CC BY
10Вчеш записки Тавршського нацiонального унiверситету iM. В.1. Вернадського Серiя «Бшлопя, xiMia». Том 25 (64). 2012. № 4. С. 122-135.
УДК 612.119 + 612.017.1 + 612.014.482
В1ДНОВЛЕННЯ ДОБОВОГО РИТМУ ПОКАЗНИК1В КРОВОТВОРЕННЯ Й 1МУН1ТЕТУ П1СЛЯ РАД1АЦ1ЙНОГО ВПЛИВУ
Кузьменко О.В.
Державна Установа «1нститутмедичноЧрадюлоги 1м. С.П. Григор'ева НАМН Украти»,
Хартв, Украина
E-mail: kyzmenko@meta. ua
Виявлено вплив типу реагування дослщжуваних показниюв гемопоезу експериментальних тварин на тривалють пострадiацiйного вщновлення добових ритмiв системи кровотворення: пперреактивш тварини мали бшьш високий ступiнь панцитопенй в порiвняннi з гiпореактивними. Було показано, що дiя юшзуючо! радiацii в сублетальнiй дозi (4,0 Гр) по^зному впливае на змiну добових ритмiв системи гемопоезу залежно вщ часу доби опромiнення й реактивност тварин: ушкоджуюча дiя радiацil на лiмфопоез у гiпореактивних щурiв, опромшених о 20:00, була мiнiмальною. Оцшка дослiджуваних показникiв iмунiтету щурiв рiзних типiв реагування, опромiнених у рiзний час доби, показала глибоку депреаю системи iмунiтету у гiперреактивних тварин, опромшених о 8:00, у ш^внянш з ппореактивними, опромiненими о 20:00. Встановлено залежшсть радiочутливостi щурiв в експеримен'п вiд типу 1х реакцп на психоемоцiйний стресовий вплив.
Ключовi слова: добовi ритми, рентгенiвське випромшювання, система кровотворення, система iмунiтету, шдивщуальна радiочутливiсть.
ВСТУП
Розвиток сучасних технологш супроводжуеться застосуванням юшзуючих виmромiнювань в медициш, бюлоги та mромисловостi, що зумовлюе потребу розробки метод1в мш1м1заци !х негативних наслщюв. Тому поглиблеш р1зносторонш радюбюлопчш дослщження, зокрема в галуз1 рад1ацшно! медицины та бюлоги, е актуальними. Визначення групово! та ¡ндивщуально! радючутливосп оргашзму е одним з першочергових завдань радюбюлоги. Реакцп оргашзму у вщповщь на пошкоджуючу д1ю рад1ацшного фактора не супроводжуються автономними змшами ф1зюлопчних параметр1в та функцш, а е взаемообумовленою штегральною вщповщдю р1зномаштних функцюнальних систем [1-4]. Серед яких ютотну роль вщграють кровотворна та 1мунна системи [5, 6]. Складш нейроендокринш змши, що характеризують реактивнють оргашзму з дп стрес-фактор1в, вщображують змши морфолопчного складу кров1 [7-10] та ¡мунореактивносп, i проявляються в перерозподш ¡мунокомпетентних кттин, активацп ауто1мунних процес1в та фазних змш функцюнально! активносп макрофагово-фагоцитарно! ланки 1муштету [11, 12].
Значний науковий та практичний штерес пов'язаний з питанням рштшчно! оргашзаци р1зномаштних процес1в в оргашзм1 як в норм1, так i при патологи. Оскшьки в бюритмолопчному аспект здоров'я е оптимальним сп1ввщношенням
взаемозалежних ритмiв фiзiологiчних функцiй оргашзму та 1хньою вiдповiддю закономiрним ритмiчним змшам умов довкiлля, аналiзом змiни цих ритмiв та !х неyзгодженостi допомагае глибше зрозyмiти механiзми виникнення й розвитку патолопчних процесiв [13, 14].
Вщомо, що фiзiологiчнi реакци оргашзму пiдпорядкованi ритмiчнiй оргашзацп основних систем гомеостазу. Тому, одним i3 шлях1в дослiдження реакци органiзмy на вплив екзогенних факторiв радiащйноl природи, може бути здшснене з урахуванням часового аспекту, тобто добового ритму взаемоди й взаемозумовленост системи гомеостазу оргашзму [15, 16]. У медико-бюлопчних дослщженнях все бiльшого поширення набувае бюритмолопчний пiдхiд, на основi якого визначаеться чyтливiсть показникiв гомеостазу за ди пошкоджувальних чинникiв. За сучасними уявленнями вiдповiдь гомеостатичних систем на екстремальний вплив значною мiрою детермiнована шдивщуальною реактивнiстю органiзмiв. Вирiшення ще1 проблеми потребуе розробки нових експериментальних пiдходiв [17, 18].
