CC BY
58
ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
© Ильичева В.Н., Ушаков Б.Н., 2012 УДК 616.895.4:616.832-004.2
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ГИСТОХИМИЧЕСИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА КРЫС
В.Н. Ильичева, Б.Н. Ушаков
Воронежская государственная медицинская академия им. Н. Н. Бурденко, г. Воронеж
Изучались изменения активности ферментов энергетического метаболизма в коре головного мозга крыс после однократного облучения в дозе 0,5 Гр. Проведено сравнение гистохимических показателей в новой, старой и древней коре головного мозга.
Ключевые слова: активность ферментов, ионизирующее излучение, кора головного мозга, крыса, гистохимический метод, радиационный фон.
В настоящее время внимание многих ученых обращено к изучению влияния ионизирующего излучения в диапазоне доз, превышающих естественный радиационный фон и вызывающих острое радиационное поражение организма (до 0,5 Гр ~ 50 сГр) [7-9].
Обследование персонала и ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС показало, что проявления острого лучевого поражения кроветворной и нервной систем начинались у ряда лиц, облученных дозами в 1,5-2 раза меньшими, чем 1,0 Гр (100 сГр). Последняя, согласно общепризнанному положению является пороговой для развития лучевой болезни [11-13].
Действие малых доз внешнего облучения существенно отличается по распределению энергии от такового при непосредственном влиянии радионуклидов на органоиды клетки в случае инкорпорированного облучения [3]. Вероятно поэтому Е.Б. Бурлакова и соавт. [2] не выявили строгую дозовую зависимость при воздействии малых доз радиации (до 25 сГр и выше 25 сГр) по количеству хромосомных аберраций в лимфоцитах; авторы показали, что большее значение при таких дозах может иметь нарушение антиоксидантного статуса. Изу-
чение заболеваемости и смертности у ликвидаторов подтвердило результаты экспериментов на животных и показало наличие максимальных показателей при дозе 1015 сГр, при минимальных значениях у лиц, получивших дозы порядка 25 сГр.
Таким образом, диапазон доз от значений естественного радиационного фона до 50-100 сГр (0,5-1,0 Гр), условно называемых «малыми ионизирующими дозами» (т. е. малые дозы ионизирующей радиации, превышающие природный радиационный фон, при которых ионизация превалирует над возбуждением, но не наступает острое радиационное поражение [3]), представляет большой интерес для выявления последствий радиационного воздействия.
Цель нашего исследования состояла в изучении действия ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр (мощность дозы -50 сГр/ч) на различные в филогенетическом отношении зоны коры головного крыс.
Материалы и методы
Эксперимент спланирован и проведен на базе Государственного научноисследовательского испытательного института военной медицины МО РФ (г. Москва). В его основу положены данные о лучевой
нагрузке у военнослужащих-ликвидаторов аварии на ЧАЭС и состоянии их здоровья в ранние и отдаленные сроки пострадиационного периода. Эксперимент выполнен на 120 половозрелых крысах-самцах массой 200-230 г, в возрасте 1,5-2 месяцев (к началу эксперимента). В связи с методическими условиями животные были объединены в 20 групп по 6 крыс в каждой.
Содержание животных и выведение их из опыта проводилось согласно «Международным рекомендациям по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» (1985), приказу МЗ РФ № 267 от 19.06.2003 г. «Об утверждении правил лабораторной практики».
Крыс облучали однократно в дозе
0,5 Гр с мощностью дозы 50 сГр/ч. Дозиметрический контроль равномерности облучения осуществлялся клиническим дозиметром 27012, стержневая камера которого располагалась в поле облучения. Неравномерность дозового поля составила ±15 %. Животных выводили из эксперимента через 2 ч,5 ч,1 сут,3 сут, 7 сут, 14 сут, 30 сут,6 мес., 1 г. и 1,5 г.
Материалом служила новая кора (верхняя лобная извилина и передняя лимбическая область), старая кора (гиппокамп: поля САі-СА4, зубчатая фасция), древняя кора (пириформная зона). Выбор участков мозга осуществлялся на основании цитоархитектонических карт [4, 10].
Нефиксированные фрагменты мозга комбинировали в тканевые блоки [5] и замораживали в твёрдой углекислоте при
температуре -70°С. В камере криостата при температуре -20°С готовили срезы толщиной 10 мкм. Выявление активности сукци-натдегидрогеназы (СДГ) и лактатдегидро-геназы (ЛДГ) проводили тетразолийредук-тазными методиками с использованием соответствующего субстрата и соли «нитро-СТ» в модификации Нахаласа [6]. Активность глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) выявляли по методике [1]. Количественную оценку ферментов в микропрепаратах определяли по величине оптической плотности конечных продуктов гистохимических реакций в видимой части спектра с помощью программы “Видео-Тест-Морфо”, (ООО “Иста-Видео-Тест”, С.-Петербург).
Полученные данные обрабатывались с помощью программ «Microsoft Excel 2003», «Statistica 6.0» for Windous. Статистический анализ количественных переменных основывался на вычислении средней величины, дисперсии, среднего квадратичного отклонения, ошибки среднего арифметического, коэффициентов ассиметрии и эксцесса. При этом учитывали характер закона распределения параметров: в условиях нормального распределения выборки для оценки вероятности различий использовали критерий Стьюдента, в остальных случаях - непараметрический критерий Вилкоксона. Объем материала, необходимого для исследования, определяли методом аккумулированных средних. Достоверными при этом считались различия с вероятностью более 0,95 (Р<0,05).
