Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние облучения на содержание циклических нуклеотидов в крови и головном мозге животных

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние облучения на содержание циклических нуклеотидов в крови и головном мозге животных"

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ РЕНТГЕНО-РАДИОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ МЗ СССР

На правах рукописи УДК: 577. 391.591.48

ШАРОВА

Лариса Алексеевна

ВЛИЯНИЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА СОДЕРЖАНИЕ ЦИКЛИЧЕСКИХ НУКЛЕОТИДОВ В КРОВИ И ГОЛОВНОМ МОЗГЕ животных

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ 03.00.01 — РАДИОБИОЛОГИЯ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

ЛЕНИНГРАД —1990

Работа выполнена в Научно-исследовательском институте военной медицины МО СССР.

Научный руководитель — доктор медицинских наук профессор В. Г. ВЛАДИМИРОВ

Официальные оппоненты: доктор медицинских наук профессор Л. А. КОЖЕМЯКИН доктор биологических наук профессор В. Е. КОМАР

Ведущая организация — Институт биофизики МЗ СССР.

на заседании специализированного совета по присуждению ученых степеней по медико-биологическим специальностям (ДД 074.23.01) Центрального научно-исследовательского рентгено-радиологического института по адресу: 189646, Ленинград, поселок Песочный-2, ул. Ленинградская,

Защита состоится

года

часов

Д. 70/4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИРРИ.

Ученый секретарь специализированного совета доктор медицинских наук

Л. И. КОРЫТОВА

е..

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Последние годы прошли под знаком бурного изучения биологической роли и значения циклических нуклеотвдов как универсальных клеточных регуляторов обмена веществ. К настоящему времени опубликовано большое число работ, посвященных исследованию механизмов функционирования циклических нуклеотвдов как системы, обеспечивающей межклеточную коммуникацию, и регуляцию фундаментальных внутриклеточных процессов. Стало ясно, что молекулярной основой некоторых патологических процессов, в том числе и при радиационной патологии, могут быть нарушения в метаболизме циклических нуклеоти-дов. Однако сведения о состоянии циклазнсй системы в тканях облученных животных носят весьма фрагментарный характер. Можно назвать лишь единичные работы, которые являются в этом отношении достаточно фундаментальными (Хант; Дальтон и др.; 1979-1981; Г.И.Дорофеев, Л.А.Кожемякин и др.; А.С.Соболев; А.Н.Орехов; Ю.Б.Нудряшов; и др.). Нельзя признать удовлетворительными и наши представления о ввдовых особенностях нарушений обмена циклических нулеотидов. Значение же этого вопроса является необходимым условием для выявления общебиологических закономерностей и прогнозирования соответствующих нарушений у человека. Большинство задач, стоящих перед медицинской радиологией, первоначально решается в экспериментах на мелких лабораторных животных, и только затем, на заключительном этапе проводятся исследования на собаках, у которых лучевая па-

V V- .

тодогия по своей клинической картине весьма близка к острой лучевой болезни у человека. Однако некоторые постлучевые .эф-

фекты, развивающиеся у людей, далеко не всегда могут быть воспроизведены даже у собак. Поэтому в настоящей работе ряд экспериментов был проведен, кроме того, и на обезьянах.

Использование широкого диапазона доз ионизирующих излучений преследовало цель проследить зависимость изменений в обмене циклических нуклеотвдов от дозы облучения. Особый акцент был сделан на изучении воздействия сверхлетальных доз, вызывающих развитие церебрального синдрома, цри котором происходят нарушения функции головного мозга. При этом предполагалось расширить наши знания в области биохимических механизмов такого важного радиационного феномена как ранняя преходящая недееспособность организма, развивающаяся цри воздействии сверхлетальных доз ионизирующих излучений. Все вышесказанное и определило актуальность настоящей темы диссертационной работы.

Понимая всю глубину и обширность поднятой проблемы, в данном исследовании по понятным причинам внимание было сосредоточено лишь на некоторых моментах, являющихся по нашему мнению узловыми. Они и были положены в основу нияе сформулированной цели и задач диссертации.

Цели и задачи. Целью настоящей работы являлось изучение изменений содержания циклических нуклеотидов в крови и в головном мозге животных после облучения их в широком диапазоне доз, выявления межвидовых особенностей и выяснения патогенетических механизмов лучевого поражения, особенно при воздействии сверхлетальных доз радиации.