Сьогоднi не викликае сyмнiвiв той факт, що в умовах стресу вщбуваеться фазна змша показникiв гомеостазу [19]. Данi про вплив стресового фактора на iмyнологiчнi показники рiзних за реактивнiстю тварин нечисленш й не дозволяють отримати чiтке уявлення про вiдповiднy реакщю гомеостатичних систем на змiнy стану оргашзму [20]. Вивчення механiзмiв розвитку реакцш гомеостатичних систем на зовшшнш подразник (стресор) в залежност вiд ll вихiдного стану може вщкрити перспективи цiлеспрямованого впливу на даш системи, а також прогнозувати результат ди стресового фактора залежно вiд вихiдного стану лiмфоендокриних взаемодш [21, 22]. Однак залежнiсть стосовно реакцш оргашзму у вщповщь на подразники, у тому числ^ й юшзуюче випромiнювання, не завжди очевидна [23].
Проблема регуляцп гемопоезу та iмyнноl вiдповiдi, за екстремального впливу вважаеться однiею з актуальних у сучаснш медицинi. При цьому найважлившим е експериментальне обгрунтування механiзмiв, що обумовлюе варiабельнiсть вiдповiдi на екстремальш фактори, у тому числi юшзуюче випромшювання, кровотворно! та iмyнноl систем з використанням бiоритмологiчного пiдходy для визначення оптимальних часових схем корекци ятрогенних ускладнень [24, 25].
Метою роботи е з'ясування динамiки пiслярадiацiйного вiдновлення добових ритмiв фyнкцiонyвання систем кровотворення й iмyнiтетy вiдмiнних за реактивнютю експериментальних тварин (щyрiв) для ощнки групово1 та iндивiдyальноl радючутливость
МАТЕР1АЛИ I МЕТОДИ
Дослiдження проведено на 184 бших безпородних щурах-самцях тримiсячного вiкy, масою 180 - 220 г. Тварин утримували в стандартних умовах вiварiю при стандартному св^ловому та харчовому режимах (вода та 1жа ab libitum). Дослщження проводили вiдповiдно до нацiональних „Загальних етичних принципiв проведення експериментiв на тваринах" (Укра1на, 2001), що узгоджуеться з положенням „Свропейсько1 конвенцil про захист хребетних тварин, якi використовуються для експериментальних та шших наукових цiлей " (Страсбург,
1986). Цдокадш prn-ми вивчали пpотягом доби о 6:00, 12:00, 18:00, 24:00 та о 6:00 наступно1' доби. Хаpактеpистика 24-годинного (ц^кадного) pитму була вiдобpажена: мезоpом (сеpедня величина погодженого pитму показникiв, що вивчаються), амплiтудою (половинна piзниця мiж мiнiмумом i максимумом вiдповiдноï Cosinus функцн), та акpофазою (час максимуму вщ 24:00 годин, як вщбиття функцiï. Такий пiдxiд дозволяe сxаpактеpизувати pитмiчнiсть пpоцесу i визначити його значущють. Ритм e значущiм, якщо амплiтуда коливань вiдpiзняeться вiд нуля [26].
За два тижш до о^омшення тваpин пiддавали стpес-впливу (iммобiлiзацiя). Для фоpмування стiйкого псиxоемоцiйного-стpесового стану викоpистовували модель iммобiлiзацiйного сфесу. Тваpин пpив'язували за лапи до деpев'яноï основи 26x15 см у положенш на животi. Щуpи знаxодилися в умоваx моделi пpотягом 3-x годин. Пеpед iммобiлiзацieю та в^азу пiсля цieï пpоцедуpи у тваpин визначали вмiст лiмфоцитiв та нейфофшв в пеpифеpичнiй кpовi за допомогою гематолопчного аналiзатоpа, та обчислювали коефiцieнт ïx спiввiдношення (л/н). За ступенем змш коефiцieнту л/н пiсля iммобiлiзацiï вiдносно виxiдного значення щуpiв pозподiлили на гpупи - гiпеppеактивнi та гiпоpеактивнi.
Тваpин pазово тотально о^омшювали о 8:00 (гpупа I - гiпеppеактивнi, гpупа III - гiпоpеактивнi тваpини) та о 20:00 (група II - гiпеppеактивнi, гpупа IV -гiпоpеактивнi тваpини) у дозi 4,0 rp на pентгенiвському апаpатi РУМ-17 пpи напpузi 190 кВ, силi стpуму 10 мА, фiльтpаx 0,5мм Cu + 1 мм Al. Потужшсть поглинуто1' дози 0,216 rp/xb, шкipно-фокусна вiдстань становила 15 см.
Показники систем кpовотвоpення та iмунiтету вивчали пpижиттeво на 3, 7, 14, 21, 30-ту добу шсля pазового опpомiнення.
Кpов в^б^али з xвостовоï вени. Пpоведенi гематолопчш (визначення вмiсту еpитpоцитiв, гемоглобiну, лейкоципв, лiмфоцитiв та нейтpофiлiв у пеpифеpичнiй кpовi; визначення клiтинностi кiсткового мозку) та iмунологiчнi (визначення фагоцитаpноï активност нейтpофiлiв пеpифеpичноï кpовi, вмiсту iмуноглобулiну класу Ig G та ц^кулюючж iмунниx комплексiв у пеpифеpичнiй ^ов^ методи дослiдження, а також методи математично1' статистики та метод математичного анатзу "^^rop" для оцiнки бiологiчниx pитмiв [27, 28].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА ОБГОВОРЕННЯ
Стан кровотворно'1 системи щуpiв, якi пiддалися стресу, пiсля опромшення.
