MORPHOLOGICAL AND FUNCTIONAL STATE OF CELL POPULATION WITH DIFFERENT RENOVATION EXTENT IN CONDITIONS OF RADIOMODIFICATION BY MODIFIED GAS MEDIUM AND ELECTROMAGNETIC SHF BAND RADIATION
- Authors: Dolzhanov AY1, Vorontzova ZA1, Bikova VA1, Atyakshin DA1
-
Affiliations:
- N.N. Burdenko VSMA
- Issue: No 12 (2003)
- Pages: 3-13
- Section: Articles
- URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/1990-472X/article/view/705
- DOI: https://doi.org/10.18499/1990-472X-2003-0-12-3-13
Cite item
Full Text
Abstract
In the experiment made on white outbred male rats the effects of separate and combined influence were studied of single exposure to general radiation with hypoxic gas mixture and normobaric oxygen along with electromagnetic radiation of super high frequency on neurosecretory cells of supraoptical and paraventricular hypothalamic nuclei, referred to stable cell population, on thyroidal epithelium, being the growing cell population and on intestinal epithelium, representing the renovating cell population. Radiomodifing effects have been described of modified gas medium as regards to the stable cell populations examined.
Full Text
Актуальность. Известно, что существует зависимость радиочувствительности и радиопоражаемости клеток по отношению к ионизирующему излучению в зависимости от их принадлежности, согласно классификации Леблона, к статичным, растущим или обновляющимся клеточным популяциям. При этом наименее резистентными к радиационному воздействию оказываются обновляющиеся ткани, содержащие большое количества делящихся, малодифференцированных, молодых и растущих клеток. Данная закономерность нашла свое отражение при облучении в дозах, вызывающих симптомокомплекс лучевой болезни, когда развитие синдромов лучевой болезни связано с преимущественным поражением определенных клеточных популяций. В последнее время приобретает необычайную актуальность проблема эффектов ионизирующего излучения в малых дозах, поскольку постоянно увеличивается контингент людей, подвергающихся воздействию излучений низкой интенсивности. Закономерности механизма воздействия малых доз ионизирующего излучения до конца не определены. Их особенностью являются принципиально другие пути воздействия на организм, отличные от действия радиации в высоких дозах [1]. Причем, эффекты низкоинтенсивных излучений не всегда позитивны и представляют собой реальную угрозу для здоровья людей. Поэтому изучение возможности радиомодификации лучевого воздействия в малых дозах является достаточно актуальной и важной задачей современной биологии и медицины. Одним из известных радиомодифицирующих средств является измененная газовая среда [6, 7], которая способна модулировать адаптивные возможности организма, в том числе, на клеточном уровне. Другим, не менее известным средством изменения постлучевых реакций в клетке является электромагнитное излучение [2, 8], имеющее общие точки приложения c ионизирующим излучением при воздействии на клетку. Однако, исследование возможности модификации лучевого воздействия на клеточные популяции с различной степенью пролиферации ранее не проводилось и не анализировалось в сравнительном аспекте. Материал и методы исследования. В эксперименте на белых беспородных крысах самцах изучены эффекты раздельного и сочетанного воздействия однократного общего ионизирующего излучения с гипоксической газовой смесью, нормобарическим кислородом и ЭМИ СВЧ-диапазона на нейросекреторные клетки (НСК) супраоптических (СОЯ) и паравентрикулярных (ПВЯ) ядер гипоталамуса, относящихся к стабильным клеточным популяциям, на тиреоидный эпителий, являющийся растущей клеточной популяцией, и на кишечный эпителий, представляющий обновляющиеся клеточные популяции. Доза однократного общего ионизирующего излучения (ИИ) составила 0,5 Гр, которая относится к верхней границе „малых” по критериям средней продолжительности жизни и сдвигам иммунного статуса организма [4], и 10 Гр, вызывающей «кишечный» радиационный синдром [3]. Гипоксическое влияние создавалось продувкой камеры, в котором находились экспериментальные животные в течении 11 мин 38 сек газовой смесью, состоящей из 8% О2 и 92% N2. Эффекты нормобарического кислорода моделировались подачей в течение того же времени чистого кислорода. Электромагнитное воздействие проводилось с частотой 2,4 ГГц, плотностью потока энергии 10 мВт/см2 с продолжительностью 2,5 мин. В условиях сочетанного применения факторов измененная газовая среда и ЭМИ использовались до облучения. Экспериментальный материал изучали спустя 1.7, 5, 24 и 72 часа после окончания воздействий. Морфофункциональное состояние КЯГ оценивали путем подсчета относительного количества функциональных типов НСК согласно классификации А.Л. Поленова, выделяя состояние „повышенной активности” (1а тип), состояние „умеренной активности” (1б тип), состояние „депонирования” (1в тип), состояние „покоя” (2 тип) и состояние „дегенерации” (3 тип) [5]. Кроме того, в секреторных нейронах определяли объемы ядер, перикарионов и ядрышек вместе с частотой их прилежания к кариолемме. В ядрах НСК выявляли соотношение эу- и гетерохроматина [9]. В щитовидной железе измеряли высоту тиреоидного эпителия, диаметр фолликулов и степень йодирования аминокислот коллоида по методике A.DesMarais and Q.N.LaHam [10], которая являлась морфологическим эквивалентом интенсивности гормонообразования. При этом, подсчитывали число фолликулов, в коллоиде которых обнаруживались йодированные, нейодированные и частично йодированные аминокислоты и опустошенные фолликулы. В слизистой тощей кишки подсчитывали митотическую активность эпителия крипт. Полученные результаты и их обсуждение. При сочетанном воздействии гипоксической газовой смеси (ГГС) и ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр на протяжении всего эксперимента в КЯГ, прежде всего в ПВЯ, отмечалось существенное по сравнению с контролем и облучением увеличение численности НСК в состоянии “повышенной активности” (табл.1, 2). В обоих КЯГ увеличивалось количество НСК с эухроматинсодержащими ядрами, особенно, к 5 часам наблюдения. Таблица 1. Соотношение типов нейросекреторных клеток в супраоптических ядрах гипоталамуса при радиомодификации гипоксической газовой смесью (ГГС), нормобарическим кислородом (НК) и электромагнитным излучением (ЭМИ), в % Факторы Время, ч СУПРАОПТИЧЕСКИЕ ЯДРА Тип 1а Тип 1б Тип 1в Тип 2 Тип 3 Контроль - 52,0±3,4 22,0±1,3 12,4±4,3 12,5±0,9 1,1±0,1 ИИ 0,5Гр 1,7 65,2±2,4● 13,4±0,8● 8,8±1,7 11,6±0,7 1,0±0,1 5 68,8±2,7● 11,7±1,1● 8,8±3,4 9,6±0,6● 1,1±0,1 24 64,3±3,8● 12,9±0,6● 10,9±4,3 10,9±0,5 1,0±0,1 72 44,1±3,6● 22,4±2,1 23,8±3,9● 7,4±0,9● 2,1±0,7● ГГС+ИИ 0,5Гр 1,7 74,3±4,6● 17,2±3,2 6,0±1,7● 2,0±0,8*● 0,4±0,2*● 5 75,2±4,7● 16,1±2,5● 5,5±1,4● 1,9±0,4*● 1,3±0,5 24 65,6±6,1● 25,4±2,9* 6,2±1,2● 1,6±0,6*● 0,8±0,7 72 66,5±2,9*● 22,3±1,9 8,5±1,0*● 2,0±0,4*● 0,8±0,2* НК+ИИ 0,5Гр 1,7 77,5±3,9*● 17,1±2,6 3,6±1,4*● 1,2±0,5*● 0,6±0,4 5 41,2±3,9*● 39,1±2,8*● 