CC BY
18
УДК: 616.89-008.46/.48:616.831:612.398:591.3-092.9
Л.А. Романенко, О.Г. Родинський
ВПЛИВ МАЛИХ ДОЗ 1ОН1ЗУЮЧОГО ВИПРОМ1НЮВАННЯ НА СТАН ГЛ1АЛЬНИХ ПРОМ1ЖНИХ Ф1ЛАМЕНТ1В У ЩУР1В У ГЕРОНТОГЕНЕЗ1
Дтпропетровська державна медична академiя
кафедра фiзiологiï
(зав. - д.мед.н., проф.П.О.Неруш)
Ключовi слова: iонiзуюче випромтювання, ЦНС, нейроспецифтт бтки мозку, старiння
Key words: ionizing radiation, CNS, neurospecific albumen of brain, ageing
Вивченню особливостей впливу радiащ! на оргашзм присвячено багато дослщжень, пере-важну кiлькiсть iз яких отримано в експе-риментах на тваринах [2,3,11]. 1х аналiз вказуе на суттеву чутливiсть нервово! системи до радь ацiйного впливу. На цей час численними кл> нiчними спостереженнями, в тому чи^ при оцiнцi стану здоров'я учасниюв лшвщаци нас-лщюв аварп на ЧАЕС, пiдтверджена висока чутливють ЦНС до впливу навт невеликих доз радiацil [1, 5]. Ц спостереження спростовують бiльш ранш уявлення про радiорезистентнiсть нервово! системи [6, 9]. Однак, поряд iз цим, залишаеться вiдкритим питання про змши стану нейроспецифiчних бiлкiв головного мозку, що беруть участь у мнестичних процесах за умов тривало! ди низькодозованого опромшення. Залишаеться практично невивченим i питання про цi змши у вшовому аспект - в процес герон-тогенезу.
Мета дослiдження - вивчити стан нейроспе-цифiчних бшюв мозку, що беруть участь у мнес-тичних процесах, за умов тривало! дп низькодозованого опромшення у щурiв у процесi ста-рiння.
МАТЕР1АЛИ ТА МЕТОДИ ДОСЛЩЖЕНЬ
Дослiдження проведено на 58 статевозрiлих щурах двох вшових груп: молодих (4-мюячш тварини масою 130-150 г) та старих (1,5 - рiчнi тварини масою 250-290 г) [7].
Загальне рентгешвське опромiнення проводили на установщ РУМ-17 (доза - 0,0129 Кл/кг; потужшсть дози 0,143 мА/кг; напруга - 200 кВ;
Резюме. Изучали влияние малых доз ионизирующего излучения на состояние адаптивных функций центральной нервной системы в ге-ронтогенезе с учетом нейроспецифических белков мозга, которые принимают участие в мнестических процессах. Исследовано защитное влияние превентивного курсового введения (7 дней) перед облучением животных пироцетама, что проявлялось в ослаблении депримирующего действия радиации на нейрохимическую организацию головного мозга. Summary. There was studied influence of small dozes of ionizing radiation on the state of adaptive functions of the central nervous system in gerontogenesis, taking into consideration the neuro-specific brain albumins was studied. There was investigated a protective influence of preventive pyrocetam injecting (7 days) before animals, irradiation, this manifested in diminishing of depriming action of radiation on neurochemical organization of the brain.
ампераж - 15 мА, фшьтр - Cu 0,5; шюряно-фо-кусна вщстань - 50 см; час - 1,6 хвилини; поле -20х20). Bci групи тварин отримували аналопчну дозу опромшення протягом 1 доби, 1, 2 та 3 тиж-шв. Викликаш радiащею змши оцшювали при досягненш дано! дози.
Для нейрохiмiчних дослщжень у тварин вилучали головний мозок, охолоджували i розд> ляли на вщдши. Для дослщження брали по 0,2 г тканини (головний мозок загалом, кора великих швкуль, мозочок гшокамп), гомогешзували за допомогою гомогешзатора в 4,5 мл 0,025 М трис-буферi (рН 8,0), що мютив 2 мМ ЕДТА, 1 мМ 2-меркаптоетанолу, 0,1 мМ феншметилсульфонш-фторид i соевий iнгiбiтор трипсину (10 мкг/мл). Гомогенат центрифугували у центрифузi при 30000 g протягом 60 хвилин. Супернатант (Si) мютив розчинну форму бшка дальних фша-ментiв. Осад ресуспензували в 1 мл rie! ж буфер-но! системи, яка додатково мютила 4М сечовини. Супернатант, який отримували тсля другого центрифугування (S2), мiстив нерозчинну фша-ментну форму ГФКБ i триплет бiлкiв нейрофша-ментiв. Кiлькiсть бiлкiв нейрофiламентiв i ГФКБ визначали за допомогою ракетно-лшшного iмуноелектрофорезу. Вмiст загального бiлка в екстрактах визначали методом Лоурi в модиф> кацi! Мiллера [13]. Визначення полiпептидного складу промiжних фiламентiв гли проводили методом iмуноблотингу iз застосуванням моно-специфiчно! антисироватки [7].