Pеактивнiсть експеpиментальниx тваpин оцiнювали за величиною коефiцieнту вiдношення вмiсту лiмфоцитiв до нейтpофiлiв, виpаженому у вiдсоткаx для кожно1' тваpини до та шсля стpесу [29]. Вжщне значення коефiцieнту л/н до iммобiлiзацiï в сеpедньому за вибipкою складало 2,30 i 0,09. За змшами коефiцieнту л/н пiсля iммобiлiзацiï щуpiв pозподiлили на: гiпеppеактивниx (л/н < 2,30 i 0,09) i гiпоpеактивниx (шсля iммобiлiзацiï л/н > 2,30 i 0,09). Cеpеднe значення даного коефiцieнту л/н у гiпеp- (^упи I, II) i гiпоpеактивниx (^упи III, IV) тваpин, вiдповiдно, доpiвнювали 0,47 i 0,01 i 1,02 i 0,08 (вщмшносп мiж дугами вipогiднi; Р < 0,01).
Кiлькiсне спiввiдношення тварин складало: гiперреактивнi щури - 16 %, гiпореактивнi - 30 %, нормореактивш - 54 %.
Зпдно з даними [3, 7], найбшьшу радiорезистентнiсть мають нормореактивнi тварини. Тому, в робой ц тварини не використовувались.
Тварин з рiзною реактивнiстю опромiнювали у дозi 4,0 Гр у двох часових точках о 8:00 та о 20:00. Проведет дослщження показали, що час опромшення iстотно впливае на характер пiслярадiацiйного вiдновлення системи кровотворення у тварин з рiзною реакцiею на стрес.
У дослiджених групах тварин на 3-тю добу загальний вмют лейкоцитiв (рис.2) знижувався бiльш шж на 75% порiвняно з вихщним рiвнем. На 7-му добу спостертали короткочасне пiдвищення вмiсту цих кл^ин, яке залишалось нижчим порiвняно з контрольними значеннями. Причому навiть на 30-ту добу не було зареестровано повного вiдновлення рiвня клiтин до вихщних величин. Виняток складали гшореактивш тварини, опромiненi о 20:00 (група IV).
А
100 80 60 40 20 0
* * **
1.ЧЧЧЧЧЧЧЧ III IV
к
?10 0
9 90
ц 80 м
; 70 60 50
В
-Жг
ГЫ
Рис. 2. Пiслярадiацiйна динамша кiлькостi клiтин периферично! кровi ппо- та гiперреактивних тварин: А - загальна кiлькiсть лейкоцитiв (х 109/л), Б - кiлькiсть нейтрофiлiв (%), В - кшьюсть лiмфоцитiв (%), контроль - до iмобiлiзацil, * - Р<0,05
- вiдносно контролю, ** - Р < 0,05 - мiж показниками груп (I, III) та (II, IV)
11 0
*
*
1 4
21
3 0
до б а
Biдносний вмют лiмфоцитiв у тваpин I та II ^уп на 3-тю добу був нижчим поpiвняно з показниками, заpеeстpованими у щуpiв III та IV ^уп i значно вiдpiзнявся вiд контpольниx значень. Biдносний вмiст нейтpофiлiв у тваpин III та IV ^уп був вдвiчi вищим за вжщний piвень, як у тваpин I та II ^уп. На 14-ту добу спостеpiгали коpоткочасне, найбiльш в^ажене зpостання вiдносного вмiсту лiмфоцитiв та зниження вщносного вмiсту нейтpофiлiв.
Однак, на 30-ту добу не вщбувалося повного вiдновлення кiлькостi клiтин ^мфоципв та нейтpофiлiв) до контpольного piвня, за винятком тваpин IV ^упи (pис.2).
Наявнiсть коpоткочасного пiдвищення в пеpифеpичнiй кpовi вiдносного вмiсту лiмфоцитiв (бiльше як на 85 %), ^и загальному опpомiнюваннi щуpiв, e вiдобpаженням пpоцесiв пiсляпpоменевоï pегенеpацiï piзниx pосткiв кiсткового мозку. B меxанiзмi утвоpення лiмфоïдного пiку (на 14 добу шсля опpомiнення) мають значення два пpоцеси - pозмноження та м^ащя клiтин. Саме мiгpацiя може обумовлювати подальше (шсля 14 дiб) зниження лiмфоцитiв, оскiльки пеpифеpична ^ов - основний мобiльний pезеpвуаp, з якого кл^ини надxодять до мюць функцiонування [30].
Oпpомiнення в pанковi години (о 8:00) як для гшо-, так i для гiпеppеактивниx щуpiв пpизводило до зниження кттинного складу кiсткового мозку, що вказуe на ушкоджуючу дiю опpомiнення на кpовотвоpну систему. Активна пpолiфеpацiя в юстковому мозку гiпоpеактивниx тваpин, о^омшенж о 20:00, чеpез 21 добу шсля о^омшення спpияла активнiшому вщновленню пулу кpовотвоpниx клiтин в цш гpупi тваpин. Це може бути пов'язано не тшьки з pеактивнiстю тваpин, але й з pитмiчними змiнами клiтинноï пpолiфеpацiï в кpовотвоpнiй тканинi.
