Введение к работе
Актуальность. Радиация до настоящего времени остается одним из наиболее опасных факторов воздействия на организм человека. Все более широкое распространение радиационных и изотопных технологий в промышленности и медицине, загрязнение отдельных территорий радиоактивными отходами, а также ядерные аварии под Челябинском, в Селлафилде, Три-Майл-Айленде, на станции Фукусима-1 и, особенно, Чернобыльской АЭС, серьезно обострили проблему разработки мер защиты, профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с радиацией (Календо Г.С. и соавт., 2001; Аклеев А.В., Киселева М.Ф., 2001; Сенников Ю.А. и соавт., 2007; Кайгородова Л.Я. и соавт., 2011; Mettler F.A., Upton A.C. еt al., 1995; Muirhead C.R. et al., 2009).
В этом контексте чрезвычайно важным является изучение вопросов, связанных с пониманием закономерностей изменения функционирования системы гемиммунопоэза, как одной из самых чувствительных к действию радиации (Захаров В.Н. и соавт., 1990; Дыгай А.М. и соавт., 1992; Гольберг Е.Д. и соавт., 1990, 1996, 1997; Гриневич Ю.А., 2006; Захарова М.Л. и соавт., 2010; Eidush Kh., 2000; Kimmel R.R., 2006; Wangh et al., 2007; и др.) Ведется также широкая научная дискуссия по вопросу о дозозависимых изменениях системы гемоиммунопоэза, поскольку многие авторы расходятся во мнении о положительных или отрицательных сторонах влияния как больших, так и малых доз ионизирующего излучения на живые системы (Ярмоненко С.П., 2012).
Среди органов иммунитета чаще других изучаются костный мозг и тимус при действии различных по силе радиационно-ионизирующих факторов. В гораздо меньшей степени исследовано периферическое звено иммунной системы, что объясняется, на наш взгляд, недостаточной оценкой его роли в развитии последствий радиационного излучения. Мало исследований посвящено влиянию сезонных факторов на изменение реактивности иммунной системы организма при облучении, так же фактически нет данных относительно приспособительно-защитных реакций у потомства, родившегося от облученных родителей и подвергнутых в дальнейшем каким-либо экстремальным воздействиям. Слабее всего при этом у потомства, как и в вышеуказанном случае, изучены морфофункциональные изменения периферических органов иммунитета и главного их звена – селезенки при одновременном или раздельном облучении родителей. Между тем известно, что этот орган играет главенствующую роль в антителообразовании, обусловливает включение лимфатических узлов в ответные реакции при антигенной нагрузке на организм оказывает сильное влияние на структуру костного мозга, тимуса, состав периферической крови, обеспечивает противоопухолевую защиту (Булдаков Л.А., Калистратова В.С., 2005; Федоров Г.Н., Леонов С.Д., 2006; Trevisani F. et al., 2002; и др.)
В связи с указанным, целью работы явилось изучение морфофункциональных изменений паренхимы селезенки, лейкоцитарного состава крови, фагоцитарной активности лейкоцитов и антителообразования у мышей 1-го поколения, родившихся в летний период времени от родителей, подвергнутых совместному или раздельному однократному воздействию различными дозами ионизирующего облучения.
Задачи исследования:
1. Исследовать влияние сублетальной и промежуточной доз однократного ионизирующего облучения мышей обоего пола или одного из особей на рождаемость потомства F1.
2. Изучить в динамике дозозависимые морфологические и гистохимические изменения клеточного состава паренхимы селезенки и лейкоцитов периферической крови у потомства мышей в различные сроки после внутрибрюшинного введения им эритроцитов барана.
3. Исследовать ультрамикроскопические изменения различных клеток паренхимы селезенки у потомства мышей после их иммунизации.
4. Изучить у иммунизированных потомков мышей фагоцитарные свойства лейкоцитов крови и процессы антителообразования.
Научная новизна исследования:
Впервые в динамике наблюдений после однократного внутрибрюшинного введения нативных эритроцитов барана дана комплексная оценка морфологическим, гистохимическим и ультрамикроскопическим клеточным изменениям паренхимы селезенки, а также лейкоцитарного состава периферической крови у мышей 1-го поколения, родившихся в летний период времени, после однократного одновременного ионизирующего облучения родительских пар или одного из родителей дозой 0,3 и 3,0 Гр. Одновременно изучены реакции фагоцитоза нейтрофилами, моноцитами крови и антителообразования в различные сроки после их иммунизации. При этом дана оценка степени напряжения механизмов тканевого и клеточного гомеостаза иммунной системы на основе корреляционного анализа перестройки внутрипопуляционных и межпопуляционных взаимосвязей лимфоидной ткани селезенки и
клеточного состава периферической крови.
Впервые показано, что у мышей, родившихся от самцов и самок, одновременно облученных дозой 0,3 Гр, селезенка подвергается инволютивным изменениям, сопровождаясь резким (в 2 раза) снижением массы, гипоплазией лимфоидной ткани, гиперплазией ретикулярной ткани, сосудистыми расстройствами. Эти процессы обусловлены морфологическими изменениями структуры мембранных органелл клеток и их ядер. Происходит угнетение фагоцитарных реакций клеток крови и антителообразования с развитием иммуносупрессии, особенно у животных, родители которых были подвергнуты одновременному тотальному облучению дозой 0,3 Гр. У мышей, родившихся от самок, облученных в 10 раз большей - сублетальной дозой – 3,0 Гр, указанные клеточные изменения в паренхиме селезенки выражены слабее. К концу сроков исследования в их селезенке становятся заметными явления регенерации органа с увеличением клеточности, нарастанием массы органа и усилением антителогенеза. В то же время антителогенез растянут по времени, а лимфоидная ткань селезенки имеет нарушенную пространственную организацию.
