Введение к работе
туальность проблемы. Население индустриальных городов постоянно годится как под влиянием естествешшх источников ионизирующего гучения, так и под действием антропогенного фона. Проблема хронического іствия радиации на организм в последние годы приобретает особое ічение в связи с повышением радиационного фона, развитием атомной іргетики, увеличением риска возникновения аварийных ситуаций, влекугдих х>бой загрязнение территории страны радионуклидами. Актуальность радиобиологических исследований для Уральского региона, в тности Челябинской области трудно переоценить, поскольку многолетняя тельность химкомбината «Маяк», осуществлявшего текущие и плановые )росы радиоактивных отходов, их захоронение, а также крупные аварии на м производстве в 1949-1951 годах, 1957 и 1967 годах привели к иоактивному загрязнению озер, рек, населенных пунктов на территории (ябинской, Свердловской, Тюменской и Курганской областей площадью 26 км2 (Шаров В.Б., 1992).
3 результате наиболее крупной аварии в 1957 году - взрыва емкости с неактивными отходами - было загрязнено около 23 тыс. км2, в ужающую среду выброшено около 20 млн. Ки различных радионуклидов, привело к образованию на территории Челябинской области уникальной ы - Восточно-Уральского радиоактивного следа (ВУРС) (Аклеев А.В. и др., 1). Не исключено, что на территории Южного Урала будет продолжаться )ронение радиоактивных отходов.
5 связи с этим хроническое облучение становится одним из неотъемлемых югических факторов, которым подвергается часть населения, а также ра и фауна радиоактивно загрязненных территорий. )дной из центральных радиобиологических проблем является воздействие гации на биохимический статус организма, поскольку именно изучение гкулярного и клеточного уровней первичных, вторичных, а также ;чных эффектов облучения дает представление о механизмах действия ізирующего излучения и позволяет производить поиск средств иворадиационной защиты в виде радиопротекторов, профилактических и певтических средств (Кузин А.М., 1986; Гончаренко Е.Н., Кудряшов Ю.Б.,
!дним из последствий радиационного воздействия на клетку является еждение различных ее структур, а следовательно появление в ней мггических токсичных продуктов. Нарушение плазматических мембран радиационном поражении способствует большему поступлению в клетку эбиотиков. Ведущую роль в биотрансформации и обезвреживании
токсичных для организма веществ играет микросомальная система окислеї клеток печени (Арчаков А.И., 1975; Головенко Н.Я., 1981; Голиков С.Н. и р 1986; Парк Деннис В., 1973).
Являясь радиочувствительной монооксигеназная система в результ; действия ионизирующего излучения сама может подвергаться деструкці Повреждающее действие высоких доз радиации на эту систему обнаружено многих исследованиях (Халилов Э.М., Большее В.Н., 1976). Показано, чп острых высоких дозах ионизирующее излучение вызывает инактивац монооксигеназ и снижение детоксикационной функции печени (Данилов В. Козлов Ю.Н.,1970; Wills E.D., Wilkinson А.Е.,1966; Нестерова Т. А. и др., 19 Деев Л.И. и др., 1984; Рябинин В.Е., 1990). Облучение в малых дозах моз иметь как стимулирующий, так и повреждающий характер (Суханова ГА др., 1997; ZavodaikL. etal., 1999; Золотарева ТА и др., 1996; Chandra D., К R.K., 1999). Но практически нет сведений о динамике изменеї функциональной активности микросомальной системы при хроничесі действии радиации.
В связи с вышесказанным представляется важным изучение вкл микросомальной системы в процессы радиационного поражс* радиоадаптации, компенсаторные процессы, а также исследование эффек повреждения этой системы при длительном хроническом облучении.
Цель исследования: Изучение состояния системы микросомалад окисления в печени в условиях хронического действия радиации у животі природных популяций, обитающих на радиоактивно загрязнет территориях и лабораторных животных при различных режимах хроничесі у-облучения.
Основные задачи исследования:
-
Оценить состояние микросомальной системы окисления, а та активность ферментов АЛТ, ACT, КФК, ЛДГ, ГДГ, ЩФ и ГП печени мышевидных грызунов природных популяций, обитаю на радиоактивно загрязненных территориях и различают радиорезистентностью.
-
Оценить состояние системы микросомального окисления в пе« лабораторных мышей линии СВА при хроническом дейсі радиации в малых дозах.
-
Выявить особенности функционирования монооксигеназной сист печени лабораторных мышей линии СВА в условиях длшель хронического у-облучения с различной мощностью дозы.
-
Установить наиболее значимые периоды в функционировании микросомальиой системы окисления при хроническом действии радиации в течение 18 месяцев.
-
Изучить соотношение процессов гидроксилирования и перекисного окисления липидов в микросомах печени мышей линии СВА при хроническом радиационном воздействии.
-
Оценить возможность использования окислительных реакций в микросомах печени в качестве биоиндикатора радиационного воздействия.
