Авторефераты по всем темам >>
Авторефераты по биологии
На правах рукописи
ЕРМАКОВА Ольга Владимировна
СТРУКТУРНЫЕ ПЕРЕСТРОЙКИ ПЕРИФЕРИЧЕСКИХ ЭНДОКРИННЫХ ЖЕЛЕЗ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ В УСЛОВИЯХ ХРОНИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ
03.00.01 - радиобиология А в т о р е ф е р а т диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук
Москва 2008
Работа выполнена в отделе радиоэкологии Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук
Научный консультант: доктор медицинских наук, профессор Павлов Алексей Владимирович
Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Мазурик Виктор Константинович доктор медицинских наук, профессор Яцковский Александр Никодимович доктор биологических наук, Осипов Андреян Николаевич
Ведущая организация: Институт экологии растений и животных Уральского отделения Российской академии наук
Защита состоится л27 марта 2008 г. в л часов на заседании диссертационного совета Д.501.001.65. в Московском государственном университете им. Ломоносова по адресу: 119899, г. Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ по адресу: 119899, г. Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет.
Автореферат разослан л _____________2008 г.
Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук Т.В. Веселова ВВЕДЕНИЕ
Актуальность исследований. Естественный фон ионизирующих излучений (ИИ) составляет один из важнейших компонентов в сложном комплексе факторов, постоянно воздействующих на биосферу Земли в целом. Изучение эффектов хронического низкоинтенсивного излучения на биологические объекты в условиях естественной среды их обитания является одной из наиболее актуальных проблем современной радиоэкологии. Это связано с тем, что значительные территории подвергаются повышенному воздействию ионизирующей радиации в результате стремительного развития горнодобывающей и перерабатывающей отраслей промышленности, в зонах вокруг предприятий по добыче, переработке и хранению радиоактивных материалов, на месте проведения атомных взрывов, а также в районах аварийного радиоактивного загрязнения.
Особую актуальность данная проблема имеет для Республики Коми, характеризующуюся наличием участков с повышенным радиационным фоном естественного и техногенного происхождения.
В последние годы принципиально изменились представления о реакциях различных биологических систем (от клетки до популяции) на воздействие ИИ в малых дозах. В отличие от ИИ в больших дозах, которое вызывает существенные клинические нарушения и может приводить к гибели организма, облучение низкой интенсивности не приводит к летальному исходу, но способно модифицировать клеточные и тканевые процессы, что в конечном итоге приводит к изменению многих жизненно важных функций (Calabrese, Baldwin, 2000; Мазурик, 2002; Mothersill, Seymour, 2003; Пелевина и др., 2003; Надольник и др., 2004; Бурлакова и др., 2006). При этом риск проявления отрицательных последствий действия ИИ низкой интенсивности в дозах, считавшихся безопасными, специальному изучению до сих пор не подвергался, однако есть указания на возможность его значительного возрастания по сравнению с ожидаемыми результатами экстраполяции биологических эффектов из области высоких в область малых доз (Бурлакова, 1994, Гераськин, 1995; Зайнуллин, 1998, Евсеева, 2006).
Проблема хронического воздействия радиации на живые организмы в условиях естественной среды обитания приобретает особую значимость еще и в связи с многообразием экологических, химических и физических факторов, которые в сочетании с ИИ могут вызывать широкий спектр биологических эффектов (Маслов, 1986; Алексахин и др.,1990; Taulavuori et al., 2005).
Предсказать результаты таких взаимодействий весьма сложно, недостаточно изучены даже эффекты их раздельного влияния. В связи с этим важным становится изучение усиления или ослабления биологического эффекта при одновременном воздействии нескольких факторов.
Приспособление вида к экстремальным условиям среды обитания - комплексное явление, в основе которого лежат экологические и морфофизиологические составляющие (Шварц и др., 1968; Шварц, 1980). В научной литературе достаточно широко обсуждается состояние популяционных характеристик мелких млекопитающих, обитающих в условиях повышенной радиоактивности (Маслов, и др., 1980; Тестов, 1993; Криволуцкий, 1996; Рябоконь, 1999; Любашевский и др., 2002; Безель, 2006; Григоркина, Пашнина, 2007). Известно, что первопричиной изменений в популяциях и сообществах на радиоактивно загрязненных территориях являются радиобиологические эффекты у отдельных организмов, которые, в свою очередь, обу словлены процессами, протекающими в клетках и субклеточных структурах (ТимофеевРесовский и др., 1969).
Особенно важным для оценки возможных радиобиологических изменений представляется исследование органов эндокринной системы - важнейших регуляторов, играющих ключевую роль в поддержании организмом гомеостаза и осуществлении адаптации к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды (Аруин и др.,1987; Pankov, 1996). К настоящему времени в научной литературе имеется большое количество сведений о высокой чувствительности органов эндокринной системы к воздействию различных экзогенных повреждающих факторов (Воздействие на организмЕ, 1997; Селятицкая, Обухова, 2001; Горбачев, 2002; Павлов и др., 2005), в том числе и ИИ (Бетц, 1961; Ташходжаев, 1969; Ткачев, 1970; Иванов и др., 1981; Мизина, Ситникова, 1998; Барабой, 2006). Кроме того, по некоторым данным (Tates et al., 1986; Урываева, Делоне,1992), в медленно обновляющихся тканях (к которым относится и паренхима эндокринных желез) развивающиеся нарушения генома клеток сохраняются значительно дольше, чем в быстро обновляющихся клеточных системах (кроветворные органы, покровные эпителии). Однако, данные об изменении структуры и функции органов эндокринной системы у животных, подвергающихся хроническому действию радиационного фактора, крайне скудны (Григорьев и др., 1986; Маленченко, 1990; Мамина Жигальский, 2000; Надольник и др., 2004), и прогнозирование последствий лучевого воздействия в природной среде на органы этой системы и организма в целом осложняется нерешенностью ряда вопросов.
В связи с вышеизложенным, представляется весьма актуальным изучение влияния хронического воздействия ИИ в дозах и интенсивностях, реально существующих на загрязненных территориях, на структуру периферических эндокринных желез на основных уровнях их структурной организации. В настоящей работе представлены материалы изучения мышевидных грызунов как в ходе многолетних исследований животных из мест обитания на участках с повышенной радиоактивностью (Ухтинский район Республики Коми и 30-километровая зона ЧАЭС), так и в лабораторных опытах по оценке хронического действия ионизирующей радиации в малых дозах. Подобный комплексный подход дает возможность получить более реалистические оценки влияния ИИ на животных, обитающих в условиях радиоактивного загрязнения, позволяет избежать ошибок, возникающих при анализе изменений, наблюдаемых в природных популяциях.
Цель и задачи исследования. Цель работы - анализ структурных и функциональных перестроек периферических эндокринных желез мышевидных грызунов при длительном воздействии ИИ в естественной среде обитания и в условиях моделирования хронического воздействия внешнего и внутреннего облучения для установления закономерностей их возникновения.
В связи с поставленной целью решались следующие задачи:
1. Определение на контрольном участке (в условиях нормального радиационного фона) диапазона естественной вариабельности показателей структуры периферических органов эндокринной системы (щитовидная железа, надпочечник и яичник) полевок-экономок в зависимости от фазы динамики численности популяции с учетом пола и возраста животных.
2. Морфологический и морфометрический анализ органов эндокринной системы полевок-экономок, обитающих в условиях повышенного естественного радиационного фона (Рес публика Коми) и в районе радиационно-загрязненной 30-километровой зоны аварии на Чернобыльской АЭС.
3. Выявление эффектов хронического воздействия низкоинтенсивного -излучения на структуру органов эндокринной системы и интенсивность размножения мышевидных грызунов в условиях модельных экспериментов в диапазоне доз, наблюдающихся на радиационнозагрязненных территориях в природных условиях.
4. Оценка цитогенетических эффектов хронического воздействия низкоинтенсивного излучения на фолликулярный эпителий щитовидной железы.
5. Выявление особенностей раздельного и совместного действия ИИ, нитратов 232Th и Na в разных дозах/концентрациях на морфологическое состояние щитовидной железы мышей линии СВА для выяснения сочетанного эффекта радиационного и химического факторов.
Научная новизна. Впервые получен комплекс количественных данных о структурных изменениях и функциональной активности периферических органов эндокринной системы полевок-экономок в зависимости от уровня радиоактивного загрязнения, времени обитания на загрязненных участках, фазы популяционного цикла, возраста животного и его физиологического состояния. Показана высокая чувствительность изученных эндокринных структур к действию радиации в малых дозах (в 10-100 раз превышающие уровень нормального фона -излучения) в условиях естественной среды обитания животных. Определены границы физиологической нормы морфофункциональных показателей желез внутренней секреции полевок-экономок и степень отклонения этих показателей у животных того же вида из районов с повышенной радиоактивностью. Впервые установлено, что ИИ оказывает модифицирующее действие на структурнофункциональное состояние щитовидной железы, надпочечника и яичника полевок-экономок, способно изменять их реактивность и усиливать влияние внутрипопуляционных процессов.
Хроническое внешнее и внутреннее облучение в одном и том же диапазоне поглощенных доз может привести к различным эффектам у животных разного пола и возраста, а также в различные периоды численности популяции.
Установлена активизация морфогенетических процессов, проявляющаяся в усилении процессов фолликулогенеза в щитовидной железе мышевидных грызунов после хронического воздействия -излучения в природных и экспериментальных условиях в одном и том же диапазоне доз.
Впервые экспериментально продемонстрирован генотоксический эффект хронического воздействия низкоинтенсивного -излучения на фолликулярный эпителий ЩЖ, проявляющийся в усиленном формировании клеток с микроядрами.
Выявлены особенности формирования ответной реакции тиреоидной паренхимы мышей линии СВА в норме и после раздельного и совместного действия ИИ и нитратов 232Th и Na в малых дозах. Продемонстрирован неоднозначный характер эффектов взаимодействия исследуемых факторов при их сочетанном действии: после облучения совместно с введением нитрата 2Th имеет место преимущественно антагонистический характер взаимодействия факторов, тогда как сочетанное действие ИИ в малых дозах и нитрата Na вызывало как антагонистические, так и синергические эффекты. При этом основной вклад при сочетанном действии ИИ и нитрата 2Th вносит -излучение, а при взаимодействии радиации с нитратом Na решающее значение имеет сочетанное действие исследуемых факторов.
Научно-практическая значимость. Результаты исследования влияния низкоинтенсивного излучения в природных условиях на структурно-функциональное состояние органов эндокринной системы значительно расширяют существующие представления о диапазоне их пострадиационных адаптивных перестроек. Выявленные эффекты взаимодействия факторов (антагонизм, синергизм) разной природы необходимо учитывать при оценке радиационного загрязнения на организм в природной среде.
Экспериментально обоснована информативность использования цитогенетического метода определения частоты клеток с микроядрами в качестве чувствительного морфологического маркера индуцированных радиацией генотоксических повреждений железистого эпителия ЩЖ.
Определены наиболее информативные структурно-функциональные параметры ЩЖ, НП и ЯЧ, которые можно рекомендовать в качестве морфофункциональных тестов оценки состояния этих органов при проведении исследований по изучению действия антропогенных факторов.
Установлено, что полевки-экономки по изученным параметрам чувствительны к хроническому действию радиации низкой интенсивности и могут быть использованы в качестве тест-объекта для биоиндикации техногенного радиоактивного загрязнения природных биоценозов.
Основные теоретические положения, выносимые на защиту:
1. Хроническое воздействие ионизирующей радиации в малых дозах приводит к закономерному развитию морфологических перестроек периферических органов эндокринной системы на всех основных уровнях их структурной организации (органный, структурно-функциональных единиц, тканевой, клеточный). Выраженность изменений не имеет четкой зависимости от дозы и мощности дозы, что обусловлено комплексным воздействием факторов как радиационной, так и нерадиационной (пол, возраст, физиологические особенности организма, фаза динамики численности популяции) природы.
2. В условиях радиоактивного загрязнения среды обитания ионизирующее излучение модифицирует влияние экзогенных (высокая плотность популяции грызунов, химические вещества) и эндогенных (беременность, половое созревание) факторов нерадиационной природы на морфофункциональное состояние периферических эндокринных желез мышевидных грызунов.
3. Хроническое воздействие низкоинтенсивного Цизлучения вызывает повреждение генетического аппарата фолликулярных тироцитов, проявляющееся в усилении процессов формирования клеток с микроядрами.
ичный вклад диссертанта в разработку научных результатов, выносимых на защиту. Работа является частью комплексных исследований, проводимых отделом радиоэкологии Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. Автором совместно с сотрудниками отдела радиоэкологии выполнены полевые исследования (отлов животных, учет относительной численности, определение вида, возраста и физиологического состояния грызунов). Все экспериментальные, клинические и гистологические исследования проведены диссертантом самостоятельно или при его непосредственном участии. Автором самостоятельно проведена первичная обработка и анализ всего полученного материала, сформулированы основные положения и выводы работы, осуществлена подготовка к печати научных работ, отражающих результаты диссертации. Радиохимический анализ золы животных проведен сотрудниками лаборатории радиохимии отдела радиоэкологии. Определение гормонов надпочечника проведено на базе лаборатории физиологии и биофизики Института лазерной физики СО РАН по методике О.П.Черкасовой (1999).
