О. Шевченко
Научные интересы: радиоэкология, радиобиология, экология грызунов, радиационная биохимия липидов Проблема действия хронического низкоинтенсивного облучения на живые организмыобусловливает проведение комплексных исследований для выбора и обоснования показателей и объектов, позволяющих наиболее полно оценить степень воздействия и судить об изменении всей системы клеточного метаболизма в условиях повышенного радиационного фона. Именно по реакции животных можно судить, какое влияние те или иные загрязнители или стрессовые факторы могут оказать и на человека в естественной среде обитания. Многолетние наблюдения показали, что полевки-экономки могут быть использованы в качестве тест-объекта для изучения действия малых доз радиации как для биоценозов с повышенным уровнем естественной радиоактивности, так и для биоиндикации техногенного радиоактивного загрязнения [4]. Одним из перспективных направлений исследований является изучение процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ), поскольку в экспериментах in vitro и in vivo обнаружена обратная зависимость интенсивности ПОЛ от дозы облучения и ее мощности [1, 9]. Цель настоящей работы заключалась в выявлении особенностей состояния параметров системы регуляции процессов ПОЛ в тканях полевок-экономок, обитающих в районах с повышенным уровнем естественной радиоактивности, на основе сравнительного анализа состава фосфолипидов, содержания вторичных продуктов ПОЛ и активности ферментов антиоксидантной защиты в тканях грызунов из контрольных и опытных популяций. Ухтинский радиоэкологический полигон находится на территории Республики Коми в среднем течении р. Ухта в районе п. Водный (см. фото). Поверх-ностные слои почвы радиевого участка содержат 226Ra в 10-100 раз, а 238U и 232Th – в 1.5-3.0 раза больше кларковых показателей в почвах контрольного участка. В почвах урано-радиевого участка содержание 226Ra было аналогичным, а концентрации 238U и 232Th были выше контрольных показателей в 10-100 раз. По данным гамма-съемки средняя мощность дозы от внешнего g-облучения на контрольном участке составляла 10-15 мкР/ч, радиевом стационаре – 50-2000 мкР/ч, урано-радиевом – 26-3500 мкР/ч. Отлов полевок-экономок (Microtus oeconomus Pall.) осуществляли стандартными живоловушками в один и тот же период (июль-август). Отловленных в природе полевок подразделяли на три возрастные группы: неполовозрелые сеголетки, половозрелые сеголетки, перезимовавшие животные. Всего за время исследований были взяты для анализа органы и ткани от 220 зверьков. Определение количественного содержания фракций фосфолипидов (ФЛ) осуществляли методом тонкослойной хроматографии, интенсивность ПОЛ оценивали по содержанию в тканях вторичных продуктов ПОЛ, реагирующих с 2-тиобарбитуровой кислотой, активность каталазы и общую пероксидазную активность крови определяли спектрофотометрически, активность супероксиддисмутазы (СОД) эритроцитов проводили кинетическим методом. Поскольку состояние системы регуляции ПОЛ в тканях диких мышевидных грызунов в условиях физиологической нормы изучено недостаточно, было проведено исследование отдельных параметров данной системы в органах полевок-экономок, отловленных на участках с нормальным радиационным фоном. Наиболее значительные изменения в составе ФЛ полевок-экономок природных популяций связаны со сменой фаз популяционного цикла животных. В период депрессии численности популяции отмечено резкое возрастание лизофосфатидилхолина (ЛФХ) в печени и селезенке, появление следовых количеств лизоформ в тканях головного мозга, наблюдается сокращение доли основных фракций ФЛ, особенно фосфатидилэтаноламина (ФЭ) во всех исследованных тканях. Именно в этот период в составе ФЛ всех тканей отмечено минимальное содержание более легкоокисляемых фракций при максимальном соотношении фосфатидилхолина и фосфатидилэтаноламина, что свидетельствует о наибольшей жесткости мембранной системы тканей. Комплексное изучение состава липидов, интенсивности ПОЛ и активности ферментов антиоксидантной защиты в тканях полевок-экономок, отловленных на контрольных и радиоактивно загрязненных территориях, подтверждает