11,8±0,6 5,1±0,6*● 2,5±0,6*● 24 45,4±3,6* 35,4±3,1*● 13,6±1,4 4,8±1,7*● 0,8±0,4 72 27,1±3,3*● 49,1±2,9*● 15,9±2,4 4,9±0,9● 2,9±0,2*● ЭМИ+ИИ 0,5Гр 1,7 63,8±3,5● 15,5±1,8 10,2±1,3 9,7±1,4 0,9±0,3 5 62,4±1,9● 17,5±2,3* 8,8±1,6 10,2±2,1 1,1±0,2 24 36,5±1,5*● 31,4±2,0*● 18,1±1,9● 13,1±1,1 0,9±0,1 72 30,8±1,7*● 29,4±1,5● 21,3±1,3● 16,7±1,4*● 1,8±0,1● ИИ 10 Гр 1,7 64,5±1,2● 9,4±0,5● 11,3±1,6 12,8±0,5 2,0±0,2● 5 69,9±1,4● 8,2±0,3● 12,5±0,9 7,0±0,5● 2,7±0,2● 24 61,3±1,2● 3,2±0,2● 26,7±1,6● 5,5±0,4● 3,3±0,2● 72 29,9±5,3● 40,3±1,7● 23,8±4,0● 4,1±0,6● 2,0±0,7● ГГС+ИИ 10Гр 1,7 42,4±6,0*● 32,8±3,3*● 19,1±3,3 4,6±1,8*● 1,0±0,3 5 34,6±3,8*● 33,0±1,1*● 21,3±1,8*● 8,8±1,5 2,4±0,7● 24 16,1±0,8*● 30,3±1,8*● 29,7±1,7● 17,3±1,0* 2,9±1,9*● 72 10,7±1,2*● 32,4±1,9*● 35,2±1,8*● 16,7±1,4* 4,9±1,3* НК+ИИ 10Гр 1,7 40,8±3,9*● 23,5±2,6* 26,7±3,7*● 7,2±1,8*● 1,6±0,4 5 47,9±0,7* 30,3±1,9*● 12,4±0,6 6,2±1,0● 3,2±0,8● 24 15,6±2,5*● 43,3±4,2*● 29,3±5,1● 11,4±2,2 1,4±0,5* 72 10,5±0,5*● 38,8±0,7● 36,6±2,0*● 9,4±0,6* 2,9±0,6*● ЭМИ+ИИ 10Гр 1,7 47,2±6,5* 30,2±2,9*● 16,3±2,6 4,9±1,2*● 1,2±0,2 5 30,6±2,4*● 41,2±1,7*● 19,7±1,2● 6,0±0,7● 2,1±0,6● 24 35,7±2,0*● 45,5±1,4*● 12,6±1,8* 4,6±1,5● 1,6±0,3* 72 32,3±1,5● 44,7±1,4● 20,4±1,3● 8,7±1,4* 1,8±0,1● Таблица 2. Соотношение типов нейросекреторных клеток в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса при радиомодификации гипоксической газовой смесью (ГГС), нормобарическим кислородом (НК) и электромагнитным излучением (ЭМИ), в % Факторы Время, ч ПАРАВЕНТРИКУЛЯРНЫЕ ЯДРА Тип 1а Тип 1б Тип 1в Тип 2 Тип 3 Контроль - 15,6±0,7 65,3±1,2 4,0±1,1 14,2±0,6 0,9±0,1 ИИ 0,5Гр 1,7 40,4±2,1● 39,5±1,9● 7,0±2,5 12,1±0,3 1,0±0,1 5 56,2±1,2● 24,3±1,6● 8,2±1,8● 10,2±0,6 1,1±0,1 24 44,6±1,6● 33,4±0,9● 7,8±2,7 13,2±0,9 1,0±0,1 72 49,6±4,6● 33,9±2,9● 11,4±1,9● 3,8±0,4● 1,6±0,4● ГГС+ИИ 0,5Гр 1,7 76,0±3,5*● 14,1±1,4*● 6,1±0,8 1,9±0,6*● 1,9±0,6 5 82,3±1,5*● 13,5±1,2*● 2,5±0,5 0,5±0,3*● 1,2±0,8 24 76,2±3,8*● 17,2±2,4*● 4,8±0,9 1,3±0,2*● 0,5±0,2* 72 67,5±3,5*● 18,6±2,4*● 9,9±1,2● 3,0±0,2● 0,9±0,2 НК+ИИ 0,5Гр 1,7 85,1±2,8*● 7,4±1,2*● 2,9±0,7 2,7±0,8*● 1,8±0,6● 5 65,7±2,8*● 25,6±1,6● 5,9±1,5 2,3±0,5*● 1,9±0,8*● 24 47,2±0,7● 35,6±1,9● 12,1±0,8● 3,9±0,9*● 1,2±0,4 72 48,6±4,2● 41,1±3,1● 7,4±1,9 2,2±1,0● 0,7±0,5 ЭМИ+ИИ 0,5Гр 1,7 42,3±2,7● 39,4±2,3● 8,6±1,9 8,9±1,9*● 0,8±0,3 5 36,7±2,5*● 42,9±1,9*● 5,9±1,1 13,2±1,8 1,1±0,4 24 34,2±1,5*● 35,8±1,8● 11,3±2,2● 17,4±1,4* 1,3±0,1 72 27,5±1,7*● 41,1±1,5● 13,2±1,3● 16,7±1,4* 1,5±0,2 ИИ 10 Гр 1,7 52,3±1,6● 31,0±1,1● 10,3±1,6● 4,9±0,2● 1,5±0,1 5 62,6±2,2● 17,5±0,7● 14,4±2,3● 3,8±0,1● 1,8±0,1● 24 20,2±0,8● 13,5±0,7● 60,5±0,8● 4,0±0,2● 1,9±0,1● 72 45,5±2,5● 36,7±2,8● 12,0±0,8● 3,7±0,4● 1,7±0,2● ГГС+ИИ 10Гр 1,7 60,9±1,7*● 22,7±0,6*● 12,3±1,6● 3,5±0,6● 0,9±0,2* 5 40,0±1,2*● 37,3±0,9*● 12,6±0,8● 7,6±0,5*● 2,4±1,1 24 23,1±1,3● 37,2±0,9*● 28,6±0,7*● 8,6±1,6*● 2,1±0,9 72 17,0±2,3* 42,1±1,9● 29,8±2,4*● 7,8±1,2*● 3,2±0,9● НК+ИИ 10Гр 1,7 48,8±3,3● 27,8±5,6● 19,1±2,5● 2,7±1,2● 0,6±0,3 5 48,8±0,8*● 30,3±1,5*● 14,6±0,9● 4,3±0,6● 1,9±0,8 24 29,6±1,5*● 35,9±0,9*● 30,5±1,5*● 4,3±0,5● 1,4±0,4 72 24,7±1,5*● 31,1±1,7● 35,7±1,6*● 6,2±0,4*● 2,6±1,0*● ЭМИ+ИИ 10Гр 1,7 36,7±1,5*● 49,2±1,7*● 6,5±1,3 6,8±1,4● 1,0±0,2 5 31,4±1,5*● 43,1±1,9*● 15,3±1,6● 9,2±1,1* 1,2±0,3 24 23,9±1,4● 46,4±1,4*● 13,6±2,3* 16,7±2,1*● 1,2±0,1 72 19,2±2,6*● 40,6±1,5● 18,5±1,3*● 20,1±1,4*● 1,6±0,4 Объемы ядрышек, ядер и перикарионов секреторных нейронов СОЯ и ПВЯ возрастали к 1,7 и 5 часам наблюдения, снижаясь