На дpугому етапi експеpименту пpоведено дослiдження циpкадниx (добовиx) prnT^ кpовотвоpноï системи. Bпpодовж доби змiнюeться пpолiфеpативна активнiсть ïï центpального оpгана - кiсткового мозку. Biдобpаженням пpолiфеpативноï активностi кiсткового мозку e добовi змiни piвня ядpовмiсниx клiтин пеpифеpичноï кpовi: лейкоцитiв, нейтpофiлiв та лiмфоцитiв [31, 32].
Bивчено вплив о^омшення на xаpактеpистики циpкадниx pитмiв коливань величин гематологiчниx показникiв у rirap- та гiпоpеактивниx щуpiв, опpомiнениx у piзний час доби, впpодовж дослщженого пiсляпpоменевого пеpiоду. Наведенi данi свщчать, що xpоноpитмам гематологiчниx показникiв властивi гpуповi вiдмiнностi вiд iнтактниx щуpiв (pис. 3, 4).
На 3-тю добу шсля pадiацiйного впливу спостеpiгали (pис. 3, 4) зсув а^офаз добовиx pитмiв змiн вiдносного вмюту лейкоцитiв, яка пpиxодилась на 1:56 i 0:45 -для ^упи I, та 20:12 i 1:15 - для ^упи II. Для гiпоpеактивниx тваpин акpофаза змiщувалася i ^жодилась на 1:40 i 0:12 - для ^упи III, та на 13:18 i 1:10 - для ^упи IV. А^офази добовж pитмiв змiн загального вмiсту лiмфоцитiв вipогiдно змiщувалися з pанкового на шчний час, як для rirap- так i для гiпоpеактивниx щуpiв. Акpофази добовиx pитмiв змiн вщносного вмiсту нейтpофiлiв вipогiдно змiщувались i пpиxодились на 13:09 i 0:35, та на 16:51 i 1:10 (Р<0,05) - для ^упи I та II вщповщно. Для гiпоpеактивниx тваpин акpофаза змiщувалась i пpиxодилась на 15:52 i 0:22 - для ^упи III, та на 17:07 i 1:40 - для ^упи IV.
4:48 0:00 19:12 14:24 9:36 4:48 0:00
А
лей коцити
Б
нейтрофiли
-контроль -група I
- - - А - ■ група II 10:48-, 9:36-
т к 8:24-
« -1 *
Ь 7:12-
1 6:00-
4:483:36-
2:24-
1:12-
0:00-
■ ■ ■ група I — група II
доба
В
лiмфоцити
- -контроль
------ група I
група II
*- —*-
А / ^ к
/ \ъ/ \ 1
}
* *
ж ■
30 доба
30 доба
4:48
0:00
9:36
4:48
0:00
3
7
3
7
Рис. 3. Динамша акрофаз добових ршмв змшення кшькост клiтин периферично! кровi гiперреактивних тварин, опромiнених в рiзний час доби: А -загальна кшьюсть лейкоцитiв (х 107л), Б - кiлькiсть нейтрофiлiв (%), В - кшьюсть лiмфоцитiв (%). По осi ординат - год/хв
Гшерреактивш тварини характеризуються вiдновленням добових рштшв вмiсту клiтин периферично! кровi (загальний вмiст лейкоцитiв, вiдносний вмют нейтрофiлiв та лiмфоцитiв) на 7-у добу, однак по^м спостерiгали зниження даних показникiв (до 30-1 доби). До 30-1 доби тiльки в груш IV спостер^алося вiдновлення добових рштшв вмiсту усiх вивчених лейкоцитарних клiтинних популяцiй. У гiперреактивних тварин спостертали широкий часовий iнтервал, у межах якого вщ доби до доби коливаеться положення акрофаз на 24-годиннш шкалi. Чим бiльше даний часовий штервал, тим менш стшким виявляеться добовий ритм. Широкий часовий штервал зсуву акрофаз на 24-годиннш шкалi призводить до розвитку
десинхронозу, що супроводжуеться зниженням стiйкостi до ди пошкоджувальних чинниюв (iонiзуюче випромiнювання). Для гiпореактивних тварин, опромшених о 20:00 (група IV), цей часовий штервал був вужчим. Це шдтверджуеться i змiнами ампл^уд добових ритмiв, у гiперреактивних тварин вони були вищими на 1,5 - 2 %, шж у гшореактивних тварин за весь перюд спостережень. Циркадна система з стшкими ритмами е бiльш рухливою [33], тобто оргашзми такого типу швидше адаптуються за ди пошкоджувальних чинниюв.
