Структурные перестройки периферических эндокринных желез мышевидных грызунов в условиях хронического облучения в малых дозах

На правах рукописи

ЕРМАКОВА Ольга Владимировна СТРУКТУРНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ 03.00.01- радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Москва – 2007 2

Работа выполнена в отделе радиоэкологии Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии Наук

Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Павлов Алексей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мазурик Виктор Константинович доктор медицинских наук, профессор Яцковский Александр Никодимович доктор биологических наук, Осипов Андреян Николаевич

Ведущая организация: Институт проблем экологии растений и животных Уральского отделения РАН

Защита состоится «…..» _ 2008 г. в « » часов на заседании диссертационно го совета Д.501.001.65. в Московском государственном университете им. Ломоносова по адресу:

119899, г. Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ по адресу: 119899, г. Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет.

Автореферат разослан « »_2007 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Т.В.Веселова ВВЕДЕНИЕ Актуальность исследований Естественный фон ионизирующих излучений (ИИ) составляет один из важнейших компонентов в сложном комплексе факторов, постоянно воздействующих на биосферу Земли в целом. Изучение эффектов повышенного уровня радиации на биологические объекты в условиях естественной среды их обитания является одной из наиболее актуальных проблем современной радио экологии. Это связано с тем, что значительные территории подвергаются повышенному воздействию ио низирующей радиации в результате интенсивного развития горнодобывающей и перерабатывающей от раслей промышленности, в зонах вокруг предприятий по добыче, переработке и хранению радиоактив ных материалов, на месте проведения атомных взрывов, а также в районах аварийного радиоактивного загрязнения. Особую актуальность данная проблема имеет для Республики Коми, характеризующуюся наличием участков с повышенным радиационным фоном естественного и техногенного происхождения.

В последние годы принципиально изменились представления о реакциях различных биологических систем (от клетки до популяции) на воздействие ИИ в малых дозах. В отличие от ИИ в больших дозах, которое вызывает существенные клинические нарушения, и может приводить к гибели организма, облу чение низкой интенсивности не приводит к летальному исходу, но способно модифицировать клеточные и тканевые процессы, что в конечном итоге приводит к изменению многих жизненно важных функций (Calabrese and Baldwin, 2000;

Мазурик, 2002;

Mothersill and Seymour, 2003;

Пелевина и др., 2003;

Надоль ник и др., 2004;

Бурлакова и др., 2006 и др.). При этом риск проявления отрицательных последствий дей ствия ИИ низкой интенсивности в дозах, считавшихся безопасными, специальному изучению до сих пор не подвергался, однако есть указания на возможность его значительного возрастания по сравнению с ожидаемыми результатами экстраполяции биологических эффектов из области высоких доз в область ма лых (Бурлакова, 1994, Гераськин, 1995;

Зайнуллин, 1998).

Проблема хронического воздействия радиации на живые организмы в условиях естественной среды обитания приобретает особую значимость еще и в связи с многообразием экологических, химических и физических факторов, которые в сочетании с ИИ могут вызывать широкий спектр биологических эффек тов (Маслов, 1986;

Алексахин и др.,1990;

Taulavuori et al., 2005). Предсказать результаты таких взаимо действий весьма сложно, т.к. во многих случаях недостаточно изучены даже эффекты их раздельного влияния. В связи с этим важным становится изучение усиления или ослабления биологического эффекта при одновременном воздействии нескольких факторов.

Приспособление вида к экстремальным условиям среды обитания – комплексное явление, в основе которого лежат экологические и морфофизиологические составляющие (Шварц и др., 1968;

Шварц, 1980). К настоящему времени достаточно широко обсуждается состояние популяционных характеристик мелких млекопитающих, обитающих на радиоактивно-загрязненных территориях (Маслов, и др., 1980;

Тестов, 1993;

Криволуцкий, 1996;

Рябоконь, 1999;

Любашевский и др., 2002;

Безель, 2006;

Григоркина, Пашнина, 2007 и др.). Известно, что первопричиной изменений в популяциях и сообществах на радиоак тивно загрязненных территориях являются радиобиологические эффекты у отдельных организмов, кото рые, в свою очередь, обусловлены процессами, протекающими в клетках и субклеточных структурах (Тимофеев-Ресовский и др., 1969).

Особенно важным для оценки возможных радиобиологических изменений представляется исследо вание эндокринной системы, как одной из важнейших регуляторных систем, играющей ключевую роль в поддержании гомеостаза и осуществлении адаптации организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды (Аруин и др.,1987;

Pankov, 1996). К настоящему времени в научной литературе име ется большое количество сведений о высокой чувствительности органов эндокринной системы к воздей ствию различных экзогенных повреждающих факторов (Воздействие на организм…, 1997;

Селятицкая, Обухова, 2001;

Горбачев, 2002;

Павлов и др., 2005), в том числе и ИИ (Бетц, 1961;

Ташходжаев, 1969;

Ткачев, 1970;

Иванов и др., 1981;

Мизина, Ситникова, 1998;

Барабой, 2006). Кроме того, по данным A.D.Tates et al.(1986), И.В.Урываевой, Г. В. Делоне (1992) в медленнообновляющихся тканях (к которым относится и паренхима эндокринных желез) развивающиеся нарушения генома клеток сохраняются зна чительно дольше, чем в быстро обновляющихся клеточных системах (кроветворные органы, покровные эпителии). Однако данные об изменении структуры периферических органов эндокринной системы у жи вотных, подвергающихся хроническому воздействию низкоинтенсивного радиационного фактора крайне скудны (Григорьев и др., 1986;

Маленченко, 1990;

Мамина Жигальский, 2000;

Надольник и др., 2004).

В связи с вышеизложенным, представляется весьма актуальным изучение влияния хронического воздействия ИИ в дозах и интенсивностях, реально существующих на загрязненных территориях, на структуру периферических эндокринных желез на основных уровнях их структурной организации. В на стоящей работе использованы материалы изучения мышевидных грызунов как в ходе многолетних ис следований животных из мест обитания на участках с повышенной радиоактивностью (Ухтинский район Республики Коми и 30-километровая зона ЧАЭС), так и в лабораторных опытах по оценке хронического действия ионизирующей радиации в малых дозах. Подобный комплексный подход дает возможность по лучить более реалистические оценки влияния ИИ на животных, обитающих в условиях радиоактивного загрязнения, позволяет избежать ошибок, возникающих при анализе изменений, наблюдаемых в природ ных популяциях.

Цель и задачи исследования. Цель работы – анализ структурных и функциональных перестроек периферических эндокринных желез мышевидных грызунов при длительном воздействии ИИ в естест венной среде обитания и в условиях моделирования хронического воздействия внешнего и внутреннего облучения для установления закономерностей их возникновения.

В связи с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Определение на контрольном участке (в условиях нормального радиационного фона) диапа зона естественной вариабельности показателей структуры периферических органов эндокринной системы (щитовидная железа -ЩЖ, надпочечник- НП и яичник-ЯЧ) полевок-экономок в зависимости от фазы ди намики численности популяции с учетом пола и возраста животных.

2. Морфологический и морфометрический анализ органов эндокринной системы полевок экономок, обитающих в условиях ПЕРФ (Республика Коми) и в районе радиационно-загрязненной 30 километровой зоны аварии на Чернобыльской АЭС.

3. Выявление эффектов хронического воздействия низкоинтенсивного -излучения на структуру органов эндокринной системы и интенсивность размножения мышевидных грызунов в условиях модель ных экспериментов в диапазоне доз, наблюдающихся на радиационно-загрязненных территориях в при родных условиях.

4. Оценка генотоксических эффектов хронического воздействия низкоинтенсивного -излучения на фолликулярный эпителий щитовидной железы.

5. Выявление особенностей раздельного и совместного действия ионизирующего излучения, нитратов Th и Na в разных дозах/концентрациях на морфологическое состояние щитовидной железы мышей линии СВА для выяснения сочетанного эффекта радиационного и химического факторов.

Научная новизна Впервые получен комплекс количественных данных о структурных изменениях и функциональной активности периферических органов эндокринной системы полевок-экономок в зави симости от уровня радиоактивного загрязнения, времени обитания на загрязненных участках, фазы попу ляционного цикла, возраста животного и его физиологического состояния. Показана высокая чувстви тельность изученных эндокринных структур к действию радиации в малых дозах в условиях радиоактив ного загрязнения среды обитания (в 10-100 раз превышающие уровень нормального фона -излучения).

Определены границы физиологической нормы морфофункциональных показателей желез внутренней секреции полевок и степень отклонения этих показателей у животных того же вида из районов с повы шенной радиоактивностью. Установлено, что ионизирующее излучение оказывает модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние ЩЖ, НП и ЯЧ полевок-экономок, способно изменять их реактивность и усиливать действие внутрипопуляционных процессов. Хроническое внешнее и внут реннее облучение в одном и том же диапазоне поглощенных доз может привести к различным эффектам у животных разного пола и возраста, а также в различные фазы популяционного цикла.

В ЩЖ мышевидных грызунов после хронического воздействия -излучения в природных и экспери ментальных условиях в одном и том же диапазоне доз установлена активизация морфогенетических про цессов, проявляющаяся в усилении процессов фолликулогенеза.

Впервые экспериментально продемонстрирован генотоксический эффект хронического воздейст вия низкоинтенсивного -излучения на фолликулярный эпителий ЩЖ, проявляющийся в усиленном формировании клеток с микроядрами.

Выявлены особенности формирования ответной реакции тиреоидной паренхимы мышей линии СВА в норме и после раздельного и совместного действия ионизирующего излучения и нитратов 232Th и Na в малых дозах. Продемонстрирован неоднозначный характер эффектов взаимодействия при сочетан ном действии исследуемых факторов: после облучения совместно с введением нитрата 232Th имеет место преимущественно антагонистический характер взаимодействия факторов, тогда как сочетанное действие малых доз радиации и нитрата Na вызывало как антагонистические, так и синергические эффекты. При этом основной вклад при сочетанном действии ионизирующего излучения и нитрата Th вносит облучение, а при взаимодействии радиации с нитратом Na решающее значение имеет сочетанное дейст вие исследуемых факторов.