в последующие сроки и достигая контрольных значений к 72 часам, превышая, однако, показатели облученных животных. Частота контактирования ядрышка с кариолеммой увеличивалась по сравнению с лучевым воздействием к 1,7 и 5 часам, прежде всего, в НСК 1а и 2 типов. В дальнейшем частота прилежания ядрышка к ядерной оболочке снижалась, оставаясь повышенной по отношению к лучевому воздействию только в ядрах НСК с «повышенной активностью» ПВЯ. В щитовидной железе высота тироцитов и диаметр фолликулов возрастали к 1,7, 5 и 24 часам эксперимента, не достигая показателей облученных животных (табл. 3, 4). Содержание йодированных аминокислот не отличалось от показателей интактных животных к 5 и 24 часам наблюдения. Таблица 3. Показатели высоты тироцитов щитовидной железы в условиях радиомодификации гипоксической газовой средой (ГГС), нормобарическим кислородом (НК) и электромагнитным излучением (ЭМИ)(в мкм). Факторы Время после воздействия(ий) в часах 1,7 часа 5 часов 24 часа 72 часа Интактные 6,53 ± 0,19 ГГС 6,25 ± 0,04 6,15 ± 0,04 6,67 ± 0,10 6,97 ± 0,07 НК 7,70 ± 0,06● 7,97 ± 0,05● 7,00 ± 0,10 6,60 ± 0,09 ЭМИ 6,83 ± 0,12 7,10 ± 0,10 7,37 ± 0,07● 6,63 ± 0,09 ИИ 0,5 Гр 7,27 ± 0,05● 7,60 ± 0,06● 7,35 ± 0,04● 6,75 ± 0,08 ГГС+ИИ 0,5Гр 6,87 ± 0,05 7,15 ± 0,04●* 6,90 ± 0,06* 6,38 ± 0,19 НК+ИИ 0,5Гр 7,28 ± 0,03● 7,42 ± 0,03● 7,00 ± 0,04* 6,57 ± 0,05 ЭМИ+ИИ 0,5Гр 7,55 ± 0,04●* 7,75 ± 0,04● 7,38 ± 0,03● 6,57 ± 0,10 ИИ 10 Гр 7,57 ± 0,24● 8,85 ± 0,27● 4,45 ± 0,13● 5,80 ± 0,11 ГГС+ИИ 10Гр 7,27 ± 0,05 8,25 ± 0,06●* 5,10 ± 0,07●* 5,82 ± 0,11● НК+ИИ 10Гр 6,73 ± 0,11* 9,32 ± 0,08●* 5,37 ± 0,10●* 6,00 ± 0,16 ЭМИ+ИИ 10Гр 7,22 ± 0,05 7,83 ± 0,13●* 5,37 ± 0,05●* 6,22 ± 0,08* Условные обозначения: ● - p<0,05 по сравнению с контролем, * - p<0,05 по сравнению с соответствующей дозой облучения при сочетанном воздействии факторов (в тот же срок наблюдения) Таблица 4. Показатели диаметра фолликулов щитовидной железы в условиях радиомодификации гипоксической газовой средой (ГГС), нормобарическим кислородом (НК) и электромагнитным излучением (ЭМИ)(в мкм). Факторы Время после воздействия(ий) в часах 1,7 часа 5 часов 24 часа 72 часа Интактные 39,10 ± 1,60 ГГС 36,22 ± 0,62 39,60 ± 0,73 40,37 ± 0,93 39,48 ± 0,60 НК 32,47 ± 0,66● 31,53 ± 0,67● 36,40 ± 1,38 38,35 ± 1,07 ЭМИ 37,43 ± 0,88 35,57 ± 0,47 32,75 ± 0,36● 38,60 ± 0,56 ИИ 0,5 Гр 33,13 ± 1,30 30,25 ± 0,68● 34,55 ± 0,95 38,43 ± 0,57 ГГС+ИИ 0,5Гр 35,48 ± 0,54 33,90 ± 0,78* 36,90 ± 0,41 38,52 ± 0,28 НК+ИИ 0,5Гр 35,23 ± 0,49 33,03 ± 0,45●* 35,42 ± 0,36 38,35 ± 0,97 ЭМИ+ИИ 0,5Гр 32,38 ± 0,58● 32,33 ± 0,89● 36,67 ± 0,43 39,38 ± 0,56 ИИ 10 Гр 34,60 ± 1,35 40,18 ± 0,83 39,63 ± 1,03 36,25 ± 0,70 ГГС+ИИ 10Гр 35,40 ± 0,50 36,27 ± 0,70* 37,10 ± 0,62 39,10 ± 0,62* НК+ИИ 10Гр 39,77 ± 0,76* 43,17 ± 0,48●* 36,30 ± 0,40* 37,68 ± 0,97 ЭМИ+ИИ 10Гр 36,57 ± 0,56 36,68 ± 0,18* 38,95 ± 0,87 36,77 ± 0,48 Таблица 5. Митотическая активность эпителия крипт тощей кишки в условиях радиомодификации гипоксической газовой средой (ГГС), нормобарическим кислородом (НК) и электромагнитным излучением (ЭМИ) (на крипту) Факторы Время после воздействия(ий) в часах 1,7 часа 5 часов 24 часа 72 часа Интактные 2,41 ± 0,08 ГГС 1,43 ± 0,08● 3,75 ± 0,19● 3,03 ± 0,13● 2,88 ± 0,08 НК 2,97 ± 0,15 2,55 ± 0,08 3,48 ± 0,06● 2,82 ± 0,11● ЭМИ 1,74 ± 0,07● 2,39 ± 0,09 1,97 ± 0,11 4,00 ± 0,10● ИИ 0,5 Гр 2,23 ± 0,08 2,22 ± 0,04 1,93 ± 0,04● 2,47 ± 0,07 ГГС+ИИ 0,5Гр 3,52 ± 0,13●* 3,47 ± 0,16●* 2,62 ± 0,15* 2,48 ± 0,16 НК+ИИ 0,5Гр 3,58 ± 0,26●* 2,82 ± 0,22 2,30 ± 0,12* 3,58 ± 0,21●* ЭМИ+ИИ 0,5Гр 2,78 ± 0,16 3,16 ± 0,09●* 2,63 ± 0,10* 3,95 ± 0,12●* ИИ 10 Гр 0,090 ± 0,002● 0,06 ± 0,006● 0,07 ± 0,01● 0,38 ± 0,03● ГГС+ИИ 10Гр 0,20 ± 0,02●* 0,36 ± 0,02●* 0,29 ± 0,02●* 0,18 ± 0,01●* НК+ИИ 10Гр 0,33 ± 0,03●* 0,51 ± 0,03●* 0,50 ± 0,03●* 0,27 ± 0,02●* ЭМИ+ИИ 10Гр 0,56 ± 0,05●* 1,77 ± 0,12●* 0,52 ± 0,03●* 0,51 ± 0,04●* Условные обозначения (табл. 4, 5): ● - p<0,05 по сравнению с контролем, * - p<0,05 по сравнению с соответствующей дозой облучения при сочетанном воздействии факторов (в тот же срок наблюдения). Радиомодифицирующие эффекты ГГС по отношению к обновляющимся клеточным популяциям заключались в интенсификации митотической активности кишечного эпителия к 1,7 и 5 часам наблюдения и предупреждении ее постлучевого снижения к 24 часам эксперимента (табл.5). Сочетание ГГС и ИИ в дозе 10 Гр приводило к различным изменениям соотношения морфофункциональных типов НСК крупноклеточных ядер гипоталамуса к первому сроку эксперимента: в СОЯ по сравнению с контролем и лучевым воздействием происходило снижение количества секреторных нейронов в состоянии «повышенной активности», «покоя» и рост числа НСК с «умеренной активностью», тогда как в ПВЯ численность секреторных нейронов 1а типа увеличивалась и 1б - уменьшалась. В дальнейшем, по сравнению с радиационным воздействием, в обоих КЯГ снижалось количество НСК в состоянии «повышенной активности», возрастало - в состоянии «умеренной активности» и «покоя» вместе с дегенерирующими НСК (табл. 1,2). Содержание эухроматина в ядрах секреторных нейронов снижалось по сравнению с лучевым воздействием к 1,7 и 24 ч, гетерохроматина - к 5 ч в обоих КЯГ и к 72 часам в СОЯ. Объемы перикарионов и ядер НСК возрастали к 1,7 и 5 часам наблюдения, превышая показатели облученных животных, тогда как в остальные сроки - снижались. Размеры ядрышек на протяжении всего эксперимента представлялись сниженными, за исключением 1в типа СОЯ и 1б типа ПВЯ к 5 часам. Частота контактирования ядрышек с кариолеммой в сравнении с облучением снижалась с максимумом к последнему сроку наблюдения. По отношению к гамма-облучению, высота фолликулярного эпителия щитовидной железы снижалась к 5 часам и возрастала к 24 часам наблюдения, не достигая показателей интактных животных (табл. 3). Диаметры фолликулов существенно уменьшались к 5 часам эксперимента и возрастали к последнему сроку, достигая контрольных значений (табл. 4). Постлучевое угнетение интенсивности йодирования аминокислот коллоида практически не менялось. В слизистой кишечника первоначальная активизация митотической активности эпителия крипт по сравнению с лучевым воздействием сменялась выраженным ее угнетением к 72 часам наблюдения (табл. 5). При радиомодификации ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр нормобарическим кислородом к первому сроку наблюдения в КЯГ отмечалось значительное нарастание количества НСК с “повышенной активностью” по сравнению с контролем и лучевым воздействием, которое в дальнейшем снижалось до уровня показателей интактных животных в СОЯ и облученных в ПВЯ (табл.1, 2). Содержание эухроматина в ядрах НСК к 1,7 часам повышалось во всех типах секреторных нейронов ПВЯ, 1в и 2 типах СОЯ как по отношению к группе интактных животных, так и облученных. В последующие сроки наблюдения происходило возрастание популяции нейросекреторных клеток, ядра которых преимущественно содержат гетерохроматин. К 