CC BY
96
Последствия для репродуктивной функции однократного облучения в нестерилизующей дозе антенатальных и половозрелых яичников крыс Вистар
Палыга Г.Ф., Чибисова О.Ф., Иванов В.Л.
ГУ - Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
В исследованиях на 402 крысах Вистар, более 1300 плодов и 1900 крысятах потомства первого поколения изучена репродуктивная функция животных, подвергнутых однократному общему гамма-облучению 60Со в нестерилизующей дозе 1 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) на 10-е сутки их внутриутробного развития (период закладки репродуктивной системы) или в различные сроки (1-е, 4-11 и 30-40 сутки) после радиационного воздействия на половозрелых самок. Потомство самок, облучённых антенатально, или потомство половозрелых животных, беременность у которых наступала в первые 11 суток после облучения, неполноценно, и эта неполноценность более выражена в постнатальном онтогенезе у потомства по материнской линии антенатально облучённых животных.
Ключевые слова: крысы Вистар; облучение антенатальных и половозрелых яичников; репродуктивная функция; потомство.
Расширяющиеся контакты человечества с ионизирующими излучениями (народное хозяйство, медицина, техногенные аварии на различных источниках и т.д.) ставят их в ряд наиболее активных экологических факторов, влияющих не только на здоровье человека и развитие сельскохозяйственных животных, но, что не менее важно, и на потомство облученных родителей, не утративших способность к репродукции. Эта проблема особенно актуальна именно сейчас, после того как человечество продолжает переживать тяжелую трагедию сотен тысяч жертв мирного населения из-за неоправданного применения атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки в 1945 г., Кыштымскую трагедию на производственном объединении «Маяк» в 1957 г., последствия испытаний атомного оружия на полигонах различных стран, трагедию Чернобыля в 1986 г., показавшую опасность неумелого использования ядерной энергии даже в мирных целях. Не является исключением и медицинская практика, т.к. с внедрением диагностических и лечебных методов рентгенологии и радиологии остается актуальным снижение лучевых нагрузок на пациентов, на их органы и ткани и, в первую очередь, на половую систему с целью профилактики наследственных последствий лучевых воздействий уже у потомства облучаемых родителей.
Целью настоящего исследования явилось изучение последствий для потомства, родившегося от крыс Вистар, облучённых в нестерилизующей дозе на 10-е сутки антенатального развития в период закладки у них яичников [2], как наиболее радиочувствительном периоде [4], либо от половозрелых самок, спаренных с самцами в различные сроки (1-е, 4-11 и 30-40 сутки) после облучения. Особенностью данного исследования явилось то, что эксперименты проведены по единой методологии на животных одного вида и в едином эксперименте, позволяющем сравнить в онтогенезе полученные результаты.
Палыга Г.Ф.* - зав. лабораторией, д.м.н.; Чибисова О.Ф. - научный сотрудник; Иванов В.Л. - старший научный сотрудник. Все - сотрудники ГУ - МРНЦ РаМн.
* Контакты: 249036, Калужская обл., Обнинск, ул. Королева, 4. Тел.: (48439) 7-47-80; e-mail: [email protected].
Материал и методики
В работе использованы 402 половозрелые самки-крысы Вистар, более 1300 плодов и более 1900 крысят их потомства первого поколения. Для оплодотворения самок использовано более 50 интактных половозрелых самцов.
Однократное общее облучение самок осуществляли на гамма-установке «Луч» в дозе 1,0 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) либо на 10-е сутки беременности (период антенатальной закладки яичников плода), либо на разных этапах дифференцировки яичников половозрелых самок (зрелые ооциты - спаривание с самцами в первые сутки после облучения, и ооциты на стадии диктиотены - спаривание с самцами через 4-11 и 30-40 суток после облучения). Влияние радиационного воздействия на течение беременности и родов, эмбриогенез и постнатальный онтогенез потомства определяли по общепринятым для этого критериям [3]. Учитывая, что существенной разницы в массе тела крысят разного пола не установлено, в таблицах представлены усреднённые массы тела крысенка в пометах независимо от его пола. Оценку репродуктивной способности половозрелого потомства крыс, облучённых антенатально, проводили по материнской линии (потомство самок, подвергнутых облучению, и интактных самцов) и отцовской линии (потомство самцов, подвергнутых облучению, и интактных самок).