Научно-практическая значимость. Результаты исследования влияния низкоинтенсивного излу чения в природных условиях на структурно-функциональное состояние органов эндокринной системы значительно расширяют существующие представления о диапазоне их пострадиационных адаптивных перестроек. Выявленные эффекты взаимодействия факторов (антагонизм, синергизм) разной природы не обходимо учитывать при оценке радиационного загрязнения на организм в природной среде.

Экспериментально обоснована информативность использования цитогенетического метода опреде ления частоты клеток с микроядрами в качестве чувствительного морфологического маркера индуциро ванных радиацией генотоксических повреждений железистого эпителия ЩЖ.

Определены наиболее информативные структурно-функциональные параметры ЩЖ, НП и ЯЧ, ко торые можно рекомендовать в качестве морфофункциональных тестов оценки состояния этих органов при проведении исследований по изучению действия антропогенных факторов. Установлено, что полев ки-экономки по изученным параметрам чувствительны к хроническому действию радиации низкой ин тенсивности и могут быть использованы в качестве тест-объекта для биоиндикации техногенного радио активного загрязнения природных биоценозов.

Основные теоретические положения, выносимые на защиту:

1. Хроническое воздействие ионизирующей радиации в малых дозах приводит к закономерному развитию морфологических перестроек периферических органов эндокринной системы на всех основных уровнях их структурной организации (органный, структурно-функциональных единиц, тканевой, клеточ ный). Выраженность изменений не имеет четкой зависимости от дозы и мощности дозы, что обусловлено комплексным воздействием факторов как радиационной, так и нерадиационной (пол, возраст, физиологи ческие особенности организма, фаза динамики численности популяции) природы.

2. В условиях радиоактивного загрязнения среды обитания ионизирующее излучение модифициру ет влияние экзогенных (высокая плотность популяции грызунов, химические вещества) и эндогенных (беременность, половое созревание) факторов нерадиационной природы на морфофункциональное со стояние периферических эндокринных желез мышевидных грызунов.

3. Хроническое воздействие низкоинтенсивного –излучения вызывает повреждение генетического аппарата фолликулярных тироцитов, проявляющееся в усилении процессов формирования клеток с мик роядрами.

Личный вклад диссертанта в разработку научных результатов, выносимых на защиту. Работа являет ся частью комплексных исследований, проводимых отделом радиоэкологии Института биологии Коми науч ного центра Уральского отделения РАН. Автором совместно с сотрудниками Отдела радиоэкологии выпол нены полевые исследования (отлов животных, учет относительной численности, определение вида, возраста и физиологического состояния грызунов). Все экспериментальные, клинические и гистологические исследова ния проведены диссертантом самостоятельно или при его непосредственном участии. Автором самостоятель но проведена первичная обработка и анализ всего полученного материала, сформулированы основные поло жения и выводы работы, осуществлена подготовка к печати научных работ, отражающих результаты диссер тации. Радиохимический анализ золы животных проведен сотрудниками лаб. радиохимии Отдела радиоэко логии. Определение гормонов надпочечника проведено на базе лаборатории физиологии и биофизики Инсти тута лазерной физики СО РАН по методике О.П.Черкасовой (1999).

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на Выездной сессии Научного Совета по проблемам радиобиологии АН СССР (Сыктывкар, 1983), I, П, III, IV и V Радиобио логических съездах (М., 1989, 1997, 2006;

Пущино, 1993;

Киев, 1993, 2003), П Всесоюзном координаци онном Совещании (Сыктывкар, 1989), I Всесоюзной конференции по с.-х. радиологии (Обнинск, 1990), 6 ой Российской школе-семинаре (Ростов-на-Дону, 1990), П Международном симпозиуме «Механизмы действия сверхмалых доз» (М., 1995, 2002), Международных симпозиумах «Урал атомный» (Екатерин бург, 1995, 1996, 1998, 1999, 2005), Всесоюзных и Международных совещаниях и конференциях, посвя щенных радиобиологическим последствиям аварии на ЧАЭС (М., 1990, 1994, 2000;

Санкт-Петербург, 1993, Зеленый Мыс, 1990, 1994, 1996;

Минск, 1998, Киев, 2001), 2-ой Международной школе-семинаре «Экологические проблемы Европейского Севера» (Архангельск, 1992, 2002), Международном рабочем совещании «Радиация и эндокринная система (Минск, 1995), III Международной конференции по Аркти ке (Тромсо, Норвегия, 1997), Международных научных конференциях «Эндокринные механизмы регуля ции функций в норме и патологии (Новосибирск, 1997, 2002), IV и V съездах Всероссийского общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Ижевск, 1998, Казань, 2004), 7-м Международном симпозиуме «Развитие идей академика Шварца в современной экологии» (Екатеринбург, 1999), Межрегиональной на учной конференции «Тоцкий ядерный взрыв» (Екатеринбург, 2000), Международных конференциях БИОРАД-2001, БИОРАД-2006 (Сыктывкар, 2001, 2006), «Радиационная безопасность территорий. Радио экология города» (Москва, 2003), 2nd AMAP International Symposium on Environmental Pollution of Arctic.

(Finland, 2002), VII и VIII Всероссийских популяционных семинарах (Сыктывкар, 2004, Н. Новгород, 2005), VI и VII Всероссийских конференциях «Нейроэндокринология» (Санкт-Петербург, 2002, 2005), VIII и IХ Конгрессах Международной ассоциации морфологов (Казань, 2004;

Орел, 2006), III Северном социально-экологическом конгрессе (Сыктывкар, 2007), Международной научной конференции морфо логов (Астрахань, 2007).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 108 работ (в том числе 46 статей и материалов конференций, из них 13 – в журналах, рекомендованных ВАК РФ) и две монографии.

Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 359 страниц машинописного тек ста, включая 84 рисунка и 33 таблицы, состоит из введения, 6 глав, заключения, выводов и списка литера туры. Библиография включает 693 источника литературы, из них 211 – зарубежных авторов.

Благодарности. Моя искренняя признательность научным консультантам д.м.н. профессору А.В.Ткачеву и д.м.н. профессору А.В.Павлову за постоянную поддержку и ценные советы при подготов ке диссертационной работы, научным сотрудникам отдела радиоэкологии и директору Института биоло гии Коми НЦ УрО РАН А.И.Таскаеву за содействие в организации и проведении научных исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования В радиоэкологическом мониторинге объектом исследования явилась полевка-экономка (Microtus oeconomus Pall.) – наиболее многочисленный на Ухтинском стационаре вид мышевидных грызунов (Маслов, 1976;

Маслова, 1978;

Кудяшева и др., 1990). Отлов животных осуществляли на участках с нормальным (кон трольный) и повышенным (опытный) содержанием тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН) (подзона средней тайги, Ухтинский район Республики Коми) и на территориях, загрязненных искусственными радио нуклидами (30-километровая зона Чернобыльской АЭС). Период проведения работ и сбора материала – 1981 2003 гг. При выборе контрольных и радиоактивно-загрязненных территорий – стаций обитания животных, руководствовались принципом их экологической идентичности и различиями по уровню -фона и содержа нию радионуклидов в почве, растительности и тушках самих животных.

Средняя мощность дозы от внешнего воздействия -излучения на исследуемых территориях варьи ровала на радиевом стационаре в пределах от 50 до 2000 мкР/ч, на урано-радиевом – 20-6000 мкР/ч, тогда как в контроле она составляла 10-15 мкр/ч. В поверхностных слоях почвы радиевого стационара содер Ra составляло 6.64 · 10-11 г/г, Th – 2.6 · 10-5 г/г (на контрольных участках Ra – 8 · 10-13 г/г, жание Th – 6 · 10-6 г/г). Концентрация радионуклидов в растительном покрове, составляющем основной ис точник питания полевок, превышала кларковые величины в 10-100 раз. В связи с этим в суточном летнем рационе полевок-экономок содержание урана на радиевом участке достигало 8 пКи, а тория 27,2 пКи.

Удельная активность изотопов радия, урана и тория в организме полевок составляла в среднем на радие вом участке 5.45 · 10-11, 11.2 · 10-9 и 3.68 · 10-8 г на 1г живой массы и превышала контроль в 10 раз (Груз дев и др., 1971). Основной вклад в поглощенную дозу вносят инкорпорированные высокоэнергентические -, - частицы, имеющие в ткани сравнительно небольшой пробег (Таскаев и др.,1990). Инкорпорирован ные организмом радиоэлементы являются дополнительным источником локального облучения органов и тканей животного и естественно оказывают химическое воздействие, усиливая биологический эффект от внешних радиационных факторов. Исходя из радиационной обстановки обследуемых территорий и дан ных дозиметрического и радиохимического анализов, обитающие здесь животные испытывают дозовые нагрузки от внешнего облучения от 0.3 до 3 сГр/год, от инкорпорированных радионуклидов – от 1,2 до сГр/год и от газообразных эманаций и торона – 1.3 сГр/год (Тестов, Таскаев, 1971). Поскольку количест венная оценка индивидуальной дозы является недостаточно корректной из-за активного перемещения зверьков по территории с весьма мозаичным распределением радионуклидов, для характеристики радиа ционного воздействия на обследуемые группы животных представляется возможным ограничиться опре делением среднепопуляционных доз. Суммарная доза облучения для группы животных, обитающих на радиевом участке, может изменяться в 20-кратном интервале от 1.2 до 24 сЗв/год, реальные поглощенные дозы будут находиться в промежутке между этими значениями (Тестов, Таскаев, 1986).

В 30-километровой зоне Чернобыльской АЭС полевок-экономок отлавливали на двух участках, различающихся по уровню радиоактивного загрязнения в период с 1986 по1993 гг. В сентябре 1986 г.