Для достижения указанной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Исследовать постлучевую динамику изменения содержания циклических нуклеотвдов в плазме крови у животных разных видов (мышей, крыс, собак и обезьян) при различных дозах облучения с целью выявить общебиологические видовые закономерности со стороны изученных показателей, а также выяснить характер зависимости изменения количества циклических нуклеоти-дов в крови от дозы облучения.

2. В опытах на мышах и крысах, изучить ранние изменения содержания циклических нуклеотвдов в головном мозге и уяснить роль этих сдвигов в развитии церебрального синдрома, прежде всего состояния ранней преходящей недееспрсобности.

3. Установить характер изменейий некоторых показателей липвдного обмена (продуктов'перекисного окисления липидов, скорости обновления фосфолшщцов) в ткани головного мозга и проследить их взаимосвязь с нарушениями в метаболизме циклических нуклеотидов.

Научная новизна» Впервые в сравнительном плане на мышах, крысах, собаках и обезьянах прослежен характер постлучевых изменений содержания циклических нуклеотвдов в плазме крови, а также изучены видовые особенности и зависимость этих изменений от дозы облучения.

Обоснована возможность использования показателя, отраьдхь щего ранние сдвиги в содержании цАМФ в крови, в качестве своеобразного индикатора облучения.

Новыми являются данные о ранних изменениях количества циклических нуклеотвдов в ткани головного мозга при церебральной форме острого лучевого поражения и особенно при развитии состояния ранней преходящей недееспособности.

Впервые показана взаимосвязь мевду нарушениями обмена циклических нуклеотвдов в ткани головного мозга и накоплением в ней продуктов перекисного окисления лшщцов.

Практическая значимость результатов:

- уточнена рель и значимость сдвигов содержания циклических нуклеотвдов в механизмах развития лучевого поражения, вызванного воздействием ионизирующих излучений в различных дозах;

- показана перспективность исследования показателя, отражающего изменение содержания циклических нуклеотвдов в крови, для целей биологической индикации лучевых поражений;

- проведение экспериментов на различных видах животных (мышах, крысах, собаках и обезьянах) позволило выявить общебиологические тенденции в изменении содержания циклических нуклеотвдов в тканях после облучения и в то же время установить видовые особенности;

- выяснена роль ранних нарушений в липвднш обмене как пускового звена изменений в метаболизме циклических нуклеоти-дов в ткани головного мозга, что может служить теоретическим обоснованием разработки соответствующих средств профилактики и купирования этих нарушений.

Основные положения диссертации, выносимые на загртг.у.

I. Значительные изменения содержания циклических нуклеотвдов в крови животных различных видов при облучении в разных дозах являются отражением общебиологической реакции организма на лучевое воздействие.

2. В патогенезе ранней преходящей недееспособности важное место занимают нарушения в метаболизме циклических нуклеотвдов в ЦНС, о чем свидетельствуют существенные изменения их содержания.

3. В качестве агентов, индуцирующих сдвига в обмене циклических нуклеотвдов, активное участие принимают продукты пе-рекисного окисления липвдов.

Апробация работы. Результаты,, представленные в данной работе, докладывались на научной конференции в НИИ военной медицины МО (Ленинград, 1985 г.), а также на IX Всесоюзной конференции по восстановительным и компенсаторным процессам при лучевых поражениях (Ленинград, ЦНИРРИ, 1986 г.).

Диссертация апробирована на научном семинаре биохимической лаборатории НШ военной медицины МО (Ленинград, 1990 г.).

Научные результаты работы использованы при издании:

- Тактико-технических требований к техническим средствам и методам биологической дозиметрии ионизирующих излучений (ТТТ-87) М., ЦВМУ МО СССР, 1988.

Структура и объем работы. Диссертация изложена на 143 страницах машинописи и состоит из введения, 4 глав и выводов и списка литературы.

Первая глава содержит обзор данных литературы о влиянии облучения на содержание циклических нуклеотвдов в плазме крови и в головном мозге у животных разных видов. Рассмотрены представления о постлучевом синдроме ранней преходящей недееспособности. Излагаются взгляды на процессы свободнорадикального пе-рекисного окисления липицов,' как пускового механизма нарушения функции циклических нуклеотвдов.при облучении.

Во 2 главе дана характеристика моделей облучения животных; методики постановки опытов и взятия биоматериала для анализа. Описаны биохимические методы исследования циклических нуклеотвдов, продуктов окисления липвдов, скорости синтеза фос-фолищцов.