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на выездной сессии Научного Совета по проблемам радиобиологии АН СССР (Сыктывкар, 1983); I - V Радиобиологических съездах (М., 1989, 1997, 2006; Пущино, 1993; Киев, 1993, 2003); II Всесоюзном координационном cовещании (Сыктывкар, 1989); I Всесоюзной конференции по с.-х. радиологии (Обнинск, 1990), VI российской школе-семинаре (Ростов-на-Дону, 1990); II международном симпозиуме Механизмы действия сверхмалых доз (Москва, 1995, 2002); международных симпозиумах Урал атомный (Екатеринбург, 1995, 1996, 1998, 1999, 2005); всесоюзных и международных совещаниях и конференциях, посвященных радиобиологическим последствиям аварии на ЧАЭС (Москва, 1990, 1994, 2000; Санкт-Петербург, 1993, Зеленый Мыс, 1990, 1994, 1996; Минск, 1998, Киев, 2001); II международной школе-семинаре Экологические проблемы Европейского Севера (Архангельск, 1992, 2002); международном рабочем совещании Радиация и эндокринная система (Минск, 1995); III международной конференции по Арктике (Тромсо, Норвегия, 1997); международных научных конференциях Эндокринные механизмы регуляции функций в норме и патологии (Новосибирск, 1997, 2002); IV и V съездах Всероссийского общества анатомов, гистологов и эмбриологов (Ижевск, 1998; Казань, 2004); VII международном симпозиуме Развитие идей академика Шварца в современной экологии (Екатеринбург, 1999); межрегиональной научной конференции Тоцкий ядерный взрыв (Екатеринбург, 2000);
международных конференциях БИОРАД-2001, БИОРАД-2006 (Сыктывкар, 2001, 2006) и Радиационная безопасность территорий. Радиоэкология города (Москва, 2003); 2nd AMAP International Symposium on Environmental Pollution of Arctic. (Finland, 2002); VII и VIII Всероссийских популяционных семинарах (Сыктывкар, 2004, Нижний Новгород, 2005); VI и VII Всероссийских конференциях Нейроэндокринология (Санкт-Петербург, 2002, 2005); VIII и IХ конгрессах Международной ассоциации морфологов (Казань, 2004; Орел, 2006); III Северном социально-экологическом конгрессе (Сыктывкар, 2007); международной научной конференции морфологов (Астрахань, 2007).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 108 работ (в том числе 44 статьи и материалов конференций, из них 14 - в журналах, рекомендованных ВАК РФ) и две монографии.
Структура и объем диссертации. Диссертация общим объемом 359 страниц машинописного текста, включая 84 рисунка и 33 таблицы, состоит из введения, шести глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы, включающим 693 наименования, в том числе 211 - зарубежных авторов.
Благодарности. Моя искренняя признательность научным консультантам д.м.н. профессору А.В.Ткачеву и д.м.н. профессору А.В.Павлову за постоянную поддержку и ценные советы при подготовке диссертационной работы, заведующему отделом радиоэкологии Института биологии Коми Н - УрО РАН Таскаеву А.И. и научным сотрудникам за содействие в организации и проведении научных исследований.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Материалы и методы исследования В радиоэкологическом мониторинге объектом исследования явилась полевка-экономка (Microtus oeconomus Pall.) - наиболее многочисленный на Ухтинском радиевом стационаре вид мышевидных грызунов (Маслов, 1976; Маслова, 1978; Кудяшева и др., 1990). Отлов животных осуществляли на участках с нормальным (контрольный) и повышенным (опытный) содержанием тяжелых естественных радионуклидов (ТЕРН) (подзона средней тайги, Ухтинский район Республики Коми) и на территориях, загрязненных искусственными радионуклидами (30-километровая зона Чернобыльской АЭС). Период проведения работ и сбора материала - 1981-2003 гг. При выборе контрольных и радиоактивно-загрязненных территорий - стаций обитания животных, руководствовались принципом экологической идентичности участков и различиями по уровню -фона и содержанию радионуклидов в почве, растительности и тушках самих животных.
Средняя мощность дозы от внешнего воздействия -излучения на исследуемых территориях варьировала на радиевом стационаре в пределах от 50 до 2000 мкР/ч, на урано-радиевом - 206000 мкР/ч, тогда как в контроле она составляла 10-15 мкР/ч. В поверхностных слоях почвы радиевого стационара содержание 226Ra составляло 6.64 10-11; 232Th - 2.6 10-5 г/г прокаленной навески (на контрольных участках 226Ra - 8 10-13; 232Th - 6 10-6 г/г прокаленной навески). Концентрация радионуклидов в растительности, составляющей основной источник питания полевок, превышала кларковые величины в 10-100 раз. В связи с этим в суточном летнем рационе полевок-экономок содержание урана на радиевом участке достигало 8 пКи, а тория - 27,2 пКи.
Удельная активность изотопов радия, урана и тория в организме полевок составляла в среднем на радиевом участке 5.45 10-11, 11.2 10-9 и 3.68 10-8 г/г живой массы и превышала контроль в 10 раз (Груздев и др., 1971). Основной вклад в поглощенную дозу вносят инкорпорированные высокоэнергетические - и - частицы, имеющие в ткани сравнительно небольшой пробег (Таскаев и др., 1990). Инкорпорированные организмом радиоэлементы являются дополнительным источником локального облучения органов и тканей животного и естественно оказывают химическое воздействие, усиливая биологический эффект от внешних радиационных факторов. Исходя из радиационной обстановки обследуемых территорий и данных дозиметрического и радиохимического анализов, обитающие здесь животные испытывают дозовые нагрузки: от внешнего облучения от 0.3 до 3.0, сГр/год, от инкорпорированных радионуклидов - от 1,2 до сГр/год и от газообразных эманаций и торона - 1.3 сГр/год (Тестов, Таскаев, 1971; Алексахин и др., 1990). Поскольку количественная оценка индивидуальной дозы является недостаточно корректной из-за активного перемещения зверьков по территории с весьма мозаичным распределением радионуклидов, для характеристики радиационного воздействия на обследуемые группы животных представлялось возможным ограничиться лишь определением среднепопуляционных доз. Суммарная доза облучения для группы животных, обитающих на радиевом участке, может изменяться в 20-кратном интервале от 1.2 до 24.0 сЗв/год, реальные поглощенные дозы будут находиться в промежутке между этими значениями (Тестов, Таскаев, 1986).
В 30-километровой зоне Чернобыльской АЭС полевок-экономок отлавливали на двух участках, различающихся по уровню радиоактивного загрязнения в период с 1986 по1993 гг. В сен тябре 1986 г. уровень -фона на одном участке, где обитала полевка-экономка, составил 4-6 мР/ч (№ 4 - Изумрудное), а на другом (№ 6 Стечанка) - 0.05-0.10 мР/ч. По данным спектрометрического анализа проб почв, взятых на местах обитания полевок, содержание радионуклидов составляло на участках № 4 и №6 соответственно: 144Ce - 30-50 и 500 Ки/км2; 106Ru - 5-10 и 100-200; 134Cs - 5-10 и 10-30; 137Cs - 5 и 50; 90Sr - 10 и 30; 239,240Pu - 0.05 и 2-3 Ки/км(данные предоставлены лаб. ОРМОС НПО Припять). Поглощенная доза от внешнего воздействия -излучения, рассчитанная для группы взрослых зверьков на сентябрь 1986 г., равнялась на участках № 4 и № 6 соответственно - 110 и 2 сГр. Поглощенная доза, обусловленная внешним воздействием -излучения, примерно была равна дозе от внешнего воздействия излучения. Дозовая нагрузка от инкорпорированных радионуклидов на исследуемых участках в 1986 г. была на один-два порядка ниже таковой от внешнего воздействия + -излучения. В последующие годы соотношение внешнего и внутреннего облучения изменилось: вклад в дозу внешнего облучения уменьшался, а внутреннего - возрастал (Экологические и Е, 1988). Участки Ухтинского радиевого стационара средне-таежной подзоны отличались от участков 30километровой зоны ЧАЭС не только генезисом и составом радионуклидов, мощностью экспозиционной дозы, но и длительностью воздействия радиационного фактора.
Отлов мелких млекопитающих проводили в соответствии с общепринятыми методами (Тупикова, 1971; Карасева, 1996) стандартными живоловушками, используя их расстановку в линии. Отлов проводили ежегодно в один и тот же полевой период с учетом сезона размножения (июль-август в Ухтинском районе и август-сентябрь в зоне ЧАЭС). Фазы популяционного цикла определяли с учетом относительной численности и демографической структуры популяции. Относительную численность полевок выражали в количестве пойманных зверьков на 100 ловушко-суток. Животных умерщвляли (высокая декапитация) после предварительного содержания в течение 1-2 суток в условиях вивария. Часть отловленных полевок доставляли в питомник экспериментальных животных Института биологии КН - УрО РАН для лабораторного разведения и проведения экспериментальных исследований.
Возраст зверьков определяли по комплексу признаков, на основе которых животные были разделены на три группы: неполовозрелые сеголетки, половозрелые сеголетки и перезимовавшие особи. Всего за исследуемый период в условиях радиоактивного загрязнения среды ТЕРН на Ухтинском радиевом стационаре (Республика Коми) было отловлено и обследовано более 1000, в 30-километровой зоне ЧАЭС - 147 полевок-экономок.
В экспериментальных условиях изучение действия факторов радиационной и химической природы проведено на половозрелых полевках-экономках, линейных мышах СВА, белых беспородных мышах и крысах линии Вистар. Для исключения влияния суточной периодичности интенсивности гормонообразовательных процессов на изучаемые показатели зверьков умерщвляли в одно и то же время суток (с 8 до 10 часов).
Общее облучение проводили в домике хронического облучения. Источником излучения были две ампулы со стальной оболочкой, содержащие 0.474106 и 0.451106 кБк 226Ra, разнесенные на расстояние 2.5 м. Уровни облучения, используемые в эксперименте, имитировали условия внешнего фона -излучения на опытных участках. Дозовая нагрузка на организм зверьков определялась мощностью экспозиционной дозы (измерения проводили радиометром ДРГЗ-01Т1) и сроками содержания животных в условиях облучения (табл.1). Суммарную поглощенную дозу облучения определяли по показаниям термолюминесцентного дозиметра (ДТУ), который используется в составе ТЛД систем с загрузкой детекторов в тракт считывания дозиметрического измерителя ДВГ-02ТМ.
Таблица 1.
Распределение животных в эксперименте Количество особей Доза облучения внутреннее обВариант Условия хроническое лучение (сумопыта эксперимента самцы самки внешнее - марное постуоблучение, сГр пление вещества, г/кг массы тела) Полевки экономки Изучение влия- Контроль 14 15 фон ния хронического Облучение 14 сут 4 5 0.7-0.8 - облучения на Облучение 60 сут. 5 5 2.9-3.7 структуру и Облучение 120 сут 12 18 5.2-7.3 функцию эндок Крысы линии Вистар ринных желез Контроль 5 5 фон Облучение 30 сут 8 8 1.4-1.8 Облучение 30 сут 8 7 28.8-32.4 Выявление гено- Контроль 7 - фон токсических по- Облучение 55 сут 7 - 48.0-52.0 вреждений щито- Облучение 80 сут 10 - 4.8-5.2 видной железы Белые беспородные мыши Анализ содержа- Контроль 25 - фон ния гормонов в Облучение 30 сут 27 - 20.6-22.8 гомогенатах ткани надпочечников Мыши линии СВА Контроль 28 - фон Облучение 30 сут 8 - 1.4-1.8 Облучение 90 сут 13 - 4.3-5.4 Затравка нитратом 5 - 0 0.Th 5 - 0 0.Изучение раз5 - 0 0.дельного и сочеЗатравка нитратом 7 - 0 0.танного действия Na 5 - 0 0.факторов радиа5 - 0 0.ционной и хими 10 - 1.4-1.8 0.ческой природы Сочетанное дейст- 10 - 1.4-1.8 0.вие -облучения и 11 - 1.4-1.8 0.нитрата Th 5 - 4.3-5.4 0.5 - 4.3-5.4 0.6 - 4.3-5.4 0.Сочетанное дейст- 7 - 1.4-1.8 0.вие -облучение и 5 - 1.4-1.8 0.нитрата Na 5 - 4.3-5.4 0. В каждом варианте использовали от 40 до 150 животных. Детальное описание условий экспериментов приведено в соответствующих разделах результатов собственных исследований.
Гистологическая и гистохимическая обработка материала. Щитовидную железу, надпочечники и яичники фиксировали в 10%-ном формалине, жидкости Буэна и глютаральдегиде с последующей заливкой в парафин или эпон-аралдит по общепринятым методикам (Ромейс, 1953;
Афанасьев и др., 1967). Полутонкие срезы толщиной 1 мкм и парафиновые - 3-5 мкм окрашивали толуидиновым синим, гематоксилин-эозином, по Мак-Манусу (ШИК-реакция).
Морфометрическое исследование гистологических препаратов. Состояние изученных органов оценивали по следующим критериям: относительная масса органа, ширина коры надпочечника и отдельных ее зон, объем ядер в каждой зоне (надпочечник), стереологический анализ соотношения основных структурных компонентов, средний диаметр фолликулов, высота тиреоидного эпителия (щитовидная железа), оценка количества фолликулов по степени зрелости, атретических фолликулов и желтых тел (яичники). Стереологические показатели выявляли с помощью стандартной планиметрической сетки со 100 точками в окулярной насадке (Автандилов, 1990). Для определения объемной плотности структурных элементов в щитовидной железе подсчитывали от 1000 до 2000 точек на одно животное, с помощью винтового окуляр-микрометра проводили от 50 до 100 замеров диаметра фолликулов и высоты фолликулярных клеток.
Для изучения процессов фолликулогенеза анализировали спектр распределения фолликулов по диаметру (Хмельницкий, 2002). В качестве интегральных показателей функциональной активности тиреоидной паренхимы вычисляли индекс активности щитовидной железы (ИА), рассчитанный по соотношениям относительных объемов эпителия и коллоида (Быков, 1976) и индекс функции (ИФ) - соотношение среднего диаметра фолликула и высоты тиреоидного эпителия (Автандилов, 1990). Анализ препаратов проведен на световом микроскопе NU-2 при увеличениях ок. 12.5 и 16; об. 12.5, 25, 63 и 100 и на микроскопе Бимам ЕС Р-11 (ЛОМО) при увеличениях ок. 12.5; об. 20, 40 и 100, оборудованным системой видеозахвата (цифровая видеокамера Sanyo, Япония).
Цитогенетические исследования. Свежие фрагменты ткани ЩЖ подвергали ферментативной обработке в 0.25%-ном растворе коллагеназы (collagenase for pancreatic islet isolation type XI, Sigma, USA) в течение 1.0Ц2.5 ч. при 37 С (Павлов и др.,2006а). Из полученной суспензии клеток изготовливали мазки, которые после подсушивания фиксировали в 96%ном этаноле и окрашивали на ДНК по Фельгену с подкраской цитоплазмы нафтоловым желтым. Долю (в %) микронуклеированных тироцитов определяли на основании подсчета 1-тыс. клеток у каждого животного. Захват изображений производили с помощью цифрового программно-аппаратного комплекса МИКМЕД-2-1600-3т (Россия). Измерения средней площади микроскопических объектов производили с помощью программы компьютерного анализа изображений UTSCSA Image Tool.