А
Рис. 4. Динамiка акрофаз добових ритмiв змiн кiлькостi кттин бшо! кровi гiпореактивних тварин, опромшених в рiзний час доби: А - загальна кiлькiсть лейкоцитiв (х 10 9/л), Б - кiлькiсть нейтрофiлiв (%), В - кшьюсть лiмфоцитiв (%). По осi ординат - час доби, год/хв
Для визначення вiрогiдностi iснування ритмiв було використано метод математичного анатзу «Косинор», що дозволяе охарактеризувати ритмiчнiсть
пpоцесy та визначити його вipогiдностi. Пщ час aнaлiзy вipогiдностi pитмiв ypaxовyвaли, що елiпс не повинен пpоxодити кpiзь центр координат (тому що в цьому випaдкy акрофаза припадатиме на весь 24 годинний перюд). З дотриманням дано1' умови pозpaxовaнi нами ритми e вipогiдними. У данж тварин 6уло виявлено ч^ю вipогiднi pитмiчнi коливання вмiстy кл^ин бiлоï кpовi (рис. 5)
Вщновлення циpкaдниx pитмiв до 30-ï доби не спостерталося для всix груп. Нaйбiльшi змiни акрофаз на 24-часовш шкaлi зaфiксовaно у гiпеppеaктивниx щypiв, опpомiнениx о 8:00 (група I). Опромшення експеpиментaльниx тварин у дозi 4,0 Гр у вечipнi години, що зб^аеться з максимальним вмютом коpтикостеpоïдiв i мiнiмaльною пpолiфеpaтивною актившстю кiсткового мозку тварин, призводить до меншого ефекту щодо мieлопоезy, поpiвняно з ранковим опpомiненням. Тобто застосування iонiзyючого випpомiнювaння у xpономодyлюючомy pежимi дозволяе не тiльки визначити час його найменшо1' д^', але й надае можливiсть використання бiльш високиx доз опpомiнення з ypaxyвaнням його ефекту у фaзax пiдвищеноï резистентносн оpгaнiзмy.
Рис. 5. Pозподiл гpyповиx косиноp-дiaгpaм добовиx pитмiв змiн кшькосп клiтин бiлоï кpовi: 1 - для добового ритму зaгaльноï кшькосп лейкоцитiв (x 109/л), 2 - для добового ритму кшькосп лiмфоцитiв (%), 3 - для добового ритму кшькосп нейтрофЫв (%)
Ощнка стану iMyHHOÏ системи щурiв pi3HOÏ реактивностi пiсля опром1нення. П1сля iммобiлiзaцiйного стрессу в гpyпi гiпеppеaктивниx тварин спостер^али зниження вмiстy циpкyлюючиx iмyнниx комплексiв (ЩК), та пiдвищення вмюту iмyноглобyлiнy класу G (IgG). У груш гiпоpеaктивниx щypiв ця динамша була iнвеpтовaнa (рис. б), тобто вмют ЦЖ - пiдвищyвaвся на 13 %, а вмют IgG навпаки знижувався на 46 %. Це може бути пов'язано з перевагою симпaтикотонiчноï (ерготропно1) фази у гiпеppеaктивниx тварин, в той час, як для гiпоpеaктивниx щypiв бшьш виражена парасимпатична (трофотропна) pеaкцiя [33].
Це шдтверджуеться шдвищенням вмюту Ц1К у периферичнiй кровi в ппореактивних щурiв пiсля стрес-впливу.
Пюля опромiнення змiна циркадних ритмiв дослщжуваних iмунологiчних показникiв, як у ппо-, так i у гiперреактивних тварин, були односпрямованими.
Вiдмiнностi iмунноl вщповщ у тварин рiзних типiв полягала в часi вiдновлення циркадних рштшв, що важливо для органiзму, який перебувае в екстремальнiй ситуаци (рис. 7).
А
ч о
30
25
20
15
10
I 1групяI
................... група II
| I група III | I група IV
* контроль
**
"1 'Я
**
1 —I—ц®-«
• • *-• |Х|
и!
пiсля стрессу
14
21
О сш
2,5 2
1 ,5 1
0,5 0
Б
ь
I
□трупа I 30-рупаДрба □ група III □група IV "контрол ь
1
А
п|сля стресу
30 доба
Рис. 6. Змiни показниюв iмунноl системи в сироватцi кровi гiпо- та гiперреактивних щурiв, опромшених у рiзний час доби: А - циркулюючi iмуннi комплекси, Б - iмуноглобулiн класу О, * - Р < 0,05 вщносно контролю, ** Р < 0,05 -мiж показниками груп (I, III) та (II, IV), контроль - до iммобiлiзацil
*
щ
5
0
3
7
4
3,5
3
3
7
14
У гшерреактивних тварин на 14-у добу шсля радiацiйного впливу спостертали вiдновлення циркадних ритмiв iмунологiчних показниюв (фагоцитарно! активностi нейтрофiлiв, 1ш О та ЩК).
Для гiпореактивних тварин вщновлення добових ритмiв даних iмунологiчних показникiв спостерiгалось тiльки для тварин, опромшених о 20:00 (група IV) до 30-1 доби спостереження.
А
Фагоцитарний iиндекс
Фагоцитарне число
0:00 21:36 19:12 16:48 14:24 12:00 9:36 7:12 4:48 2:24 0:00
контроль
30 доба
0:00 21:36 19:12 16:48 14:24 12:00 9:36 7:12 4:48 2:24 0:00
30 доба
21:36 19:12 16:48 14:24 12:00 9:36 7:12 4:48 2:24 0:00
Бактерицидна актившсть нейтрофлв
30 доба
0:00 21:36 19:12 16:48 14:24 12:00 9:36 7:12 4:48 2:24 0:00
1ндекс завершеност ф агоцитозу
контроль
30 доба
Рис. 7. Змша акрофаз добових рштшв фагоцитарно! активносп нейтрофМв периферично! кровi гiперреактивних тварин, опромшених о 8:00 (група I) та о 20:00 (група II): А - фагоцитарний шдекс, Б - фагоцитарне число, В - бактерицидна актившсть нейтрофшв, Г - iндекс завершеносп фагоцитозу. По ос ординат - час доби, год/хв
Б
В
Г
Така штенсивна первинна реакщя на дда радiацi! у гiперреактивних тварин може сприяти тому, що вiдновлення спостерiгаeться в короткий часовий промiжок, а поим настае виснаження й тривала депрешя iмунно! системи. Зазначенi розбiжностi в чаш прояву реакцiй iмунно! системи на радiацiйний вплив можуть бути одним з факторiв, що визначають радiорезистентнiсть органiзму.