уровень -фона на одном участке, где обитала полевка-экономка, (№ 4 - Изумрудное) составил 4-6 мР/ч, а на другом (№ 6 Стечанка) – 0.05-0.10 мР/ч. По данным гамма-спектрометрического анализа проб почв, взятых на местах обитания полевок, содержание радионуклидов составляло соответственно на участках № 4 – Изумрудное и №6 – Стечанка: 144Ce – 30-50 и 500 Ки/км2;

106Ru – 5-10 и 100-200;

134Cs – 5-10 и 10 Cs – 5 и 50;

90Sr – 10 и 30;

239, Pu – 0.05 и 2-3 Ки/км2 (данные предоставлены лаб. ОРМОС НПО 30;

«Припять»). Поглощенная доза от внешнего воздействия -излучения, рассчитанная для группы взрослых зверьков на сентябрь 1986 г., равнялась соответственно на шестом и четвертом участках – 2 и 110 сГр.

Поглощенная доза, обусловленная внешним воздействием -излучения, примерно равна была дозе от внешнего воздействия -излучения. Дозовая нагрузка от инкорпорированных радионуклидов на иссле дуемых участках в 1986 г. была на один-два порядка ниже таковой от внешнего воздействия + излучения. В последующие годы соотношение внешнего и внутреннего облучения изменилось: вклад в дозу внешнего облучения уменьшался, а внутреннего – возрастал (Экологические и …, 1988). Участки Ухтинского стационара средне-таежной подзоны отличались от участков 30-километровой зоны ЧАЭС не только генезисом, составом радионуклидов, мощностью экспозиционной дозы, но и длительностью воз действия радиационного фактора.

Отлов мелких млекопитающих проводили в соответствии с общепринятыми методами (Тупикова, 1971;

Карасева, 1996) стандартными живоловушками, используя их расстановку в линии. Отлов проводи ли ежегодно в один и тот же полевой период с учетом сезона размножения (июль-август в Ухтинском районе и август-сентябрь в зоне ЧАЭС). Фазы популяционного цикла определяли с учетом относительной численности и демографической структуры популяции. Относительную численность полевок выражали в числе пойманных зверьков на 100 ловушко-суток. Животных умерщвляли (высокая декапитация) после предварительного содержания в течение 1-2 суток в условиях вивария. Часть отловленных полевок дос тавляли в питомник экспериментальных животных КНЦ УрО РАН для лабораторного разведения и про ведения экспериментальных исследований.

Возраст зверьков определяли по комплексу признаков, на основе которых животные были разделе ны на три группы: неполовозрелые сеголетки, половозрелые сеголетки и перезимовавшие. Для гистоло гических исследований брали щитовидную железу, надпочечники и яичники. Всего за исследуемый пе риод (1983-1998 гг.) в условиях радиоактивного загрязнения среды ТЕРН на Ухтинском радиевом ста ционаре в районе Республики Коми было отловлено и обследовано более 1000, в районе 30-километровой зоны ЧАЭС – 147 полевок-экономок.

В экспериментальных условиях изучение действия факторов радиационной и химической приро ды проведено на половозрелых полевках-экономках, линейных мышах СВА, белых беспородных мышах и крысах линии Вистар. Для исключения влияния суточной периодичности интенсивности гормонообра зовательных процессов на изучаемые показатели зверьков умерщвляли в одно и то же время суток (с 8 до 10 часов).

Общее облучение проводили в «домике хронического облучения». Источником -излучения были две ампулы со стальной оболочкой, содержащие 0.474·106 и 0.451·106 кБк 226Ra, разнесенные на рас стояние 2,5м. Уровни облучения, используемые в эксперименте, имитировали условия внешнего фона излучения на опытных участках. Дозовая нагрузка на организм зверьков определялась мощностью экспо зиционной дозы (измерения проводили радиометром ДРГЗ-01Т1) и сроками содержания животных в ус ловиях облучения. Суммарную поглощенную дозу облучения определяли по показаниям термолюминес центного дозиметра (ДТУ), который используется в составе ТЛД систем с загрузкой детекторов в тракт считывания дозиметрического измерителя ДВГ-02ТМ. Распределение животных по сериям опытов пред ставлено в таблице 1.

Таблица 1.

Распределение животных в эксперименте Число особей Дозы облучения внутреннее об Варианты Условия хроническое лучение (сум опытов эксперимента самцы самки внешнее - марное посту облучение, сГр пление веще ства, г/кг мас сы тела) Полевки экономки Изучение влия- Контроль 14 15 фон ния хронического Облучение 14 сут 4 5 0.7-0.8 - облучения на Облучение 60 сут. 5 5 2.9-3.7 структуру и Облучение 120 сут 12 18 5.2-7.3 функцию эндок- Крысы линии Вистар ринных желез Контроль 5 5 фон Облучение 30 сут 8 8 1.4 1. Облучение 30 сут 8 7 28.8-32.4 Выявление гено- Контроль 7 - фон токсических по- Облучение 55 сут 7 - 48-52 вреждений щито- Облучение 80 сут 10 - 4.8-5.2 видной железы Белые беспородные мыши Анализ содержа- Контроль 25 - фон ния гормонов в Облучение 30 сут 27 - 20.6-22.8 гомогенатах тка ни надпочечни ков Мыши линии СВА Контроль 28 - фон Облучение 30 сут 8 - 1.4-1.8 Облучение 90 сут 13 - 4.3-5.4 Затравка нитратом 5 - 0 0. Th 5 - 0 0. Изучение раз- 5 - 0 0. дельного и соче- Затравка нитратом 7 - 0 0. танного действия Na 5 - 0 0. факторов радиа- 5 - 0 0. ционной и хими- 10 - 1.4-1.8 0. ческой природы Сочетанное дейст- 10 - 1.4-1.8 0. вие -облучения и 11 - 1.4-1.8 0. нитрата Th 5 - 4.3-5.4 0. 5 - 4.3-5.4 0. 6 - 4.3-5.4 0. Сочетанное дейст- 7 - 1.4-1.8 0. вие -облучение и 5 - 1.4-1.8 0. нитрата Na 5 - 4.3-5.4 0. В каждом варианте использовали от 40 до 150 животных. Детальное описание условий экспери ментов приведено в соответствующих разделах результатов собственных исследований.

Гистологическая и гистохимическая обработка материала. Щитовидную железу, надпочеч ники и яичники фиксировали в 10% формалине, жидкости Буэна и глютаральдегиде с последующей заливкой в парафин или эпон-аралдит по общепринятым методикам (Ромейс, 1953;

Основы гистоло гии …, 1967). Полутонкие срезы толщиной 1 мкм и парафиновые – 3-5 мкм окрашивали толуидино вым синим, гематоксилин-эозином, по Мак-Манусу (ШИК-реакция).

Морфометрическое исследование гистологических препаратов. Состояние изученных органов оценивали по следующим критериям: относительная масса органа, ширина коры надпочечника и от дельных ее зон, объем ядер в каждой зоне (надпочечник), стереологический анализ соотношения ос новных структурных компонентов, средний диаметр фолликулов, высота тиреоидного эпителия (щи товидная железа), оценка количества фолликулов по степени зрелости, атретических фолликулов и желтых тел (яичники).

Стереологические показатели выявляли с помощью стандартной планиметрической сетки со 100 точками в окулярной насадке (Автандилов, 1990). Для определения объемной плотности струк турных элементов в щитовидной железе подсчитывали от 1000 до 2000 точек на одно животное, с помощью винтового окуляр-микрометра проводили от 50 до 100 замеров диаметра фолликулов и вы соты фолликулярных клеток.

Для изучения процессов фолликулогенеза анализировали спектр распределения фолликулов по диаметру (Хмельницкий, 2002). В качестве интегральных показателей функциональной активности тиреоидной паренхимы вычисляли индекс активности щитовидной железы (ИА), рассчитанный по соотношениям относительных объемов эпителия и коллоида (Быков,1976) и индекс функции (ИФ) – отношение среднего диаметра фолликула к высоте тиреоидного эпителия (Автандилов,1990). Анализ препаратов проведен на световом микроскопе «NU-2» при увеличениях ок. 12.5 и 16;

об. 12.5, 25, 63 и 100 и на микроскопе «Бимам ЕС Р-11 (ЛОМО)» при увеличениях ок. 12.5;

об. 20, 40 и 100, оборудованным системой видеозахвата (цифровая видеокамера Sanyo, Япония).

Цитогенетические исследования. Свежие фрагменты ткани ЩЖ подвергали ферментативной обработке в 0,25% растворе коллагеназы (Collagenase for pancreatic islet isolation type XI, «Sigma», USA) в течение 1-2,5 ч. при 37С (Павлов и др.,2006а). Из полученной суспензии клеток изготовлива ли мазки, которые после подсушивания фиксировали в 96% этаноле и окрашивали на ДНК по Фель гену с подкраской цитоплазмы нафтоловым желтым. Частоту (в %) микронуклеированных тироцитов определяли на основании подсчета 1-2 тыс. клеток у каждого животного. Захват изображений произ водили с помощью цифрового программно-аппаратного комплекса «МИКМЕД-2-1600-3т» (Россия).

Измерения средней площади микроскопических объектов производили с помощью программы ком пьютерного анализа изображений «UTSCSA Image Tool.

Функциональные методы исследования. Секреторную активность щитовидной железы оцени вали по содержанию общего тироксина (Т4) и общего трийодтиронина (Т3) в сыворотке крови радио иммунологическим методом с помощью наборов риоТ3 и риоТ4 (ИБОХ, Минск). Вычисляли коэффи циент дейодирования, который выражается как отношение концентрации Т3 к Т4 и является косвен ным показателем периферической конверсии Т4 в Т3. Для определения уровня тиреоидных гормонов использовали сыворотки крови 112 полевки-экономки (68 в фазу пика и 44 в фазу спада численно сти).