Вс манiпуляцi! з тваринами виконували у вщ-повiдностi iз вимогами бюетики [10,12]. Отри-
маш результати обробляли за допомогою тради-цiйних методiв варiацшно! статистики [4].
РЕЗУЛЬТАТИ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ
Аналiз результатiв дослiджень показав, що одноразове опромiнення не викликае суттевих змiн у вмiстi бiлка дальних промiжних фша-ментiв в ушх вiддiлах мозку обох груп тварин. Це можна пояснити тим, що зростання вмюту м-РНК ГФКБ пюля пошкодження спостерiгалося лише за 4-5 годин i сягало максимального зна-чення на 4-у добу. Зростання рiвня iмунореак-тивного ГФКБ реестрували на 24-48-у годину.
На 7-у добу експерименту рiзко зменшувався рiвень розчинно! форми ГФКБ у всiх структурах, що вивчались, а також спостершалася поява деградованих форм полiпептидiв. Так, у корi головного мозку зменшення цього показника становило 39% (р<0,05) - у молодих i стiльки ж -у старих щурiв. В гiпокампi також вщзначалося зниження розчинно! форми бшка, але рiзною мiрою, в залежносп вiд вiку: у молодих тварин -на 21% (р<0,05), у той час як у старих - на 40%, тобто вдвiчi штенсившше. Ще бiльш виразна демонстращя ще! закономiрностi, а саме - бшьш ефективне зниження рiвня нейроспецифiчних бiлкiв у старшiй вiковiй груш - простежувалася в мозочку: зменшення розчинно! форми ГФКБ у старих щурiв становило 28% (р<0,05) при вщсутносп iстотних змiн у молодих тварин.
Фшаментна форма ГФКБ меншою мiрою зазнавала змiн. У корi та гiпокампi на 7-у добу опромшення не вiдзначалося в будь-яких пору-шеннях на рiвнi цього показника. Тшьки в мозочку кшькють цiе! форми фiламентного кислого бшка знижувалася приблизно рiвною мiрою в обох вшових групах - на 30% (р<0,05) у молодих i на 33% (р<0,05) у старих щурiв.
Значно нижчий рiвень бшка дальних про-мiжних фiламентiв у мозку старих щурiв може бути наслщком деяких особливостей цього цитоскелетного компоненту [8]. Бшьш низька кшькють розчинно! форми ГФКБ пояснюеться тим, що метаболiчна активнiсть промiжних фша-ментiв знижуеться з вiком [7,13]. У той самий час зростае схильнють бшюв промiжних фша-менпв до деградацi!.
Цiлком можливо, що доза опромшення 0,0129 Кл/кг, яку тварини отримували протягом 7 дiб, спричинила значнi пошкодження в цитоскелет глiальних клiтин. За цей час кл^ини неспро-можнi компенсувати порушення, що викли-кались дiею радiацi!, особливо нервовi клiтини старих щурiв, якi мають нижчу метаболiчну ак-тивнiсть [7,13].
До 14-го дня експерименту показники вмюту розчинно! форми ГФКБ у корi i гшокамш молодих i старих тварин були на рiвнi вихiдних величин. У мозочку щ параметри ставали вищи-ми вихiдних на 27% (р<0,05) - у старих i на 23% (р<0,05) - у молодих щурiв. Крiм розчинно! форми ГФКБ, рiвень фiламентного компонента практично не змшювався в мозочку, а в гшокамш навт шдвищувався на 22% (р<0,05) у молодих i на 20% (р<0,05) - у старих тварин.
До 21-го дня експерименту збершалася схожа картина - подальше тдвищення рiвня нейро-специфiчних бiлкiв, яке намiтилося на 14-й день опромшення. У корi головного мозку вмют розчинно! форми ГФКБ в обох вшових групах не вiдрiзнявся вiд початково! величини. У мозочку цей показник також не виявив будь-яких вшових особливостей i був пiдвищений у порiвняннi з початковим рiвнем у молодих i старих щурiв приблизно рiвною мiрою - на 27% (р<0,05) i 30% (р<0,05) вщповщно. I тiльки в гiпокампi були зареестроваш вiковi вiдмiнностi в реагуванш нервово! тканини на низькодозоване опром> нення. А саме, у молодих тварин вщзначалося значне тдвищення рiвня розчинно! форми ГФКБ, яке становило 34% (р<0,05), у той час як у старих тварин такий ефект був вщсутшм. Вмют шшо! форми ГФКБ - фшаментно! - також по-м^но змiнювався. У гшокамш спостершалося однакове пiдвищення рiвня цього показника в обох вшових групах - на 24% (р<0,05) - у молодих i 26% (р<0,05) - у старих тварин. У мозочку статевозрших i старих щурiв концен-трацiя фiламентного бшка була за абсолютною величиною однакова i не вiдрiзнялася вiд початково!. У неокортекс спостерiгалися схож змши: пiдвищення рiвня фiламентно! фракцп ГФКБ у молодих тварин становило 24% (р<0,05), а у старих - 29% (р<0,05).