Практическая значимость работы
При спаривании мышей, облученных сублетальной дозой (3,0 Гр), потомства получено не было. При изолированном облучении самцов сублетальной дозой (3,0 Гр) и спаривании с необлученными самками потомства также не рождалось. Самки, облученные той же дозой, при спаривании с необлученными самцами, давали потомство, но в 2 раза меньшее по количеству. Одновременное облучение самцов и самок промежуточной дозой – 0,3 Гр существенно не влияло на число родившихся потомков. Потомство мышей, родившееся в летние месяцы (июнь, июль), после облучения родителей, чрезвычайно восприимчивы к экстремальному воздействию. Это выражается угнетением фагоцитарных свойств клеток крови, затяжным процессом антителообразования и дезорганизацией тканевых структур селезенки. Особенно это выражено у животных, родившихся от родителей, подвергнутых одновременному воздействию промежуточных (0,3 Гр) доз ионизирующего облучения.
Положения, выносимые на защиту
-
Спаривание однократно облученных мышей обоего пола сублетальной дозой в 3,0 Гр
приводит к отсутствию рождаемости потомства. От самцов, подвергнутых облучению той же дозой, при их спаривании через 20 дней с необлученными самками потомства также не рождалось. Облучение самок дозой 3,0 Гр и спаривание их с необлученными самцами приводит к значительному ограничению рождаемости потомства. Облучение обоих родительских пар мышей дозой 0,3 Гр не оказывает заметного влияния на количество рождающихся животных.
-
Антигенная нагрузка на потомство мышей, родившихся от одновременно облученных 0,3
Гр родительских пар, вызывает выраженные изменения ультраструктуры органелл ряда клеток паренхимы селезенки, сопровождающиеся структурной перестройкой тканей органа с последующим развитием гипоплазии лимфоидной ткани. После облучения самок сублетальной дозой 3,0 Гр у потомков мышей развиваются затяжные ответные реакции лимфоидной ткани селезенки и выраженные изменения в структурно-функциональных зонах органа.
-
У всех мышей, родившихся от облученных родителей, после введения эритроцитов барана
отмечаются количественные и качественные изменения лейкоцитарного состава крови. Это сопровождается угнетением процессов фагоцитоза и антителообразования, более выраженным у тех, родители которых были подвергнуты облучению дозой 0,3 Гр.
Внедрение результатов. Данные диссертационной работы включены в курсы лекций и практических занятий на кафедрах гистологии, цитологии и эмбриологии, патологической физиологии, мобилизационной подготовки здравоохранения и медицины катастроф для студентов ГБОУ ВПО «Пермская государственная медицинская академия имени академика Е.А. Вагнера» Минздрава России.
Апробация. Материалы диссертационной работы докладывались на заседании морфологических кафедр и общества АГЭ (г. Пермь, 1992); на ежегодных научных сессиях ПГМА (Пермь, 1992; 1994; 2002; 2004; 2005; 2011, 2012); III Съезде ВРНО АГЭ РФ (Тюмень, 1994); Всероссийской конференции с международным участием «Биологические аспекты экологии человека» (Архангельск, 2004); 69 итоговой научной сессии КГМУ и отделения медико-биологических наук Центрально-Черноземного научного центра РАМН (Курск, 2004); IX Международной научной конференции «Здоровье семьи — ХХI век» (г. Далянь, Китай, 2005); Всероссийской научной конференции «Актуальные проблемы теоретической и клинической медицины», (г. Пермь, 2005); III Эмбриологическом симпозиуме «Югра-Эмбрио-2011. Закономерности эмбрио-фетальных морфогенезов у человека и позвоночных животных», (г. Ханты-Мансийск, 2011); ХІІ международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования, разработка и применение высоких технологий в промышленности» (Санкт-Петербург, 2011); научной конференции «Современные проблемы экспериментальной и клинической медицины» (Таиланд, Бангкок, Паттайа, 2011); VI Международном конгрессе по репродуктивной медицине (Москва, 2012); VII международной научно-практической телеконференции «Актуальные проблемы современной науки» (Томск, 2012); Третьей международной научно-практической конференции «Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине» (Санкт-Петербург, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 20 печатных работ, 3 из них – в изданиях, рекомендуемых ВАК.
Личный вклад автора. Все опыты, а также гистологические, гистохимические, морфометрические, электронно-микроскопический методы исследования и вся полученная информация проанализирована, систематизирована и статистически обработана лично автором.
Структура и объем диссертации. Диссертация написана на русском языке, изложена на 180 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, материала и методов исследования, собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов, списка цитируемой литературы. Диссертация иллюстрирована 8 таблицами и имеет 50 рисунков. Библиографический указатель включает 223 литературных источников и имеет 146 отечественных и 77 – на иностранном языке.
