CC BY
11Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия». Том 20 (59). 2007. № 3. С. 107-114.
УДК 57.081:59.082:615.83:577.15
ОСОБЕННОСТИ КОМБИНИРОВАННОГО ДЕЙСТВИЯ ГИПОКИНЕТИЧЕСКОГО СТРЕССА И РЕНТГЕНОВСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА НЕСПЕЦИФИЧЕСКУЮ РЕЗИСТЕНТНОСТЬ КРЫС
Темурьянц Н. А., КостюкА. С., Ярмолюк Н. С., Туманянц К. Н.
Исследованы особенности комбинированного действия ограничения подвижности и ионизирующего излучения на неспецифическую резистентность крыс. Результаты исследования показали, что эффект комбинированного действия факторов отличается от таковых при их изолированном действии. Также отмечено, что ограничение подвижности потенцирует снижение активности бактерицидных систем нейтрофилов. но ограничивает интенсификацию анаэробных процессов в лимфоцитах крови крыс, подвергнутых действию ионизирующего излучения, а рентгеновское излучение лимитирует развитие стадии тревоги гипокинетического стресса.
Ключевые слова: гипокинезия, ионизирующее излучение, пероксидаза. средняя активность сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и а-глицерофосфатдегидрогеназы (а-ГФДГ).
ВВЕДЕНИЕ
Исследование действия разнообразных факторов среды на человека и животных является одной из актуальных проблем современной экологической биофизики и физиологии. В настоящее время достаточно полно изучен эффект биологического действия на организм факторов различной природы и интенсивности. Однако в реальных условиях на организм человека и животных действуют разнообразные факторы не изолировано, а в комбинации друг с другом. Известно, что при комбинированном действии разнообразных факторов развиваются эффекты, отличные от их изолированного действия. А именно: два фактора могут оказывать синергетическое. антагонистическое или адаптивное действие [10].
Комбинированное действие различных факторов изучено совершенно недостаточно В частности, не изученными остаются неспецифические эффекты совместного действия столь распространенных факторов среды как ионизирующее излучение и гипокинезия (ГК). Между тем. знания особенностей комбинированного действия этих факторов позволило бы не только расширить представления об эффектах перекрестных адаптации, но сформулировать некоторые практические рекомендации.
В связи с изложенным, целью исследования явилось изучение совместного действия ионизирующего излучения и ограничения двигательной активности на неспецифическую резистентность крыс.
107
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для решения поставленных задач были проведены исследования на 36 белых беспородных крысах-самцах массой 200-250 г. полученных из питомника научно-исследовательского института биологии Харьковского университета им. В Н. Кара пша. Для экспериментов отбирали животных со средним уровнем двигательной активности и низкой эмоциональностью, определяемых в тесте «открытого поля», которые преобладают в популяции [3, 9]
Экспериментальные животные были разделены на четыре равноценные группы Животные первой группы (контроль. К) находились в обычных условиях вивария. Вторую группу (ГК) составили крысы, находившиеся в виварии в условиях ограничения двигательной активности. Третью группу (Р) составили животные, подвергавшиеся воздействию ионизирующего излучения. К четвёртой группе (ГК+Р) относились крысы, которые подвергались комбинированном} воздействию гипокинезии и ионизирующего излучения.
Для создания условий ограничения подвижности крысы помещались в специально сконструированные пеналы из оргстекла, конструкция которых описана ранее [12].
Однократное тотальное гамма-излучение проводили с использованием установки «АГАТ-Р-1» мощностью излучения 11.55 мЗв/сек в дозе 6 Гр (LD50 для грызунов; используется для комплексного лечения больных с распространёнными формами злокачественных лимфом) в течение 580 секунд. Воздействию ионизирующего излучения у животных четвертой группы предшествовало ограничение двигательной активности.
Материалом исследования служила периферическая кровь крыс. Забор крови проводили путём пункции хвостовой вены в одно и тоже время суток (9-10 часов).