Изучение содержания кортикостероидных гормонов проведено в надпочечниках 52 белых бес породных мышей. Применяли хроматографический метод анализа. В гомогенатах ткани надпочечни ка определяли содержание кортикостерона, 11-дегидрокортикостерона и альдостерона. Использова ние микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) позволило прово дить анализ стероидных гормонов в небольших количествах биологического материала (Черкасова, 1999).

Полученные количественные результаты обрабатывали с помощью пакетов прикладных про грамм Microsoft Excel, Statistica (v.6.0) и GrafPad. Наряду с методами вариационной статистики ис пользовали корреляционный, регрессионный и многофакторный многомерный дисперсионный ана лиз, а также анализ главных компонент (Харман,1972;

Любищев, 1986). Рассчитывали показатель сходства популяций по полиморфным признакам (Животовский, 1979), для количественной характе ристики результатов сочетанных воздействий факторов разной природы вычисляли коэффициент взаимодействия (Влияние комбинированного …, 1996).

Результаты собственных исследований 1. Оценка морфофункционального состояния органов эндокринной системы полевок-экономок (Microtus oeconomus PALL), обитающих в условиях хронического воздействия радиационного фактора низкой интенсивности 1.1 Исследование структурных и функциональных характеристик эндокринных желез (щитовидная железа, надпочечник и яичник) у полевок-экономок в зависимости от стадии чис ленности популяции в условиях нормального радиационного фона (контрольная популяция).

Изучение реакции любой системы на радиационное воздействие требует фундаментальных зна ний о ее функционировании и стабильности в условиях нормального радиационного фона. Для мы шевидных грызунов характерно цикличное изменение численности животных, при котором высокая плотность (пик численности) сменяется спадом и депрессией. Колебание численности серых полевок происходит, как правило, с определенной периодичностью – пики численности наблюдаются с ин тервалом три–четыре года (Krebs, Myers,1974;

Исаев, 1975). По мнению многих исследователей, ус тойчивость популяции к действию природных и антропогенных факторов определяется, главным об разом, внутрипопуляционными механизмами, которые в свою очередь определяют репродуктивные возможности и продолжительность жизни отдельных особей. На примере копытного лемминга пока зано, что среди этих механизмов важнейшую роль играют гормональные регуляторы (Чернявский, Ткачев, 1982). Так как сведения по морфологической характеристике эндокринных желез у полевки экономки в литературе отсутствуют, представлялось необходимым проведение исследований струк турно-функционального состоянии органов у этого вида грызунов, в условиях нормального уровня радиоактивности в зависимости от периода популяционного цикла с целью последующего сравнения с эффектом радиации, накладывающегося на экологические факторы в условиях среды обитания жи вотных.

Щитовидная железа. Морфологические признаки усиленной секреторной активности ткани ЩЖ (вакуолизация коллоида, увеличение высоты тиреоидного эпителия, уменьшение размеров фоллику лов и более выраженная степень процессов десквамации фолликулярного эпителия) у полевок экономок наблюдаются в период депрессии численности животных. Коллоид занимает 31.5 ± 2.4% (самцы) и 22.8 ± 2.4% (самки) объема тиреоидной паренхимы. В период пика численности популяции ЩЖ полевок находится в спокойном состоянии, имеет более крупные фолликулы, уплощенный эпи телий. Объемный вклад коллоида в тиреоидную паренхиму составляет 53.9 ± 3.2% и 42.8± 4.9% у самцов и самок соответственно, что достоверно выше, чем в депрессию численности. Период спада численности характеризуется достаточно низким уровнем активности ЩЖ полевок. Морфологиче ские параметры, свидетельствующие о невысокой активности ЩЖ животных, сочетаются с дифици том тироксина (Т4) в сыворотке крови и более высоким содержанием Т3, чем это наблюдалось в пери од пика численности популяции (рис.1). Известно, что динамика уровня Т4 более объективно харак теризует состояние ЩЖ (Шкуматов и др., 1996). Уменьшение содержания Т4 и компенсаторный подъем уровня Т3, по всей вероятности, происходит в связи с усилением превращения в перифериче ских тканях Т4 в метаболически более активный Т3, об этом свидетельствует и коэффициент дейоди рования, значения которого у полевок на спаде (0.198±0.071 усл. ед.) и пике популяционного цикла (0.025±0.002 усл. ед.) достоверно отличаются.

Обнаружено, что структура ЩЖ находится в прямой зависимости от темпов полового созревания сеголеток и интенсивности процесса репродукции: в депрессию численности, когда большой процент сеголеток вступает в размножение, ЩЖ активнее, чем у зверьков того же возраста в период пика численности;

при достижении максимальной численности, темпы репродукции замедлены, и ЩЖ полевок не активна. Период подъема численности популяции характеризуется пониженной активно стью щитовидной железы по сравнению с периодом депрессии или пика численности.

Надпочечник. В периоды максимальной численности у полевок прослеживается увеличение от носительной массы и объема надпочечника, гипертрофия пучковой зоны, увеличение размеров кле ток и ядер этой зоны, что по данным, имеющимся в литературе (Автандилов, 1973;

Бонашевская и др., 1984;

Рыжавский 1989), свидетельствует о высокой активности железы в этот период. В фазу де прессии численности активность коры надпочечника минимальная. В разные периоды численности популяции полевки-экономки меняется и соотношение толщины зон коры надпочечника. С увеличе нием численности животных, на фоне гипертрофии пучковой зоны, доля клубочковой от общей ши рины коры надпочечника, уменьшается (соответственно 10.4;

70.8 и 19.8% – в депрессию и 6.3;

76.4 и 17.3% – в пик численности).

В яичниках половозрелых самок полевки-экономки контрольного участка обнаруживаются все типы фолликулов: примордиальные, первичные, растущие и полостные. Размер растущих фолли кулов на разных стадиях численности популяции примерно одинаков. Не обнаружено связи между величиной таких фолликулов у полевок на разных фазах численности популяции. Подсчет количест ва фолликулов оказался более информативным. Максимальное содержание растущих фолликулов отмечено в период подъема численности, минимальное – в период пика численности популяции (18±0.8 и 5.3±0.5;

р 0.01).

Кроме этого, при изучении воздействия плотности популяции на морфофизиологические харак теристики животных установлено увеличение массы тела животных при высокой численности, что объясняется высокими темпами роста животных в фазе «пика» (Krebs, 1964;

Чернявский, Ткачев, 1982).

Проведенное исследование показало, что структурное и функциональное состояние перифериче ских органов эндокринной системы полевок-экономок в норме в значительной степени зависят от фа зы численности популяции. Для каждой фазы динамики численности были характерны свои особен ности эндокринных реакций: при максимальной численности отмечены морфологические признаки развития повышенной функции коры надпочечника наряду с относительно спокойным состоянием щитовидной железы и яичников, при минимальной численности развитие признаков гипофункции адренокортикоцитов сочетается с усиленной функциональной активностью тиреоидного эпителия.

Есть основание полагать, что сочетание гормональных функций, определяемое уровнем численности популяции, одновременно является следствием предыдущей фазы и причиной будущей ситуации.

Полученные данные подтверждают значимость эндокринных механизмов в регуляции численности популяции и согласуются с данными, полученными на популяциях сибирского и копытного леммин гов о.Врангеля (Чернявский, Ткачев, 1982). Выявленный в ходе исследований феномен различного эндокринного статуса организма на разных фазах динамики численности популяции, свидетельствует о возможности существования различий в развитии реакций на радиационное воздействие в разные периоды популяционного цикла.

1.2. Морфологический и морфометрический анализ органов эндокринной системы полевок экономок, обитающих в условиях ПЕРФ (Республика Коми) и в районе радиационно загряз ненной 30-километровой зоны аварии на Чернобыльской АЭС Хроническое действие малых доз радиации в природной среде многообразно и включает в себя сочетанное действие различных излучателей (-, - - ), короткоживущих и долгоживущих, твердых и газообразных;

тесный контакт животных с радиоактивными элементами почвенного покрова, посту пление их в организм не только с пищей, но и за счет дыхания;

сложную геометрию внешнего излу чения. В Республике Коми в районах с повышенным естественным радиационным фоном (ПЕРФ) существуют свои радиоэкологические особенности, связанные как с перераспределением тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН) в природных средах, так и их биологического действия. ТЕРН являются а-, и -излучателями с высокой относительной биологической эффективностью и нерав номерно накапливаются в живых организмах, что обуславливает повышенные дозы облучения неко торых критических органов. Кроме того, радиационное воздействие усиливается химическим дейст вием тяжелых радиоактивных элементов (Алексахин и др., 1990). Особенно важно отметить, что в природных условиях воздействие радиационного фактора на организм сочетается с действием эколо гических факторов нерадиационной природы. Обнаруженные различия морфофункционального со стоянии органов эндокринной системы у полевок контрольной популяции в разные периоды динами ки численности и предопределило изучение радиационных эффектов с учетом этого экологического фактора.

Щитовидная железа. Результаты измерений морфологических параметров ЩЖ и уровня гор монов в крови животных, обитающих на участках с радиоактивным загрязнением (радиевый и урано радиевый участки ухтинского стационара), показали значительные количественные и качественные изменения структуры ЩЖ: выявлены альтеративные изменения в тиреоидном эпителии, выражаю щиеся в нарушении формы ядер, вакуолизации цитоплазмы, в 4 раза чаще, чем в контроле встреча лись фолликулы с десквамацией эпителия. Для ЩЖ полевок, обитающих на участках с ПЕРФ харак терны нарушения общей закономерности зональной структурированности железы, повышение числа фолликулов с участками гиперплазии, расстройство кровообращения в виде полнокровия сосудов и стазов.

У животных урано-радиевого участка морфологические нарушения в ткани железы более вы ражены, чем на радиевом участке. Данные радиоиммунологического анализа также свидетельствуют о том, что в наибольшей степени от нормы отклонялись концентрации тиреоидных гормонов в сыво ротке крови полевок, обитающих на урано-радиевом участке (рис.1).