В 3 главе излагаются результаты собственных экспериментальных исследований. Содержанием заключительной главы является обсуждение полученных материалов.

В диссертации имеется 18 таблиц и 7 рисунков. Указатель литературы вкДшает 155 отечественных и 65 иностранных источников.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы исследования

Эксперименты были проведены на .1100 белых мышах-самцах, 560 белых крысах-самцах массой тела соответственно 18-20 г и 180-200 г, 16 собаках и 24 обезьянах 3 видов.

Мышей подвергали общему однократному облучению гамма-квантами в дозах 7,5; 20; 50; 100 и 200 Гр при мощности дозы 1,9 Гр/мин. Крыс облучали на импульсном линейном ускорителе 1УЭ-25 в дозах 100 и 500 Гр пучком ускоренных электронов с энергией 25 Нэв при мощности дозы 10 Гр/с. Объектом исследования у мышей и крыс были плазма крови и головной мозг. Собак подвергали облучению гамма-квантов на установке "ИГУР" в дозах 3,1 и 50- Гр. Кровь для исследования забирали из бедренной вены.

Заключительный этап работы выполнен на обезьянах. Первую группу составили макаки-резусы, облученные гамма-квантами в

дозе 3,1 Гр; вторую группу - макаки-лапувдеры, облученные в абсолютно летальной дозе - 6,2 Гр. Забор крови производили из локтевой вены. Третья сёрия опытов была поставлена на макаках-фасцикулярис, подвергнутых воздействию пучка ускоренных электронов в дозе 45 Гр. Кровь у них получали из бедренной вены с псмощью предварительно введенного катетера.

Определение содержания дШ в тканях производили протеин-связывающим, а цГШ - радиоиммунологическим методом с помощью наборов фирмы "Амершам".

Определение содержания продуктов окисления липидов производили спектрофотометрическим методом: диеновые кояшгаты по методу В.Б.Гаврилова и др. (1983)малояовый диальдегид по методу Н. Д. Стальной и др. (1977).

количество фосфолипвдов оценивали по содержанию рнеорГ>» определяемого методом Бартлета (1953). О синтезе фосфолипвдов судили по включению . ^Р.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Влияние облучения на содержание циклических нуклеотвдов в плазме крови у мышей и крыс

При изучении динамики содержания цШ и цГШ в плазме крови у мышей существенные изменения были установлены уже вскоре после облучения (табл.1). Для цАМФ они косили фазовый характер, наиболее ярко выраженный после воздействия в дозе 7,5 Гр. Первая волна подъема уровня цАМФ (15 мин), обусловлена, по-видимому, усилением его синтеза, что следует рассматривать

Таблица I

Влияние облучения в различных дозах на содержание циклических нуклеотвдов (нмоль/л) в плазме крови мышей

Срок после облучения 7,5 Гр . 20 Гр 50 Гр 100 Гр

цда • цГ№ цШ ц№ цШ> цГМФ цШ ' цП№

До облучения (контроль) 42,8+1,0 24,1+0,8 42,8+1,0 24,1+0,8 42,8+1,0 24,1+0,8 42,8+1,0 24,1+0,8

15 мин 86,0+7,0^ 29,9+2,Iх 72,1+4,1лс 19,3+1,4ХХ 73,0+5,4^ 26,2+2;5 50,7+4,0 21,5+1,2

2 ч 37,1+3,8 35,4+1,9х 71,5+2,4х* 27,6+1,2 63,0+5,6х 24,7+1,6 50,9+3,Iх 28,2+2,8

6 ч 58,7+1,3х 37,1+3,6х 52,7+1,Э** 22,7+0,5 55,2+2,Iх* 21,3+1,5 64,0+5,3х 35,7+3,2х3

24 ч 122,8+3,Iх 29,4+2,Iх 70,2+2,0^ 19,3+1,4ХХ 45,0+4,7 16,0+1,Iх* 54,5+1,7^ 13,8+0,4х

** - р -С 0,001 по отношению к контролю х - РА 0.05. -

Р

б качестве ответной реакции на стрессовую постлучевую ситуацию. Этот пик прослеживался при всех исследованных дозах облучения, кроме дозы 100 Гр. Поскольку в последнем случае длительность облучения составляла 55 мин, не исключено, что он приходился на то время, когда животные находились еще "под лучом". Вторая волна увеличения содержания (с превышением уровня нормы почти вдвое) отмечена к концу I суток.

