ДВИГАТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ ЦИЛИАРНОГО АППАРАТА РЕСНИТЧАТОГО ЭПИТЕЛИЯ ТРАХЕИ И МАТОЧНЫХ ТРУБ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ХРОНИЧЕСКОГО НИЗКОИНТЕНСИВНОГО γ-ИЗЛУЧЕНИЯ

Полный текст

Поиск клеточных систем, позволяющих зарегистрировать эффекты хронического низкоинтенсивного γ-излучения (диапазон поглощенных доз до 0,5 Гр), является актуальной задачей современной радиобиологии и экологической морфологии. Наиболее перспективными в этом плане являются растущие (медленно обновляющиеся) клеточные популяции, способные на протяжении достаточно продолжительного времени сохранять и накапливать структурные изменения, связанные с влиянием повреждающих факторов: в рамках развития данного направления исследований ранее нами показана высокая информативность микроядерного теста для раннего выявления лучевых поражений генетического аппарата фолликулярного эпителия щитовидной железы [1]. В литературе отражены единичные наблюдения радиочувствительности цилиарного аппарата реснитчатых эпителиоцитов к непродолжительному (до 2,5 ч) воздействию ионизирующего излучения не только в высоких (1-10 Гр) [7, 9], но и в низких (менее 0,02 Гр) дозах [4, 10]. Однако данные о влиянии этого фактора на функцию ресничек в условиях хронического воздействия в литературе отсутствуют. Задачей настоящего исследования явилось изучение в опытах in vivo двигательной активности цилиарного аппарата (ДАЦА) реснитчатого эпителия трахеи и маточных труб у крыс после хронического воздействия внешнего низкоинтенсивного γ-излучения на организм животных. Материал и методы. Эксперименты выполнены на 24 крысах-самках линии Вистар массой 200-250 г, которые были разделены на 3 группы: контрольную, 1-ю подопытную и 2-ю подопытную. В обеих подопытных группах общее γ-облучение животных проводили в «домике хронического облучения». Источником облучения были 2 ампулы со стальной оболочкой, содержащие 0,474×106 и 0,451×106 кБк 226Ra, разнесенные на расстояние 2,5 м. Дозовая нагрузка на организм животных определялась мощностью экспозиционной дозы и сроками содержания в условиях облучения. Крысы находились в зоне воздействия ионизирующего излучения круглосуточно с перерывами на кормление и уборку помещения. Суммарную поглощенную дозу облучения определяли по показаниям термолюминесцентных дозиметров (ДТИ), которые входят в состав дозиметрической термолюминесцентной установки ДВГ-02ТМ (Научно-производственное предприятие «Доза», Россия). В 1-й подопытной группе (n=7) суммарная поглощенная доза облучения была минимальной и составила 5 сГр (мощность 35-40 мкГр/ч), во 2-й группе (n=7) - 50 сГр (мощность дозы 350-400 мкГр/ч). В обеих группах эксперименты начинались одновременно, продолжительность облучения составила 70 сут, прижизненное исследование цилиарного аппарата трахеи и маточных труб проводили через 10-14 сут после окончания облучения. Животные контрольной группы (n=10) находились при естественном радиационном фоне в условиях, строго идентичных с подопытными. Все эксперименты проведены в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных». Прижизненную видеофиксацию состояния реснитчатого эпителия (частота биения ресничек в трахее и маточных трубах, скорость движения слизи в трахее) осуществляли у наркотизированных животных (уретановый наркоз 1000 мг/кг, внутрибрюшинно) согласно детально описанному ранее комплексному алгоритму [6], после завершения прижизненных наблюдений животных декапитировали. Скорость движения слизи в трахее определяли на видеофайлах с помощью модифицированной для крыс методики измерения скорости мукоцилиарного транспорта, основанной на регистрации перемещения инертного маркера по поверхности слизистой оболочки [5]. ДАЦА эпителиальной выстилки трахеи и маточных труб изучена с помощью диагностического комплекса (научно-производственный комплекс «Азимут», Россия), состоящего из микроскопа, высокоскоростной видеокамеры с платой видеозахвата и персонального компьютера со специализированным программным обеспечением. Образцы поперечных срезов трахеи и продольных срезов маточных труб толщиной до 1 мм, взятые из центральных участков органов, помещали в лункообразное углубление предметного стекла, заполненное средой Игла МЕМ и предварительно нагретого на термостолике до 32 ºС. Препарат накрывали тонким покровным стеклом и под микроскопом при об. 40 и 90 проводили поиск зоны с отчетливо видимым движением ресничек эпителиоцитов, захват сфокусированного изображения с последующим сохранением