Это может быть связано не только с более высоким уровнем гамма-излучения, но и с присутст вием в почвах участка тяжелого естественного радионуклида – урана который, как известно, при ин корпорации может оказывать значительные токсические эффекты.

При морфометрическом анализе обнаружено уменьшение объемной плотности и высоты фол ликулярного эпителия по сравнению с контролем, а также достоверное увеличение объема коллоида в тиреоидной паренхиме, что свидетельствует о снижении секреторной активности исследуемой тка ни. Интегральный показатель – индекс активности также демонстрирует снижение функции ЩЖ (рис.2).

Самцы Самки А у.е. 0, * * 0, * 0, 0, -0, Б - - -15 * - *** * * - Рис. 1. Содержание Т3 (А) и Т4 (Б) в сыворотке крови полевок-экономок, обитающих на контрольном ( ), радиевом ( ) и урано-радиевом ( ) участках в спад численности (относительно пика). Различия между пиком и спадом достоверны при *р 0.05 и ***р 0.001.

Самцы Самки 1, 1, усл.ед.

усл.ед.

0, 0, Пик Подъем Спад Депрессия Спад Депрессия Пик Подъем Рис. 2. Индекс активности щитовидной железы экономок-экономок, обитающих на контрольном ( ), радиевом ( )и урано-радиевом ( ) участках в разные фазычисленности популяции.

У полевок опытных участков в ЩЖ средние размеры фолликулов увеличиваются, наблюдается нару шение в расположении фолликулов железы, часто встречаются гигантские фолликулы неправильной формы.

Вариабельность показателя площади фолликулов резко возрастает по сравнению с контролем. Так, у живот ных с радиевого участка общая площадь фолликулов варьирует от 230.0 до 72400.0 мкм2, тогда как в контроле этот показатель изменяется от 274.0 до 36900.0 мкм2. Распределение фолликулов по величине показало, что у этих животных, статистически достоверно (р0,05) увеличивается количество мелких фолликулов (рис.3). Из вестно, что фолликулы, отличающиеся по размерам, имеют разную скорость обмена, интенсивность некото рых гистохимических реакций в тироцитах и их митотическую активность (Хмельницкий, 1976;

Кораблева, 2007). Мелкие фолликулы в ЩЖ полевок, обитающих на участках с повышенной радиоактивностью, состав ляют в разные годы исследования 23 и 46%, в то время как в контроле преобладают фолликулы средних раз меров – 72 и 57%. Наблюдающийся рост числа мелких фолликулов характеризует активизацию морфогенети ческих процессов, связанных с усилением пролиферации и активизацией фолликулогенеза.

б а % % 14 контроль 14 контроль опыт опыт 4 2 0 16 26 36 46 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146 156 166 16 26 36 46 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146 156 мкм мкм Рис. 3 Гистограмма распределения фолликулов различного диаметра в ЩЖ полевок контрольного и опытного участков.

Таким образом, комплекс морфологических изменений ткани ЩЖ полевок однозначно свиде тельствует, что при обитании на участках ПЕРФ происходит достоверное снижение тиреоидной функции, которое сопровождается появлением дистрофических и деструктивных изменений в желе зе, а также развитием реакций компенсаторного характера (гиперплазия тиреоидного эпителия, акти визация процессов фолликулогенеза). В зависимости от стадии динамики численности популяции, и степени загрязнения участка эти процессы проявляются в разной степени.

Увеличение массы тела, а также более позднее вступление сеголеток в размножение, обнару женное нами у полевок с загрязненных радионуклидами участков (Ермакова, 1983), несомненно, свя зано с тиреоидной недостаточностью. Известно, что угнетение функциональной активности ЩЖ снижает интенсивность обменных процессов в организме, приводит к увеличению массы тела и за держке полового созревания (Гистоморфологические …, 1980). Степень выраженности морфологиче ских нарушений у животных, обитающих на радиевом и урано-радиевом участках, зависели от пола и возраста зверьков. У перезимовавших полевок структурные нарушения в ЩЖ встречались чаще, чем у неполовозрелых.

Морфологический анализ паренхимы ЩЖ полевок-экономок, отловленных в 30-километровой зоне отчуждения Чернобыльской АЭС, выявил следующие ее особенности: ЩЖ половозрелых сего леток и перезимовавших животных, обитающих на участках №4 и №6 в год аварии (поглощенная до за которых от внешнего облучения на момент отлова составила 220 сГр и 4 сГр) имела в основном микрофолликулярную структуру. Результаты морфометрии свидетельствуют о том, что относитель ный объем коллоида невелик (7-10%), в то время как объемная плотность железистого эпителия дос тигает 80%. Аналогичная гистологическая картина наблюдалась другими исследователями в услови ях эксперимента после длительной стимуляции органа ТТГ и после введения изотопа Th (Ткачев, 1971). У первого послеаварийного поколения полевок в ЩЖ количество дегенерирующих фоллику лов возросло на 20%. Функционирующие фолликулы были более крупных размеров, чем у полевок в год аварии, хотя встречались и микрофолликулярные структуры. Судя по морфологическим критери ям, функциональная активность ЩЖ половозрелых животных с обоих обследованных участков чер нобыльской зоны оказалась достаточно высокой, и значительно превышала таковую у полевок кон трольных и опытных территорий ухтинского радиевого стационара (табл. 2).

Данные сравнительного изучения состояния ЩЖ у полевок, обитающих на участках с различ ной радиационной природой, свидетельствуют о том, что ЩЖ «ухтинских» и «чернобыльских» поле вок характеризовалась разным уровнем функциональной активности, кроме того, у животных, отлов ленных в районе Чернобыльской АЭС, наблюдались и наиболее выраженные морфологические изме нения в тиреоидной паренхиме. Основными причинами данного феномена могут являться большая мощность дозы радиационного воздействия, непосредственное действие короткоживущих изотопов йода а также других радионуклидов, токсичных микроэлементов, попавших в окружающую среду при аварии и в период ликвидации ее последствий.

Таблица Морфофункциональные показатели щитовидной железы половозрелых полевок-экономок (пик численности) Мощность Число экспози- Диаметр фол- Высота фолли- Индекс Участок обследо- Диаметр ядра, ционной ликула (D), кулярного эпи- функции, обитания ванных мкм дозы, мкм телия (H), мкм D/H особей мкГр/ч Ухтинский стационар Республика Коми 22 54.6±1.7 3.0±0.1 2.0±0.1 18. Контрольный 0,1-0, 34 12. 48.5±1.3 4.0±0.2 2.8±0. 20 24. 67.3±2.2*** 2.8±0.2 1.7±0. Радиевый 0,5- 43 6. 33.4±1.9*** 4.9±0.2** 2.6±0. Чернобыль 13 19.1±1.0*** 4.6±0.2*** 2.8±0.1** 4. Участок № 4 20- 8 3. 18.2±1.0*** 4.7±0.3 2.1±0.1** 7 5. 21.0±1.2*** 4.1±0.1*** 2.2±0. Участок № 6 2- 3 4. 22.1±1.1** 4.5±0.2 2.0±0.1** Примечание: Верхняя строка – самцы, нижняя строка – самки;

* – данные по отношению к контролю достоверны при р 0.05;

** – данные по отношению к контролю достоверны при р 0.01;

*** – дан ные по отношению к контролю достоверны при р 0.001.

Надпочечник. При хроническом воздействии ИИ влияние популяционных факторов на морфо функциональные изменения надпочечника проявляется наиболее резко. Так, для полевок с террито рий, загрязненных радионуклидами, отмечена стойкая тенденция к проявлению гиперактивности ко ры надпочечника по сравнению с контрольными животными (рис.4). Это выражалось в увеличении индекса надпочечника, расширении коркового слоя, гипертрофии и гиперплазии клеток пучковой зо ны (морфологические показатели достоверно отличались от контроля в периоды пиков численности популяции). Вклад пучковой зоны в общую ширину коры надпочечника при максимальной числен ности у животных радиевого участка достигал 81%.

У полевок, отловленных на опытных участках, наряду с явлениями гиперактивности, кора над почечника имела морфологические признаки повреждения клеточно-тканевых структур. Наиболее часто встречались диффузные очаги воспалительной реакции – лейкоцитарные инфильтраты и ло кальные некротические изменения в пучковой зоне, отмечено стирание границ между зонами, дезор ганизацию коры с появлением участков локальной деструкции и атрофии паренхимы. У 19% поло возрелых животных в период пика обнаружена микроаденома (добавочная кора надпочечника). У молодых животных в сетчатой зоне обнаружено накопление пигмента изнашивания – липофусцина, что в контроле было свойственно только перезимовавшим зверькам. Наиболее выраженные признаки альтерации наблюдались на фоне увеличения функциональной активности органа, когда действие ра диационного фактора накладывалось на популяционные воздействия. У 87% животных, обитающих в условиях повышенной радиации в период пика численности, наблюдали разнообразные морфологи ческие нарушения коры надпочечников.

Результаты проведенного многомерного дисперсионного анализа подтвердили статистически зна чимые эффекты действия исследуемых факторов (радиационный фактор, фаза популяционного цик ла, пол, возраст) на изученные показатели надпочечника, а также некоторые значимые взаимодейст вия этих факторов (рис.4).

мг/кг а Индекс надпочечника Фаза численности: пик Фаза численности: пик опыт депрессия депрессия контроль Пол: самки Пол: самцы мкм б ширина пучковой зоны опыт пик депр контроль фаза численности Рис.4. Морфофункциональные изменения коры надпочечника полевки-экономки (а – индекс надпо чечника, б – ширина пучковой зоны) при взаимодействии «радиационного фактора» с факторами «фаза популяционного цикла», «пол» (р0.05) и радиационного фактора с фактором «фаза популяци онного цикла» (р0.05). 1 – опыт, 2 – контроль.