А
%
Активность ферментов в различных отделах коры головного мозга крыс при однократном облучении в дозе 0,5 Гр. Обозначения: по оси абсцисс - время после облучения, по оси ординат активность ферментов, выраженная в % к контролю; БК - биологический контроль; А - верхняя лобная извилина; Б - передняя лимбическая область; В - старая кора; Г - пириформная зона древней коры.
Результаты и их обсуждение
Проведенные исследования позволили установить ряд особенностей в динамике активности ферментов (рис. 1). В ранние сроки после облучения (2-5 ч), а так же с 7-х по 30-е сут во всех изучаемых отделах коры головного мозга регистрируется синхронное повышение активности ЛДГ и СДГ, сопровождающееся снижением активности Г-6-ФДГ. По прошествии 6 мес пострадиационного периода наблюдаемые показатели приближались к контрольным цифрам. В конце срока наблюдения в древней и старой коре обнаруживается достоверное повышение активности СДГ и Г-6-ФДГ на фоне снижения уровня ЛДГ по сравнению с контролем. Вместе с тем в структурах неокор-текса - передней лимбической области и верхней лобной извилине отмечалось синхронное снижение активности всех изучаемых ферментов, а также приближение показателей к контрольному уровню.
Выводы
При однократном сеансе облучения ионизирующим излучением в дозе 0,5 Гр все изучаемые отделы коры головного мозга крыс активно реагируют на повреждающий фактор. При этом можно выделить периоды активации как анаэробного, так и анаэробного метаболизма глюкозы -от 2 до 5 ч, а так же с 7по 30 сут. Однако, в филогенетически более молодых отде-
лах коры головного мозга к концу срока наблюдений активность ферментов стабилизируется, приближаясь к уровню контрольных значений. В тоже время в филогенетически старых отделах коры метаболические изменения к концу срока наблюдений превышают уровень физиологических значений нормы.
Литература
1. Берстон М. Гистохимия ферментов / М. Берстон. - М.: Мир, 1965. - 464 с.
2. Особенности биологического действия малых доз облучения / Е.Б. Бурлакова [и др.] // Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека / под ред. Е.Б. Бурлаковой. - М., 1996. -
С. 149-182.
3. Малые радиационные воздействия и здоровье человека (очерки системного анализа) / И.В. Воронцов [и др.]. - М.; Воронеж: ВГУ, 2002. - 276 с.
4. Курепина М.М. Мозг животных / М.М. Курепина. - М.: Наука, 1981. - 148 с.
5. Петрухин В.Г. Методика комбинированных тканевых блоков для сравнительного патоморфологического изучения радиационной патологии / В.Г. Петрухин, Н.А. Гайдамакин // Радиационные аспекты реактивности организма в связи с космическим полетом. - М.: Наука, 1971. - Сер.: Проблемы космической биологии. - Т. 14.
- С. 369-378.
6. Пирс Э. Гистохимия теоретическая и прикладная / Э. Пирс. - М.: Мир, 1962.
- 962 с.
7. Радиационная безопасность. Рекомендации МКРЗ 1990 г. Пределы годового поступления радионуклидов в организм работающих, основанные на рекомендациях 1990 года: Публ. 60 МКРЗ: пер. с англ. - М.: Энергоатом-издат, 1994. - Ч. 1. - 192 с.
8. Радиационная защита. Публикация МКРЗ № 26: пер. с англ. / под ред. А.А. Моисеева, П.В. Рамзаева. - М.: Атомиздат, 1978. - 88 с.
9. Рекомендации МКРЗ. Публикация 41. Дозовые зависимости нестохастических эффектов: пер. с англ. - М.: Энер-гоатомиздат, 1987. - 108 с.
10. Светухина В.М. Цитоархитектоника новой коры мозга в отряде грызунов (белая крыса) / В. М. Светухина // Арх. анатомии, гистологии и эмбриологии.
- 1962. - Т. 42, № 1. - С. 31-45.
11. Чернобыль: радиационная психофизиология и экология человека / И.Б. Ушаков [и др.]. - М.: ГНИИИ АиКМ, 1997. - 247 с.
12. Экология человека после Чернобыльской катастрофы: радиационный экологический стресс и здоровье человека / И.Б. Ушаков [и др.]. - М.; Воронеж: ВГУ, 2001. - 723 с.
13. Ушаков И.Б. Человек в небе Чернобыля. Летчик и радиационная авария / И.Б. Ушаков, Б.И. Давыдов, С.К. Солдатов. - Ростов н/Д., 1994. - 171 с.
THE EFFECT OF SMALL DOSES OF IONIZING IRRADIATION ON HISTOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF RATS BRAIN CORTEX
V.N. Ilicheva, B.N. Ushakov
Changes of activity of energetic metabolism enzymes were studied in rats brain cortex after a single exposure of irradiation in a dose of 0,5 Gy. The comparison of histo-chemical indicators in neocortex, archicortex and paleocortex has been carried out.
Key words: enzyme activity, ionizing radiation, the cerebral cortex, rat, histochemical-method, the background radiation.
Ильичева Вера Николаевна - кандидат медицинских наук, доцент кафедры нормальной анатомии человека Воронежской государственной медицинской академии им. Н.Н. Бурденко.
394036, г. Воронеж, ул. Студенческая, 10, ВГМА.
Ушаков Борис Николаевич - доктор медицинских наук, профессор, в.н.с. ФГУЗ «Всероссийский центр экстремальной и радиационной медицины им. Е.М. Никифорова» МЧС РФ.