После воздействия в дозе 20 Гр первоначальное повышение содержания цА® в плазме крови было также значительным (до 165$). Практически аналогичные изменения в плазме крови наблюдали и после воздействия в дозе 50 Гр, с/той лишь разницей, что к концу суток уровень цАМФ на 'этот раз не отличался от нормы.

Неожиданные результаты были получены после облучения мышей в дозе 100 Гр. Это выразилось в отсутствии достоверного повышения в ранний срок и в относительно небольшом увеличении количества пДМФ к 2 ч. Через 6 ч у всех животных уровень цАМ вне зависимости от дозы облучения был примерно одинаковым - с превышением нормы от' 25 до 50$.

Специального обсуждения требуют сдвиги, обнаруженные к концу I сут. Выяснилось, что по мере возрастания дозы воздействия степень повышения содержания цАМ5 в плазме крови к этому времени ослабевает. Полученные данные подтверждают ту мысль, что увеличение содержания цАМФ связано прежде всего с состоянием реактивности организма, и отнюдь не определяется деструктивными процессами и высвобождением его из погибающих клеток.

Изменения содержания цПЙ носили существенно иной характер. Они были не столь значительными, а динамика изменений ха-

растеризовалась относительной "монотонностью". Наиболее выраженное повышение содержания цШФ (как и в случае цАМФ) отмечено после облучения животных в дозе 7,5 Гр. Однако максимум его приходился на 2 ч срок исследования, когда концентрация цГМФ превысила норму почти на 50$. На таксы уровне она сохранялась вплоть до 6 ч. Но и к концу I сут уровень цГМФ был еще выше нормы. При воздействии сверхлетальных доз (20, 50 и 100 Гр) в ближайшие 2 ч со стороны цГ№ не отмечалось существенных изменений. И только к 6 ч после облучения в дозе 100 Гр регистрировался кратковременный подъем (до 150$) с по^едующим резким снижением (до 57$). Две другие сверхсмертельные дозы не вызывали достоверных изменений.

Итак, при облучении тз относительно небольших дозах ответная реакция системы цШФ развивается по гшерактивному типу. После воздействия же в высоких дозах, вероятно, имеют место уже частично необратимые последствия.

Специальная модель облучения была использована в опытах на крысах. Их облучали в дозе 100 Гр с высокой мощностью дозы, что позволяло воспроизвести у них ярко выраженные нарушения функции ЦНС. Клинически это проявлялось в ваде весьма типичного симптомокомплекса, который можно рассматривать в качестве классического состояния РПН (В.Г.Владимиров, 1988; С.Т.Рцскулова, 1986). Сразу после облучения животные занимали боковое положение, сохраняя неподвижность в течение 2-3 мин. Затем их двигательная активность частично восстанавливалась, крысы начинали перемещаться по кругу, производя маятникообразные вращения го-

ловой, но еще плохо ориентируясь в окружающем пространстве. Через 10 мин состояние общего возбуждения сменялось угнетением.

Биохимические исследования показали, что содержание цАМФ в плазме крови у этих животных повышается уже через 2,мин после облучения, а к 10 мин достигает максимальных значений (185$). На таком высоком уровне оно сохраняется в течение получаса, после чего снижается и к концу I сут становится даже ниже фоновых значений. В отличие от цАМФ постлучевое повышение содержания ц1МФ имело два пика. Первый - по времени (2 мин) совпадал с увеличением уровня цАМФ, хотя и уступал ему по степени выраженности. Однако уже к 10 мин количество цШФ снижалось, приближаясь к норме. Второй пик (с превышением нормы более, чем в 2 раза) приходился на 2 ч. В течение последующих 6 ч количество цГМФ в плазме крови резко понижалось и к концу I сут устанавли-. валось на значениях существенно более низких, чем до облучения.

В заключение укажем, что между выраженным, достаточно устойчивым увеличением содержания цАМФ в плазме крови и развитие ем РПН все-таки трудно усмотреть причинную зависимость прежде всего потому, что концентрация цАМФ достигала своих максимальных величин в те сроки, когда, это состояние уже проходило. В то же время, основываясь только на этом факте, еще нет оснований отрицать участие установленных биохимических сдвигов в развитии церебральных нарушений. Что же касается цШФ, то ранние сдвиги в его содержании представляются патогенетически более значимыми, поскольку они более четко совпадали по времени с развитием состояния РПН.