Рис. 9. Розподш групових косинор-щаграм добових ритмiв показникiв гуморально! (Ig О, Ц1К) та клггинно! (фагоцитарно! активностi нейтрофiлiв: Фi, Фч, БАН, 1ЗФ) ланок iмунно!' системи експериментальних тварин (I, II, III та IV груп): 1 - для добового ритму ^ О та ЩК, 2 - для добового ритму БАН та ЕЗФ, 3 - для добового ритму Фi та Фч
Примтка: ^ О - iмуноглобулiн класу О, ЦЖ - циркулюючi iмуннi комплекси, Фi -фагоцитарний iндекс, Фч - фагоцитарне число, БАН - бактерицидна актившсть нейтрофшв, IЗФ - шдекс завершеностi фагоцитозу
Використання методу математичного аналiзу „Косинор" свiдчить, що для експериментальних тварин (I, II, III та IV груп) характерш вiрогiднi ритмiчнi коливання показникiв гуморально! (^ О, ЦIК) та кттинно! (фагоцитарно! активностi нейтрофiлiв: фагоцитарний iндекс, фагоцитарне число, бактерицидна активнiсть нейтрофшв, iндекс завершеностi фагоцитозу) ланок iмунно! системи (рис. 8).
Проведенi експериментальш дослiдження е пiдставою вважати, що гшерреактивш тварини мають високу радючутливють порiвняно з гiпореактивними. Добовi ритми систем кровотворення та iмунiтету тюно пов'язанi мiж собою та без сумшву генетично детермiнованi, що шдтверджуе необхiднiсть урахування циркадно! ритмiчностi у кожного оргашзму за умов радiацiйного впливу, оскiльки !х ритми iндивiдуальнi.
ВИСНОВКИ
1. У робот дослщжена динамiка пiслярадiацiйного (вплив юшзувально! радiацi! у дозi 4,0 Гр) вщновлення добових ритмiв систем гемопоезу та iмунiтету у тварин рiзних типiв реагування на психоемоцiйний стрес для оцiнки радiочутливостi органiзму.
2. Виявлено розходження у змiнах показниюв гемопоезу в експериментальних тварин (щурiв) на iммобiлiзацiйний стрес, що дозволило роздшити !х на групи (гшо- та гiперреактивних).
3. Виявлено, що тривалiсть пiслярадiацiйного вщновлення циркадних ритм1в кровотворення тварин залежить вiд типу реагування на психоемоцшний стрес: гiпеppеактивнi тварини мали бшьш високий ступiнь панцитопеип поpiвнянно з гшоре активними.
4. Показано, що змши циркадних pитмiв гемопоезу июля опpомiнення тварин залежать вщ часу доби опpомiнення й !х pеактивностi: лiмфопоез у гiпоpеактивних щуpiв, опpомiнених о 20:00, виявився иайбшьш резистентним поpiвняно з iншими тваринами та часом !х опpомiнення.
5. Показано вipогiдне зниження дослiджених показииюв 1мунио! системи на 30 -40 % у пперреактивиих тварин, опpомiнених о 8:00 вщносно контрольного piвня, поpiвняно з гiпоpеактивними, опpомiненими о 20:00 (зниження даних показникiв вiдносно контрольного piвня, склало менш 5%).
6. Виявлено, що опромшення у piзний час доби iстотно впливае на пiсляpадiацiйне вiдновлення добових pитмiв показниюв систем кровотворення та iмунiтету у piзних по чутливостi на психоемоцшний стрес тварин. Для гшореактивних тварин (опромшених о 20:00) показано вщновлення 24 годинного ритму дослiджуваних показниюв.
Список лiтератури
1. Гольдберг Е.Д. Закономерности структурной организации систем жизнеобеспечения в норме и при развитии патологического процесса / Е.Д. Гольдберг, А.М. Дыгай, В.В. Удут [и др.] - Томск: Изд-во Томского Университета, 1996. - 282 с.
2. Даренская Н.Г. Возможности прогнозирования индивидуальной тяжести поражения при лучевых воздействиях в сверхлетальных дозах. Прогнозирование по ранней реакции на облучение / Н.Г. Даренская, А.О. Короткевич, Т.С. Малютина [и др.] // Радиационная биология. Радиоэкология. -2001. - Т.41, №2. - С. 165 - 170.
3. Гродзинський Д.М. Радюбюлопя: [тдруч. для студ. бюл. спещальностей вищих заклад1в осв1ти] / Д.М.Гродзинський. - К.: Либщь, 2000. - 448 с.