Змiни, викликанi опромiненням, пiддавалися корекцi! пiрацетамом шляхом його штрапери-тонеального введення в дозi 400 мг/кг маси протягом усього дослщження, вiдповiдно одноразово, на сьомий, чотирнадцятий та двадцять перший дш. Так, у групi молодих щурiв вщ-значене в гшокамш незначне (13%) зниження вмюту фшаментно! форми ГФКБ на 7-й день опромшення на фот шрацетаму залишалось без змш. Така ж закономiрнiсть вщзначалася i в мозочку. Якщо через 7 дiб опромiнення реестру-валося зниження кiлькостi фiламентного ГФКБ на 30% (р<0,05), то попередне введення шрацетаму не порушувало рiвень цiе! форми нейро-специфiчного бiлка.
Таким чином, превентивне введення шраце-
08/ Том XIII/ 2
5
таму протягом 7 дiб експерименту проявляло протекторну дда на фшаментну форму ГФКБ у гшокамш i мозочку при опромiненнi. До 14 i 21 дiб експерименту ютотних змiн у вмiстi фша-
ментного ГФКБ у всiх мозкових структурах, яю вивчались по вщношенню до вихiдного зна-чення, не вщзначалося.
Таблиця 1
Пор1вняльний аналп вм1сту ГФКБ у структурах головного мозку молодих щур1в п1д впливом низькодозованого опромшювання за р1зних умов його фракцюнування
Ввдносна тльюсть фшаментноК форми ГФКБ
мозочок гшокамп кора великих твкуль
1 день опромшення - 4,9 - 1 - 3
опромшення + трацетам - 0,8 - 0,2 - 4
7 день опромшення - 30* - 13* + 23*
опромшення + трацетам _ 7* + 3 + 20*
14 день опромшення + 14 + 22* + 14
опромшення + трацетам + 12 15* + 21*
21 день опромшення + 23 + 23* + 24*
опромшення + трацетам + 17* 17* + 19*
Прим1тка: * - вщмшносп м1ж контрольною I дослщними групами достов1рш (р<0,05)
Дещо шша картина спостерiгалася в групi старих тварин. До 7 доби опромшення, як i у молодих щурiв, мало мiсце зниження кшькосп фшаментно! форми ГФКБ у мозочку. У корi i гiпокампi опромшених щурiв вiдхилень у кон-центраци цього показника не вiдзначалося, так само, як i при введенш препарату. Ще бiльшi вiдмiнностi виявлено на 14 i 21 дш експерименту: в гiпокампi вщзначалося пiдвищення рiвня фшаментно! форми ГФКБ до 22% (р<0,05) i 23% (р<0,05), вiдповiдно, що не вщзначалося у молодих щурiв.
При ди низькодозованого опромiнення у всiх групах щурiв виявленi змiни полiпептидного складу ГФКБ у гшокамш, мозочку i корi великих пiвкуль, що проявилось збшьшенням штенсив-
ностi полiпептиду 49 кДа в корi головного мозку та Мг 42 кДа в гшокамш при опромшенш протягом 7 i 14 дiб. Така залежшсть спостерiгалася як для розчинно!, так i для фшаментно! форм гтальних фiламентiв. Пролонговане iонiзуюче випромшювання супроводжувалось збiльшенням вмiсту промiжних фшаменпв статевонезрiлих щурiв у дослiджуваних структурах мозку, що супроводжувалось змшами полшептидного складу нейрофiламентiв i вмiсту субодиниць 210 кДа, 160 кДа i 70 кДа в гшокамш, мозочку i корi великих пiвкуль. Таким чином, попередне вве-дення шрацетаму проявило протекторну дiю на фош низькодозованого опромiнення бiльшою мi-рою там, де характер порушень був виражений штенсившше.