Функциональные методы исследования. Секреторную активность щитовидной железы оценивали по содержанию общего тироксина (Т4) и общего трийодтиронина (Т3) в сыворотке крови радиоиммунологическим методом с помощью наборов риоТ3 и риоТ4 (ИБОХ, Минск).
Вычисляли коэффициент дейодирования, который выражается как соотношение концентра ций Т3 к Т4 и является косвенным показателем периферической конверсии Т4 в Т3. Для определения уровня тиреоидных гормонов использовали сыворотку крови 112 полевок-экономок (68 и 44 соответственно в фазы пика и спада численности).
Изучение содержания кортикостероидных гормонов проведено в надпочечниках 52 белых беспородных мышей. Применяли хроматографический метод анализа. В гомогенатах ткани надпочечника определяли содержание кортикостерона, 11-дегидрокортикостерона и альдостерона. Использование микроколоночной высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) позволило проводить анализ стероидных гормонов в небольших количествах биологического материала (Черкасова, 1999).
Полученные количественные результаты обрабатывали с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Excel, Statistica и GrafPad. Наряду с методами вариационной статистики использовали корреляционный, регрессионный и многофакторный многомерный дисперсионный анализы, а также анализ главных компонент (Харман, 1972; Любищев, 1986). Рассчитывали показатель сходства популяций по полиморфным признакам (Животовский, 1979), для количественной характеристики результатов сочетанных воздействий факторов разной природы вычисляли коэффициент взаимодействия (Гераськин и др., 1996).
Результаты собственных исследований 1. Оценка морфофункционального состояния органов эндокринной системы полевок-экономок (Microtus oeconomus Pall), обитающих в условиях хронического воздействия радиационного фактора низкой интенсивности 1.1. Структурные и функциональные характеристики эндокринных органов (щитовидная железа, надпочечник и яичник) у полевок-экономок в зависимости от фазы динамики численности популяции в условиях нормального радиационного фона (контрольная популяция) Изучение реакции любой системы на радиационное воздействие требует фундаментальных знаний о ее функционировании и стабильности в условиях нормального радиационного фона. Для мышевидных грызунов характерно цикличное изменение численности животных, при котором высокая плотность (пик численности) сменяется спадом и депрессией. Колебание численности серых полевок происходит, как правило, с определенной периодичностью - пики численности наблюдаются с интервалом триЦчетыре года (Krebs, Myers,1974; Исаев, 1975). По мнению многих исследователей, устойчивость популяции к действию природных и антропогенных факторов зависит, главным образом, от внутрипопуляционных механизмов, которые в свою очередь определяют репродуктивные возможности и продолжительность жизни отдельных особей. На примере копытного лемминга показано, что среди этих механизмов важнейшую роль играют гормональные регуляторы (Чернявский, Ткачев, 1982). Так как сведения о морфологической характеристике эндокринных желез у полевки-экономки в литературе отсутствуют, представлялось необходимым проведение исследований структурно-функционального состоянии органов у этого вида грызунов в условиях нормального уровня радиоактивности в зависимости от фазы популяционного цикла с целью последую щего сравнения с эффектом радиации, накладывающегося на экологические факторы в условиях среды обитания животных.
Щитовидная железа. Морфологические признаки усиленной секреторной активности ткани ЩЖ (вакуолизация коллоида, увеличение высоты тиреоидного эпителия, уменьшение размеров фолликулов и более выраженная степень процессов десквамации фолликулярного эпителия) у полевок-экономок наблюдаются в период депрессии численности животных.
Коллоид занимает 31.5 2.4 % (самцы) и 22.8 2.4 % (самки) объема тиреоидной паренхимы. В период пика численности популяции ЩЖ полевок находится в спокойном состоянии, имеет более крупные фолликулы, уплощенный эпителий. Объемный вклад коллоида в тиреоидную паренхиму составляет 53.9 3.2 % и 42.8 4.9 % у самцов и самок соответственно, что достоверно выше, чем в депрессию численности. Период спада численности характеризуется достаточно низким уровнем активности ЩЖ полевок. Морфологические параметры, свидетельствующие о невысокой активности ЩЖ животных, сочетаются с дефицитом тироксина (Т4) в сыворотке крови и более высоким содержанием Т3, чем это наблюдалось в период пика численности популяции (рис. 1). Известно, что динамика уровня Т4 более объективно характеризует состояние ЩЖ (Шкуматов и др., 1996). Уменьшение содержания Т4 и компенсаторный подъем уровня Т3, по всей вероятности, происходит в связи с усилением превращения в периферических тканях Т4 в метаболически более активный Т3, об этом свидетельствует и коэффициент дейодирования, значения которого у полевок на спаде (0.198 0.071 усл. ед.) и пике популяционного цикла (0.025 0.002 усл. ед.) достоверно отличаются.
Обнаружено, что структура ЩЖ находится в прямой зависимости от темпов полового созревания сеголеток и интенсивности процесса репродукции: в депрессию численности, когда большая доля сеголеток вступает в размножение, ЩЖ активнее, чем у зверьков того же возраста в период пика численности; при достижении максимальной численности, темпы репродукции замедлены, и ЩЖ полевок не активна. Период подъема численности популяции характеризуется пониженной активностью щитовидной железы по сравнению с периодом депрессии или пика.
Надпочечник. В фазу пика численности у полевок прослеживается увеличение относительной массы и объема НП, гипертрофия пучковой зоны, увеличение размеров клеток и ядер этой зоны, что, по имеющимся в литературе данным (Автандилов, 1973; Бонашевская и др., 1984;
Рыжавский, 1989), свидетельствует о высокой активности железы в этот период. В фазу депрессии численности активность коры НП минимальная. В разные периоды колебания численности популяции полевки-экономки меняется и соотношение толщины зон коры НП. С увеличением численности животных, на фоне гипертрофии пучковой зоны, доля клубочковой в общей величине коры НП уменьшается (соответственно 70.8 и10.4 % - в депрессию; 76.4 и 6.3 % - в пик численности).
В яичниках половозрелых самок полевки-экономки контрольного участка обнаруживаются все типы фолликулов: примордиальные, первичные, растущие и полостные. Размер растущих фолликулов на разных фазах численности популяции примерно одинаков. Не обнаружено связи между величиной таких фолликулов у полевок на разных фазах численности популяции. Подсчет количества фолликулов оказался более информативным. Максимальное содержание растущих фолликулов отмечено в период подъема численности, минимальное - в период пика численности популяции (18 0.8 и 5.3 0.5 на одном срезе; р 0.01).
Кроме этого, при изучении воздействия фазы популяционного цикла на морфофизиологические характеристики полевок-экономок установлено увеличение массы тела животных при высокой численности (Ермакова, 1987), что, по мнению некоторых исследователей (Krebs, 1964; Чернявский, Ткачев, 1982) объясняется высокими темпами роста животных в фазе пика.
Проведенное исследование показало, что структурное и функциональное состояние периферических органов эндокринной системы полевок-экономок в норме в значительной степени зависят от фазы численности популяции. Для каждой фазы динамики численности были характерны свои особенности эндокринных реакций: в пик численности отмечены морфологические признаки развития повышенной функции коры НП наряду с относительно спокойным состоянием ЩЖ и ЯЧ, в депрессию численности развитие признаков гипофункции адренокортикоцитов сочетается с усиленной функциональной активностью тиреоидного эпителия. Есть основание полагать, что сочетание гормональных функций, определяемое уровнем численности популяции, одновременно является следствием предыдущей фазы и причиной будущей ситуации. Полученные нами данные подтверждают значимость эндокринных механизмов в регуляции численности популяции и согласуются с данными, полученными на популяциях сибирского и копытного леммингов о. Врангеля (Чернявский, Ткачев, 1982). Выявленный в ходе исследований феномен различного эндокринного статуса организма в разные фазы численности популяции, свидетельствует о возможности существования различий в развитии реакций на радиационное воздействие в разные периоды популяционного цикла.
1.2. Морфологический анализ органов эндокринной системы полевок-экономок, обитающих в условиях повышенной естественной радиоактивности (Ухтинский радиевый стационар) и в районе радиоактивного загрязнения 30-километровой зоны аварии на Чернобыльской АЭС Хроническое действие малых доз радиации в природной среде многообразно и включает в себя сочетанное действие короткоживущих и долгоживущих, твердых и газообразных излучателей (-, - - ); тесный контакт животных с радиоактивными элементами почвенного покрова, поступление их в организм не только с пищей, но и за счет дыхания; сложную геометрию внешнего излучения. В районах с повышенным естественным радиационным фоном (ПЕРФ) существуют свои радиоэкологические особенности, связанные как с перераспределением ТЕРН в природных средах, так и их биологического действия. ТЕРН являются -, и -излучателями с высокой относительной биологической эффективностью и неравномерно накапливаются в живых организмах, что обуславливает повышенные дозы облучения некоторых органов. Кроме того, радиационное воздействие усиливается химическим действием тяжелых радиоактивных элементов (Алексахин и др., 1990). Особенно важно отметить, что в природных условиях воздействие радиации на организм сочетается с действием экологических факторов нерадиационной природы. Обнаруженные различия в морфофункциональном состоянии органов эндокринной системы у полевок контрольной популяции в зависимости от фазы динамики численности предопределили изучение радиационных эффектов с учетом этого экологического фактора.
Щитовидная железа. Результаты измерений морфологических параметров ЩЖ и уровня гормонов в крови животных, обитающих на участках с ПЕРФ (радиевый и уранорадиевый участки Ухтинского стационара), показали значительные количественные и качественные изменения структуры ЩЖ: выявлены альтеративные изменения в тиреоидном эпителии, выражающиеся в нарушении формы ядер, вакуолизации цитоплазмы; в 4 раза чаще, чем в контроле, встречались фолликулы с десквамацией эпителия. Для ЩЖ полевок, обитающих на участках с ПЕРФ характерны нарушения общей закономерности зональной структурированности железы, повышение количества фолликулов с участками гиперплазии, расстройство кровообращения в виде полнокровия сосудов и стазов эритроцитов. У животных с урано-радиевого участка морфологические нарушения в ткани железы более выражены, чем на радиевом участке. Данные радиоиммунологического анализа также свидетельствуют о том, что в наибольшей степени от нормы отклонялись концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови полевок, обитающих на урано-радиевом участке (рис. 1).
А Самцы Самки усл.ед. 0,* * 0,* 0,0,-0,Б ---15 * -*** * * -Рис. 1. Содержание Т3 (А) и Т4 (Б) в сыворотке крови полевок-экономок, обитающих на контрольном ( ), радиевом ( ) и урано-радиевом ( ) участках в спад численности (относительно пика). Различия между фазами пика и спада достоверны при *р 0.05 и ***р 0.001.
Это может быть связано не только с более высоким уровнем -излучения, но и с присутствием в почвах участка тяжелого естественного радионуклида - урана, который, как известно, при инкорпорации может вызывать значительные токсические эффекты.
При морфометрическом анализе обнаружено уменьшение объемной плотности и высоты фолликулярного эпителия по сравнению с контролем, а также достоверное увеличение объема коллоида в тиреоидной паренхиме, что свидетельствует о снижении секреторной активности исследуемой ткани. Интегральный показатель - индекс активности возрастает, что демонстрирует снижение функции ЩЖ (рис. 2).
Самцы Самки 2 1,1,0,0,Пик Спад Подъем Спад Депрессия Депрессия Пик Подъем Рис. 2. Индекс активности щитовидной железы полевок-экономок, обитающих на контрольном ( ), радиевом ( )и урано-радиевом ( ) участках в разные фазы численности популяции.
У полевок опытных участков в ЩЖ средние размеры фолликулов увеличиваются, наблюдается нарушение в расположении фолликулов железы, часто встречаются гигантские фолликулы неправильной формы. Вариабельность показателя площади фолликулов резко возрастает по сравнению с контролем. Так, у животных с радиевого участка общая площадь фолликулов варьирует от 230.0 до 72400.0 мкм2, тогда как в контроле этот показатель изменяется от 274.0 до 36900.0 мкм2. Распределение фолликулов по величине показало, что у этих животных, статистически достоверно (р <0.05) увеличивается количество мелких фолликулов (рис. 3). Известно, что фолликулы, отличающиеся по размерам, имеют разную скорость обмена веществ, интенсивность некоторых гистохимических реакций в тироцитах и митотическую активность (Хмельницкий, 1976; Кораблева, 2007). Мелкие фолликулы в ЩЖ полевок, обитающих на участках с повышенной радиоактивностью, составляют в разные годы исследования 23 и 46 %, в то время как в контроле преобладают фолликулы средних размеров - 72 и 57 %. Увеличение количества мелких фолликулов характеризует активизацию морфогенетических процессов, связанных с усилением пролиферации и активизацией фолликулогенеза.
a % б % контроль контроль опыт опыт 0 16 26 36 46 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146 156 166 16 26 36 46 56 66 76 86 96 106 116 126 136 146 156 1мкм мкм Рис. 3. Распределение фолликулов различного диаметра в щитовидной железе полевок контрольного и опытного участков в периоды пика (а) и подъема (б) численности.
усл.ед.
усл.ед.
Таким образом, комплекс морфологических изменений ткани ЩЖ полевок однозначно свидетельствует, что при обитании на участках ПЕРФ происходит достоверное снижение тиреоидной функции, которое сопровождается появлением дистрофических и деструктивных изменений в железе, а также развитием реакций компенсаторного характера (гиперплазия тиреоидного эпителия, активизация процессов фолликулогенеза). В зависимости от фазы динамики численности популяции, и уровня загрязнения участка эти процессы проявляются в разной степени.
Увеличение массы тела, а также более позднее вступление сеголеток в размножение, обнаруженное нами у полевок с загрязненных радионуклидами участков (Ермакова, 1987), несомненно, связано с тиреоидной недостаточностью. Известно, что угнетение функциональной активности ЩЖ снижает интенсивность обменных процессов в организме, приводит к увеличению массы тела и задержке полового созревания (Новикова и др., 1979). Степень выраженности морфологических нарушений у животных, обитающих на радиевом и урано-радиевом участках, зависели от пола и возраста зверьков. У перезимовавших полевок структурные нарушения в ЩЖ встречались чаще, чем у неполовозрелых.