Неспецифическая резистентность оценивалась по функциональному состоянию лимфоцитов и нейтрофилов Функциональное состояние лимфоцитов оценивалось по содержанию в них окислительно-восстановительных ферментов -сукцинатдегидрогеназы (СДГ) и а-глицерофосфатдегидрогеназы (а-ГФДГ). Для их выявления и вычисления средней активности использовался цитохимический метод Р Н Нарциссова (1969) [6]. Для суждения о доминировании аэробных или анаэробных процессов в клетке определяли отношение средней активности а-ГФДГ
«-ГФДГ
к средней активности СДГ--[8].
СДГ
Функциональное состояние нейтрофилов оценивалось по цитохимическому показателю содержания (ЦПС) пероксидазы (ПО), являющейся одной из бактерицидных систем клетки [7]. Содержание ПО определяли по Gracham. [4]. а вычисление ЦПС производили согласно Kaplow (1955) [15].
Тип неспецифической адаптационной реакции организма (НАРО). развивающейся на действие различных факторов, определяли согласно Л.Х. Гаркави и др. (1998) по отношению лимфоциты/нейтрофилы. для чего подсчитывали лейкоцитарную формулу [1].
108
Для изучения модифицирующих эффектов гипокинезии на воздействие радиации и наоборот для каждого изученного показателя изучали коэффициент модификации [13].
КМр = ((ГК + Р) - ГК) / гк. КМ. . = ((ГК + Р) - Р) / Р. где ГК. Р. ГК+Р - значения изученных показателей (средней активности СДГ. а-ГФДГ. ЦПС ПО) при воздействиях ГК. Р и их комбинации соответственно: КМР -коэффициент модифицирующего влияния Р на действие ГК. КМгк - коэффициент модифицирующего влияния ГК на действие Р.
В качестве критерия оценки достоверности наблюдаемых изменений использовали ^критерий стьюдента. За достоверную принималась разность средних при р<0,05.
Эксперименты проводились с соблюдением принципов «Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей» (Страсбург. 1986) [2] и Постановления первого национального конгресса по биоэтике (Киев. 2001).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Как показали проведённые исследования ограничения двигательной активности приводит к снижению окислительно-восстановительного потенциала лимфоцитов крови. Об этом свидетельствует снижение средней активности СДГ на 23% и а-ГФДГ на 7% после односуточной гипокинезии. Увеличение сроков гипокинезии до 5-ти суток привело к более значительному снижению изученных показателей - на 40% и 28% соответственно (р<0,05) (рис. 1).
Однако, при ограничении подвижности оставались доминирующими аэробные
процессы в клетке, о чём свидетельствовала величина отношения а ~ ГФДГ ниже 1
СДГ
(0.84 - 0,96).
Результаты проведенного исследования свидетельствуют, что одно- и пятисуточное ограничение двигательной активности приводит к снижению ЦПС ПО относительно данных, полученных у контрольной группы животных на 4% и 21% соответственно (р<0,05) (рис. 1).
Отношение л/н у крыс этой группы было ниже 1. что свидетельствует о развитии у них стресс-реакции на ограничение подвижности.
Полученные нами данные полностью согласуются с результатами других исследователей [5, 9].
Ионизирующее излучение в дозе 6 Гр также вызвало изменения дегидрогеназной активности в лимфоцитах, но противоположного знака. На 1-е сутки воздействия средняя активность СДГ в лимфоцитах возросла на 4% и оставалась на этом уровне и на 5-й день после облучения. Более существенно возрастала средняя активность а-ГФДГ: на 1-е сутки воздействия на 26% (р<0,05), на 5-е сутки на 15% относительно контрольного уровня (р<0,05).
109
СДГ а-ГФДГ ПО
исслед. показ.
Рис. 1. Динамика средних активностей СДГ и а-ГФДГ в лимфоцитах и ЦПС ПО в нейтрофилах крови крыс при действии гипокинезии в процентах относительно контрольной группы в различные сроки наблюдения.