Таблиця 2
Пор1вняльний анал1з вмкту ГФКБ у структурах головного мозку старих щур1в п1д впливом низькодозованого опромшювання за р1зних умов його фракцюнування
Ввдносна тльюсть фшаментноК форми ГФКБ
мозочок гшокамп кора великих твкуль
1 день опромшення - 7 - 3 - 6
опромшення + трацетам - 3 - 4 - 1
7 день опромшення - 34* - 11* + 5
опромшення + трацетам - 12* - 4 + 13*
14 день опромшення + 10 + 20* + 32*
опромшення + трацетам + 17* + 23* + 27*
21 день опромшення + 18* + 26* + 29*
опромшення + трацетам + 9* + 18* + 11*
и м [ т к а : * - позначки таю ж, як у таблиц 1
ВИСНОВКИ
1. Дiя низькодозованого опромшення супро-воджувалось змiнами фшаментно! i розчинно! форм ГФКБ у корi головного мозку, гшокамш i мозочку статевонезрших i старих щурiв i харак-теризувалась двофазною реакцieю. Одноразове опромшення протягом 7 дшв викликало зни-ження обох фракцiй у гшокамш i мозочку, тодi як у корi великих пiвкуль мало мюце пiдвищення фшаментно! фракци в межах 5-23%. Опром> нення протягом 14-21 доби супроводжувалось зростанням фшаментно! форми ГФКБ у вшх дослiджуваних структурах мозку.
2. При дп низькодозованого опромшення у вшх групах щурiв виявленi змiни полiпептидного складу ГФКБ у гшокамш, мозочку i корi великих
пiвкуль, що проявилось у збшьшенш штен-сивностi полiпептиду 49 кДа в корi головного мозку та Мг 42 кДа в гшокамш при опро-мiнюваннi протягом 7 i 14 дiб. Така залежшсть спостерiгалась як для розчинно!, так i для фша-ментно! форм тальних фiламентiв.
3. Пролонговане юшзуюче випромiнювання супроводжувалось збiльшенням вмiсту промiж-них фiламентiв статевонезрiлих щурiв у дослщ-жуваних структурах мозку, що супроводжува-лось змiнами полiпептидного складу нейрофша-ментiв i вмiсту субодиниць 210 кДа, 160 кДа i 70 кДа в гшокамш, мозочку i корi великих пiвкуль. Характер змш полiпептидного складу нейроф> ламенпв у мозку старих i статевонезрших щурiв спiвпадав.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Александровский Ю.А. Психоневротические расстройства при аварии на Чернобыльской АЭС // Медицинские аспекты аварии на Чернобыльской атомной электростанции. - К.: Здоров'я, 1988. - С. 171-176.
2. Варецкий В.В., Снежко В.В. Особенности динамики поведения крыс в лабиринте после изолированного и комбинированного воздействия ионизирующей радиации и психоэмоционального стресса. -М: Наука, 1993. - С. 265-269.
3. Гончарова А.В. Дослвдження емоцшно! пам'яп у щур1в, що зазнали впливу рад1ацшного опромшення та ii корекщя трансплантантом тканини голубо! плями // Ф1зюл. журн. - 1998. - Т. 44, №3. - С. 83.
4. Давыдов Б.И., Ушаков Б.И., Федоров В.П. Радиационное поражение головного мозга. - М.: Энер-гоиздат, 1991. - 115 с.
5. Лакин Г.Ф. Биометрия. - М.: Высш. шк., 1990. -351 с.
6. Макаренко Н.В., Вороновская В.И., Сприш А.Б. Состояние психофизиологических функций ликвидаторов через 6 лет после аварии на Чернобыльской АЭС // Физиология человека. - 1996. - Т. 22, №4. - С. 79-85.
7. Мельник С.Т. Стан мозково! гемодинам1ки у л1кввдаторов наслщшв аварп на ЧАЕС за даними ре-
оенцефалографи // Ф1зюл. журн. - 1998. - Т. 44, №3. -С. 298.
8. Недзвецкий В.С., Березин В.А., Оберняк Т.И. Характеристика специфических белков промежуточных филаментов в опухолях головного мозга человека // Биохимия. - 1986. - Т. 51, №11. - С. 1843-1850.
9. Недзвецький В.С., Неруш П.О. Бшок гл1альних промiжних фшаменлв в р1зних вщдшах головного мозку щур1в при експериментальному невроз1 // Нейрофизиология. - 1999. - Т. 31, №2. - С. 115-119.
10. Эвтаназия животных: Метод. рекомендации по выведению животных из эксперимента. - М., 1985. -18 с.
11. Daquino R., Cicciarello R., DAvella S. Effect of x-radiation to brain on cerebral glucose utilization in the rat // J. Neurosurg.Sci. - 1990. - Vol.34, № 3-4. - P. 215218.
12. European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. - Strasbourg: Council Europe, 1986. - 53 p.
13. Monoklonal antibody indetification of subpopulations of cerebral cortical neurons affected in Alzheimer disease / Miller C.A., Rudnika M., Hinton D.R. et al. // Proc. Nat. Acad. Sci. USA. - 1987. - Vol. 84, N 23. - P. 8657-8676.
♦
08/ Том XIII/ 2
7