1,7 часам увеличивались объемы перикарионов, ядер, ядрышек вместе с частотой их прилежания к кариолемме, как по сравнению с исходными значениями, так и лучевым воздействием. Однако, в остальные сроки эксперимента происходило снижение морфометрических показателей и частоты прилежания ядрышка к кариолемме. По сравнению с гамма-облучением, высота тироцитов щитовидной железы снижалась к 24 часам наблюдения до уровня контрольных животных, возрастали диаметры фолликулов к 1,7 и 5 часам, не достигая показателей группы интактных животных (табл. 3, 4). Существенно уменьшалось содержание йодированных аминокислот коллоида к 5 и 24 часам эксперимента, достигая значений интактной группы за счет увеличения представительства частично йодированных. В слизистой кишечника по сравнению с контролем и радиационным воздействием к 1,7 и 72 часам наблюдалось увеличение митотической активности недифференцированных эпителиоцитов крипт, а к 24 часам предотвращалось постлучевое падение интенсивности пролиферации ниже контрольного уровня (табл. 5). В условиях сочетанного воздействия нормобарического кислорода и ионизирующего излучения в дозе 10 Гр в КЯГ по сравнению с лучевым воздействием уменьшалась численность НСК 1а и 2 типов, возрастало количество секреторных нейронов 1б и 1в типов (табл. 1, 2). Содержание гетерохроматина в ядрах НСК по сравнению с облучением существенно возрастало, особенно к 24 часам, к 72 часам в ядрах НСК всех типов обнаруживалось равное содержание эу- и гетерохроматина. Объемы перикарионов, особенно, секреторных нейронов с «повышенной активностью» и ядрышек вместе с частотой их прилежания к кариолемме прогрессивно снижались по сравнению с биологическим контролем и лучевым воздействием на протяжении всего эксперимента. Напротив, объемы ядер секреторных нейронов обоих КЯГ возрастали до второго срока наблюдения, достоверно уменьшаясь по отношению к группе облученных животных к 24 и 72 часам. В сравнении с показателями облученных животных, высота тироцитов возрастала к 5 и 24 часам, сохраняясь на контрольном уровне в первый срок эксперимента (табл. 3). Диаметр фолликулов увеличивался в первые сроки наблюдения и снижался к 24 часам (табл. 4). Выраженное уменьшение содержания йодированных аминокислот и увеличение нейодированных в коллоиде фолликулов щитовидной железы после облучения практически не модифицировалось. Эффекты радиомодификации слизистой тонкого кишечника проявлялись увеличением сохранности пула делящихся эпителиоцитов до 24 часов по сравнению с лучевым воздействием и его снижением к 72 часам (табл. 5). При комбинированном применении ЭМИ СВЧ-диапазона и ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр изменения соотношения типов НСК по сравнению с лучевым воздействием развивались только к 24 и 72 часам эксперимента в виде уменьшения содержания НСК с «повышенной активностью» и переходом их в состояние «умеренной активности» (табл.1, 2). Содержание эухроматина вначале не отличалось от облученной группы животных, затем достоверно снижалось, к 5 часам достигая контрольных показателей и опускаясь ниже к 24 часам в СОЯ. К последнему сроку эксперимента содержание эухроматина в ядрах нейросекреторных клеток с повышенной активностью ПВЯ превышало показатели, полученные при лучевом воздействии. Объемы ядер и перикарионов большинства типов НСК, частота контактирования ядрышек с кариолеммой возрастали по отношению к биологическому контролю и лучевому воздействию в первый срок