Анализ эффектов взаимодействий факторов позволяет заключить, что природные условия по вышенной радиоактивности увеличивают различия морфофизиологических характеристик, вызван ные действием других факторов, и свидетельствует об усилении функционального напряжения коры надпочечника у полевок радиевого участка. Эти факты подтверждают интенсификацию глюкокорти коидной функции надпочечника у животных, постоянно обитающих на загрязненных радионуклида ми территориях.

В 30-километровой зоне ЧАЭС морфологические показатели активности коры надпочечников полевок-экономок еще более высокие, чем на участках с ПЕРФ. Корреляционной зависимости между показателями активности надпочечника и дозой облучения у животных участка № 4 (Изумрудное – 110 сГр) и № 6 (Стечанка – 2 сГр) не обнаружено. Признаки повреждения клеточно-тканевых струк тур носили неспецифический характер и были однотипны с теми, которые обнаружены у полевок с участков с ПЕРФ. Наиболее характерные из них: дезорганизация коры надпочечника, локальные оча ги лейкоцитарных инфильтратов и образование микроаденом, отмечали появление клеток с пикноти ческими ядрами. Эти факты подчеркивают известную неполноценность компенсаторных процессов, происходящих в железе.

Таким образом, при хроническом облучении полевок ухтинского стационара, когда популяция в течение 100-150 поколений обитает на территории с повышенным содержанием естественных ра дионуклидов, в наибольшей степени активизировалось адреналовое звено, тогда как щитовидная же леза находилась в гипофункциональном состоянии. В то же время при менее продолжительном, но более интенсивном облучении популяции полевок, обитающих на территории зоны отчуждения ЧАЭС, активизировались оба звена – и адреналовое, и тиреоидное. По всей вероятности, в первые го ды после аварии произошло изменение традиционных внутрисистемных взаимоотношений между эндокринными органами, что, по данным литературы (Фурдуй, 1987), может быть одной из причин, понижающих устойчивость организма к действию различных экстремальных факторов.

В яичниках полевок, обитающих в условиях повышенной радиоактивности, количество расту щих фолликулов достоверно превышало контрольные значения (табл. 3). При подсчете содержания полостных фолликулов в яичниках самок на разных стадиях популяционного цикла, обнаруживается та же динамика, что и для растущих фолликулов: на пике численности их количество меньше, чем в остальные фазы цикла. Количество этих фолликулов у самок, обитающих на разных участках, не подвержено резким изменениям, в то же время число более зрелых фолликулов (Граафовых пузырь ков) у полевок урано-радиевого участка достоверно выше контроля.

Таблица Количество фолликулов разных типов на одном срезе яичника полевок-экономок, обитающих на участках с разным уровнем радиоактивности Участки обитания Количество фолликулов Контрольный Радиевый Урано-радиевый Примордиальные 13.5±2.5 11.3±1.0* 7.1±0.6* Первичные 2.5±0.9 2.6±0.3 4.1±0.6* Растущие 5.3±0.5 6.6±0.4* 6.1±0.5* Полостные 8.9±0.4 8.4±0.6 8.7±0. Атретические 1.8±0.2 0.7±0.4* 0.3±0.1* Граафовы пузырьки 0.4±0.1 0.5±0.1 1.2±0.2* Общее количество 32.5±2.3 28.4±1.6 28.5±2.0* Примечание: * различия достоверны при p 0. Это свидетельствует об ускоренных темпах созревания фолликулов у животных «урано радиевого» участка. Судя по числу растущих фолликулов, Граафовых пузырьков и желтых тел, по тенциальная плодовитость у самок «урано-радиевого» участка выше, чем в контроле и на «радиевом» участке. Между тем, запас примордиальных фолликулов у животных, обитающих на участках с по вышенным фоном радиации, оказался ниже, чем в контроле. Сокращение резервных возможностей яичников с одной стороны и ускоренное созревание фолликулов с другой, по-видимому, является своеобразным путем приспособления мышевидных грызунов к неблагоприятному воздействию при родной среды. Фактическая плодовитость (количество эмбрионов) полевок облученной популяции в 1.4 раза выше контрольной (7.5±1.05 и 8.9±0.44), но это наблюдается только в период роста числен ности, с увеличением численности популяции эта разница снижается и не дает достоверных отличий в остальные периоды.

Интенсивность размножения (ИР) и эмбриональная смертность являются важными характе ристиками жизнеспособности популяции. Эти показатели изучали на животных, отловленных в при родных условиях нормальной и повышенной радиоактивности и помещенных в условия вивария, а также их потомках. ИР, определяемая как отношение фактического числа пометов к потенциальному числу пометов каждой самки, у контрольных и опытных самок, различается достоверно. Наибольшей ИР характеризуются полевки «радиевой» группы – в среднем 81.5%, в «урано-радиевой» группе этот показатель в среднем составлял 75%, наименьшая ИР в контрольной группе – 55%. О стимулирую щем эффекте облучения свидетельствуют и данные о плодовитости самок радиевого участка, кото рые имели большее число пометов и общее количество рожденных детенышей по сравнению с кон тролем. При анализе длительности размножения самок, с различных по радиоактивному загрязнению территорий, оказалось, что ни у одной самки с радиоактивных участков продолжительность репро дуктивного периода не превышала одного года, тогда как 33% контрольных самок размножались в течение периода больше года, и максимальная длительность периода размножения у них составила 18 месяцев.

Благодаря повышенной ИР и, несмотря на более короткий репродуктивный период, у полевок с радиевого участка было достоверно больше пометов, чем в контроле. Максимальное количество по метов, рожденных от самок радиевого участка, – 12, в контроле – 9. Между тем, эмбриональная смертность у них выше (6.2 – в опыте и 4.0 – в контроле, различия достоверны при р0.05), потомст во облученных животных менее жизнеспособно, отмечено мертворождение и до половозрелого со стояния выживало менее 50% детенышей, тогда как в контроле этот показатель составлял 75%. Не сомненно, что повышенная плодовитость компенсирует высокую смертность молодняка и способст вует сохранению численности популяции. Это своеобразная «радиационная стимуляция» проявляется в ускоренном созревании фолликулов яичника, повышении интенсивности размножения, потенци альной и общей плодовитости, о чем свидетельствуют полученные результаты. Однако, «платой» за нее, является сокращение продолжительности жизни, репродуктивного периода и резервных возмож ностей яичников самок, а также увеличение эмбриональной смертности и менее жизнеспособное по томство.

Анализ полученных результатов показал, что воздействие комплекса характерных для радиоак тивно загрязненных территорий факторов нашло выражение не только в нарушении репродуктивных функций обитающих здесь животных, но и в развитии альтеративных процессов в органах эндокрин ной системы. У этих же животных наблюдали деструктивные изменения тканей и других внутренних органов (печени, селезенки, почек, семенников), количественные гематологические сдвиги и качест венные нарушения клеток периферической крови и органов кроветворения, высокую частоту аберра ций хромосом в клетках костного мозга (Материй, Ермакова, Таскаев, 2003). Однозначно можно го ворить о негативном влиянии на организм совокупности характерных для изученной ситуации фак торов, что не позволяет сделать вывод об адаптации организма, напротив, данные радиоэкологиче ские условия способствуют развитию патологических изменений. Ионизирующее излучение оказы вают модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние ЩЖ, НП и ЯЧ полевок экономок в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания и способно усиливать действие внутрипопуляционных процессов. Таким образом, хроническое внешнее и внутреннее облучение в одном и том же диапазоне поглощенных доз может привести к различным эффектам у животных раз ного пола и возраста, а также в различные фазы популяционного цикла. Полученные данные свиде тельствует о необходимости учета дополнительных экологических факторов, способных изменять свое воздействие в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания, в радиоэкологических ис следованиях при анализе действия малых доз радиации.

2. Морфологическое состояние органов эндокринной системы мышевидных грызунов после хронического внешнего облучения в малых дозах в условиях эксперимента Трудности с оценкой дозовых нагрузок в условиях среды обитания, наличие сопутствующих экологических факторов осложняют интерпретацию полученных результатов исследований, не по зволяют сделать однозначное заключение о радиогенном характере изменений, выявленных у живот ных из природных популяций. Для экспериментальной оценки вклада внешнего воздействия излуче ния в индуцируемые биологические эффекты, выявленные в органах эндокринной системы, было по ставлено несколько серий экспериментов (в том же диапазоне доз, которые наблюдаются в природ ных биогеоценозах) на разных видах мышевидных грызунов. Экспериментальное моделирование внешнего облучения на организм в условиях, исключающих влияние других факторов, позволяет бо лее надежно оценить вклад радиационного фактора в наблюдаемые изменения структуры и функции эндокринных желез. В настоящей главе представлены обобщенные данные 3-х независимых экспе риментов по изучению морфологических и функциональных клеточных и тканевых эффектов в пе риферических эндокринных органах полевок-экономок, крыс линии Вистар и белых беспородных мышей (табл. 1).

Морфологические изменения периферических эндокринных органов полевок-экономок на этапах длительного тотального облучения при постоянной мощности дозы (мощность дозы 20-25 мкГр/ч, продолжительность облучения – 14, 60 и 120 суток). Половозрелые полевки 1-го и 2-го поколения от отловленных на Ухтинском стационаре (Республики Коми). В качестве контроля взяты одновозраст ные животные, находящиеся в виварии в условиях естественного радиационного фона. Всего в экс перименте использовано 78 животных.

После 14-дневного внешнего облучения (доза 0.7-0.8 сГр) достоверных отличий по морфомет рическим параметрам в сравнении с контролем не отмечали (р0,05). Изучение ЩЖ полевок, нахо дившихся, под воздействием облучения в течение 60 суток (доза 2.9-3.7 сГр) показал, что у самцов активность ЩЖ статистически значимо повышалась по сравнению с контролем (р 0,05). Об этом свидетельствуют: увеличение на 28 % относительного объема фолликулярного эпителия, уменьшение объемной плотности коллоида и изменение индекса активности. В ЩЖ самок, судя по увеличению объемной фракции коллоида и преобладанию крупных фолликулов, выстланных эпителием, проис ходило снижение функциональной активности органа по отношению к соответствующему контролю.

