryn@tut.by.
Беларуси, более 70% 908г и около 97% трансурановых элементов [1]. Плотность загрязнения территории ПГРЭЗ 137Сб находится в пределах от 74 (северная граница) до 18870 кБк/м2 (южная граница), в центральной части заповедника — до 22200 кБк/м2 [2]. За время, прошедшее после аварии, по мере распада, миграции и удаления радионуклидов из почвы за счет вымывания и других процессов мощность экспозиционной дозы (МЭД) на территории ПГРЭЗ снизилась в несколько раз. В первые 3 года после аварии, когда основным фактором изменения МЭД являлся физический распад и значительный вклад в этот процесс вносили короткоживущие радионуклиды, МЭД у-излучения на различных участках ПГРЭЗ снизилась в 3.6—12.8 раза. В насто-
ящее же время темпы снижения МЭД незначительны и определяются в основном радиоактивным распадом 137С8 [3].
Одним из наиболее важных показателей благополучия организма в окружающей среде является его способность к воспроизводству. В связи с этим значительный интерес представляет анализ возможных последствий для организма в ряду поколений животных, подвергшихся хроническому радиационному воздействию с низкой мощностью дозы при длительном пребывании в условиях радиоактивного загрязнения.
С учетом вышеизложенного в задачу исследований входил анализ морфофункционального состояния важнейших систем жизнеобеспечения организма крыс-самцов и мышей линии М, а также их потомства после длительного пребывания в зоне отчуждения ЧАЭС, начиная с неполовозрелого возраста и в ряду последующих поколений F2).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Опыты выполнены на белых крысах (самцы и самки) стадного разведения и мышах линии М
— родители). Все эксперименты на животных проводили в соответствии с принципами Директив Европейского сообщества (86/609/ЕС).
Крыс в возрасте 2 мес вывозили в зону отчуждения ЧАЭС (ПГРЭЗ) и размещали вблизи исследовательской станции "Масаны" (р.т. Масаны), где сохраняется высокая плотность радиоактивного загрязнения. На протяжении 4 мес животные находились в условиях, где мощность поглощенной дозы составляла 5 мкГр/ч, суммарная доза у-излучения за время пребывания составила 1.45 сГр. После возвращения животных в виварий их спаривали для получения потомства I поколения В последующем от F1 в виварии было получено потомство II поколения ^2), которое также в возрасте 2 мес. было вывезено в зону отчуждения ЧАЭС, где оно находилось 4 мес, и от него получены последующие потомства F4), последнее из которых будет вновь отправлено в зону отчуждения ЧАЭС в 2010 г. для продолжения эксперимента. Животных (родители и II поколение, соответственно F0 и F2) брали в эксперимент через 2 и 4 мес пребывания животных в зоне отчуждения ЧАЭС, а животных F1 — в возрасте 3 и 6 мес.
Перед опытом животных взвешивали. После декапитации крыс собирали кровь, делали мазки. В крови определяли количество лейкоцитов, гра-нулоцитов, лимфоцитов, моноцитов, эритроцитов, содержание гемоглобина на гемоанализаторе СеШае МЕК-63-18 J/K, в лимфоцитах крови, выделенных в градиенте фиккол-верографина, содержание апоптотических клеток методом проточной цитометрии на цитофлюориметре Су1ош-
ics FC 500 (Beckman Coulter, США) с использованием набора ANNEXIN V — FITC Kit (Beckman Coulter, США). В сыворотке крови определяли спектрофотометрически содержание общего кальция [4], фосфора неорганического [5], тироксина, трийодтиронина (с помощью им-муноферментного анализа), тестостерона и кор-тикостерона (с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии), активность щелочной фосфатазы (ЩФ) [6] и ее изоферментов [7]. Одновременно анализировали состояние репродуктивной системы: оценивали относительную массу семенников и эпидидимисов, количество сперматогенных клеток в суспензии тестикуляр-ной ткани, в том числе сперматогоний, спермато-цитов, сперматид, сперматозоидов, их общее количество [8] и зрелых половых клеток в эпидиди-мисе [9].
Аналогично были выполнены исследования на мышах линии Af, которые в возрасте 11 нед с начальной массой 19—20 г были разделены на две группы. Первая была размещена в зоне отчуждения ЧАЭС. Вторая группа мышей содержалась в виварии г. Минска в качестве контроля. По мере выполнения эксперимента (в течение 5 мес) формировали группы из вивария и зоны отчуждения ЧАЭС.
Схема опыта: через 1, 2 и 4 мес нахождения в зоне отчуждения ЧАЭС часть мышей выводилась из эксперимента для снятия фоновых показателей и оценки их реакции к стандартизированному действию химического мутагена. Для этой цели животным вводили 10%-ный раствор уретана (1 мг/г массы тела). Аналогичные действия в соответствии со сроками вывоза лабораторных мышей из зоны отчуждения ЧАЭС проводили с животными, находившимися в виварии г. Минска.
Другую часть животных после экспозиции в течение 1 и 4 мес в зоне ПГРЭЗ перевозили в виварий г. Минска, отсаживали на 7—10 сут (3d +
+ 2d*) с целью получения потомства. Для оценки состояния генома половых клеток родителей и трансгенерационной трансмиссии индуцированных повреждений потомству F1 в 12-недельном возрасте также вводили уретан (1 мг/г). В качестве контроля использовали животных поколения F1, полученного в условиях вивария г. Минска, которым вводили одинаковое количество физиологического раствора и уретана.
Генетические нарушения в соматических клетках мышей и их потомства оценивали по количеству полихроматофильных эритроцитов (ПХЭ) с микроядрами (МЯ) в клетках костного мозга методом [10]. Процесс образования опухолей анализировали по среднему числу аденом на мышь через 20 нед после введения уретана по методу [11].
Таблица 1. Изменение некоторых гематологических показателей крыс-самцов в ряду поколений под влиянием хронического радиационного воздействия зоны отчуждения ЧАЭС
Группа животных Возраст животных Лейкоциты, х109/л Гранулоци-ты, х109/л Лимфоциты, х109/л Моноциты, х109/л Эритроциты, х1012/л Гемоглобин, г/л Апоптотические лимфоциты, %
Родители (р,)
Контроль 4 мес 12.20 ± 0.87 2.37 ± 0.49 9.68 ± 0.45 0.91 ± 0.30 - - —
Опыт 12.68 ± 0.55 2.87 ± 0.15 9.62 ± 0.48 1.32 ± 0.41 - - —
% к контролю 103.9 121.1 99.4 145.0
Контроль 6 мес 10.02 ± 1.07 2.00 ± 0.24 7.69 ± 0.86 0.40 ± 0.39 — — 5.73 ± 1.20
Опыт 10.11 ± 0.25 2.03 ± 0.12 7.58 ± 0.19 0.60 ± 0.44 - - 6.56 ± 0.72
% к контролю 100.9 101.5 98.6 150.0 114.4
Первое поколение (Б^
Контроль 3 мес 12.50 ± 1.34 3.04 ± 0.21 8.06 ± 0.92 1.54 ± 0.33 9.76 ± 0.25 154 ± 1 —
Опыт 13.24 ± 0.92 3.55 ± 0.52 8.15 ± 0.64 1.66 ± 0.12 9.45 ± 0.27 149 ± 2 —
% к контролю 105.9 11
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.