Во всех исследованных группах мы не наблюдали гибели плодов на поздних стадиях развития, поэтому показатели постимплантационной гибели характеризовали резорбцию плодов на ранних стадиях их развития. За пометами осуществляли общее наблюдение за физическим развитием в течение 30 сут после рождения, учитывая время начала отлипания ушной раковины, появление первичного волосяного покрова, прорезывания резцов, раскрытия глаз, динамику массы тела крысят и их гибели в течение 4-х недель после рождения, видимые уродства.
Все данные подвергали общепринятому методу статистической обработки с использованием для оценки степени достоверности получаемых результатов 1-критерия Стьюдента. Достоверность различий с контролем признавали при р<0,05. Из-за большого количества фактических данных, полученных в результате исследования, в таблицах представлены лишь показатели, которые достоверно характеризуют отрицательные эффекты облучения.
Результаты исследования и их обсуждение
После облучения крыс как в антенатальном, так и в половозрелом периодах развития, не выявлено изменений в овуляторной активности их яичников, оцененной по числу жёлтых тел в расчёте на одну беременную самку (табл. 1). И если показатели внутриутробной гибели зародышей у антенатально облучённых самок у их потомства как по материнской, так и отцовской линиям не отличались от значений биологического контроля, тем не менее краниокаудальные размеры плодов в этих подопытных группах были достоверно ниже размеров плодов контроля. После облучения яичников половозрелых животных возрастает суммарная внутриутробная гибель зародышей у самок, покрытых самцами через 4-11 и 30-40 суток после радиационного воздействия, в результате чего число живых плодов имеет либо выраженную тенденцию к сни-
жению по сравнению с контрольным значением (спаривание с интактными самцами через 4-11 суток после облучения), либо достоверные различия (спаривание с интактными самцами через 30-40 суток после облучения). Обращает на себя внимание существенное снижение числа женских особей у плодов в группе самок, спаренных с самцами через 4-11 суток после облучения, и, как следствие, превалирования в этой группе мужских особей, возрастает средняя масса плодов.
Несмотря на эти нарушения в развитии зародышей, внешние проявления течения беременности и родов у самок, яичники которых были облучены либо в антенатальный период, либо у половозрелых животных, не отличались какими-либо особенностями от этих процессов у контрольных животных (табл. 2).
Число живых новорожденных крысят в помётах снижено до 6,9±0,6 особей (1=2,4; р<0,05) только у самок, облучённых в половозрелом возрасте и покрытых интактными самцами в первые сутки после радиационного воздействия. Учитывая, что такой объективный показатель нормального течения беременности, как прирост массы тела самок к родам, в этой группе не отличался от значений контроля, не исключено, что снижение числа особей в помете в этой группе связан с невозможностью учёта числа рождённых нежизнеспособными крысят и поедания их самками сразу после родов. В других подопытных группах число живых новорожденных крысят статистически значимо не отличалось от аналогичного значения контроля. Практически во всех подопытных группах не отличалась от контроля и величина фиксируемой исследователем мертворождаемости крысят в помётах (2,2±1,0 %).
Крысята, родившиеся от самок в различных подопытных группах, как правило, имели нормальную массу тела и её динамика в течение 28 суток постнатальной жизни не отличалась от значений контроля (табл. 3), чего нельзя сказать о достоверном снижении выживаемости (до 59,6±2,5 %) в группе крысят, рождённых от самок, яичники которых были облучены в антенатальном периоде (материнская линия), в результате чего в этой группе существенно снижено и число живых крысят в помётах к 28 суток жизни.
Другие критерии постнатального развития крысят потомства первого поколения самок, яичники которых были облучены в дозе 1,0 Гр, либо в период их антенатального развития, либо в половозрелом возрасте, такие, как сроки начала отлипания ушных раковин, покрытия шерстным покровом, прорезывания резцов, раскрытия глаз, видимые аномалии развития во всех подопытных группах были в пределах контрольных значений. Достаточно отметить, что из 1644 новорожденных крысят подопытных групп лишь у 10 (т.е. в 0,62±0,19 % случаев, что не превышает значений интактного контроля, равные 1,36±0,66 %) наблюдались отклонения от нормального развития (4 карлика, масса тела и краниокаудальные размеры которых заметно отставали от средних значений этих показателей в помётах, 4 слепых крысёнка и 2 - с отсутствием хвоста).