Влияние облучения на содержание циклических нуклеотвдов в плазме крови у собак

ч

Для опытов на собаках были избраны две модели облучения: в дозе 3,1 и 50 Гр. Первая воспроизводила классическую костномозговую форму острого лучевого поражения тяжелой степени, вторая - поражение крайне тяжелой степени с выраженным церебральным симптомокомплексом. В последнем случае животные, как правило, погибали на 3 сут. Как ввдно из табл.2, у собак вне зависимости от дозы облучения' уровень цАМФ в плазме крови быстро повышался (в 1,5 pasa). Подобный выброс цАМФ, по-ввдимсму, имеет те же патогенетические механизмы, о которых говорилось ранее и трактуемые нами как состояние "адренергической напряженности". В последующем у собак, облученных в дозе 50 Гр, имело место сначала некоторое снижение, а затем предагональный 'подъем содержания цА1®.

Уровень цГМФ по мере развития патологического процесса снижался. Особенно прогрессировали эти изменения после облучения в дозе 50 Гр, когда они могут рассматриваться как свидетельство быстро развивающегося истощения системы пГМФ (А.Н.Ко-теров и др. 1982; Я.Х.Таракулов и др. 1976-1983).

16.

Таблица 2

Содержание циклических нуклеотидов (нмояь/л) в плазме крови облученных собак

Срок после цАМФ цГМФ

облучения М+гм по отношению к контролю,в % м+т по отношению, к контролю,

Облучение в дозе 3,1 Гр

До облучения (контроль) 16,6+0,8 100 13,4+0,9 100 '

5 мин 2,5 ч 6 ч I сут 3 сут 5 сут. 7 сут 10 сут 15 сут 24,5+2,2** 19,9+2,5 20,5+1,0 19,9+1,8 20,9+1,6 21,1+3,3 16,9+1,9 18,7+1,0 18,6+2,8 153 120 124 120 • , 126 127 102 ИЗ 112 Н,4+1,6 9,2+1,4* 7,9+1,4* 5,5+1,0** 7,3+1,1** 10,1+1,5 9,9+1,7 8,6+1,7* 6,1+2,5* 85 69 59 41 . 55 75 74 64 45

Облучение в дозе 50 Гр

До обличения Тконтроль) 20,3+1,3 100 13,0+0,7 100

5 мин 3 ч 24 ч 48 ч 72 ч 30,9+4,7* 21,8+2,4 22,4+5,5 14,5+1,9* 45,0+6,1** 154 108 НО 71 222 14,0+1,4 12,3+1,6 7,3+0,7** 5,4+0,6** 4,6+0,6** 108 95 56 41 35

5« - р< 0,001 по отношению к контролю к - р*. 0,05.

Исследование содержания циклических нуклеотидов в плазме крови облученных обезьян

В литературе практически отсутствуют данные, отражающие зависимость изменения содержания циклических нуклеотидов в крови обезьян от дозы облучения, особенно в диапазоне сверхсмертельных доз, что повышало интерес к данному разделу исследования,

Опыты показали, что у макак-резусов, облученных в дозе 3,1 Гр, изменения уровня циклических нуклеотидов в плазме крови выражаются в чередовании спадов и подъемов (рисЛ). Количество цАМФ первоначально постепенно увеличивало«^ и к 3 сут достигало почти двукратного превышения нормы, В период разгара лучевой болезни (на 14 сут) наблюдался повторный значительный его подъем (до 225$).

Сдвиги со стороны цШФ в целом повторяли изменения динамики цАМФ, но несколько опережали их по времени.

Данные иного характера были получены в опытах на макаках-лапундер, облученных в дозе 6,2 Гр. Они однозначно свидетельствуют о длительном и устойчивом снижении в плазме крови содержания циклических нуклеотидов обоих видов. Уровень цАМФ к 6 ч после воздействия падал в среднем в 3 раза. Низкое его содержание сохранялось вплоть до 5 сут и только к 10 сут после облучения проявилась тенденция к восстановлению. Практически ту ^е направленность и степень выраженности имели изменения и со стороны цШФ.

И, наконец, заключительная серия опытов была проведена на макаках-фасцикулярис, облученных в дозе 45 Гр. На данном этапе исследовали изменение уровня циклических нуклеотидов при классической реакции РПН, которая развивалась у животных сразу после

300

200

100

17.

