РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2009, том 49, № 4, с. 473-477
^ ОБЩАЯ
РАДИОБИОЛОГИЯ
УДК [57+61]::539.1.04
ВЫЯВЛЕНИЕ ТЕСТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ ПЕРЕМЕННОЙ МОЩНОСТИ НА ЖИВОТНЫХ
© 2009 г. М. А. Климович, М. А. Смотряева, В. Д. Гаинцева, Л. Н. Шишкина*
Учреждение Российской академии наук Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН, Москва
Изучена зависимость "биологический эффект-доза" в экспериментах на половозрелых беспородных мышах (самки) через 30 сут после воздействия низкоинтенсивного рентгеновского излучения в суммарной дозе менее 1 мГр. Обнаружено снижение относительной массы (индекса) селезенки после воздействия в группах мышей с высоким показателем в контроле и рост в группах мышей с низкой величиной индекса селезенки в группе контрольных животных. Показано, что величины индекса селезенки в группах облученных мышей преимущественно обусловлены суммарной дозой рентгеновского излучения. Содержание продуктов перекисного окисления липидов и внеклеточной ДНК в плазме крови облученных мышей зависит преимущественно от изменения мощности дозы в процессе облучения. Выявлено отсутствие линейной зависимости масштаба изменения всех исследованных параметров от суммарной дозы облучения. Полученные данные позволяют предложить индекс селезенки, содержание продуктов окисления и внеклеточной ДНК в плазме крови в качестве тестов для оценки биологических эффектов воздействия рентгеновского излучения в малых дозах переменной мощности.
Рентгеновское излучение, малые дозы, перекисное окисление липидов, внеклеточная ДНК, относительная масса (индекс) селезенки.
Ухудшение экологической обстановки вследствие увеличения выбросов радионуклидов в окружающую среду при авариях на атомных электростанциях и радиохимических производствах вызывает острую необходимость изучения механизмов формирования биологических последствий воздействия ионизирующего излучения на организм млекопитающих. Для природных популяций грызунов такие исследования затруднены вследствие неравномерности загрязнения участков их обитания радионуклидами, постоянно уменьшающейся мощностью дозы излучений в силу их естественного распада и гетерогенностью ответа индивидуумов на слабое воздействие [1-4]. Поэтому поиск показателей, наиболее адекватно отражающих изменения метаболизма при воздействии на животных низкоинтенсивного ионизирующего излучения переменной мощности, как обитающих на радиоактивно загрязненных территориях, так и содержащихся в виварии, по-прежнему представляется актуальным.
Целью данной работы являлось выявление тестов для оценки биологических последствий воздействия низкоинтенсивного рентгеновского из-
*Адресат для корреспонденции: 119334 Москва, ул. Косыгина, 4, Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН; тел.: 8 (495) 939-71-86; e-mail: Shishkina@sky.chph. ras.ru.
лучения с убывающей во времени мощностью дозы в тканях беспородных мышей.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Эксперименты выполнены на 100 половозрелых беспородных мышах (самки) в разные сезоны: ноябрь - декабрь (опыт № 1; масса мышей 22.0-25.0 г) и сентябрь - октябрь (опыт № 2; масса мышей 20.0-24.0 г). Возраст мышей составлял к началу эксперимента 2-2.5 мес в обоих вариантах эксперимента. Как известно, антиокислительная активность липидов тканей и клеточных орга-нелл является лабильным показателем, который стадийно изменяется в зависимости от сезона и времени суток [5], при этом сезонная вариабельность АОА липидов в органах самок менее выражена, чем у самцов [6]. Это обусловило выбор самок как объекта исследования и проведения экспериментов в одно и то же время суток. В адекватных по массе группах мышей содержалось по 10 особей. Источником рентгеновского излучения служил сверхвысокочастотный электронно-циклотронный резонансный ускоритель электронов (СВЧ-ЭЦР ускоритель электронов), разработанный в Институте общей физики им. А.М. Прохорова РАН, подробно описанный в работах [7, 8]. Отсутствие СВЧ-компоненты в зоне облучения проверялось дозиметрически. Опыт-
474 КЛИМОВИЧ и др.
Средние значения показателей в группах контрольных животных
Эксперимент Отн. масса селезенки (%е)* [ТБК-АП], нмоль/мг белка в плазме крови [ДНК], мкг/мг белка в плазме крови*
№ 1 № 2 5.55 ± 0.3 (10) 4.0 ± 0.3 (10) 0.082 ± 0.012 (5) 0.077 ± 0.004 (5) 0.0615 ± 0.008 (10) 0.038 ± 0.003 (14)
Примечание. В скобках указано число биологических образцов. * Различия между контрольными значениями достоверны при р < 0.001.