Характер ответной реакции на хроническое низкоинтенсивное облучение в дозе 2.9-3.7 сГр, опреде лялся, главным образом, исходным физиологическим состоянием самок и самцов. Облучение приве ло к нивелированию различий между ними по основным морфологическим параметрам, наблюдав шимся в контроле;

увеличение дозы облучения вызвало рост морфологических изменений тиреоид ной ткани. В диапазоне доз 5.8-7.3 сГр как у самцов, так и у самок происходила активизация функции железы, об этом свидетельствует изменение индексов активности, достоверное увеличение объемной плотности и размеров тироцитов по сравнению с контролем (8.2±0.3 и 6.8±0.3 соответственно, р 0.1). Отмечена пролиферация фолликулярного эпителия в виде появления сосочковых выростов в стенке фолликула, что по данным Н.Ю.Бомаш (1981) отражает возрастание количества активно функционирующих тироцитов и носит компенсаторный характер.

При анализе распределения фолликулов по размерным классам обнаружено увеличение доли мелких (до 40 мкм) фолликулов после 120-суточного облучения, что свидетельствует об активизации морфогенетических процессов в тиреоидной паренхиме (рис.5). При 60-дневном облучении таких яв лений не наблюдали.

% контроль облучение 4 месяца 11 26 41 56 71 86 101 116 131 146 161 176 191 236 мкм.

Рис.5. Распределение фолликулов по величине у контрольных и облученных полевок.

В коре надпочечника полевок хроническое действие 14-суточного облучения не привело к дос товерному изменению морфометрических показателей ее активности. Как и в ЩЖ, с дальнейшим увеличением дозы внешнего облучения зарегистрирован рост по основным изученным показателям активности надпочечника (рис 6).

VvK VvK 1, 1, VvФЭ СЗ VvФЭ 1 СЗ 0, 0, ФЭ ПЗ h hФЭ ПЗ КЗ ИА ИА КЗ ШК ШК контроль контроль 2.9-3.7 сГр 5,2-7,3 сГр Рис.6. Изменение параметров ЩЖ и НП полевок-экономок после хронического низкоинтенсивного воздействия по отношению к контролю (средние величины всех параметров в контрольной группе сведены к единому масштабу и соответствуют радиусу круга). VvK - объемная плотность коллоида;

VvФЭ - объемная плотность фолликулярного эпителия;

hФЭ – высота фолликулярного эпителия;

ИА – индекс активности ЩЖ. ШК – ширина коры надпочечника;

КЗ- величина клубочковой зоны;

ПЗ- ве личина пучковой зоны;

СЗ- величина сетчатой зоны.

В яичниках при облучении в дозе 0.7-0.8 сГр содержание примордиальных, растущих и поло стных фолликулов достоверно не отличалось от контроля, а количество атретических фолликулов значительно уменьшилось (с 5.7 до 1.6%). При возрастании дозы до 2.9-3.7 сГр с 24.7. до 11.5% сни зилось количество полостных фолликулов, доли остальных разновидностей фолликулов достоверно не отличались от контроля при облучении в дозах 5.2-7.3 сГр зарегистрирован отчетливый рост коли чества растущих фолликулов (с 35% в контроле до 55.5% в опыте). Большое количество растущих фолликулов в сочетании с незначительным содержанием более зрелых форм может свидетельство вать о недостаточной продукции лютеинизирующего гормона (Шварева, 1980).

Таким образом, в эксперименте при увеличении дозы облучения в яичниках обнаружен эффект аналогичный тому, что наблюдали в природной популяции полевок-экономок – увеличение количе ства растущих фолликулов, свидетельствующий об ускоренных темпах роста фолликулов.

Морфологические изменения органов эндокринной системы при внешнем -облучении крыс ли нии Вистар разной мощностью дозы (продолжительность облучения 30 сут.). Крысы (возраст 3-4 ме сяца) обоего пола стандартного разведения, масса тела к началу эксперимента 214.5 ± 8.3г подверга лись внешнему тотальному -облучению. Мощность дозы в одном случае составляла 20-25 мкГр/ч, в другом – 400-450 мкГр/ч (за 30 суток суммарная поглощенная доза составила 1,4-1,8 сГр и 28,8 32,4сГр соответственно).

В норме морфометрические показатели ЩЖ крыс линии Вистар совершенно иные, чем у поле вок, и характеризуются более низким объемным вкладом коллоида, который составляет – 37.9±0.5% и высокой объемной плотностью фолликулярного эпителия (объемная плотность тироцитов – 53.7±0.6% у самок и 54.9±0.5% у самцов). Высота фолликулярного эпителия у самок оказалась зна чимо больше, чем у самцов (соответственно 7.7±0.07 и 7.1±0.07 мкм, р 0.05). По сравнению с полев ками морфологические характеристики ЩЖ, по всей вероятности, являются видовой особенностью крыс. При хроническом облучении в дозах 1.4-1.8 сГр, (мощность дозы 20-25 мкГр/ч) относительный объем тиреоидного эпителия по сравнению с контролем уменьшился у самцов с 54.9 ± 0.5 % до 41.1 ± 0.4 (р 0.001), у самок с 53.7 ± 0.6 % до 45.1 ± 0.4 (р 0.01). Средний диаметр фолликулов возрос на 14 % у самцов, и на 4% у самок (р 0.05). Таким образом, судя по морфометрическим показателям активности железы, хроническое облучение в дозе 1.4-1.8 сГр способствовало некоторому снижению ее функции.

Гистологической особенностью ЩЖ животных, получивших дозу 28.8-32.4 сГр (мощность до зы – 400-450 мкГр/ч), являлась усиление полиморфности ее структуры. В центральных отделах желе зы помимо характерных для этой зоны мелких и средних фолликулов появляются крупные фоллику лярные аденомеры неправильной формы с уплощенным эпителием и темно-окрашенным коллоидом.

В ряде фолликулов пролиферация эпителия приводила к образованию псевдососочков, представ ляющих собой эпителиальные формирования, выпячивающиеся в их просвет. Результаты морфомет рического анализа структуры ЩЖ показали увеличение с 37.9±0.5 до 47.2±0.4 % объемной фракции коллоида и соответствующее снижение относительного объема фолликулярного эпителия по сравне нию с контролем (р 0.05), при этом объем десквамированного эпителия превысил контрольные зна чения в два раза. Как у самцов, так и у самок величина ИА при обеих дозах оставалась на 50-57% ни же контрольных значений. Достоверных различий по морфометрическим показателям между двумя опытными группами не обнаружено. Изучение распределения фолликулов по размерным классам не выявило достоверных отличий от контроля (р 0.05).

Таким образом, увеличение поглощенной дозы облучения за счет мощности не привело к изме нению морфологических параметров активности тиреоидной паренхимы, но способствовало пере стройке структурной организации ЩЖ, нарушению ее зональной структурированности и появлению гиперпластический изменений.

Надпочечник. Под влиянием хронического облучения с увеличением мощности дозы излучения толщина пучковой зоны коры у опытных животных достоверно возрастает и достигает 670.4 ± 7. мкм (в контроле – 540 ± 8,5 мкм), одновременно увеличивается средняя площадь ядер адреноцитов.

Все это указывает на усилении глюкокортикоидной активности коры.

Наряду с утолщением пучковой зоны, у животных опытной группы достоверно снизилась тол щина сетчатой зоны (с 79.5 ± 1.8 мкм в опыте и 59.5±1.8 мкм в контроле, р0.05). Эта зона коры над почечников продуцирует стероидные гормоны, основным из которых является дегидроэпиандросте рон-сульфат (ДЭАС), играющий важную роль в обеспечении стрессоустойчивости организма и пре дотвращении стресс-индуцируемой патологии (Обут, 2006). С учетом этих данных обнаруженный факт может указывать на снижение резервных возможностей органа.

Анализ содержания гормонов в гомогенатах ткани надпочечников белых беспородных мышей при хроническом облучении в малых дозах (20-22,6 сГр при мощности 400 мкГр/ч) показал, что ис пользованный режим облучения вызывает выраженный подъем уровня кортикостерона (с 44±11 в контроле до 76±13 нг, р0.01) и значительное снижение уровня альдостерона (соответственно с 121±37 до 68±25 нг, р 0.01). Обнаруженные изменения хорошо коррелируют с результатами морфо метрического анализа: обнаружено достоверное увеличение толщины пучковой зоны коры НП за счет гипертрофии эпителиальных клеток. При этом у двух из 27 облученных животных наблюдали развитие в надпочечнике микроаденом.

Результаты морфологического анализа коры надпочечника и изменения уровня гормонов пока зали, что низкоинтенсивное ионизирующее излучение вызывает активизацию глюкокортикоидной активности этого органа у разных видов грызунов. Начиная с работ Г.Селье (1946), многочисленны ми исследованиями показано, что одними из наиболее важных регуляторов, участвующих в реализа ции общего адаптационного синдрома при различных формах стресса, являются глюкокортикоидные гормоны. Существует представление, что ионизирующая радиация вызывает стресс-эффект в широ ком диапазоне доз. Что касается малых доз ИИ, то полагают (Барабой и др., 1992), что стрессовый характер реакции связан главным образом с длительностью воздействия и отсутствием полноценной адаптации к нему. Однонаправленный характер изменений в надпочечнике, выявленный у животных в природных условиях и в эксперименте в ответ на воздействие низкоинтенсивного ионизирующего излучения, убедительно показывает, что именно гиперактивность коры надпочечника, как универ сальная неспецифическая реакция, является общим механизмом ответной реакции системы на хрони ческое облучение в малых дозах. Поскольку глюкокортикоиды обладают мощной антиокислительной активностью (Барабой, Олейник, 1999), подобная реакция надпочечника может быть направлена на предотвращение избыточных процессов внутриклеточного окисления, развивающихся в условиях длительного низкоинтенсивного облучения.