Морфологический анализ паренхимы ЩЖ полевок-экономок, отловленных в 30километровой зоне отчуждения Чернобыльской АЭС, выявил следующие ее особенности:
ЩЖ половозрелых сеголеток и перезимовавших животных в год аварии (поглощенная доза которых от внешнего облучения на момент отлова составила на участке № 4 - 110 и на участке № 6 - 2 сГр) имела в основном микрофолликулярную структуру. Результаты морфометрии свидетельствуют о том, что относительный объем коллоида невелик (7-10 %), в то время как объемная плотность железистого эпителия достигает 80 %. Аналогичная гистологическая картина наблюдалась другими исследователями в условиях эксперимента после длительной стимуляции органа ТТГ и после введения изотопа 232 Th (Ткачев, 1971). У первого послеаварийного поколения полевок в ЩЖ количество дегенерирующих фолликулов возросло на 20%. Функционирующие фолликулы были более крупных размеров, чем у полевок в год аварии, хотя встречались и микрофолликулярные структуры. Судя по морфологическим критериям, функциональная активность ЩЖ половозрелых животных с обоих обследованных участков чернобыльской зоны оказалась достаточно высокой, и значительно превышала таковую у полевок контрольных и опытных территорий Ухтинского радиевого стационара (табл. 2).
Данные сравнительного изучения состояния ЩЖ у полевок, обитающих на участках с различной радиационной природой, свидетельствуют о том, что ЩЖ лухтинских и чернобыльских полевок характеризовалась разным уровнем функциональной активности, кроме того, у животных, отловленных в районе Чернобыльской АЭС, наблюдались и наиболее выраженные морфологические изменения в тиреоидной паренхиме. Основными причинами данного феномена могут являться большая мощность дозы радиационного воздействия, непосредственное действие короткоживущих изотопов йода, а также других радионуклидов, токсичных микроэлементов, попавших в окружающую среду при аварии и в период ликвидации ее последствий.
Таблица Морфофункциональные показатели щитовидной железы половозрелых полевок-экономок (пик численности) Мощность Кол-во экспози- Диаметр фол- Высота фолли- Индекс Участок обследо- Диаметр ядра, ционной ликула (D), кулярного эпи- функции, обитания ванных мкм дозы, мкм телия (H), мкм D/H особей мкГр/ч Ухтинский радиевый стационар, Республика Коми 22 54.61.7 3.00.1 2.00.1 18.Контрольный 0.1-0,34 12.48.51.3 4.00.2 2.80.20 67.32.2*** 2.80.2 1.70.2 24.Радиевый 0.5-43 6.33.41.9*** 4.90.2** 2.60.30-километровая зона Чернобыльской АЭС 13 19.11.0*** 4.60.2*** 2.80.1** 4.Участок № 4 20-8 3.18.21.0*** 4.70.3 2.10.1** 7 21.01.2*** 4.10.1*** 2.20.1 5.Участок № 6 2-3 4.22.11.1** 4.50.2 2.00.1** Примечание: Верхняя строка - самцы, нижняя строка - самки; * - данные по отношению к контролю достоверны при р < 0.05; ** - данные по отношению к контролю достоверны при р < 0.01; *** - данные по отношению к контролю достоверны при р < 0.001.
Надпочечник. При хроническом воздействии ИИ влияние популяционных факторов на морфофункциональные изменения НП проявляется наиболее резко. Так, для полевок с территорий, загрязненных радионуклидами, отмечена стойкая тенденция к проявлению гиперактивности коры НП по сравнению с контрольными животными (рис. 4). Это выражалось в увеличении индекса НП, расширении коркового слоя, гипертрофии и гиперплазии клеток пучковой зоны (морфологические показатели достоверно отличались от контроля в фазы пиков численности популяции). Вклад пучковой зоны в общую ширину коры надпочечника на пике численности у животных радиевого участка достигал 81 %.
У полевок, отловленных на опытных участках, наряду с явлениями высокой активности, кора НП имела морфологические признаки повреждения клеточно-тканевых структур.
Наиболее часто встречались диффузные очаги воспалительной реакции - лейкоцитарные инфильтраты и локальные некротические изменения в пучковой зоне, отмечено стирание границ между зонами, дезорганизация коры с появлением участков локальной деструкции и атрофии паренхимы. У 19% половозрелых животных в фазу пика обнаружена микроаденома (добавочная кора надпочечника). У молодых животных в сетчатой зоне обнаружено накопление пигмента изнашивания - липофусцина, что в контроле было свойственно только перезимовавшим зверькам. Наиболее выраженные признаки альтерации наблюдались на фоне увеличения функциональной активности органа, когда действие радиационного фактора накладывалось на популяционные воздействия. В фазу пика численности до 67 % животных, обитающих в условиях повышенной радиации, имели разнообразные морфологические нарушения коры надпочечников.
Результаты проведенного многомерного дисперсионного анализа подтвердили статистически значимые эффекты действия исследуемых факторов (радиационный фактор, фаза популяционного цикла, пол, возраст) на морфологическое состояние надпочечника, а также некоторые значимые взаимодействия этих факторов (рис. 4).
мг/кг 5а 4433221Фаза численности: пик Фаза численности: пик опыт депрессия депрессия контроль Пол: самки Пол: самцы мкм 55б 4444400 3333322 опыт пик депр контроль фаза численности Рис.4. Морфофункциональные изменения коры надпочечника полевки-экономки (а - индекс надпочечника, б - ширина пучковой зоны) при взаимодействии радиационного фактора с факторами фаза популяционного цикла, пол (р 0.05) и радиационного фактора с фактором фаза популяционного цикла (р 0.05). 1 - опыт, 2 - контроль.
Анализ эффектов взаимодействий факторов позволяет заключить, что природные условия повышенной радиоактивности увеличивают различия морфофизиологических характеристик, вызванные действием других факторов, и свидетельствует об усилении функционального напряжения коры надпочечника у полевок радиевого участка. Эти факты подтверИндекс надпочечника ширина пучковой зоны ждают интенсификацию глюкокортикоидной функции надпочечника у животных, постоянно обитающих на загрязненных радионуклидами территориях.
В 30-километровой зоне ЧАЭС морфологические показатели активности коры надпочечников полевок-экономок еще более высокие, чем на участках с ПЕРФ. Корреляционной зависимости между показателями активности НП и дозой облучения у животных участка № 4 - 1сГр и № 6 - 2 сГр не обнаружено. Признаки повреждения клеточно-тканевых структур носили неспецифический характер и были однотипны с теми, которые обнаружены у полевок с участков с ПЕРФ. Наиболее характерные из них: дезорганизация коры надпочечника, локальные очаги лейкоцитарных инфильтратов и образование микроаденом, отмечали появление клеток с пикнотическими ядрами. Эти факты подчеркивают известную неполноценность компенсаторных процессов, происходящих в железе.
Таким образом, при хроническом облучении полевок Ухтинского радиевого стационара, когда популяция в течение 100-150 поколений обитает на территории с повышенным содержанием естественных радионуклидов, в наибольшей степени активизировалось адреналовое звено, тогда как ЩЖ находилась в гипофункциональном состоянии. В то же время при менее продолжительном, но более интенсивном облучении популяции полевок, обитающих на территории 30-километровой зоны отчуждения ЧАЭС, активизировались оба звена - и адреналовое, и тиреоидное. По всей вероятности, в первые годы после аварии произошло изменение традиционных внутрисистемных взаимоотношений между эндокринными органами, что, по данным литературы (Фурдуй, 1987), может быть одной из причин, понижающих устойчивость организма к действию различных экстремальных факторов.
В яичниках полевок, обитающих в условиях повышенной радиоактивности, количество растущих фолликулов достоверно превышало контрольные значения (табл. 3). При подсчете содержания полостных фолликулов в ЯЧ на разных стадиях популяционного цикла, обнаруживается та же динамика, что и для растущих фолликулов: на пике численности их количество меньше, чем в остальные фазы цикла. Количество этих фолликулов у самок, обитающих на разных участках, не подвержено резким изменениям, в то же время число более зрелых фолликулов (Граафовых пузырьков) у полевок с урано-радиевого участка достоверно выше контроля.
Таблица Количество фолликулов разных типов на одном срезе яичника полевок-экономок, обитающих на участках с разным уровнем радиоактивности Участок обитания Количество фолликулов Контрольный Радиевый Урано-радиевый Примордиальные 13.52.5 11.3 1.0* 7.1 0.6* Первичные 2.50.9 2.6 0.3 4.1 0.6* Растущие 5.30.5 6.6 0.4* 6.1 0.5* Полостные 8.90.4 8.4 0.6 8.7 0.Атретические 1.80.2 0.7 0.4* 0.3 0.1* Граафовы пузырьки 0.40.1 0.5 0.1 1.2 0.2* Общее количество 32.52.3 28.4 1.6 28.5 2.0* Примечание: * различия достоверны при p < 0. Эти факты свидетельствуют об ускоренных темпах созревания фолликулов у животных с урано-радиевого участка. Судя по количеству растущих фолликулов, Граафовых пузырьков и желтых тел, потенциальная плодовитость у самок урано-радиевого участка выше, чем в контроле и на радиевом участке. Между тем, запас примордиальных фолликулов у животных, обитающих на участках с повышенным фоном радиации, оказался ниже, чем в контроле. Сокращение резервных возможностей ЯЧ, с одной стороны, и ускоренное созревание фолликулов - с другой, повидимому, является своеобразным путем приспособления мышевидных грызунов к неблагоприятному воздействию природной среды. Фактическая плодовитость (количество эмбрионов) полевок облученной популяции в 1.4 раза выше контрольной (7.5 1.05 и 8.9 0.44), но это наблюдается только в период роста численности, с увеличением численности популяции эта разница снижается и не дает достоверных отличий количества эмбрионов в остальные периоды.
Интенсивность размножения (ИР) и эмбриональная смертность являются важными характеристиками жизнеспособности популяции. Эти показатели изучали на животных, отловленных в природных условиях нормальной и повышенной радиоактивности и помещенных в условия вивария, а также их потомках. ИР, определяемая как соотношение фактического числа пометов и потенциальное число пометов каждой самки, в контрольных и опытных самок, различается достоверно. Наибольшей ИР характеризуются полевки радиевой группах - в среднем 81.5%, в лурано-радиевой группе этот показатель в среднем составлял 75 %, наименьшая ИР в контрольной группе - 55%. О стимулирующем эффекте облучения свидетельствуют и данные о плодовитости самок радиевого участка, которые имели большее количество пометов и общее количество рожденных детенышей по сравнению с контролем.
При анализе длительности периода размножения самок, с различных по радиоактивному загрязнению участков, оказалось, что ни у одной самки с радиоактивных участков продолжительность репродуктивного периода не превышала одного года, тогда как 33 % контрольных самок размножались в течение периода больше года, и максимальная длительность периода размножения у них составила 18 месяцев.
Благодаря повышенной ИР и, несмотря на более короткий репродуктивный период, у полевок с радиевого участка было достоверно больше пометов, чем в контроле. Максимальное количество пометов, рожденных от самок радиевого участка, - 12, в контроле - 9. Между тем, эмбриональная смертность у них достоверно (р 0.05) выше (6.2 и 4.0 - соответственно в опыте и контроле; потомство облученных животных менее жизнеспособно, отмечено мертворождение и до половозрелого состояния выживало менее 50% детенышей, тогда как в контроле этот показатель составлял 75%. Несомненно, что повышенная плодовитость компенсирует высокую смертность молодняка и способствует сохранению численности популяции. Это своеобразная радиационная стимуляция проявляется в ускоренном созревании фолликулов ЯЧ, повышении интенсивности размножения, потенциальной и общей плодовитости, о чем свидетельствуют полученные результаты. Однако, платой за нее, является сокращение продолжительности жизни, репродуктивного периода и резервных возможностей яичников самок, а также увеличение эмбриональной смертности и менее жизнеспособное потомство.
Анализ полученных результатов показал, что воздействие комплекса характерных для радиоактивно загрязненных территорий факторов нашло выражение не только в нарушении репродуктивных функций обитающих здесь животных, но и в развитии процессов альтерации в органах эндокринной системы. У этих же животных наблюдали деструктивные изменения тканей и других внутренних органов (печени, селезенки, почек, семенников), количественные гематологические сдвиги и качественные нарушения клеток периферической крови и органов кроветворения, высокую частоту аберраций хромосом в клетках костного мозга (Материй, Ермакова, Таскаев, 2003). Однозначно можно говорить о негативном влиянии на организм совокупности характерных для изученной ситуации факторов, что не позволяет сделать вывод об адаптации организма, напротив, данные радиоэкологические условия способствуют развитию патологических изменений. Ионизирующее излучение оказывают модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние ЩЖ, НП и ЯЧ полевок-экономок в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания и способно усиливать влияние внутрипопуляционных процессов. Таким образом, хроническое внешнее и внутреннее облучение в одном и том же диапазоне поглощенных доз приводит к различным эффектам у животных разного пола и возраста, а также в различные фазы популяционного цикла. Полученные данные свидетельствует о необходимости учета экологических факторов (фазы численности популяции), способных изменять свое воздействие в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания, в радиоэкологических исследованиях при анализе действия малых доз радиации.
2. Морфологическое состояние органов эндокринной системы мышевидных грызунов после хронического внешнего облучения в малых дозах в условиях эксперимента Трудности с оценкой дозовых нагрузок в условиях среды обитания, наличие сопутствующих экологических факторов осложняют интерпретацию полученных результатов исследований, не позволяют сделать однозначное заключение о радиогенном характере изменений, выявленных у животных из природных популяций. Для экспериментальной оценки вклада внешнего воздействия излучения в индуцируемые биологические эффекты, выявленные в органах эндокринной системы, было поставлено несколько серий экспериментов (в том же диапазоне доз, которые наблюдаются в природных биогеоценозах) на разных видах мышевидных грызунов (табл.
1). Экспериментальное моделирование внешнего облучения на организм в условиях, исключающих влияние других факторов, позволяет более надежно оценить вклад радиационного фактора в наблюдаемые изменения структуры и функции эндокринных желез. В настоящей главе представлены обобщенные данные 3-х независимых экспериментов по изучению морфологических и функциональных клеточных и тканевых перестроек в периферических эндокринных органах полевок-экономок, крыс линии Вистар и белых беспородных мышей.