49
Исследуемая группа самок Число беременных самок в группе Число желтых тел на одну самку Число мест имплантаций на одну самку Суммарная внутриутробная гибель зародышей, % Число живых плодов на одну самку Краниокау-дальный размер плодов, мм Масса тела плодов, гр Соотношение самки: самцы в помете
Биологический КОНТРОЛЬ 25 11, 1 ±0,4 10,4±0,4 12,1 ±2,0 9,8±0,4 30,1±0,2 2,32±0,03 1,00
Внутриутробное облучение яичников Материнская линия 21 11,3±0,3 10,1 ±0,4 14,3±2,3 9,7±0,4 29,0±0,4* 2,44±0,06 0,92
Отцовская линия 22 11,4±0,4 10,3±0,5 17,0±2,4 9,8±0,4 28,2±0,3* 2,28±0,04 1,06
Облучение яичников половозрелых самок Начало беременности в первые сутки после облучения 16 11, 1 ±0,4 10,4±0,3 13,5±2,6 9,6±0,4 29,8±0,1 2,31±0,03 0,86
Начало беременности через 4-11 сут после облучения 16 10,8±0,3 9,4±0,6 27,7±3,4* 7,8±0,6* 30,4±0,3 2,51±0,06* 0,55
Начало беременности через 30-40 сут после облучения 17 10,4±0,3 9,4±0,3 19,8±3,0* 8,4±0,5* 30,0±0,2 2,40±0,04 1,00
Примечание: Здесь и в последующих таблицах: знаком (*) обозначены показатели, достоверно (р^0,05) отличающиеся от значений биологического контроля.
Радиация и риск. 2008. Том 17. № 3 Научные стать
09
Исследуемая группа самок Число оплодотворённых самок в группе Индекс беременности (%) Прирост массы тела самок к родам (%) Число живых новорожденных крысят в помёте
Биологический КОНТРОЛЬ 39 89,7±4,9 43,2±1,7 8,9±0,6
Внутриутробное облучение яичников Материнская линия 55 80,0±5,4 54,6±1,7* 8,6±0,5
Отцовская линия 90 81, 1 ±4,1 49,8±1,2* 9,0±0,2
Облучение яичников половозрелых самок Начало беременности в первые сутки после облучения 26 73,1±8,7 45,2±2,2 6,9±0,6*
Начало беременности через 4-11 сут после облучения 45 77,8±6,2 46,1±1,8 7,8±0,6
Начало беременности через 30-40 сут после облучения 30 93,3±4,6 45,2±1,8 7,6±0,4
Радиация и риск. 2008. Том 17. № 3 Научные стать
51
Исследуемая группа самок Число живых новорожденных крысят в группе Масса тела, гр Выживаемость крысят за 28 сут жизни, % Число живых крысят в помёте к 28 сут жизни
новорожденных крысят 28-суточных крысят
Биологический КОНТРОЛЬ 311 5,53±0,15 51,88±1,50 90,0±1,7 8,0±0,5
Внутриутробное облучение яичников Материнская линия 376 5,80±0,10 63,53±2,25* 59,6±2,5* 5,1 ±0,6*
Отцовская линия 660 5,85±0,11 56,20±1,26* 87,1±1,3 7,8±0,3
Облучение яичников половозрелых самок Начало беременности в первые сутки после облучения 131 5,75±0,12 54,10±2,20 87,0±2,9 6,0±0,7*
Начало беременности через 4-11 сут после облучения 272 5,85±0,10 53,21 ±1,35 87,5±2,0 6,8±0,6
Начало беременности через 30-40 сут после облучения 205 5,88±0,07 62.66±1,25* 98,0±1,0* 7,4±0,4
Радиация и риск. 2008. Том 17. № 3 Научные стать
Заключение
Проведенные исследования показали, что при избранной дозе однократного радиационного воздействия в 1 Гр на самок в критический для эмбрионов период закладки репродуктивной системы или после облучения половозрелых самок в этой дозе и спаривании их с интакт-ными самцами в различные периоды после радиационного воздействия, эффекты для потомства первого поколения зависят от стадии развития женских половых клеток в момент облучения. Потомство самок, облучённых антенатально, или потомство половозрелых животных, беременность у которых наступала в первые 11 суток после облучения, неполноценно, и эта неполноценность более выражена в постнатальном онтогенезе у потомства по материнской линии антенатально облучённых животных.