4. Кудаева О.Т.Влияние длительной физической нагрузки на иммунные реакции in virto и in vivo у экспериментальных животных / О.Т Кудаева, О.П.Колесникова, И.Н.Оськина [и др.] // Иммунология. - 2007. - №2. - C. 102 - 105.
5. Азарскова М. В. Пристосувальш реакцп iмунноI системи у рековалесценив гостро! променево! хвороби у вщдаленому ^p^i тсля опромшення: автореф. дис на здобуття наук. ступеня канд. мед. наук: спец. 00.01.03 / М.В. Азарскова. - К., 2002. - 20, [1] с.
6. Ito A., Long Term Health. Effect of Radioctive Contamination. Proc 2 nd ISTC/SAC seminar "Large Scale Area Remediation" VN11TF / A.Ito, Long Term Health. - Snezhinsk, 21 - 25 June. - 1999. -Р.69-75.
7. Гаркави Л.Х. Адаптационные реакции и резистентность организма / Л.Х Гаркави, Е.Б.Квакина, М.А. Уколова. - [3-е изд.]. - Ростов-на-Дону: Издательство Ростовского Университета, 1990. - 224 с.
8. Никифорова Н.А. Стан деяких показниюв катанного iмунiтету шоперабельних хворих на рак шийки матки залежно вщ часу проведення хемопроменево! терапп / Н.А.Никифорова, Н.Е.Прохач, О.В.Кузьменко [та ш.] // Буковинський медичний вюник. - 2006. - №4. - С.114 - 117.
9. Halberd F. Chronomics: circadian and circaseptan timing of radiotherapy, calories, perhaps nutriceuticals and beyond / F. Halberd, G. Cornelissen, М. Hasting [et al.] // Jornal of Experimental Therapeutics and Oncology. - 2003. - №3. - P. 223 - 260.
10. Барабой В. А. Стресс: Природа, биологическая роль, механизмы, исходы / В.А. Барабой. - К.: Фитосоциоцентр, 2006. - 424 с.
11. Хлусов И.А. Адренергическая регуляция продукции интерлейкинов клетками костного мозга в условиях иммобилизационного стресса / И.А. Хлусов, А.М. Дыгай, Е.Д. Гольдберг // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. - 1993.- №12.- С.570 - 572.
12. Орлова Е.Г. Модуляция функциональной экспрессии адренорецепторов фагоцитирующих клеток при остром стрессе и введении гидрокортизона / Е.Г. Орлова, Д.В. Ланин, Ю.И. Шилов // Медицинская иммунология.- 2003.- Т.5, № 3 - 4.- С.209 - 210.
13. Немирович-Данченко Е.А. Влияние пролактина на стесс-индуцированное изменение пролиферативной активности лимфоцитов / Е.А. Немирович-Данченко, Е.Е. Фомичева // Медицинская иммунология. - 2003. - Т.5, № 3 - 4. - С.209.
14. Tru R. Clonality of the stem cell compartment during evolution of myelodysplastic syndromes and other bone marrow failure syndromes / R.Tru, L. Gondek, C.O'keefe, J.P.Maciejewski. // Leukemia. - 2007. -Vol. 7. - Р.165 - 170
15. Михайленко А.А. Гипотеза пространственно-временной организации функциональной активности иммунной системы. / А.А. Михайленко // Медицинская иммунология. - 2006. - Т.6, №3 - 5. -С.239 - 240.
16. Haus E. Chronobiology of the Mammalian Response to Ionizing Radiation. Potential Applicatons in Oncology / Е. Haus // Chronobiol. Int. - 2002. - Vol.19, № 1. - P.77 - 100.
17. Кириличева Г.Б. Адаптационно-биоритмологический подход при изучении особенностей влияния иммуномодуляторов на показатели иммунной и нейтроэндокринной систем у мышей имбредных линий / Г.Б.Кириличева, М.С.Соловьева, А.В.Пронин // Медицинская иммунология. - 2003. - Т.5. №3 - 4. - С. 299.
18. Collis S.J. Emerging links between the biological clock and the DNA damage response / S.J. Collis, S.J. Boulton // Chromosoma. - 2007. - № 5. - Р. 45 - 55.
19. Шаляпина В.Г. Индивидуально-топологические особенности гормональных реакций у собак при психоэмоциональном стрессе / В.Г.Шаляпина, Н.И.Войлокова, Н.Ф.Суворов, В.В.Ракицкая // Росийский физиологический журнал им. И.М.Сеченова. - 2001. - Т. 87, №7. - С.926 - 932.
20. Шапиро Ф.Б. Гормональная регуляция секреции гепарина тучными клетками крыс при стрессорных воздействиях / Ф.Б. Шапиро, Б.А.Умарова, С.М. Струкова // Росийский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 1998. - Т. 84, № 5 - 6. - С.469 - 473.
21. Кузьменко О.В. Добовi коливання мieлотоксичностi щклофосфану / О.В. Кузьменко // Укра'шський радюлопчний журнал. - 2004. - Т. XII, вип. 3. - С. 277 - 291.
22. Рагинене И.Г. Влияние вегетативной нервной системы на показатели иммунитета и особенности иммунореактивности человека./ И.Г.Рагинене, Н.И. Камзавлакова, Г.В.Булыгин // Медицинская иммунология. - 2002. - Т. 4, №2. - С. 131 - 132.