наблюдения, особенно в ПВЯ, снижаясь по сравнению с γ-облучением и возвращаясь к контрольному уровню в остальные сроки наблюдения. Исключение составили нейросекреторные клетки 1А типа ПВЯ, которые к 24 и 72 часам наблюдения приобретали повышенное по сравнению с радиационным воздействием содержание эухроматина, объемы перикарионов, ядер и ядрышек. В условиях радиомодификации изменения высоты тироцитов и диаметра фолликулов щитовидной железы (табл. 3,3), интенсивности йодирования аминокислот коллоида по сравнению с лучевым воздействием практически не происходило. Митотическая активность эпителия крипт тощей кишки повышалась по сравнению с показателями контрольных и облученных животных во все сроки наблюдения, особенно к 5 и 72 часам эксперимента (табл. 5). В условиях сочетанного воздействия СВЧ- и ионизирующего излучения в дозе 10 Гр в КЯГ обнаруживалось снижение по сравнению с лучевым воздействием численность НСК с «повышенной активностью» вместе с увеличением числа секреторных нейронов в состоянии «умеренной активности» и «покоя». К 72 часам выявленные изменения отмечались только в ПВЯ вместе с возрастанием популяции «депонирующих» секреторных нейронов (табл.1, 2). Уровень содержания эухроматина в сравнении с гамма-облучением к первому сроку наблюдения снижался до контрольных значений в НСК всех типов СОЯ и некоторых в ПВЯ. К 5 часам в секреторных нейронах увеличивалась численность ядер с преимущественным содержанием гетерохроматина, сохраняющееся до 24 часов в СОЯ. К последнему сроку наблюдения численность гетерохроматинсодержащих ядер по сравнению с облучением в СОЯ снижалась, а в ПВЯ - увеличивалось. По отношению к радиационному воздействию возрастали объемы перикарионов, ядер и ядрышек НСК КЯГ вместе с частотой их прилежания к кариолемме, особенно, к 5 часам наблюдения. Однако, к 24 и 72 часам эксперимента морфометрические показатели и частота контактирования ядрышек с кариолеммой возвращалась до уровня значений группы контрольных животных, снижаясь по отношению к ионизирующему излучению. В щитовидной железе при сочетанном воздействии факторов отмечалось менее выраженное по сравнению с лучевым воздействием возрастание высоты фолликулярного эпителия к 1,7 и 5 часам наблюдения и снижение к 24 и 72 часам (табл. 3). Диаметр фолликулов уменьшался к 5 часам эксперимента как по сравнению с показателями облученных, так и контрольных животных (табл. 4). Степень йодирования аминокислот коллоида усиливалась к 5 и 24 часам, не достигая контрольных значений. В слизистой тонкого кишечника обнаруживалось существенное увеличение пула делящихся эпителиоцитов крипт в сравнении с облученными животными, особенно, к 5 и 24 часам эксперимента (табл. 5). Выводы. 1. Радиомодифицирующие эффекты измененной газовой среды по отношению к стабильным клеточным популяциям (нейросекреторным клеткам крупноклеточных ядер гипоталамуса) зависят от концентрации кислорода. Гипоксическая газовая смесь усиливает активирующее влияние малой дозы облучения и, наоборот, при сочетании с высокой дозой тормозит постлучевую активизацию нейросекреторной активности. Нормобарический кислород, независимо от модифицируемой дозы облучения, вызывает однонаправленный эффект угнетения морфофункциональной активности крупноклеточных ядер гипоталамуса. Эффекты сочетанного применения ионизирующего излучения и ЭМИ СВЧ-диапазона заключаются в торможении функциональной активности стабильных клеточных популяций по сравнению с лучевым воздействием с определенными признаками активизации синтетических процессов секреторных нейронов к первому сроку наблюдения. 