Таким образом, под влиянием ионизирующего излучения активировались анаэробные процессы в лимфоцитах, о чём свидетельствовало и возрастание а -ГФДГ
коэффициента
СДГ
Влияние этого фактора на нейтрофилы проявились в снижении ЦПС ПО после первых й пятых дней на 20% и 19% соответственно (р<0,05) (рис. 2).
160 140 120 100 80 60 40
£
СДГ
а-ГФДГ исслед. показ.
□ исх.д
□ однокр. Шпятикр.
ПО
Рис. 2. Динамика средних активностей СДГ и а-ГФДГ в лимфоцитах и ЦПС ПО в нейтрофилах крови крыс при действии ионизирующего излучения в процентах относительно контрольной группы в различные сроки наблюдения.
110
Таким образом, ионизирующее излучение вызывает интенсификацию анаэробных процессов в лимфоцитах и снижение активности бактерицидных систем в нейтрофилах.
При рассмотрении коэффициента лимфоциты/сегментоядерные нейтрофилы у животных этой группы отмечено колебание данного показателя в пределах 1.44 -1.68 усл.ед., что согласно Л.Х. Гаркави оценивается как развитие НАРО «тренировки» [1].
Комбинированное действие ограничения подвижности и ионизирующего излучения на крыс вызывало изменения, отличные от их изолированного действия. Так, на первые сутки эксперимента средняя активность СДГ снизилась на 7% относительно значений контрольной группы животных. При увеличении сроков эксперимента до 5 суток средняя активность СДГ в лимфоцитах у крыс имела тенденцию к у величению относительно контрольного уровня.
При комбинированном действии ионизирующей радиации и ограничения подвижности активность а-ГФДГ незначительно увеличилась на первые (12%) и пятые (8%) сутки воздействия при сравнении со значениями группы интактных животных (рис. 3).
СДГ а-ГФДГ ПО
исслед. показ.
Рис. 3. Динамика средних активностей СДГ и а-ГФДГ в лимфоцитах и ЦПС ПО в нейтрофилах крови крыс при комбинированном действии рентгеновского излучения и гипокинезии (ГК+Р) в процентах относительно контрольной группы в различные сутки наблюдения.
Анализируя полученные данные активности пероксидазы было отмечено снижение показателя на 34% и 23% (р<0,05) при одно- и пятикратном воздействии рассматриваемых факторов соответственно относительно показателей животных контрольной гру ппы
Таким образом, эффекты комбинированного действия ионизирующего излучения и ограничения подвижности отличались от таковых при изолированном воздействии изучаемых факторов. Не наблюдалось снижения средней активности дегидрогеназ. характеризующих гипокинетический стресс, более того, эти
111
показатели имели тенденцию к увеличению, которое было выражено меньше, чем при изолированном действии ионизирующего излучения. КМ гипокинезии для этих показателей был больше т ля. что говорит о том. что рентгеновское излучение препятствует снижению неспецифической резистентности, характерного для гипокинетического стресса. Для различных показателей модифицирующий эффект был выражен неодинаково: наиболее ярко он проявлялся в отношении дегидрогеназ в лимфоцитах (рис. 4). Определение типа адаптационной реакции по коэффициенту л/н показало, что в этих условиях у животных стресс-реакция не развивалась (л/н >1).
0.8 0,6 0.4 0,2 0 -0,2
□ СДГ
□ а-ГФДГ
■ ПО
фон 5
сутки эксперимента
Рис. 4. Коэффициенты модификации (усл.ед.)средних активностей СДГ и а-ГФДГ и ЦПС ПО гипокинезии на действие ионизирующего излучения.
Ранее показано. что стресс-лимитирующим действием обладают низкоинтенсивные электромагнитные излучения сверхнизкой [12] и крайневысокой частот [13]. Полученные нами данные свидетельствуют о том, что и фактор другой природы и более высокой интенсивности может обладать стресс-протекторным действием. Для подтверждения этих данных необходимы дальнейшие исследования.