высокую чувствительность параметров системы регуляции ПОЛ к действию хронического низкоинтенсивного облучения в малых дозах. В пользу этого говорят найденные нами глубокие нарушения в системе регуляции ПОЛ в различных тканях, имеющие явно выраженную радиационную природу. К их числу можно отнести увеличение доли лизоформ ФЛ в липидах различных тканей, снижение суммарной доли ФЛ в составе общих липидов, в том числе уменьшение относительного содержания основных фракций ФЛ в липидах печени, уменьшение доли более легкоокисляемых фракций ФЛ в липидах печени и головного мозга, угнетение активности СОД эритроцитов. Однотипные нарушения в метаболизме были обнаружены как в тканях животных, подвергнутых острому облучению, так и у грызунов из аварийной зоны Чернобыльской АЭС. Наиболее резкий рост доли более легко-окисляемых фракций ФЛ у всех групп полевок с радиоактивно загрязненных участков Республики Коми отмечен в липидах селезенки, что было обнаружено и у полевок, отловленных в зоне аварии на ЧАЭС на участке с самым низким уровнем радиоактивного загрязнения. Наличие серьезных нарушений в функционировании системы регуляции ПОЛ в тканях полевок с опытных участков подтверждается данными гистоморфологического анализа. Изменения в соотношении минорных фракций ФЛ могут быть связаны с угнетением функциональной активности щитовидной железы, поскольку известно, что обмен ФЛ в различных тканях находится под контролем тиреоидных гормонов, способных оказывать выраженное стабилизирующее действие на интенсивность ПОЛ. Вместе с тем можно полагать, что обнаруженные нами особенности системы регуляции ПОЛ у полевок, отловленных на участках с повышенным естественным содержанием радионуклидов, не являются строго специфичными и характерны для воздействий не только радиационной природы. Существуют экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что длительное воздействие ионизирующей радиации с небольшой мощностью дозы может вызывать изменения в организме, соответствующие хронической форме развития неспецифической реакции – хроническому стрессу. Так, ряд изменений в составе ФЛ (снижение доли основных фракций ФЛ, особенно ФЭ; увеличение доли ЛФХ; снижение содержания более легкоокисляемых фракций), угнетение активности СОД характерны не только для радиационного поражения (как острого, так и хронического), но и обнаруживались нами у контрольной популяции зверьков в период депрессии численности. К числу подобных особенностей можно отнести и увеличение пределов варьирования большинства изученных нами показателей у животных с опытных участков, что ранее было обнаружено и при изучении состояния регуляторных клеточных систем у мышевидных грызунов из зоны аварии на Чернобыльской АЭС [2]. Предполагают, что увеличение индивидуальной вариабельности различных, в том числе и физиолого-биохимических параметров, свидетельствует об увеличении неспецифической реакции организма [8]. Вариабельность отдельных эффектов может быть связана с разной чувствительностью отдельных животных как к радиационному, так и к другим воздействиям. Не случайно гетерогенность показателей является одной из наиболее характерных особенностей ответа биологической системы на действие физических и химических факторов в малых и особенно сверхмалых дозах [3]. Наличие же общих проявлений при действии различных факторов на организмы обусловлено существованием физико-химической системы регуляции клеточного метаболизма окислительными реакциями в липидах мембран. Именно функционирование данной регуляторной системы обусловливает однотипность изменений показателей состояния и функционирования мембраны при воздействии различных повреждающих факторов на организм [7]. Предполагают, что большинство эффектов низкоинтенсивного облучения в малых дозах не прямо индуцировано облучением, а опосредовано через систему регуляции, изменения иммунного и антиоксидантного статуса организма, изменения чувствительности к действию факторов окружающей среды [5]. Нами обнаружены нарушения взаимосвязей, а в ряде случаев полное исчезновение корреляции между среднегрупповыми значениями содержания отдельных фракций ФЛ в липидах