ные группы животных подвергали воздействию однократного низкоинтенсивного рентгеновского излучения в течение 16-18 мин, диапазон доз варьировал от 0.24 мГр до 0.68 мГр. В связи с изменением давления динамического вакуума в ускорительной камере при непрерывной откачке мощность дозы варьировала от 5-12 мГр/ч в начале эксперимента до 0.05-0.07 мГр/ч по окончании сеанса облучения [9]. Животных облучали группами по 10 особей в специальных контейнерах, где каждая мышь располагалась в отдельной ячейке при сохранении свободы движения. В качестве контроля использовали мышей из той же партии, которых одновременно транспортировали до места облучения и обратно в виварий вместе с опытными животными, не подвергая их воздействию рентгеновского излучения. Мышей в контрольных и опытных группах забивали дека-питацией спустя 30 сут после облучения с 10 до 11 ч утра. Селезенку сразу после забоя животных помещали в бюксы, охлаждаемые льдом. У мышей в контрольных и опытных группах индивидуально определяли как абсолютную, так и относительную массу (индекс) селезенки, выраженную как отношение массы органа в мг к массе тела в г (%0) [10].
Кровь собирали от 2-3 животных, объединяли в пробирки, обработанные 5%-ным раствором цитрата натрия. Плазму отделяли от форменных элементов крови центрифугированием.
Интенсивность перекисного окисления липи-дов (ПОЛ) оценивали по содержанию продуктов, взаимодействующих с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК-активные продукты, ТБК-АП), анализ которых проводили с добавлением в среду инкубации 10 мкл 0.01%-ного спиртового раствора ионола [11]. Концентрацию внеклеточной ДНК в плазме определяли по интенсивности флуоресценции комплекса ДНК с дихлоргидратом 4',6-диа-мидино-2-фенилиндола [12]. Содержание белка определяли с помощью модифицированного би-уретового метода [13]. Экспериментальные данные обрабатывали общепринятыми методами вариационной статистики [14]. На рисунках и в таблице данные представлены в виде среднеарифметических с указанием средней квадратичной ошибки среднего арифметического (М ± т).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Выбор крови в качестве основного объекта биохимических исследований обусловлен использованием показателей крови на практике для оценки последствий воздействий неблагоприятных факторов на человека. Выбор морфофизио-логических показателей в качестве тестов для оценки последствий слабого рентгеновского излучения на организм обусловлен тем, что они являются индикаторами физиологического состояния, позволяющим судить о напряженности обменного баланса в организме [10, 15]. Ранее на природных популяциях мышевидных грызунов была показана высокая чувствительность индекса селезенки к воздействию неблагоприятных экологических факторов [4, 10, 16], что и обусловило проверку возможности использования этого показателя в качестве одного из радиобиологических маркеров в лабораторных исследованиях. Достоверное изменение массы селезенки при воздействии низкоинтенсивного у-излучения в малых дозах выявлено и в лабораторных экспериментах на мышах БЫК и линии СВА [17, 18].
Значения изученных показателей в группах контрольных животных представлены в таблице. Из таблицы видно, что при проведении экспериментов в разные сезоны наблюдаются достоверные различия по относительной массе селезенки и содержанию внеклеточной ДНК в плазме крови, в то время как содержание ТБК-АП в плазме крови контрольных мышей в обоих опытах практически одинаково.
При воздействии рентгеновского излучения с переменной мощностью наблюдается снижение относительной массы селезенки у мышей с высоким показателем в группе возрастного контроля и его рост после воздействия у мышей с низкой величиной индекса селезенки в группе контрольных животных (рис. 1).
Из анализа представленных данных (рис. 1, а, б) видно отсутствие достоверных различий индекса селезенки в группах мышей, облученных в практически одинаковых дозах (0.24 и 0.25 мГр; 0.44 и 0.45 мГр; 0.52 и 0.53 мГр). Это позволяет заключить, что относительная масса селезенки в группах мышей, облученных в дозах менее 1 мГр,
ВЫЯВЛЕНИЕ ТЕСТОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИИ
475
%%
6 5 4 3 2 1 0
%
6 5
□ Контроль 4
□ 0.24 мГр
□ 0.52 мГр
■ 0.53 мГр 2 ^ 0.68 мГр i
0
□ Контроль
□ 0.25 мГр
□ 0.44 мГр 0.45 мГр
Рис. 1. Значение относительной массы селезенки в группах контрольных и облученных мышей спустя 30 сут после рентгеновского облучения животных: а - опыт < 1; б - опыт < 2. *Различия от контроля достоверны при р < 0.001.
[ТБК-АП], нмоль/мг белка 0.25
0
□ Контроль
□ 0.24 мГр
□ 0.52 мГр 0.53 мГр 0.68 мГр
0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0
Контроль
□ 0.25 мГр
□ 0.44 мГр 0.45 мГр
Рис. 2. Содержание продуктов, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой, в плазме крови контрольных и облученных беспородных мышей (самки) спустя 30 сут после рентгеновского облучения: а - опыт < 1; б - опыт < 2. Различия от контроля достоверны при *р < 0.001; °р < 0.02; **р < 0.05.
*
*
о
обусловлена преимущественно суммарной дозой рентгеновского излучения.
Показана высокая чувствительность параметров системы регуляции ПОЛ в тканях как грызунов из природных популяций, так и лабораторных животных к воздействию различных повреждающих факторов [3, 4, 19]. Кроме того, в экспериментах in vitro и in vivo обнаружено, что интенсивность ПОЛ увеличивается с уменьшением как мощности, так и самой дозы облучения [19-22]. Это и обусловило выбор данных показателей в качестве теста для выявления биологической эффективности низкоинтенсивного рентгеновского излучения переменой мощности в дозах менее 1 мГр. Среди широко ис
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.