С другой стороны и стресс-факторы при их комбинированном действии модифицируют развитие адаптационных реакций на действие не только неионизирующих [11, 14]. но и ионизирующих излучений.
Модификация реакций крыс на ионизирующее излучение ограничением подвижности проявлялась по-иному: гипокинезия несколько препятствовала интенсификации анаэробных процессов в лимфоцитах, но усиливала ЦПС ПО в нейтрофилах. Эти процессы выражались в отрицательных значениях КМР. Кроме того, КМр по модулю был ниже, чем КМгк. что свидетельствует о менее выраженном влиянии ограничения подвижности на реакции, вызываемые ионизирующим излучением, чем наоборот (рис. 4. 5).
112
фон 5
сутки эксперимента
■ сдг
□ а-ГФДГ
В ПО
Рис. 5. Коэффициенты модификации (усл.ед.) средних активностей СДГ и а-ГФДГ и ЦПС ПО ионизирующего излучения на действие гипокинезии.
Таким образом, ионизирующее излучение препятствует развитию стадии тревоги гипокинетического стресса на ограничение подвижности, но с другой стороны ограничение подвижности лимитирует интенсификацию анаэробных процессов в лимфоцитах и способствует более выраженном}' снижению активности бактерицидных систем нейтрофилов у крыс с ограниченной подвижностью. Дальнейшие исследования позволят уточнить и расширить полученные данные.
ВЫВОДЫ
1. Эффект комбинированного действия ограничения подвижности и ионизирующего излучения отличается от таковых при их изолированном действии.
2. При кратковременном (1-5сутки) комбинированном действии ГК и ионизирующего излучения не наблюдается снижение активности бактерицидных систем нейтрофилов и энергетических процессов в лимфоцитах, характерных для стадии тревоги гипокинетического стресса.
3. Ограничение подвижности потенциру ет снижение активности бактерицидных систем нейтрофилов. но ограничивает интенсификацию анаэробных процессов в лимфоцитах крови крыс, подвергнутых действию ионизирующего излучения в течение 1-5 суток.
Список литературы
1. Гаркави Л.Х.. Квакина Е.Б.. Кузьменко Т.С. Ангистрессорные реакции и акгивациоииая терапия. Реакция активации как п\ть к здоровью через процессы самоорганизации. - М.: «Имедис», 1998. - 656 с.
2. Европейской конвенции о защите позвоночных животных, которые используются для экспериментальных и других научных целей Страсбург, 18 марта 1986 г.: Сборник договоров Совета Европы: Украинская версия // Е.М.Вишневский (пер. та ред.) - К.: Парламентское издательство, 2000. - 654 с.
3. Кулагин Д.А., Болондинский В.Е. Нейрохимические аспекты эмоциональной реактивности и двигательной активности крыс в новой обстановке Успехи физиол. наук. - 1986. - Т. 17, № 1. - С. 92.
4. Лилли Р. Патологическая техника и практика гистохимии. - М.: Мир, 1969. - 648 с.
113
5. Михайлов А.В. Функциональная морфология нейтрофилов крови крыс в процессе адаптации к гипокинезии: Автореф. дис... канд. биол. наук: 03.00.13 СГУ. - Симферополь. 1985. - 25 с.
6. Нарциссов Р.Н. Применение N-нитротетразолия фиолетового для количественной цитохимии дегидрогеназ лимфоцитов человека Р.П.Нарциссов Арх. анат. - 1969. - № 5 - С. 55-91.
7. Пигаревский В.Е. Зернистые лейкоциты и их свойства. - М.: Медицина, 1978. - 128 С.
8. Робинсон М.В.. Топоркова Л.Б.. Труфакин В.А. Морфология и метаболизм лимфоцитов. -Новосибирск: Наука, 1986. - 125 с.
9. Сантана Вега Л. Роль индивидуальных особенностей двигательной активности в развитии гипокинетического стресса у крыс.: Автореф. дисс.....канд. биол. наук. - Симферополь.-1991.-21с.