Проведенные эксперименты на полевках-экономках, беспородных белых мышах и крысах ли нии Вистар свидетельствуют о достаточно высокой чувствительности изученных эндокринных желез к внешнему -излучению в дозах, характерных для слабо и средне загрязненных радионуклидами территории ЧАЭС и участков с ПЕРФ. В целом, наблюдаемые вариации морфометрических парамет ров изученных желез отражают закономерные изменения их функциональной активности в физиоло гических пределах, они направлены на поддержание гомеостаза в измененных условиях и носят ком пенсаторно-приспособительный характер.

Выявление генотоксических повреждений щитовидной железы после хронического внешнего облучения разной мощности дозы.

Известно, что одним из информативных и быстрых способов индикации цитогенетических по вреждений является микроядерный тест (Schmid,1975;

Heddle et al.,1991;

Fenech,2000), для его постановки наиболее часто используются быстро обновляющиеся популяции клеток (гемопоэтиче ские, семенников, покровного эпителия). В последние годы все чаще в качестве клеточных систем биоиндикации генотоксических повреждений, основанной на оценке интенсивности образования микроядер, изучаются медленно обновляющиеся популяции, предварительно стимулированные к де лению;

наиболее подробно в этом плане исследованы гепатоциты (Tates et аl., 1986;

Урываева, Дело не, 1992). Не менее перспективной и гораздо более слабо изученной клеточной тест-системой являет ся фолликулярный эпителий ЩЖ. Известно, что многие техногенные факторы (мутагены, радионук лиды и др.) способны индуцировать развитие патологических изменений органа, сопровождающихся усилением пролиферации и повреждением генома железистых клеток (Tallini, 2002;

Krohn et аl., 2005). Показано, что микроядерный тест на модели предварительно стимулированных к размноже нию фолликулярных тироцитов в опытах in vivo, является чувствительным методом оценки интен сивности влияния метилнитрозомочевины на тиреоидную паренхиму, при этом удается зарегистри ровать кумулятивный эффект субпороговых доз мутагена (Павлов и др., 2006).

Крысы линии Вистар (24 взрослых самца) были разделены на 2 опытные группы, поглощенные дозы облучения составили соответственно 5сГр за 80 дней облучения (мощность 2.0-2.5мкГр/час) и 50 сГр (55 дней при мощности дозы 40 мкГр/час).

С целью оценки влияния кластогенного эффекта ионизирующего облучения (Алов,1972) до полнительно проводили эксперименты по морфологическому и морфометрическому анализу микро ядер на модели предварительно стимулированных к размножению фолликулярных тироцитов при действии на организм крыс острого -излучения (установка «Рокус М» с источником 60Co, мощность дозы – 1.847 сГр/с, поле облучения 24 х 24 см). В качестве стандартной модели индукции пролифера ции тироцитов использовали левостороннюю гемитироидэктомию (Гансбургский и др., 2000). Опе рации проводили под общим гексеналовым наркозом, крыс забивали на 10-й день эксперимента. оперированным крысам проводили однократное -облучение всего организма через 48 ч. после опе рации в дозах 0.5;

1.0;

2.0 и 4.0 Гр (на каждую дозу изучено по 4-5 животных).

Результаты наших исследований показали, что спонтанный уровень содержания тироцитов с микроядрами в щитовидной железе интактных крыс составил в среднем 0.2 %. Эти значения сопоста вимы с данными других исследователей (Фраш, Ванчугова, 1987;

Cliet et аl., 1989;

Башлыкова, 2000), полученными при изучении красного костного мозга (0.2-0.5%) и печени мышей (0.25-0.33%).

Эффект воздействия -излучения на частоту обнаружения тироцитов с микроядрами. Результа ты экспериментов обобщены в таблице 4. В условиях острого облучения гемитиреоидэктомирован ных животных однократная доза 0.5 Гр не приводит к увеличению содержания микронуклеирован ных тироцитов по сравнению с контролем. В диапазоне 1-2-4 Гр обнаруживается отчетливый линей ный эффект выхода клеток с микроядрами от дозы облучения, описываемый уравнением линейной регрессии: У=0.063+0.39 Х, где У – % клеток с микроядрами, Х – доза облучения в Гр (R=+0.798;

р0.01).

Таблица 4.

Частота образования тироцитов с микроядрами в щитовидной железе у крыс после ост рого и хронического воздействия -излучения организма (Х ± sx) Серия опытов, Среднее число микроядер в Частота клеток с суммарная доза микронуклеированной микроядрами, % облучения (Гр) клетке а) острое облучение гемитироидэктомированных крыс Контроль 0.21 ± 0.03 1. 0.5 0.20 ± 0,04 1. 1, 1.0 0.35 ± 0,05 1.. 1, 2.0 0.75 ± 0.14 1. 1.28 ± 0.18 1, 4.0 1. б) хроническое облучение интактных животных Контроль 0.20 ± 0.04 1. 0.67 ± 0.11 0.05 1. 0.60 ± 0.05 0.5 1. 1 – отличие от контроля достоверно, p 0.05;

– отличие от предыдущей группы достовер но, p 0.05.

В условиях хронического эксперимента у интактных крыс, облучавшихся в течение 80 суток и накопивших минимальную дозу 5 сГр, так же как и у облучавшихся 55 суток и накопивших дозу сГр, обнаружено статистически достоверное трехкратное превышение частоты обнаружения клеток с микроядрами по сравнению с контрольной группой;

в обеих опытных группах выход клеток с микро ядрами и среднее число микроядер в расчете на аберрантную клетку не зависело от дозы.

Морфометрический анализ ядерных структур аберрантных тироцитов. При остром облучении, вызывающем преимущественное повреждение хромосом (кластогенный эффект), выяв ляются только мелкие микроядра, составляющие в среднем 7.6% от суммарного объема ядерного ап парата аберрантной клетки (в контроле – 22.2%, p0.05).

Изучение распределения микроядер по размерным классам их относительной площади (за 1.0 была принята общая площадь ядерных структур аберрантной клетки) однозначно показало, что для острого облучения характерен специфический характер кривой (рис.7): не менее 95 % экспериментальных то чек лежало в интервале 0.01-0.19 (модальное значение 0.07). Поэтому уровень 0.19 выбран в качестве границы между двумя размерными классами микроядер – мелкими (А), образовавшимися в результа те кластогенного действия на тироциты и крупными (В), предположительно связанными, по данным ряда авторов, с анеугенными повреждениями (Vanderkerken et аl., 1989;

Schneider et аl., 1995).

У контрольных животных соотношение классов мелких и крупных микроядер составило 41.2 и 58.8 %. При хроническом облучении, по сравнению с интактными животными, происходит снижение средних размеров микроядер в 1.4-2 раза за счет сдвига соотношения размерных классов в сторону более мелких добавочных ядерных телец: соответственно доля микроядер класса (А), составила 85. % (0.05 Гр) и 75 % (0.5 Гр), а класса (В) – 14.3 % (0.05 Гр) и 25 % (0.5 Гр). При анализе кривых рас пределения микроядер по размерным классам обнаружено (рис. 7), что в обеих опытных группах вы является характерный подъем с модальным классом 0.07, аналогичный таковому в эксперименте по острому гамма–облучению гемитироидэктомированных крыс. Это убедительно свидетельствует о радиогенном характере наблюдаемых изменений.

% 40 Хр о н и че ск о е о б л уче н и е (0,05 Гр ) 2 Хр о н и че ск о е о б л уче н и е (0,5 Гр ) 4 К о н тр о л ь 35 Остр о е о б л уче н и е (2-4 Гр ) А В 0,01 0,04 0,07 0,1 0,13 0,16 0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,34 0,37 0,4 0, Относительная площадь (0-1,0) Рис.7. Распределение микроядер тироцитов крыс по классам площади (А - мелкие, В – крупные) в модельных опытах (а) и при внешнем хроническом воздействии на организм -излучения (б). а – сут. после гемитироидэктомии, б – неоперированные животные. По оси абсцисс – средняя площадь микроядра в относительных единицах (за 1,0 принята общая площадь ядерных структур аберрантной клетки), по оси ординат - % клеток каждого класса.

Таким образом, исследование влияния длительного воздействия низкоинтенсивного излучения в дозах 5 и 50 сГр (мощность дозы – 25 и 400 мкГр/час) на процессы формирования фол ликулярных тироцитов с микроядрами в щитовидной железе крыс линии Вистар показало, что такое воздействие вызывает трехкратное по сравнению с необлученными животными увеличение частоты микронуклеированных тироцитов при обеих использованных дозах. В основе феномена усиленного формирования аберрантных тироцитов лежит активизация механизмов кластогенного повреждения их генома. Хотя гиперчувствительность клеток в области малых доз радиации и индуцированная ра диорезистентность с повышением дозы зафиксированы в экспериментах на многих клеточных лини ях, механизмы, лежащие в основе этого феномена, до сих пор мало изучены. Наиболее убедительны ми объяснениями, на наш взгляд, являются: а) дефицит в облучаемых клетках ферментов репарации ДНК, синтез которых индуцируется более высокими дозами радиации;

б) генерация излучением в малых дозах активных форм кислорода (АФК), что ведет к аберрациям хромосом преимущественно хроматидного типа (Lambin et аl., 1994;

Шмакова и др., 2002,2006).

Полученные данные хорошо согласуются с имеющимися в литературе наблюдениями о том, что, по сравнению с другими разновидностями железистого эпителия, тироциты имеют повышенную устойчивость к действию стимулов, вызывающих апоптоз (Shirokawa et al.,2000;

Tallini,2002). Поэто му при мутациях в них преимущественно активизируются системы репарации ДНК;