видеофайла и его компьютерным анализом. Для определения фаз эстрального цикла у крыс брали влагалищные мазки, которые изучали микроскопически после окраски гематоксилином-эозином [3]. Для статистических сравнений отдельно рассчитывали исследуемые параметры для межтечкового (относительного покоя - диэструс) и течкового (проэструс, эструс, метэструс) периодов [6, 12]. Цифровой материал обрабатывали методами вариационной статистики. Результаты исследования. Мукоцилиарный транспорт в трахее. У животных после хронического облучения в минимальных дозах (1-я подопытная группа, суммарная поглощенная доза 0,05 Гр) обнаружено статистически значимое по сравнению с контролем снижение частоты биения ресничек на 12% и скорости движения слизи на 63% (таблица). В то же время, у крыс, получивших суммарную дозу 0,5 Гр (2-я подопытная группа), оба изученных показателя статистически значимо не отличались от таковых в контрольной группе наблюдений (см. таблицу). Хотя средние значения ДАЦА в этой серии наблюдений также были ниже уровня контроля (-13%), высокая вариабельность индивидуальных значений в группе (коэффициент вариации - 23,8% по сравнению с 2,8% у необлученных животных) не позволяет сделать однозначных выводов при данном объеме выборки. Мерцательная активность эпителия маточных труб. Анализ средних значений частоты биения ресничек с учетом фаз эстрального цикла показал, что и в опыте, и в контроле статистически значимых различий данного показателя у животных, находящихся в течковом и межтечковом периодах эстрального цикла, не выявлено (Р>0,05); на основании этого статистический анализ влияния изученного фактора проводился в рамках объединенных групп (без учета фаз эстрального цикла). Обнаружено, что в обеих подопытных группах средние значения ДАЦА были значимо на 14-15% ниже, чем у необлученных животных (см. таблицу). Обсуждение полученных данных. Результаты экспериментов свидетельствуют об однонаправленном эффекте хронического низкоинтенсивного γ-излучения - угнетении частоты биения ресничек эпителия маточных труб и трахеи. Значимого влияния на ДАЦА дополнительных факторов, связанных с циклическими гормональными перестройками (эстральный цикл) при данном объеме выборки не обнаружено, аналогичные результаты получены также D. Shi и соавт. при изучении маточных труб у мышей [12]. Итоги нашего исследования, в целом, согласуются с данными Ю. И. Ивановского и А. А. Карпенко [2, 4, 10], которые при кратковременном низкоинтенсивном γ-излучении (0,0075- 1,9 сГр длительностью 1-2,5 ч) обнаружили снижение двигательной активности ресничек эпителиоцитов жабр мидии, клеток обонятельного эпителия у лягушки, а также волнообразный характер изменения частоты колебаний и нарушение синхронизации биений ресничек в трахее у крыс. В основе влияния ионизирующего излучения на цилиарный аппарат могут лежать универсальные механизмы стойкого нарушения активности, локализованных в аксонеме протеинкиназ С, приводящие к снижению двигательной активности ресничек при воздействии повреждающих факторов (сигаретный дым, алкоголь), а также при старении [8, 13]. Нельзя исключить воздействия γ-излучения на моторные белки ресничек и через другие внутриклеточные регуляторные механизмы [2, 11], а также радиоиндуцированные повреждения ультраструктур ресничек, аналогичные наблюдаемым при облучении высокими дозами [7]. Полученные экспериментальные данные позволяют считать изучение ДАЦА эпителия трахеи и маточных труб в опытах in vivo адекватным методом биоиндикации эффекта малых доз ионизирующего излучения на организм и убедительно свидетельствуют о целесообразности проведения дальнейших исследований в этом направлении с целью получения результатов, имеющих как фундаментальное, так и прикладное значение.

Об авторах

Ольга Владимировна Ермакова

Институт биологии Коми научного центра

отдел радиоэкологии 167982, г. Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28

Алексей Владимирович Павлов

Ярославская государственная медицинская академия

Email: pavlov@yma.ac.ru
кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии 150000, г. Ярославль, ул. Революционная, 5

Леонид Иванович Есев

Ярославская государственная медицинская академия

кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии 150000, г. Ярославль, ул. Революционная, 5

Татьяна Владимировна Кораблева

Ярославская государственная медицинская академия

кафедра гистологии, цитологии и эмбриологии 150000, г. Ярославль, ул. Революционная, 5

Список литературы

Дополнительные файлы