1. Морфологические изменения периферических эндокринных органов полевок-экономок на этапах длительного тотального облучения при постоянной мощности дозы (мощность дозы 20-25 мкГр/ч, продолжительность облучения - 14, 60 и 120 суток). Половозрелые полевки первого и второго поколения от отловленных на Ухтинском радиевом стационаре (Республики Коми). В качестве контроля взяты одновозрастные животные, находящиеся в виварии в условиях естественного радиационного фона. Всего в эксперименте использовано 78 животных.
После 14-дневного внешнего облучения (доза 0.7-0.8 сГр) достоверных отличий по изученным морфометрическим параметрам в сравнении с контролем не отмечали (р > 0,05). Морфологический анализ щитовидной железы полевок, находившихся под воздействием облучения в течение 60 суток (доза 2.9-3.7 сГр) показал, что у самцов активность ЩЖ статистически значимо повышалась по сравнению с контролем (р < 0,05). Об этом свидетельствуют: увеличение на 28 % относительного объема фолликулярного эпителия, уменьшение объемной плотности коллоида и изменение индекса активности ЩЖ. В щитовидной железе самок, судя по увеличению объемной фракции коллоида и преобладанию крупных фолликулов, выстланных эпителием, происходило снижение функциональной активности паренхимы по отношению к соответствующему контролю.
Характер ответной реакции на хроническое низкоинтенсивное облучение в дозе 2.9-3.7 сГр определялся, главным образом, исходным физиологическим состоянием самок и самцов. Облучение привело к нивелированию различий между ними по основным морфологическим параметрам, наблюдавшимся в контроле; увеличение дозы облучения вызвало рост морфологических изменений тиреоидной ткани. В диапазоне доз 5.8-7.3 сГр как у самцов, так и у самок происходила активизация функции железы, об этом свидетельствует изменение индексов активности, достоверное (р < 0.1) увеличение объемной плотности и размеров тироцитов по сравнению с контролем (8.2 0.3 и 6.8 0.3 соответственно). Отмечена пролиферация фолликулярного эпителия в виде появления сосочковых выростов в стенке фолликула, что по данным Н.Ю. Бомаш (1981) отражает возрастание количества активно функционирующих тироцитов и носит компенсаторный характер.
При анализе распределения фолликулов по размерным классам обнаружено увеличение доли мелких (до 40 мкм) фолликулов после 120-суточного облучения (р < 0,05), что свидетельствует об активизации морфогенетических процессов в тиреоидной паренхиме (рис. 5).
% контроль облучение 4 месяца 11 26 41 56 71 86 101 116 131 146 161 176 191 236 2мкм. Рис.5. Распределение фолликулов по величине в щитовидной железе полевок в контроле и после 120-суточного облучения.
При 60-дневном облучении таких явлений не наблюдали.
В коре надпочечника полевок хроническое действие 14-суточного облучения не привело к достоверному изменению морфометрических показателей ее активности. Как и в ЩЖ, с дальнейшим увеличением дозы внешнего облучения зарегистрирован рост основных изученных показателей активности надпочечника (рис 6).
VvK VvK 1,1,СЗ VvФЭ СЗ VvФЭ 0,0,ПЗ hФЭ ПЗ hФЭ КЗ ИА ИА КЗ ШК ШК контроль контроль 2.9-3.7 сГр 5,2-7,3 сГр Рис.6. Изменение параметров ЩЖ и НП полевок-экономок после хронического низкоинтенсивного воздействия по отношению к контролю (средние величины всех параметров в контрольной группе сведены к единому масштабу и соответствуют радиусу круга). VvK - объемная плотность коллоида;
VvФЭ - объемная плотность фолликулярного эпителия; hФЭ - высота фолликулярного эпителия; ИА - индекс активности ЩЖ. ШК - ширина коры надпочечника; КЗ- величина клубочковой зоны; ПЗ- величина пучковой зоны; СЗ- величина сетчатой зоны (усл.ед).
В яичниках при облучении в дозе 0.7-0.8 сГр содержание примордиальных, растущих и полостных фолликулов достоверно не отличалось от контроля, а количество атретических фолликулов значительно уменьшилось (с 5.7 до 1.6 %). При возрастании дозы до 2.9-3.7 сГр снизилось количество полостных фолликулов с 24.7. до 11.5 %, доли остальных разновидностей фолликулов достоверно не отличались от контроля, при облучении в дозах 5.2-7.3 сГр зарегистрировано отчетливое увеличение количества растущих фолликулов (с 35.0 % в контроле до 55.5 % в опыте). Большое количество растущих фолликулов в сочетании с незначительным содержанием более зрелых форм может свидетельствовать о недостаточной продукции лютеинизирующего гормона (Шварева, 1980). Таким образом, в эксперименте при увеличении дозы облучения в яичниках обнаружен эффект аналогичный тому, что наблюдали в природной популяции полевок-экономок - увеличение количества растущих фолликулов, свидетельствующее об ускоренных темпах роста фолликулов.
2. Морфологические изменения органов эндокринной системы при внешнем 30суточном облучении крыс линии Вистар с разной мощностью доз. Крысы (возраст 3-мес.) обоего пола стандартного разведения, масса тела к началу эксперимента 214.5 8.3 г подвергались внешнему тотальному облучению. Мощность дозы в одном случае составляла 20-25 мкГр/ч, в другом - 400-450 мкГр/ч (за 30 суток суммарная поглощенная доза составила 1,4-1,8 и 28,8-32,4 сГр соответственно).
В норме морфометрические показатели ЩЖ крыс линии Вистар совершенно иные, чем у полевок, и характеризуются более низким объемным вкладом коллоида, который составляет - 37.9 0.5% и высокой объемной плотностью фолликулярного эпителия (объемная плотность тироцитов - 53.7 0.6 % у самок и 54.9 0.5 % у самцов). Высота фолликулярного эпителия у самок оказалась значимо (р< 0.05) больше, чем у самцов (соответственно 7.70.и 7.10.07 мкм). Морфологические характеристики ЩЖ, по всей вероятности, являются видовой особенностью. При хроническом облучении в дозах 1.4-1.8 сГр, (мощность дозы 20-мкГр/ч) относительный объем тиреоидного эпителия уменьшился у самцов с 54.9 0.5 до 41.1 0.4 % (р < 0.01), у самок с 53.7 0.6 до 45.1 0.4 % (р < 0.01) по сравнению с контрольной группой животных. Средний диаметр фолликулов возрос на 14 % у самцов, и на 4 % у самок (р < 0.05). Таким образом, судя по морфометрическим показателям активности, хроническое облучение в дозе 1.4-1.8 сГр способствовало некоторому снижению функции паренхимы железы.
Гистологической особенностью ЩЖ животных, получивших дозу 28.8-32.4 сГр (мощность дозы - 400-450 мкГр/ч), являлась усиление полиморфности ее структуры. В центральных отделах железы, помимо характерных для этой зоны мелких и средних фолликулов, появляются крупные фолликулярные аденомеры неправильной формы с уплощенным эпителием и темно-окрашенным коллоидом. В некоторых фолликулах пролиферация эпителия приводила к образованию псевдососочков, представляющих собой эпителиальные формирования, выпячивающиеся в их просвет. Результаты морфометрического анализа структуры ЩЖ показали увеличение с 37.9 0.5 до 47.2 0.4 % объемной фракции коллоида и соответствующее снижение относительного объема фолликулярного эпителия по сравнению с контролем (р 0.05), при этом объем десквамированного эпителия превысил контрольные значения в два раза. Как у самцов, так и у самок величина ИА при обеих дозах оставалась на 50-57 % ниже контрольных значений. Достоверных различий по морфометрическим показателям между двумя опытными группами не обнаружено. Изучение распределения фолликулов по размерным классам не выявило достоверных отличий от контроля (р 0.05).
Таким образом, увеличение поглощенной дозы облучения за счет мощности не привело к изменению морфологических параметров активности тиреоидной паренхимы у крыс линии Вистар, но способствовало перестройке структурной организации ЩЖ, нарушению ее зональной структурированности и появлению гиперпластический изменений.
Надпочечник. Под влиянием хронического облучения с увеличением мощности дозы излучения толщина пучковой зоны коры у опытных животных достоверно увеличивается и достигает 670.4 7.2 мкм (в контроле - 540.0 8,5 мкм), одновременно увеличивается средняя площадь ядер адреноцитов, это указывает на усилении глюкокортикоидной активности коры. Наряду с утолщением пучковой зоны, у животных опытной группы достоверно (р < 0.05) снизилась толщина сетчатой зоны (с 79.5 1.8 мкм до 59.51.8 мкм ) по сравнению с контрольной группой. Эта зона коры НП продуцирует стероидные гормоны, основным из ко торых является дегидроэпиандростерон-сульфат (ДЭАС), играющий важную роль в обеспечении стрессоустойчивости организма и предотвращении стресс-индуцируемой патологии (Обут, 2006). С учетом этих данных обнаруженный факт может указывать на снижение резервных возможностей органа.
3. Анализ содержания гормонов в гомогенатах ткани надпочечников белых беспородных мышей при хроническом облучении в малых дозах (20.0-22.6 сГр при мощности дозы 400 мкГр/ч) показал, что использованный режим облучения вызывает выраженный подъем уровня кортикостерона (с 44 11 в контроле до 76 3 нг, р 0.01) и значительное снижение уровня альдостерона (соответственно с 121 37 до 6825 нг, р 0.01). Данные изменения хорошо коррелируют с результатами морфометрического анализа: обнаружено достоверное увеличение толщины пучковой зоны коры НП за счет гипертрофии эпителиальных клеток. При этом у двух из 27 облученных животных наблюдали развитие в НП микроаденом.
Результаты морфологического анализа коры НП и изменения уровня гормонов показали, что низкоинтенсивное ИИ вызывает активизацию глюкокортикоидной активности у разных видов грызунов. Начиная с работ Г. Селье (1946), многочисленными исследованиями показано, что одними из наиболее важных регуляторов, участвующих в реализации общего адаптационного синдрома при различных формах стресса, являются глюкокортикоидные гормоны. Существует представление, что ионизирующая радиация вызывает стресс-эффект в широком диапазоне доз. Что касается малых доз ИИ, то полагают (Барабой и др., 1992), что стрессовый характер реакции связан главным образом с длительностью воздействия и отсутствием полноценной адаптации к нему. Однонаправленный характер изменений в НП, выявленный у животных в природных условиях и в эксперименте в ответ на воздействие низкоинтенсивного ИИ, убедительно показывает, что именно гиперактивность коры НП, как универсальная неспецифическая реакция, является общим механизмом ответной реакции системы на хроническое облучение в малых дозах. Поскольку глюкокортикоиды обладают мощной антиокислительной активностью (Барабой, Олейник, 1999), подобная реакция НП может быть направлена на предотвращение избыточных процессов внутриклеточного окисления, развивающихся в условиях длительного низкоинтенсивного облучения.
Проведенные эксперименты на полевках-экономках, беспородных белых мышах и крысах линии Вистар свидетельствуют о достаточно высокой чувствительности изученных эндокринных желез к внешнему -излучению в дозах, характерных для слабо- и средне- загрязненных радионуклидами территорий 30-километровой зоны ЧАЭС и участков с ПЕРФ. В целом, наблюдаемые вариации морфометрических параметров изученных желез отражают закономерные изменения их функциональной активности в физиологических пределах, они направлены на поддержание гомеостаза в измененных условиях и носят компенсаторноприспособительный характер.
4. Выявление генотоксических повреждений щитовидной железы после хронического внешнего облучения разной мощности дозы.
Известно, что одним из информативных и быстрых способов индикации цитогенетических повреждений является микроядерный тест (Schmid, 1975; Heddle et al., 1991; Fenech, 2000), для его постановки наиболее часто используются быстро обновляющиеся популяции клеток (гемопоэтические, семенников, покровного эпителия). В последние годы все чаще в качестве клеточных систем биоиндикации генотоксических повреждений, основанной на оценке интенсивности образования микроядер, изучаются медленно обновляющиеся популяции, предварительно стимулированные к делению; наиболее подробно в этом плане исследованы гепатоциты (Tates et аl., 1986; Урываева, Делоне, 1992). Не менее перспективной и гораздо более слабо изученной клеточной тест-системой является фолликулярный эпителий ЩЖ. Известно, что многие техногенные факторы (мутагены, радионуклиды и др.) способны индуцировать развитие патологических изменений органа, сопровождающихся усилением пролиферации и повреждением генома железистых клеток (Tallini, 2002; Krohn et аl., 2005). Показано, что микроядерный тест на модели предварительно стимулированных к размножению фолликулярных тироцитов в опытах in vivo, является чувствительным методом оценки интенсивности влияния метилнитрозомочевины на тиреоидную паренхиму, при этом удается зарегистрировать кумулятивный эффект субпороговых доз мутагена (Павлов и др., 2006).
Крысы линии Вистар (24 взрослых самца) были разделены на две опытные группы, поглощенные дозы облучения составили соответственно 5 сГр за 80 дней облучения (мощность 2.0-2.5мкГр/ч) и 50 сГр (55 дней при мощности дозы 40 мкГр/ч).
С целью оценки влияния кластогенного эффекта ИИ (Алов,1972) проводили дополнительные эксперименты по морфологическому и морфометрическому анализу микроядер на модели предварительно стимулированных к размножению фолликулярных тироцитов при действии на организм крыс острого -излучения (установка Рокус М с источником Co, мощность дозы - 1.847 сГр/с, поле облучения 24 х 24 см). В качестве стандартной модели индукции пролиферации тироцитов использовали левостороннюю гемитироидэктомию (Гансбургский и др., 2000). Операции проводили под общим гексеналовым наркозом, крыс забивали на 10-й день эксперимента. 17 оперированным крысам проводили однократное облучение всего организма через 48 ч. после операции в дозах 0.5; 1.0; 2.0 и 4.0 Гр (на каждую дозу изучено по 4-5 животных).