2. Радиомодификация растущих клеточных популяций (тироцитов щитовидной железы) гипоксической газовой смесью при действии ионизирующего излучения в обоих дозах и нормобарическим кислородом гамма-облучения в дозе 0,5 Гр проявлялась снижением постлучевой интенсификации функциональной активности с тенденцией к достижению контрольного уровня. При сочетании НК с высокой дозой облучения аналогичный эффект наблюдался только в первый срок эксперимента. Радиомодифицирующие эффекты ЭМИ СВЧ-диапазона растущих клеточных популяций в условиях лучевого воздействия в дозе 10 Гр проявлялись интенсификацией их активности и не обнаруживались при сочетании с малой дозой облучения. 3. По отношению к обновляющихся клеточным популяциям (эпителий крипт тонкого кишечника) эффекты радиомодификации изученных физических факторов заключались в увеличении пула недифференцированных эпителиоцитов крипт, продолжающегося до 24 часов при использовании измененной газовой среды и последнего срока эксперимента в условиях применения ЭМИ СВЧ-диапазона. 4. Эффекты радиомодификации ионизирующего излучения в дозе 0,5 Гр обнаруживают себя во всех клеточных популяциях, проявляясь усилением либо угнетением функциональной активности, усугублении действия малых доз облучения.×
About the authors
A Y Dolzhanov
N.N. Burdenko VSMA
Z A Vorontzova
N.N. Burdenko VSMA
V A Bikova
N.N. Burdenko VSMA
D A Atyakshin
N.N. Burdenko VSMA
References
- Бурлакова Е.Б., Голощапов А.Н., Горбунова Н.В., Гуревич С.М. и др. Особенности биологического действия малых доз облучения // Радиационная биология. Радиоэкология. Том 36. Выпуск 4. 1996 год. С.610 - 631.
- Григорьев Ю.Г., Плешанов П.Г., Дозморов И.М. Некоторые подходы в оценке комбинированного действия электромагнитных полей и других физических факторов среды // Материалы 3-го советско-американского рабочего совещания по проблеме изучения биологического действия физических факторов окружающей среды. - Киев, 1982. - С.27-33.
- Даренская Н.Г. Радиочувствительность организма и критические системы при внешних лучевых воздействиях. // Медико-биол. вопросы радиационной безопасности. - М., 1977. - С. 82 - 92.
- Кузин А.М. Идеи радиационного гормезиса в атомном веке. - М., 1995. - 158 с.
- Поленов А.Л. Морфофункциональная организация нейросекреторных клеток гипоталамуса // Нейроэндокринология. Спб.: РАН, 1993. Ч. 1. С. 31-70.
- Стрелков Р.Б., Чижов А.Я. Защита организма человека от действия ионизирующей радиации в условиях нормобарической гипоксии // Докл. Акад. пробл. гипоксии РФ. - 1997. - 1. - С. 256-287.
- Структурно-метаболический анализ некоторых радиационных эффектов в ЦНС собак в условиях гипо- и гипероксии / Давыдов Б.И., Федоров В.П., Ушаков И.Б., Разговоров Б.Л.// Космич.биолог., авиакосмич.медицина. - 1987. - Т.21, №6. - С.76-83.
- Ушаков И.Б., Зуев В.Г. Комбинированное действие неравномерного микроволнового и гамма-облучений на гематоэнцефалический барьер крыс // Известия АН СССР. Сер.биол. - 1884. - №5. - С.795-797.
- Яцковский А.Н. Метод оценки функциональной активности клеточных ядер // Арх.анат., гист. и эмбриол., 1987. - Т.XCII, вып. 1. - С.76-79.
- DesMarais A. and LaHam Q.N. (1962) The relation between the staining properties of the thyroidal colloid and its iodine content // Canadian Journal of Biochemistry and Physiology, 1962. - Volume 40. - P.227-236.