Изучая набор поведенческих параметров, связанных с замедлением послеродового развития пренатально облучённых в дозах 0,3 и 5 Гр мышей, авторы [7] приходят к выводу о том, что эффекты радиационного воздействия следует оценивать по качеству жизни целостного организма, а не только по клеточным или молекулярным критериям. Примерно аналогичного мнения придерживаются исследователи [6], которые при антенатальном облучении в дозах 0,1 и 2 Гр яичников крыс на 16-20 дни развития, отмечавшие, что лишь доза 2 Гр вызывала репродуктивные нарушения у женских особей потомства первого поколения, тогда как никаких наследственных генетических повреждений у них обнаружено не было. И хотя послеродовые изменения локомоторной функции и эмоциональной сферы у потомства Р1 Швейцарских мышей, облучённых внутриутробно на разных стадиях развития и в возрасте З мес. в дозах 0,25-0,5 Гр, наблюдались уже после дозы 0,35 Гр, уровень биогенных аминов в гиппокампе не изменялся при всех сроках онтогенеза мышей и дозах радиационного воздействия [5].
Авторам настоящего исследования больше импонирует представление [1] о том, что в проблеме нестабильности генома у потомков облучённых родителей, факт которого сегодня признаётся многими учёными, есть ещё множество вопросов, требующих изучения с целью снижения риска воздействия радиации на человека. И в этом отношении онтогенетические исследования (от антенатального до постнатального развития потомства облучённых родителей) оказывают неоценимую услугу в решении этой проблемы.
Литература
1. Дуброва Ю.Е. Нестабильность генома среди потомков облучённых родителей. Факты и их интерпретация //Генетика. 2006. Т. 42, № 10. С. 1-10.
2. Палыга Г.Ф., Закощиков К.Ф., Эпатова Т.В. и др. Влияние общего гамма-облучения самок на беременность и постнатальное развитие потомства //Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1984. Т. LXXXVII, № 12. С.71-76.
3. Светлов П.Г., Корсакова Г.Ф. Патогенное действие ионизирующих излучений на эмбриогенез крыс //Влияние ионизирующего излучения на течение беременности, состояние плода и новорожденного. Л.: Медгиз, 1960. С. 37-72.
4. Шахдинарова Л.В., Палыга Г.Ф. Отдалённые последствия облучения яичников крыс в процессе эмбрионального развития //Радиобиология. 1989. Т. 29, № 2. С. 175-178.
5. Baskar R., Devi P.U. Influence of gestational age to low-level gamma irradiation on postnatal behavior in mice //Neurotoxicology and Teratology. 2000. V. 22, N 4. P. 593-602.
6. Martine zflores I., Saez C., Egozcue J. et al. Effect of ionizing radiation on oocytes of prepubertally irradiated rats //International Journal of Radiation Biology. 2000. V. 76, N 10. P. 1403-1407.
7. Wang B., Ohyama H., Haginoya K. et al. Adaptive response in embryogenesis: II. Retardation of postnatal development of prenatally irradiated mice //Radiation Research. 1999. V. 152, N 2. P. 119-123.
Consequences for reproductive function of the unitary irradiation in not sterilizing doze antenatal and sexual maturity ovaries rats Wistar
Palyga G.F., Chibisova O.F., Ivanov V.L.
Federal Institution - Medical Radiological Research Center of RAMS, Obninsk
In researches on 402 rats Wistar, more than 1300 fruits and 1900 young rats posterities of the first generation are investigated reproductive function of the animals, subjected to unitary total gamma irradiation 60Со in not sterilizing doze 1 Gy (capacity of a doze 0,003sGy/s) for 10 day of their intrauterine development (the period of a bookmark of reproductive system) or in various terms (1, 4-11 and 30-40 day) after radiating influence on sexual maturity females. Posterity females, irradiated antenatal, or posterity sexual maturity animals, pregnancy at which came in the first 11 day after an irradiation, defectively, and this inferiority is more expressed in postnatal ontogenesis at posterity on a parent line antenatal the irradiated animals.
Ключевые слова: rats Wistar; irradiation of antenatal and sexual maturity ovaries; reproductive function; posterity.