Результаты наших исследований показали, что спонтанный уровень содержания тироцитов с микроядрами в щитовидной железе интактных крыс составил в среднем 0.2 %. Эти значения сопоставимы с данными других исследователей (Фраш, Ванчугова, 1987; Cliet et аl., 1989; Башлыкова, 2000), полученными при изучении красного костного мозга (0.2-0.5 %) и печени мышей (0.25-0.33 %).
Эффект воздействия -излучения на частоту обнаружения тироцитов с микроядрами. В условиях острого облучения гемитиреоидэктомированных животных однократная доза 0.5 Гр не приводит к увеличению содержания микронуклеированных тироцитов по сравнению с контролем (табл.4). В диапазоне 1-2-4 Гр обнаруживается отчетливый линейный эффект выхода клеток с микроядрами от дозы облучения, описываемый уравнением линейной регрессии: у=0.063+0.x, где у - доля клеток с микроядрами, х - доза облучения, Гр (r= +0.798; р < 0.01).
В условиях хронического эксперимента у интактных крыс, облучавшихся в течение суток и накопивших минимальную дозу 5 сГр, так же как и у облучавшихся 55 суток и нако пивших дозу 50 сГр, обнаружено статистически достоверное трехкратное превышение частоты обнаружения клеток с микроядрами по сравнению с контрольной группой; в обеих опытных группах выход клеток с микроядрами и среднее число микроядер в расчете на аберрантную клетку не зависело от дозы.
Таблица 4.
Частота образования тироцитов с микроядрами в щитовидной железе у крыс после острого и хронического воздействия -излучения организма (Х sx) Серия опытов, Среднее количество микроЧастота клеток с суммарная доза ядер в микронуклеированмикроядрами, % облучения, Гр ной клетке Острое облучение гемитироидэктомированных крыс Контроль 0.21 0.03 1.0.5 0.20 0,04 1.1.0 0.35 0,05 1, 2 1.2.0 0.75 0.14. 1, 2 1.4.0 1.28 0.18 1, 2 1.Хроническое облучение интактных животных Контроль 0.20 0.04 1.0.05 0.67 0.11 1 1.0.5 0.60 0.05 1 1. - отличие от контроля достоверно, p < 0.05; 2 - отличие от предыдущей группы достоверно, p < 0.05.
Морфометрический анализ ядерных структур аберрантных тироцитов. При остром облучении, вызывающем преимущественное повреждение хромосом (кластогенный эффект), выявляются только мелкие микроядра, составляющие в среднем 7.6 % суммарного объема ядерного аппарата аберрантной клетки (в контроле - 22.2, p < 0.05). Изучение распределения микроядер по размерным классам их относительной площади (за 1.0 была принята общая площадь ядерных структур аберрантной клетки) однозначно показало, что для острого облучения характерен специфический характер кривой (рис. 7): не менее 95 % экспериментальных точек лежало в интервале 0.01-0.19 (модальное значение 0.07). Поэтому уровень 0.выбран в качестве границы между двумя размерными классами микроядер - мелкими (А), образовавшимися в результате кластогенного действия на тироциты и крупными (В), предположительно связанными, по данным K. Vanderkerken et аl., (1989), B.M. Schneider et аl., (1995), с анеугенными повреждениями.
У контрольных животных доля классов мелких и крупных микроядер составила 41.2 и 58.8 %. При хроническом облучении, по сравнению с интактными животными, происходит снижение средних размеров микроядер в 1.4-2.0 раза за счет сдвига соотношения размерных классов в сторону более мелких добавочных ядерных телец: соответственно доля микроядер класса А, составила 85.7 % (0.05 Гр) и 75 % (0.5 Гр), а класса В - 14.3 % (0.05 Гр) и 25 % (0.Гр). При анализе кривых распределения микроядер по размерным классам обнаружено (рис.
7), что в обеих опытных группах выявляется характерный подъем с модальным классом 0.07, аналогичный таковому в эксперименте по острому облучению гемитиреоидэктомированных крыс. Это убедительно свидетельствует о радиогенном характере наблюдаемых изменений.
% А В 0,01 0,04 0,07 0,1 0,13 0,16 0,19 0,22 0,25 0,28 0,31 0,34 0,37 0,4 0,Рис.7. Распределение (%) микроядер тироцитов крыс по классам площади (А - мелкие, В - крупные) в контроле (1), при остром (2) и хроническом -облучении организма (3,4). По горизонтали - средняя площадь микроядра в относительных единицах (за 1,0 принята общая площадь ядерных структур аберрантной клетки).
Таким образом, исследование влияния длительного воздействия низкоинтенсивного излучения в дозах 5 и 50 сГр (мощность дозы - 25 и 400 мкГр/ч) на процессы формирования фолликулярных тироцитов с микроядрами в ЩЖ крыс линии Вистар показало, что такое воздействие вызывает трехкратное по сравнению с необлученными животными увеличение частоты микронуклеированных тироцитов при обеих использованных дозах. В основе феномена усиленного формирования аберрантных тироцитов лежит активизация механизмов кластогенного повреждения их генома. Хотя гиперчувствительность клеток в области малых доз радиации и индуцированная радиорезистентность с повышением дозы зафиксированы в экспериментах на многих клеточных линиях, механизмы, лежащие в основе этого феномена, до сих пор мало изучены. Наиболее убедительными объяснениями, на наш взгляд, являются: а) дефицит в облучаемых клетках ферментов репарации ДНК, синтез которых индуцируется более высокими дозами радиации; б) генерация излучением в малых дозах активных форм кислорода, что ведет к аберрациям хромосом преимущественно хроматидного типа (Lambin et аl., 1994; Шмакова и др., 2002,2006).
Полученные данные хорошо согласуются с имеющимися в литературе наблюдениями о том, что, по сравнению с другими разновидностями железистого эпителия, тироциты имеют повышенную устойчивость к действию стимулов, вызывающих апоптоз (Shirokawa et al., 2000; Tallini, 2002). Поэтому при мутациях в них преимущественно активизируются системы репарации ДНК; неполная репарация достаточно часто приводит к развитию повреждений хромосом и в конечном итоге может привести к появлению клонов опухолевых клеток (Sarasin et al.,1999; Mazzucchelli et al.,2000).
3. Морфофункциональное состояние щитовидной железы мышей линии СВА после раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и химической природы Так как в природных условиях радиационное воздействие может усиливаться химическим действием радиоактивных элементов, представлялось необходимым проследить формирование ответной реакции ЩЖ при совместном действии факторов радиационной и химической природы. Присутствующие в сложных по ионному составу природных растворах радионуклиды и металлы в низких концентрациях могут вносить достоверно высокий вклад в формирование биологических эффектов (Евсеева, 2006). Изучение действия радиации на ЩЖ при общем облучении или инкорпорировании изотопов представляет известные трудности. Они связаны с тем, что наряду с локальными изменениями, большое значение принадлежит опосредованным факторам радиационного воздействия (повреждения на уровне гипоталамо-гипофизарной системы, нарушение гемодинамики, изменение почечной экскреции, искажение афферентной сигнализации, расстройство транспорта и метаболизма гормонов, а также их рецепции).
В наших экспериментах в качестве радиотоксичного соединения, обладающего и химио2токсическим действием, выбран торий. В условиях Ухтинского радиевого стационара Th, хотя и не является одним из дозобразующих радионуклидов, его дочерние радионуклиды вносят достоверный вклад в дозовые нагрузки на биоту (Алексахин и др., 1990). Это связано с тем, что торий и продукты его распада обладают высокой радиотоксичностью, в спектре излучения тория и его дочерних продуктов 95% радиоактивности приходится на -частицы. Дополнительным аргументом в пользу выбора солей тория для модельных экспериментов является достаточно хорошая изученность его токсических эффектов на организм, и величин предельно допустимых концентраций этого элемента при разных способах введения.
Изучение раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и химической природы проведено на 145 самцах мышей линии СВА (табл. 1). Животных в возрасте 3-4-х месяцев облучали в течение 30 и 90 суток при постоянной мощности дозы -излучения (2025 мкГр/ч). Для затравки использовали водные растворы нитрата тория или нитрата натрия в концентрациях (по иону 232Th или Na) из расчета 0.03, 0.10 и 0.30 г/кг массы тела животного, которые животные получали в течение 30 суток. Известно, что используемые концентрации относятся к субвитальным (Левина, 1972) и на один-два порядка ниже ЛД50/30 (Ракин, 2000).
Раздельное действие факторов. После воздействия -излучения в дозах 1.4-1.8 сГр (сут) и 4,3-5,4 сГр (90 сут) изменение морфометрических параметров тиреоидной ткани по сравнению с контролем зарегистрировано в обоих диапазонах. Высота фолликулярного эпителия была достоверно выше контроля (рис. 8), обнаружены статистически значимые изменения объемных фракций коллоида (45,6 2,5 - контроль; 37.8 1.3 - облучение 30 сут) и эпителия (42.52.8 Цконтроль; 51.51.0 - облучение 30 сут), в результате величина ИА ЩЖ у мышей после 30-суточного радиационного воздействия, по сравнению с контрольными значениями, достоверно возросла с 0.9 до 1.4 усл. ед. В коллоиде наблюдали большое количество резорбционных вакуолей, что является свидетельством активации процессов синтеза и выделения тиреоидных гормонов. После увеличения интенсивности воздействия радиационного фактора (4.3-5.4 сГр, 90 сут) большинство морфологических параметров и ИА железы соответствовали контролю, однако высота клеток фолликулярного эпителия у данной группы животных оставалась статистически значимо выше нормы (р 0,05). Таким образом, активизирующее действие облучения, выявляемое на уровне морфологических параметров в первые сроки от начала эксперимента (облучение 30 сут), может снижаться с течением времени, несмотря на увеличение дозы (облучение 90 сут).
А Б В 1 2А 2Б 1А 1Б 1В 2В 1 2 A Б В 1А 1Б 1В 2А 2Б 2В Рис. 8. Высота фолликулярного эпителия (а) и диаметр ядра (б) в ЩЖ мышей линии СВА после раздельного и сочетанного действия ионизирующего излучения и нитрата 232Th: 1 - облучение в диапазоне доз 1.4-1.8 сГр (30 сут), 2 - облучение в диапазоне доз 4.3-5.4 сГр (90 сут), А - нитрат 232Th в концентрации 6.0 мг/л, Б - нитрат 232Th в концентрации 20.0 мг/л, В - нитрат 232Th в концентрации 60.0 мг/л, 1А, 1Б, 1В, 2А, 2Б, 2В - варианты сочетанных воздействий ионизирующего излучения и нитрата 232Th.
Примечание: изменения по отношению к контролю достоверны при *р < 0.05, **р < 0.01, ***р < 0.001.
Анализ спектра распределения фолликулов по размерным классам также, как и в предыдущих вариантах опытов, выявил увеличение количества мелких фолликулов после облучения в обоих изученных диапазонах доз (рис.9), что позволяет считать активизацию процессов фолликулогенеза универсальным типом реакции на хроническое облучение в малых дозах.
Результаты морфологического анализа ЩЖ после действия нитрата 232Th показали, что биологический эффект в тиреоидной ткани животных был более выражен после хронического воздействия радионуклида в концентрациях 20.0 и 60.0 мг/л, чем после 6.0 мг/л: достоверное по отношению к контролю (р 0.05) увеличение относительного объема фолликулярного эпителия (на 9.9 и 8.7 %) и уменьшению объемной плотности коллоида (на 7.9 и 9.4 % соответственно). При минимальной концентрации вещества (6.0 мг/л) параметры достоверно не отличались от нормы (р 0,05). Высота тироцитов и диаметр их ядер увеличивались после всех используемых концентраций нитрата 232Th, что наряду с ИА свидетельствует о по вышении активности ткани ЩЖ по сравнению с контролем (рис. 8). Хорошо выражены процессы десквамации и гиперпластические разрастания фолликулярного эпителия.
% контроль 18 обл.1 мес обл.3 мес 6 16 26 36 46 56 66 76 86 106 116 126 1мкм Рис.9. Спектр распределения фолликулов по их средним диаметрам у контрольных и облученных мышей линии СВА.
Морфофункциональные особенности щитовидной железы мышей после сочетанного дей2ствия ИИ и нитрата Th. Изучение разных вариантов сочетанного действия ИИ и нитрата 2Th показало, что интенсивность радиационного воздействия, включающая фактор времени и дозовую нагрузку, оказывала влияние на направленность биологического ответа тиреоидной паренхимы, а выраженность эффекта зависела от соотношения интенсивности облучения и концентрации нитрата 232Th. Так, судя по морфологическим параметрам, ЩЖ животных, испытывающих сочетанное 30-суточное внешнее воздействие ионизирующей радиации (1.4-1.8 сГр) и внутреннее воздействие нитрата 232Th (6, 20 и 60 мг/л), характеризовалась более высоким уровнем функциональной активности по сравнению с контрольными значениями.
После действия ионизирующей радиации в течение 90 сут (4.3-5.4 сГр) в сочетании с 2нитратом Th на гистологических препаратах ЩЖ мышей наблюдали морфологические признаки снижения активности исследуемой ткани (рис. 8). Отклонения от нормы в большей степени проявлялись после сочетанного воздействия ИИ и нитрата 232Th в концентрациях 6.и 20.0 мг/л, чем после 60.0 мг/л. В ЩЖ этих опытных групп животных обнаруживалось скопление гемосидерина в клетках фолликулярного эпителия, разрастание жировой ткани и участки лимфоидной инфильтрации, что в условиях раздельного действия факторов не наблюдалось.
Для получения количественных оценок характера ответа ЩЖ на сочетанное действие -излучения и нитрата 232Th был проведен дисперсионный анализ и вычислены коэффициенты взаимодействия (Кw), которые являются мерой отклонения реакции биологической системы на совместное действие факторов от ожидаемого аддитивного ответа. Установлено, что на формирование ответной реакции тиреоидной ткани оказывали влияние все изученные факторы (рис. 10), при этом, основной вклад в биологический эффект был обусловлен излучением, вторым по значимости оказался вклад сочетанного действия факторов, а наименьший вклад вносил нитрат 232Th. Различный вклад факторов в формирование морфологических изменений в ЩЖ свидетельствует о неодинаковых механизмах их биологического действия.