Научная новизна работы. Впервые проведена оценка состояния системы микросомального окисления в печени мьппевидных грызунов видов Clethrionomys rutilus Pall., Microtus arvalis Pall, и Apoderaus sylvaticus L., обитающих на территориях ВУРСа с различной плотностью загрязнения.
Установлено, что хроническое облучение вызывает сдвиги в состоянии системы монооксигеназ у животных природных популяций с территорий, загрязненных радионуклидами.
Показано, что радиационно-индуцированные изменения функционирования монооксигеназной системы зависят от уровня радиоактивного загрязнения, а также от видовой принадлежности животных, характеризующейся различной радиорезистентностью.
Впервые проведена оценка состояния системы микросомального окисления в печени лабораторных мышей линии СВА при хроническом действии радиации с различной мощностью дозы в течение всего срока их жизни. Выявлено соотношение процессов гидроксилирования и ПОЛ в микросомах печени при различных режимах хронического облучения с различной длительностью радиационного воздействия.
Установлено, что состояние системы микросомального окисления печени у мышей линии СВА в условиях моделирования различных режимов воздействия хронической у-радиации зависит преимущественно от мощности дозы и длительности облучения.
Теоретическая и практическая значимость работы.
Результаты проведенного исследования позволяют расширить современные представления об особенностях функционирования мнкросомальнои системы окисления при радиационном воздействии, что раскрывает дополнительные возможности для изучения механизмов действия радиации на живой организм, а также для поиска средств коррекции радаащоняо-индуцированных нарушений процессов биотрансформации и детоксикацин.
Полученные данные исследования свидетельствуют о возможно! применения в качестве одного из биоиндикаторов действия радиаі моноокисгеназнои системы и процессов перекисного окисления липид протекающих в микросомах печени.
Работа входит в программу «Изучение экстремальных факто] окружающей среды в патогенезе различных заболеваний и разрабо средств патогенетической терапии этих состояний» №046.01 за 1996-2( гг., № гос. регастрации 01.9.60000973.
Результаты проведенных исследований послужили основанием ; включения этой темы в комплексную программу «Биомониторі Челябинской области» и региональную программу «Экологичес безопасность Урала».
Положения, выносимые на защиту.
-
Пребывание мышевидных грызунов видов Clethrionomys rutilus Р; Microtus arvalis Pall, и Apodemus sylvaticus L. на территория; различной плотностью радиоактивного загрязнения обусловлив изменения состояния микросомальной системы окисления пече Обнаруженные сдвиги зависят от уровня радиоактивного загрязни а также от принадлежности животных к систематическим групп характеризующимся различной радиорезистентностью.
-
Малые дозы хронического внешнего у-облучения не вызыв; существенных изменений в состоянии монооксигеназной систс печени мышей линии СВА.
-
Направленность сдвигов в состоянии микросомальной сисгс окисления печени мышей линии СВА при длительном хроничеа действии у-радиации зависит от мощности дозы и длительно облучения.
-
Изменения содержания и активности компонентов монооксигеназ системы, вызванные хроническим действием у-излучеі взаимосвязаны с изменениями интенсивности НАДФН- и аскорі зависимых процессов перекисного окисления липидов в михросом;
Апробация диссертации. Материалы диссертации были представлень ежегодных научных конференциях по итогам научной раб преподавателей и сотрудников Челябинского государствен! педагогического университета (Челябинск, 1996 - 2000), на Международном симпозиуме «Biological Monitoring in Occupational environmental Health» (Сеул, 1998), на конференции «Проблемы эколс и экологического образования в Челябинской области» (Челябинск, 20(
Структура и объем диссертадии. Диссертация состоит из введения, бзора литературы, описания методов исследования, результатов ісследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка япературы, вюпочающего 217 источников, в том числе 43 на иностранных
зыках. Работа изложена на ' страницах и содержит 21 рисунок и 26
аблиц.
Объектами исследования служили взрослые мышевидные грызуны, битающие на территории Восточно-Уральского радиоактивного следа ВУРС) трех видов: красная полевка Clethrionomys rutilus Pall. - 19 животных есом 19-20г, обыкновенная полевка Microtus arvalis Pall. - 38 животных весом 0-35г и лесная мышь Apodemus sylvaticus L. - 44 животных весом 16-20г.
Исследования проводили сразу после вывода животных из зоны адиоактивного загрязнения и спустя 6 месяцев, в течение которых животные одержались в условиях вивария.
Плотность радиоактивного загрязнения экспериментальных участков по гронцию-90 составляла 2 Ku/km, 500 Ku/km2, 600 Ku/km2 и 800 Ku/km2. )тлов контрольных животных производился с участка, располагающегося в 10 м от головной части ВУРСа. Уровень радиоактивности на контрольной грритории по стронцию-90 составлял 0.2 Ku/km2. Отлов животных существлялся с использованием давилок Геро и трапиковых живоловок в етне-осенний период 1994-1995 года.