23. Arjona A. The circadian gene mPer2 regulates the daily rhythm of IFN-gamma / A. Arjona, D.K. Sarkar // J. Interferon Cytokine Res. - 2006. - Vol.26 (9). - P. 645 - 649.
24. Haus F. Biologic rhythms in hematology / F. Haus // Path.Biol. - 1996. - Vol. 44, N 7. - P. 618 - 630.
25. Хаитов Р.М. Иммунитет и стресс. / Р.М.Хаитов, В.П.Лесков // Росийский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. - 2001. - Т. 87, №8. - С. 1060 - 1073.
26. Карп В.П. Вычислительные методы анализа в хронобиологии и хрономедицине / В.П.Карп, Г.С. Катинас - СПб: Восточная корона, 1997. - 116 с.
27. Медицинско лабораторные технологии и диагностика. Т.2 / [под ред. проф. А.И. Карпищенко] -СПб: Интермедика, 1999. - С. 307 - 308.- Справочник мед. лаб. технологий).
28. Гамалея Н.Б. Сравнение двух методов определения Ig G, А, М (спектрофотоменрия и радиальная иммунодиффузия) / Н.Б.Гамалея, Н.А. Мондрус // Клиническая лабораторная диагностика. -1994. - № 1. - С. 6 - 7.
29. Горизонтов П.Д. Система крови как основа резистентности и адаптации организма / П.Д. Горизонтов // Патологическая физиология и экспериментальная терапия. - 1981. - №2. - C. 55 - 63.
30. Кончаловский М.В. Дозовые кривые нейтрофилов и лимфоцитов при общем относительно равномерном гамма-облучении / М.В.Кончаловский, А.Е. Баранов, В.Ю.Соловьев // Медицинская радиология. - 1991. - Т.36, №1. - С. 29 - 33.
31. Focan C. Chronobiological Concepts Underlying the Chronotherapy of Human Lung Cancer / С. Focan // Chronobiol. Intern. - 2002. - Vol.19, №1. - P.253 - 274.
32. Комаров Ф.И. Роль проблемной комиссии «Хронобиология и хрономедицина» РАМН в развитии внутренней медицины / Ф.И. Комаров, С.И.Рапорт, С.М.Чибисов // Клиническая медицина. -2007. - №9. - С. 14 - 16.
33. Степанова С.И. Биоритмологические аспекты проблемы адаптации / С.И. Степанова - М.: Наука, 1986. - 244 с.
Кузьменко Е.В. Восстановление суточного ритма показателей кроветворения и иммунитета после радиационного воздействия / Е.В. Кузьменко // Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». - 2012. - Т. 25 (64), № 4. - С. 122-135. Выявлено влияние типа реагирования изучаемых показателей гемопоэза экспериментальных животных (крыс) на длительность послерадиационного восстановления циркадных ритмов кроветворения: гиперреактивные животные имели более высокую степень панцитопении по сравнению с гипореактивными. Показано, что действие ионизирующей радиации в сублетальной дозе (4,0 Гр) по разному влияет на изменение циркадных ритмов гемопоэза в зависимости от времени суток облучения и реактивности животных: повреждающее действие радиации у гипореактивных крыс, облученных в 20:00, на лимфопоэз было минимальным. Оценка изучаемых показателей иммунитета крыс разных типов реагирования, облученных в разное время суток, показала глубокую депрессию иммунитета у гиперреактивных животных, облученных в 8:00, по сравнению с гипореактивными, облученными в 20:00. Использование ионизирующего излучения в хрономодулирующем режиме позволило не только определить время его наименьшего действия в отношении систем кроветворения и иммунитета, но и использовать более высокие дозы облучения с учетом механизма их действия в фазах повышенной резистентности организма и реактивности животных.
Ключевые слова: суточные ритмы, рентгеновское облучение, система кроветворение, система иммунитета, индивидуальная радиочувствительность.
Kusmenko E.V. Circadian rhythm restoration of some haemopoiesis characteristics and an immunity after radiation exposure / E.V. Kusmenko // Scientific Notes of Taurida V.I. Vernadsky National University. - Series: Biology, chemistry. - 2012. - Vol. 25 (64), No 4. - P. 122-135.
The influence of response type of haemopoiesis characteristics on the duration of postradiotional circadian rhythm blood creation restoration was discovered: hypereactive animals have had more higher degree of pancytopenia in comparison with hyporeactive animals. It was shown that effect of ionizing radiation in sublethal dose (4.0) has different influence on the shifts of haemopoiesis circadian rhythm and depends on exposure time to radiation and animals reactivity: destructive effects of radiation on lymphopoesis among hyporeactive rats exposed to 20:00 have been minimal. Estimation of immunity of rats with the different types of reactivity exposed in different time of 24 hours cycle has shown deep depression of immune system in hypereactive animals exposed at 8:00 in comparison with hyporeactive rats exposed at 20:00. The relationship between radiosensitivity and type of rats response on psychoemotional stress influence haves been discovered. Keywords: circadian rhythm, X-ray, immune system, haemopoiesis system, individual sensitivity.
Поступила в редакцию 19.11.2012 г.