VvФЭ VvК VvС VvЭФ С * * С С 2 С Тh * * * Тh Тh О * * О О Тh О 76 68 N ф-ов hФЭ Dя С С Тh * С Тh Тh * * О * О О Рис.10. Относительный вклад хронического воздействия -излучения и нитрата 232Th в морфологические изменения ЩЖ мышей линии СВА: О - -излучение, Тh - нитрат 232Th, С - сочетанный эффект факторов. Сокращения те же, что на рис. Результаты расчетов коэффициента взаимодействия в вариантах опыта после 30-суточного действия факторов излучения и нитрата Na показали как антагонистические, так и синергические типы взаимодействия на показатели ЩЖ. После сочетанного действия 90 суточного -излучения и затравки нитратом Na увеличивалось количество параметров, для которых биологический эффект был выше порога аддитивности.
Дополнительно была проведена оценка раздельного и сочетанного воздействия факторов радиационной и химической природы на ЩЖ мышей линии СВА методом главных компонент. Группировка данных в пространстве первых трех факторов (рис.11)позволила выявить особенности действия -облучения и нитрата 232Th, обусловленные дозовыми нагрузками и эффектами взаимодействия: группы раздельного (1, А, Б, В) и сочетанного действия (1А, 1Б, 1В) разделяются, что свидетельствует о формировании различных эффектов в ЩЖ в условиях раздельного и сочетанного действия исследуемых факторов. Из этого следует, что изменение морфологических параметров тиреоидной паренхимы при сочетанном действии облучения и нитрата 232Th невозможно предсказать на основе результатов полученных после изучения раздельного действия указанных факторов. Судя по локализации групп признаков в пространстве, выявлено, что в большинстве случаев дальше от контрольной точки (К) находятся данные раздельного действия факторов (1, А, Б, В), чем их сочетанного действия, что подтвер ждает, выявленные нами ранее при помощи Кw антагонистические эффекты взаимодействия облучения и 232Th. Кроме того, внутри каждой области локализации признаков (границы проведены произвольно) отмечали следующие особенности. Так, при раздельном действии 232Th точка А (0.03 г/кг) находится ближе к контролю (К), чем Б и В (0.10 и 0.30 г/кг соответственно), тогда как из анализа результатов сочетанного действия тория с -излучением следует, что увеличение интенсивности воздействия до 0.30 г/кг (1В) уменьшает проявление эффекта по сравнению с точками 1А и 1Б, приближая результат к контрольной группе.
2.а2 0.0 аВ Б 1.-0.б 1Б 1А 1.1В А 1 1А1Б 1б -0.б К 0.В 1В А Б -0.0.К а-0.-0.4.1.00 2.00 3.00 1.0 2.0 3.а3 Б В 0.-0.1 1Б1А А 1б -0 40 б 1В К -0.а-0.Рис. 11. Группировка признаков в пространстве главных компонент (a1-а2,а1-а3 и а2-а3) при нормировании результатов исследований на общий контроль(К).Остальные обозначения те же, что и на рис. 8.
Объяснения в тексте.
В связи с этим можно предположить существование некоторых компенсаторных механизмов, снижающих активность железы при определенном увеличении интенсивности воздействия в условиях сочетанного действия этих факторов. При раздельном и сочетанном действии ИИ и нитрата Na выявлена сходная локализация точек 1, а, 1а в пространстве. Дальше всех от контроля находится точка 1а, отображающая сочетанное воздействие факторов, что свидетельствует о большей эффективности совместного действие радиационного фактора и нитрата Na в изучаемой концентрации, чем их раздельного действия.
Таким образом, данные морфометрического анализа, обработанные методом главных компонент, свидетельствуют о выраженной реакции ЩЖ на хроническое действие факторов радиационной и химической природы. В рассматриваемом нами интервале доз и концентраций сочетанного действия -излучения и солей тория и натрия на ЩЖ характерно проявление достоверных эффектов взаимодействия. Этот факт необходимо учитывать при оценке радиационно-химического загрязнения на организм млекопитающих в природной среде.
Результаты проведенного эксперимента также показали, что решающий вклад в структурные изменения ЩЖ вносит -излучение. Интенсивность радиационного воздействия влияет на направленность биологического ответа тиреоидной паренхимы, а выраженность этого ответа зависит от соотношения дозы облучения и концентрации нитрата 232Th. При совместном действии ИИ и соли тория и натрия даже в низких дозах и концентрациях статистически значимо влияют на уровень изменений биологических эффектов в ЩЖ. Однако, в настоящее время, эффекты взаимного усиления/ослабления воздействующих факторов не учитываются при нормировании техногенной нагрузки на природные экосистемы, основные принципы которого базируются на основе сложения эффектов раздельного действия агентов.
Недооценка вклада синергических и антагонистических эффектов в ответную реакцию животных на радиационное и химическое воздействия является одной из причин часто наблюдаемого несоответствия результатов наблюдений, полученных в естественных условиях среды обитания животных, и построенных на основе оценок лабораторных экспериментов.
*** В ходе проведенного многолетнего комплексного изучения состояния органов эндокринной системы мышевидных грызунов из природных популяций с ПЕРФ Республики Коми, и в районах аварии на Чернобыльской АЭС, установлено, что хроническое низкоинтенсивное облучение вызывает сложную картину нарушений на разных уровнях структурной организации (эффекты молекулярно-генетического, клеточно-тканевого, организменного и популяционного уровней). Выявленные изменения не имеют четкой зависимости от дозы и мощности дозы, что может быть объяснено взаимодействием комплекса факторов как радиационной, так и нерадиационной природы (пол, репродуктивный статус организма, фаза динамики численности популяции). В природных биогеоценозах с ПЕРФ, по сравнению с модельными экспериментами, в условиях превалирующего вклада внутреннего - и - излучения в эквивалентную дозу, повышенного содержания в окружающей среде сопутствующих ТЕРН токсичных элементов, экстремальных климатических условий (низкие среднегодовые температуры, повышенная влажность, короткий летний период и др.) наблюдаются, как правило, более выраженные изменения, выражающиеся в достоверно высокой частоте хромосомных и геномных мутаций в клетках, деструктивных процессах в органах и тканях, нарушении репродуктивных функций, снижении жизнеспособности потомства.
На фоне экологических и химических факторов действие хронического облучения проявляется наиболее резко. Так, для полевок с радиоактивных территорий (как на участках с ПЕРФ Ухтинского радиевого стационара, так и 30-километровой зоны Чернобыльской АЭС) отмечена стойкая тенденция к проявлению признаков гиперактивности надпочечника (увеличение относительной массы органа, расширение коркового слоя, гипертрофия и гиперплазия клеток пучковой зоны). Одновременно надпочечник животных, испытывающих хроническое облучение, имеет признаки значительной альтерации: наблюдаются локальные дистрофические и деструктивные изменения. Достоверные различия с контрольными животными по морфологическим показателям и наиболее выраженные признаки альтерации в НП отмечаются в период пика численности, когда действие радиационного фактора накладывается на внутрипопуляционное воздействие. Одним из характерных изменений НП полевок с радиоактивных территорий в фазу пика численности была дископлексация клеток коркового вещества, а также образование микроаде ном. Эти факты подчеркивают известную неполноценность и напряженность компенсаторных процессов, происходящих в тканях эндокринных органов. Таким образом, хроническое облучение в малых дозах в природных условиях способствует проявлению скрытых дефектов, которые не прослеживаются в условиях нормального радиационного фона. ИИ оказывает модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние ЩЖ, НП и ЯЧ полевок-экономок, способно изменять их реактивность и усиливать проявление внутрипопуляционных процессов.
Таким образом, ИИ изменяет (модифицирует) состояние организма и его реакцию на действие нерадиационных факторов.
Глубина и степень нарушений структуры ЩЖ более выражена у животных 30километровой зоны Чернобыльской АЭС. Морфофункциональные преобразования фолликулярного эпителия проявляются компенсаторной гипертрофией тироцитов и активизацией процессов фолликулогенеза. Стимуляция ЩЖ на фоне повышенной активности коры НП у полевок из 30километровой зоны ЧАЭС может быть следствием нарушения внутрисистемных эндокринных взаимодействий.
Хроническое облучение в диапазоне низких доз (1.2-24 сЗв/год) в природной среде вызывает значительную активизацию компенсаторных реакций в органах эндокринной системы полевок-экономок, проявляющуюся в гипертрофии и гиперплазии клеток, которые, с одной стороны, направлены на поддержание гомеостаза, а с другой - могут усиливать развитие патологических сдвигов. Эффективность радиационного воздействия зависит от физиологического состояния организма и фазы динамики численности популяции. Наблюдающиеся компенсаторные процессы и приспособительные реакции, позволяют животным выживать в неблагоприятных условиях радиоактивного загрязнения среды обитания, однако наличие патологических нарушений не позволяет говорить об адаптации на уровне организма.
Результаты модельных экспериментов свидетельствуют о том, что наблюдаемые вариации морфометрических параметров изученных органов отражают закономерные изменения их функциональной активности в физиологических пределах, они направлены на поддержание гомеостаза в измененных условиях и носят компенсаторно-приспособительный характер. Альтеративные типы реакций клеток, тканей и органов эндокринной системы с наибольшей вероятностью наблюдаются при длительном воздействии радиационного фактора или совместном воздействии факторов радиационной и химической природы в диапазонах доз, которые характерны для слабо- и средне-загрязненных радионуклидами территорий с повышенным фоном естественной и искусственной радиоактивности.
Хроническое -излучение в дозах 5 и 50 сГр (мощность дозы 2.5 и 40.0 мкГр/час) индуцирует в эпителии щитовидной железы генотоксические повреждения, проявляющиеся в усиленном формировании клеток с микроядрами. Такие изменения в соматических клетках могут приводить к генетической трансформации и развитию злокачественных новообразований.
Анализ соотношения размерных классов фолликулов в разных вариантах опытов у разных видов мышевидных грызунов показал, что универсальным типом реакции на облучение (в диапазоне доз 1.8-5.4 сГр и 50 сГр) на органном уровне явилась активизация процессов фолликулогенеза. Данный феномен обнаружен и у животных из биогеоценозов с повышенной радиоактивностью (1.2-24 сЗв/год).
Структурные перестройки и функциональные изменения периферических органов эндокринной системы свидетельствует об их высокой чувствительности к хроническому действию низкоинтенсивного ИИ, а изученные параметры могут служить основой для раннего прогнозирования биологических эффектов и отдаленных последствий радиоактивного загрязнения в природной среде.
ВЫВОДЫ 1. Структура и функция периферических органов эндокринной системы полевок-экономок зависит от фазы динамики численности популяции. В контрольной популяции на пике численности отмечены морфологические признаки развития гиперфункции коры надпочечника при сохранении неизмененной структуры щитовидной железы и яичников, в период минимальной численности популяционного цикла развитие признаков гипофункции адренокортикоцитов сочетается с усиленной функциональной активностью тиреоидного эпителия. В условиях радиоактивного загрязнения среды обитания ионизирующее излучение модифицирует нормальное структурно-функциональное состояние щитовидной железы, надпочечника и яичника мышевидных грызунов и в значительной степени может оказывать влияние на проявление внутрипопуляционных процессов.
2. Хроническое воздействие ионизирующего излучения в малых дозах вызывает универсальную неспецифическую реакцию со стороны коры надпочечников, характерную для фазы активации общего адаптационного синдрома (увеличение объема коры надпочечника и пучковой зоны, гипертрофия ядерного аппарата железистых клеток, подъем уровня кортикостерона) как у полевок из природных популяций, обитающих на загрязненных радионуклидами территориях, так и у лабораторных видов грызунов в условиях экспериментального воздействия -излучения.
3. Наиболее существенными структурными изменениями щитовидной железы у полевок-экономок, обитающих на территориях с ПЕРФ и подвергавшихся длительному действию малых доз внешнего и внутреннего излучения, являются: снижение высоты фолликулярного эпителия, увеличение объемной плотности коллоида, нарушение общей закономерности зональной структурированности железы, появление фолликулов с участками гиперплазии, а также изменение концентрации тиреоидных гормонов. Эффект радиационного воздействия зависит от физиологического состояния, пола и возраста животного, а также фазы популяционного цикла, возрастая при увеличении активности органа.
4. У полевок-экономок из районов с повышенным содержанием радионуклидов наблюдается ускоренное созревании фолликулов яичника, повышение интенсивности размножения, потенциальной и общей плодовитости, однако, это сопровождается сокращением продолжительности жизни, репродуктивного периода и резервных возможностей яичников самок, а также увеличением эмбриональной смертности и менее жизнеспособным потомством.
5. Морфологические изменения органов эндокринной системы полевок-экономок, обитающих на различных территориях с повышенным содержанием радионуклидов и подвергавшихся длительному действию малых доз внешнего и внутреннего излучения, (Ухтинский радиевый стационар и 30-километровая зона аварии на ЧАЭС) имеют однотипный характер, однако глубина и степень нарушений более выражена у животных, отловленных в 30километровой зоны ЧАЭС, что обусловлено характером радиационного воздействия.
6. Структурные преобразования в тиреоидной паренхиме у полевок из биогеоценозов с повышенной радиоактивностью (суммарная доза облучения для группы животных 1.2Ц24.сЗв/год) и у лабораторных мышевидных грызунов (поглощенная доза 1.8-5.4 и 50.0 сГр) свидетельствует о стимулирующем влиянии хронического воздействия -излучения на процессы фолликулогенеза.
7. Хроническое воздействие низкоинтенсивного -излучения в дозах 5 и 50 сГр (мощностью дозы 2.5 и 40 мкГр/час) индуцирует в эпителии щитовидной железы крыс линии Вистар цитогенетические повреждения, проявляющиеся в усиленном формировании клеток с микроядрами. Полученные экспериментальные данные позволяют считать микроядерный тест на клетках фолликулярного эпителия щитовидной железы в опытах in vivo информативным и чувствительным методом для выявления радиационных поражений генетического аппарата фолликулярного эпителия щитовидной железы.
8. Действие нитрата 232Th или Na в разных концентрациях на организм мышей линии СВА приводит к изменениям морфологических параметров щитовидной железы, которые указывают на повышение функциональной активности исследуемой ткани. При этом степень выраженности биологического ответа тиреоидной паренхимы зависит от природы действующего вещества и его концентрации.