Проведение сотрудниками лаборатории экотоксикологии и радиобиологии [нститута экологии растений и животных г. Екатеринбурга геоботанической ценки экспериментальных и контрольного участков показало их сходство по сследованным критериям.
На участках отлова животных проводилось дозиметрическое исследование яешнего у- и Р-излучения. Концентрацию цезия-137 в пробах почвы пределяли на у-спектрометре АИ-256-6 с кристаллом Nal (Те) размером 80 х [) мм и колодце 24 * 40 мм. Пробы почв с участков отлова животных гбирали почвенным пробоотборником (диаметр - 12 см, высота - 5 см). Определение суммарной р-активности проводилось на а-, р-автомате NRR-10. Концентрацию цезия-137 и суммарную р-активность измеряли в аборатории экотоксикологии и радиобиологии Института экологии растений
животных РАН г. Екатеринбурга (заведующий лабораторией профессор юбашевский Н. М.).. В таблице 1 представлены данные по накоплению ^Sr в эганизме мьшіевидньгх грызунов с исследуемых участков.
Таблица 1 Средняя концентрация ^Sr в организме мышевидных грызунов с исследуемых территорий (кБк/кг возд.-сух. массы).
При проведении модельного эксперимента в период 1996-1998 использовалось 350 самок лабораторных мышей линии СВА весом 20-3 возрасте 90 дней к началу исследований. Животные вьшедены и выраще) виварии Уральского научно-практического центра радиационной медиі г. Челябинска. Животные содержались на стандартном полноценном рацис
Для решения задач исследования в условиях проведения модель эксперимента был использован комплекс для радиационного моделиров; который состоит из двух автономных помещений: основного для облуч животных и отделения обеспечения. Внутри основного зала ярусно размеї металлические стеллажи для клеток с животными.
Источником у-излучения являлась модифицированная установка ОЦК-зарядом 137Cs. На каждом ярусе создавалась мощность поглощенной дс сГр/сут, 4 сГр/сут, 6 сГр/сут и 16 сГр/сут. Перепад мощности от передок задней стенки клетки не превышал 10%. Облучение осуществлі круглосуточно за исключением периода уборки и осмотра животных (не I одного часа). Контрольная группа животных находилась вне зоны облучеі В каждой дозовой группе, а также в группе контроля на различных q облучения исследовалось десять животных.
Исследование изучаемых параметров проводили после 1, 3, 6, 9, 12 месяцев внешнего хронического у-облучения. Суммарные среднеткаї поглощенные дозы, накопленные животными при различной длитель облучения, представлены в таблице 2.
Таблица 2 Суммарная среднетканевая поглощенная доза в различные сроки внешнего хронического у-облучения с различной мощностью дозы, Гр.
Перед началом биохимического исследования животные взвешивались на [аптечных весах с точностью ± 10 мг. После декантации под эфирным іаркозом извлекали печень, которую взвешивали на торсиоюшх весах с отностью ± 1 мг, измельчали ножницами и гомогенизировали в омогєнизаторе Даунса с тефлоновым пестиком. В качестве среды выделения [спользовали раствор, содержащий 0.3 М сахарозы, 1 тМ ЭДТА рН среды іьіделения доводили кристаллическим трис до значения 7.4. Все процедуры гровддили при температуре 0-4С.
Определение содержания и активности компонентов моноокигеназной истемы, а также интенсивности ферментативного и неферментативного ПОЛ [роводили, используя микросомальную фракцию, которую получали путем рифференциального центрифугирования и ітреципитации микросом солями "аС12 и MgCl2 согласно методу Kamath S.A., Naravan К.А. (1972).
Определение содержания цитохромов bs и Р-450, N-деметилазную ктивность микросомальной фракции печени с использованием в качестве убстрата диметиланилина (ДМА), определение активности НАДФН:2,6-гхФИФ-редуктазы в выделенной микросомальной фракции печени роводили, используя методы Карузиной И. И. и Арчакова А И. (1977).
Уровень содержания ТБК-реактивных продуктов НАДФН- и аскорбат-ависимых процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) оценивали в словных единицах МДА, накопление которого в среде инкубации определяли
по методу Placer Z. A. et al. (1966). Определение содержания общего бед макросом проводили по методу J. Goa (1953).
Определение активности ферментов аланинаминотрансферазы (АЛ асшпггатаминотрансферазы (ACT), щелочной фосфатазы (ЩФ), глутамилтранспептидазы (ГГГЛ), лактатдегидрогеназы (ЛДГ) креатинфосфокиназы (КФК) в гомогенате ткани печени проводили Челябинском диагностическом центре на автоматическом анализаторе U! фирмы KONE (Финляндия), использующем стандартизированные методи При расчете активности учитывалась степень разведения образцов гомогев печеночной ткани.
Определение активности глутаматдегидрогеназы (ГДГ) проводили методу Покровского А А., Арчакова А И. (1968).