всех исследованных тканей полевок-экономок с опытных (особенно урано-радиевого) участков (см. таблицу). В отдельных случаях в липидах тканей полевок-экономок с опытных участков наблюдали изменение характера взаимосвязей между параметрами, отражающими, с одной стороны, структурное состояние мембранной системы ткани, с другой – степень окисляемости ее липидов, что отмечено и у зверьков из зоны ЧАЭС. Считают, что подобные нарушения служат сигналом о начале разбалансирования в метаболизме [6]. Нельзя не отметить тот факт, что характер наблюдаемых нами изменений по всем изученным параметрам в значительной мере зависел от типа радиоактивного загрязнения участка отлова. Как правило, наиболее выраженные изменения в составе ФЛ были обнаружены у зверьков с урано-радиевого стационара, который отличается от радиевого участка большей мощностью экспозиционной дозы, а также значительным содержанием урана, являющегося более токсичным элементом по сравнению с радием. Разнонаправленные изменения в зависимости от участка отлова наблюдались в активности ферментов и интенсивности ПОЛ. У зверьков с радиевого стационара отмечали активацию каталазы, увеличение общей пероксидазной активности крови, снижение относительного содержания ТБК-АП в печени и головном мозге. В то же время у зверьков с урано-радиевого стационара, в большей мере испытывающих внутреннее облучение и сочетанное действие внешнего и внутреннего облучения, изменения были разнона-правлены и зависели от исходного состояния показателей. Соответствие наблюдаемых эффектов "правилу исходного уровня" [6] особенно явно прослеживали в лабораторном эксперименте с использованием длительного низкоинтенсивного облучения, что является одной из особенностей действия сверхмалых доз любых агентов. Долговременное проживание популяций мышевидных грызунов на территориях с повышенной естественной радиоактивностью накладывает существенный отпечаток на характер протекания процессов ПОЛ во всех исследованных тканях, вызывая качественные изменения состояния природных популяций грызунов. Внутрипопуляционные процессы оказывают модифицирующее действие на формирование биологических последствий хронического действия ионизирующего излучения в малых дозах в естественной среде. Отмечена высокая гетерогенность ответных реакций животных на радиоактивное загрязнение среды обитания, нарушение взаимосвязей между отдельными параметрами ПОЛ, зависимость эффектов облучения от исходного уровня показателей, степени и характера радиоактивного за-грязнения участка обитания. ЛИТЕРАТУРА 1. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте / Е.Б. Бурлакова, А.В. Алесенко, Е.М. Молочкина и др. М., 1975. 214 с. 2. Биохимические механизмы радиационного поражения природных популяций мышевидных грызунов / А.Г. Кудяшева, Л.Н. Шишкина, Н.Г. Загорская, А.И. Таскаев. СПб.: Наука, 1997. 156 с. 3. Бурлакова Е.Б. Эффект сверхмалых доз // Вестн. РАН, 1994. Т. 4. №. 1. С. 80-95. 4. Маслова К.И., Маслов В.И. Действие ТЕРН на животных (на примере популяции полевки-экономки Microtus oeconomus Pall.) // Тяжелые естественные радионуклиды в биосфере: Миграция и биологическое действие на популяции и биогеоценозы. М.: Наука, 1990. С. 234-282. 5. Особенности биологического действия малых доз облучения / Е.Б. Бурлакова, А.Н. Голощапов, Н.В. Горбунова и др. // Последствия Чернобыльской катастрофы: Здоровье человека. М., 1996. С. 149-182. 6. Терещенкова Ю.А., Бурлакова Е.Б. Изменение кинетических свойств альдопазы и лактатдегидрогеназы цитоплазмы мозга мышей после хронического облучения в малых дозах // Радиац. биол. Радиоэкол., 1977. Т. 37. Вып. 1. С. 3-12. 7. Шишкина Л.Н., Смотряева М.А. Связь повреждения мембраны и ДНК с процессом перекисного окисления липидов при слабых воздействиях // Биофизика, 2000. Т. 45. Вып. 5. С. 844-852. 8. Эйдус Л.Х. Неспецифическая реакция клеток и радиочувствительность. М.: Атомиздат, 1977. 152 с. 9. Wolter U., Konings A.W.T. Membrane involvement in radiation-induced death // Int. Radiat. Biol., 1984. Vol. 45. № 6. P. 657-658. v
Логотип -
Начало -
Общие
сведения -
Структура -
Научная деятельность 3694 посещений с 13.09.2001 |