9. В условиях хронического сочетанного воздействия радиации в малых дозах (суммарные поглощенные дозы - 1.8 и 5.4 сГр) и нитрата 232Th (0.03, 0.10 и 0.30 г/кг массы тела) решающую роль в морфологических перестройках щитовидной железы играет внешнее -излучение. При облучении животных в сочетании с введением нитрата Na наиболее существенным является совместное воздействие этих факторов. В формировании ответной реакции щитовидной железы при действии ионизирующего излучения с нитратом 232Th или Na характерно проявление значимых эффектов взаимодействия, что указывает на необходимость учета их при экологическом нормировании и оценке действия радиационно-химического загрязнения на биоту.
10. Хроническое воздействие ионизирующей радиации в малых дозах приводит к закономерному неспецифическому развитию компенсаторных перестроек периферических органов эндокринной системы на основных уровнях их структурной организации (органный, структурно-функциональных единиц, тканевой, клеточный). Степень этих изменений может увеличиваться при дополнительном влиянии экзогенных (высокая плотность грызунов в пик численности популяции, химические вещества) и эндогенных (беременность, половое созревание) факторов нерадиационной природы.
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации Монографии:
1. Атлас патоморфологических изменений у полевок-экономок из очагов локального радиоактивного загрязнения / К.И. Маслова, Л.Д. Материй, О.В. Ермакова, А.И. Таскаев. - СПб.: Наука, 1994. - 192 с.
2. Л.Д. Материй, О.В. Ермакова, А.И. Таскаев. Морфофункциональная оценка состояния организма мелких млекопитающих в радиоэкологических исследованиях (на примере полевки-экономки).
- Сыктывкар, 2003. - 164 с.
Работы в журналах, включенных в ПереченьЕ ВАК Минобрнауки РФ:
3. Башлыкова Л.А., Ермакова О.В., Зайнуллин В.Г. Эмбриональная смертность полевкиэкономки как показатель влияния малых доз естественной радиоактивности на генетические процессы в популяциях // Радиобиология, 1987. - Т. 26. - № 1. - С.126-128.
4. Итоги исследований по радиоэкологии в Институте биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук / А.И. Таскаев, А.Г. Кудяшева, О.Н. Попова, Л.Д. Материй, И.И. Шуктомова, Н.П. Фролова, Г.М. Козубов, В.Г. Зайнуллин, О.В. Ермакова, А.О. Ракин // Радиац. биол. Радиоэкол., 2000. - Т. 40, вып. 1. - С. 118-125.
5. Ермакова О.В. Морфологические изменения эндокринных желез мышевидных грызунов в биогеоценозах повышенной радиоактивности на разных фазах численности // Морфология (Архив анатомии, гистологии и эмбриологии), 1998. - Т. 113, № 3. - С. 59-60.
6. Материй Л.Д., Ермакова О.В. Роль морфологических методов в радиоэкологическом мониторинге мышевидных грызунов // Там же. - С. 78.
7. Раскоша О.В., Ермакова О.В. Морфологическая оценка состояния щитовидной железы при воздействии нитрата тория и нитрата натрия // Междунар. Морфологический журнал: Морфологические ведомости (приложение), 2004. - С. 37-38.
8. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Морфометрические параметры щитовидной железы после воздействия низкоинтенсивного -излучения и нитрата натрия // Междун. Морфологический журнал:
Морфологические ведомости (приложение), 2004. - С. 85.
9. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Комплексная оценка состояния щитовидной железы полевокэкономок, обитающих на участках с повышенным уровнем естественной радиоактивности // Радиац.
биол.. Радиоэкол., 2005. - Т. 45, № 3. - С. 351-357.
10. Раскоша О.В., Ермакова О.В. Особенности хронического раздельного и сочетанного действия низкоинтенсивного -излучения и нитрата 232Th на щитовидную железу // Радиац. биол. Радиоэкол., 2005 - Т. 45, № 6. - С. 744-750.
11. Раскоша О.В., Ермакова О.В. Оценка раздельного и сочетанного действия ионизирующей радиации и нитрата 232Th на щитовидную железу мышей линии СВА методом главных компонент // Изв.
Самарского науч. центра РАН. - Самара, 2005. - Т. 1. - С. 156-162. (Спец. выпуск ELPIT-2005).
12. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Количественные параметры изменения структуры щитовидной железы при хроническом воздействии малых доз радиации // Морфология (Архив анатомии, гистологии и эмбриологии), 2006. - Т. 129, № 4 - С. 49.
13. Морфологическое состояние щитовидной и надпочечниковой желез белых беспородных мышей после действия экдистероидов Serratula сoronata L. / О.В. Раскоша, О.В. Ермакова, А.В. Селезнева, О.В. Стрекаловская // Морфологические ведомости (Москва-Берлин), 2006. - № 1-2 (приложение 1). - С. 243-245.
14. Формирование клеток с микроядрами в паренхиме щитовидной железы под влиянием генотоксических агентов и при старении / А.В. Павлов, А.Н. Гансбургский, Т.В. Кораблева, О.В. Ермакова, Т.Л. Миро // Морфология (Архив анатомии, гистологии и эмбриологии), 2006. - Т. 129, № 4 - С.
97.
15. Ермакова О.В. Адаптивные перестройки фолликулов щитовидной железы мышевидных грызунов при хроническом облучении в малых дозах // Морфология (Архив анатомии, гистологии и эмбриологии), 2007. ЦТ. 131, № 3, - С. 68.
16. Ермакова О.В., Павлов А.В., Кораблева Т.В. Цитогенетические эффекты в фолликулярном эпителии щитовидной железы при длительном воздействии -излучения в малых дозах // Радиац.
биол. Радиоэкол., 2008 (в печати).
Статьи в сборниках трудов и материалах конференций:
17. Ермакова О.В. Сроки сохранения плацентарных пятен полевки-экономки // Радиация как экологический фактор при антропогенном загрязнении. - Сыктывкар, 1984. - С. 78-83. - (Тр. Коми фил. АН СССР; № 67).
18. Ермакова О.В. Изменение некоторых демографических и морфофизиологических показателей у полевок-экономок в зависимости от стадий популяционного цикла и радиационной обстановки // Радиоэкология биогеоценозов с повышенным фоном естественной радиоактивности. - Сыктывкар, 1987. - С. 19-26. - (Тр. Коми фил. АН СССР; № 81).
19. Ермакова О.В., Ткачев А.В. Некоторые аспекты радиочувствительности щитовидной железы // Радиочувствительность растений и животных биогеоценозов с повышенным естественным фоном радияации. - Сыктывкар, 1988. - С. 74-81. (Тр. Коми Н - УрО АН СССР; № 97).
20. Ермакова О. В., Батура Л. В. Структурные особенности состояния ткани надпочечников у полёвок-экономок в условиях повышенного радиационного фона // Экологические последствия радиоактивных загрязнений среды. - Сыктывкар, 1991. - С. 47-57. (Тр. Коми Н - УрО АН СССР; № 120).
21. Материй Л.Д., Ермакова О.В. Гистоморфологические критерии оценки радиоактивного загрязнения среды. - Сыктывкар, 1993. - 24 с. - (Сер. Науч. докл.; Вып. 312).
22. Ермакова О.В. Изменение морфологического состояния коры надпочечников у полевокэкономок, обитающих в зоне радиоактивного загрязнения // Радиационные аспекты Чернобыльской аварии: Тр. I Всес. конф. (Обнинск, июнь 1988 г.) - СПб.г, 1993. - Т. 2. - С. 163-167.
23. Ермакова О.В. Структурно-функциональные показатели щитовидной железы и надпочечников полевок-экономок с радиоактивных территорий при дополнительном холодовом воздействии // Радиоэкологические исследования в 30-километровой зоне аварии на Чернобыльской АЭС. - Сыктывкар, 1993. - С. 20-26. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 127).
24. Ермакова О.В. Узелковая гиперплазия коры надпочечников у полевок в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания // Радиоэкологический мониторинг природных экосистем - Сыктывкар, 1993. - С. 32-37. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 130).
25. Ермакова О.В. Компенсаторная гиперплазия коры надпочечников у полевок из районов радиоактивного загрязнения // Чернобыль-94: Докл. IV междунар. науч.-техн. конф. Итоги восьми лет работ по ликвидации последствий аварии на ЧАЭС. - Чернобыль, 1996. - Т. 2. - С. 305-311.
26. Ермакова О.В. Компенсаторно-восстановительные процессы в органах эндокринной системы полевок в условиях радиоактивного загрязнения среды // Воздействие радиоактивного загрязнения на наземные экосистемы в зоне аварии на Чернобыльской АЭС (1986-1996 гг.). - Сыктывкар, 1996. - Т. 1.
- С. 58-76. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 145).
27. (Ермакова О.В.) Ermakova O.V. Morphological changes of the endocrine glands of root voles of biogeocenoses wilh high natural radiation // Environm. radioactivity in the Arctic - Tromso (Norway). - P. 236238.
28. Материй Л.Д., Ермакова О.В. Опыт использования морфологических методов в радиоэкологическом мониторинге мышевидных грызунов // Урал атомный. Урал промышленный: Матер. IV междунар. симп. - Екатеринбург, 1996. - С. 53-55.
29. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Влияние хронического гамма-облучения на состояние щитовидной железы полевок-экономок в природных условиях и в эксперименте // Урал атомный. Урал промышленный: Матер. VII междунар. симпоз. - Екатеринбург, 1999. - С. 39-41.
30. Мониторинг биогеоценозов на территории с техногенным загрязнением / А.И. Тскаев, Г.М.
Козубов, А.Г. Кудяшева, Н.П. Фролова, О.Н. Попова, Л.Д. Материй, О.В. Ермакова // Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности: Тр. IV Всерос. науч.-практ. конф. - СПб., 1999. - Т. 2. - С. 229234.
31. (Ермакова О.В., Материй Л.Д.) Ermakova O.V., Materij L.D. Hystomorphological criteria for assessing the radioactive contamination of environment // Proc VIII National conf. on biomed. Physis and engineering. - Sofia (Bulgaria), 2000. - P. 129-130.
32. Ермакова О.В., Материй Л.Д. Функциональная морфология кроветворной и эндокринной систем мелких млекопитающих при радиоактивном загрязнении в зоне Чернобыльской АЭС // Проблемы отдаленных эколого-генетических последствий радиационных инцидентов: Тоцкий ядерный взрыв: Матер. межрегион. науч. конф. - Екатеринбург, 2000. - С. 25-32.
33. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Гистологический анализ состояния щитовидной железы мышей при сочетанном действии ионизирующего излучения и нитрата тория. Сочетанное действие факторов радиационной и нерадиационной природы на растительные и животные организмы. - Сыктывкар, 2000. - С. 34-44. - (Тр. Коми Н - УрО РАН, № 164.).
34. Кудяшева А.Г., Ермакова О.В., Ракин А.О. Состояние здоровья мелких млекопитающих в зонах с радиоактивным загрязнением // Гигиена населенных мест: Матер. Докл. науч.-практ. конф. по радиационной гигиене. - Киев, 2000. - Вып. 36, ч. 2. - С. 278-282.
35. (Ермакова О.В., Материй Л.Д.) Ermakova O.V., Matery L.D. Histological criteria for the assessment of radioactive contamination in the environment // High levels of natural radiation and radon areas: radiation dose and effects: Proc. V Intrn. Conf. (Munich, September 4-7, 2000). - Bremenhaven (Germany), 2002. - Vol. 2. - P. 519-521.
36. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Влияние хронического -излучения на состояние щитовидной железы полевок-экономок // Вест. НЯ - Республики Казахстан, 2002. - № 3. - С. 76-80.
37. (Кудяшева А.Г., Ермакова О.В., Башлыкова Л.А.) Kudjasheva A.G., Ermakova O.V., Bashlykova L.A. Tundra vole as a bioindicator of radioactive contamination // Modern problems of bioindication and biomonitoring: Proc. XI Intrn. Symp. оn bioindicators. - Syktyvkar, 2003. - P. 199-209.
38. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Гормональная и морфологическая характеристика щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в условиях повышенного уровня радиоактивности. // Радиоэкология и биология низкоинтенсивных воздействий. - Сыктывкар, 2003. - С 35-46. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 172).
39. Раскоша О.В. Ермакова О.В., Раздельное и сочетанное действие гамма-облучения и нитрата тория на морфологические показатели щитовидной железы мышей линии СВА. // Радиоэкология и биология низкоинтенсивных воздействий. - Сыктывкар, 2003. - С 133-141. (Тр. Коми Н - УрО РАН;
№ 172).
40. Ермакова О.В. Морфофункциональные критерии оценки состояния популяций мышевидных грызунов в радиоэкологических исследованиях // Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты: Матер. Рос. науч. конф - СПб., 2004. - С. 451-452.
41. Раскоша О.В., Ермакова О.В., Курашов А.В. Раздельное и сочетанное действие гаммаизлучения и нитрата тория на морфологические показатели щитовидной железы мышей линии СВА // Радиоэкологические и биологические последствия низкоинтенсивных воздействий. - Сыктывкар, 2003. - С. 133-141. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 172).
42. Ермакова О.В. Морфофизиологические характеристики популяционных групп полевкиэкономки на радиоактивных и контрольных участках // Методы популяционной биологии: Матер.
докл. VII Всерос. популяц. семинара. - Сыктывкар, 2004. - Ч. 1. - С. 66-67.
43. Ermakova O. V. Structure transformations of endocrine system organs during adaptation to increased radioactivity // The scientific basis for environment protection against radioactivity:. ECORAD, 2004. ЦAix-enProvence (France), 2004. - Р. 2/08.
44. Башлыкова Л.А., Ермакова О.В. Сравнительная характеристика популяций мышевидных грызунов из районов с повышенной радиоактивностью // Радиоэкологические исследования в зоне отчуждения Чернобыльской АЭС (к 20-летию аварии на Чернобыльской АЭС). - Сыктывкар, 2006. - С.
69-98. - (Тр. Коми Н - УрО РАН; № 180).
45. Ермакова О.В. Структурные и функциональные изменения коры надпочечников мышевидных грызунов при длительном воздействии малых доз ионизирующего излучения // Астраханский мед. журн., 2007. - Т. 2, № 2. - С. 73. - (Матер. междунар. науч. конф., посвящ. 450-летию города Астрахани).