10. Слоним А.Д. Учение о физиологической адаптации Экологическая физиология животных. - Л.: Наука. 1979.-С. 79-183.
11. Темурьянц Н А.. Чуян Е.Н. Реакция крыс с различными индивидуальными особенностями на действие микроволн Сб. докл. XI междунар. симпоз. по гидромагнитной электродинамике. - Т. 1.-1992. -С. 126-129.
12. Темурьянц Н А.. Михайлов А.В. Влияние слабого переменного магнитного поля сверхнизкой частоты на развитие гиперкоагуляционного синдрома при ограничении подвижности крыс Биофизика. - Т.ХХХ. вып. 6. - Москва. 1985. - С. 1046-1049.
13. Чуян Е.Н., Махонина М.М. Изменение функциональной активности лимфоцитов крови крыс как отражение модифицирующих эффектов низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ и гипокинетического стресса Таврический медико-биологический вестник. -2005. - Т. 8. № 3. - С. 142-145.
14. Чуян Е.Н., Махонина М.М., Заячникова Т.В. Модифицирующее действие гипокинетического стресса на изменение показателя синтетической активности лимфоцитов крови крыс при воздействии низкоинтенсивного ЭМИ КВЧ // Ученые записки таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». -2006. -Т. 19 (58). -№ 1. -С. 105-112.
15. Kaplow T.S. A Histochemical prosedure for localizing and evaluation leukocyte alkaline phosphatase activity in smears of blood and marrow / Blood. - 1955. - No. 10. - P. 1023-1029.
Темур'япи H.A., Костюк О.С., Ярмолюк Н.С., Туманят/ КМ. Особливост! комбшованого дп обмеження рухливосп й ¡ощзуючого випромшювання на неспецн<1пчну решстентшсть пащошв //
Вчеш записки Тавршського нацюнального ушверситету ¡м. B.I. Вернадського . Серш „Бюлопя. х1м1я". -2007.-Т.20(59).-№3.-С. 107-114.
Дослщжеш 0C06.TiiB0CTÍ комЙШвано! ди обмеження рухливойД та юшзуючого випромшювання на неспециф1чну резистентшсть пацюив. Результата дослщження показали, що ефект комб1новано! дп факгорш вщртзняеться вщ таких при 1хнш ¡зольовашй ди. Також вщзначено, що обмеження рухливоси иотенц1юе зниження активност1 бактерицидних систем нейтрофил1в, але обмежуе ¡нтенсиф1кац1ю анаеробних ироцес1в у лимфоцитах кров1 пацююв, цщданих jii юшзуючого випромшювання, а рентгешвське вппром1нювання Ймпуе розвпток стадй' тривоги г1пок1нетачного стресу.
Кчючовг слова: г1поюнез1я, юшзуюче випром1нювання, пероксидаза, середня актнвшсть сукцинатдепдрогенази (СДЕ) та а-гл1церофосфатдег1дрогенази (а-ЕФДЕ).
Temuiyants Х.А., Kosfyuk A.S., Yarmofyuk N.S., Tmncmycmts K.N. Combined action of restriction of mobility of an ionizing radiation on nonspecific resistencv of rats are investigated. // Uchenye zapiski Тал richeskogo Natsionalnogo Universiteta im. V. I. Vernadskogo. Series «Biology, chemistiy». - 2007. -V.2CM59). -№3.-P. 107-П4.
Features of the combined action of restriction of mobility of an ionizing radiation on nonspecific resistency of rats are investigated. Results of research have shown, that the effect of the combined action of factors differs from those at their isolated action. Also restriction of mobility potencial decrease in activity of bactericidal systems neutrophils is noted, that, but limits an intensification anaerobic processes in leucocytes blood of the rats treated to action of an ionizing radiation, and x-ray radiation limited development of a stage of alarm hypokinetic stress.
Key words: hypokinesia, an ionizing radiation, bactericiad and energetic systems
Поступило в редакцию 26.11.2007 г.
114