-г

0,25 13 5 10 15 сут

I

Рис. I, Влияние облучения на содержание циклических нуклвотидов в плазме крови ыак&к-розусов (3,1 Гр; I - цАМ4, 2 - цГМв) и м&как-лапун-дер (6,2 Гр; 3 - цАМФ, 4 - цГЪ№>.

300

200

100

120 иин

Рис. 2. Влияние импульсного облучения в дозе 45 Гр на уровень цАМФ (I) и цГМФ (2) в плазме крови макак-фасцикулярис.

По оси абсцисс - время после облучения;

По оси ординат - количество циклических • нуклвотидов, в %.

облучения. Как видно из рис.2, первоначальное резкое падение цАМФ быстро сменялось его повышением. Сдвиги со стороны цШФ не были столь существенными и характеризовались значительной индивидуальной вариабельностью.

Исследование содержания циклических нуклеотидов и продуктов перекисного окисления липидов в головном мозге после облучения в сверхлетальных дозах

Поскольку при облучении высокими и сверхвысокими дозами лучевое поражение протекает с выраженными церебральными нарушениями, то, очевидно, значительные изменения со стороны циклазной системы следовало ожидать в ткани головного мозга, где цАМФ и цШФ выступают не только в роли внутриклеточных регуляторов процессов, но и непосредственных участников в передаче нервного импульса.

Опыты показали, что облучение приводит к реципрокным изменениям содержания циклических нуклеотидов в ткани головного мозга (табл.3). .Количество цАМФ уже через 15 мин понижалось в среднем на 20$ и примерно на этом уровне удерживалось в последующие 6 ч. Неожиданным оказалось то обстоятельство, что дозы облучения в 7,5, 100 и 200 Гр вызывали практически одинаковые изменения. Первая доза, как известно, приводит к возникновению костномозговой формы острого лучевого поражения без каких-либо существенных изменений поведенческих реакций у животных. Две остальные относятся к числу тех доз, которые вызывают развитие так называемой церебральной формы лучевого поражения, когда нарушение функции центральной нервной системы является определяющим фактором в формировании клинической картины. Полученные данные можно

объяснить лишь.наличием радиочувствительной компоненты, которой, как полагают, может быть гормонстимулируемая активность аденговт-

циклазной системы (А.Т.Пикулев и др., 1980; Е.Б.Бурлакова и др., I977-I98I). Нормализация количества цАМФ после облучения в дозе 7,5 и 100 Гр наступала к концу I сут. При облучении в дозе 200 Гр восстановление количества цАМФ так и не наступило.

В отличйе от цАМФ содержание цШФ после облучения возрастало. При воздействии в дозе 7,5 Гр количество цШФ уже через 2 ч возвращалось к уровню нормы, что, видимо, связано с защитными, адаптивными механизмами (Г.И.Дорофеев, Л.А.Кожемякин, 1978). После облучения в дозе 100 Гр высокий уровень цШФ сохранялся на протяжении всех сроков исследования. При воздействии в дозе 200 Гр изменения содержания цШФ в ранний срок (15 мин) были такими же, как и в предыдущих 2 сериях опытов, но ко 2 ч происходило дальнейшее увеличение уровня цШФ с последующим спадсм и восстановлением его содержания через 24 ч. Последнее обстоятельство следует рассматривать как свидетельство не столько нормализации, сколько истощения системы цГМФ. Поскольку цАМФ и цШФ опосредуют различные вида рецепторных влияний, наблюдаемые сдвиги в содержании этих нуклеотидов можно трактовать как свидетельство дисбаланса дофамин- и холинергической системы, что является, по-видимому, одной из причин нарушения функционального состояния ЦНС.

Наблюдаемые сдвиги можно связать с накоплением в облученных тканях продуктов перекисного окисления липидов. Последние могут изменять микровязкость фосфолипидного окружения аденилат-циклазы, которая встроена в мембрану, и тем самым угнетать ее активность.'В отношении гуанилатциклазы перекиси липидов, напро-

Таблица 3

Влияние облучения на содержание циклических нуклеотидов (мкмоль/кг) в головном мозге мышей

Срок после 7'5ГР__100 ГР •_200 ГР

облучения цдуф цЩФ цдщф ■ ц^ф цщф . ^ф

До облучения

(контроль) 2,19+0,12 0,12+0,004 2,19+0,12 0,12+0004 2,61+0,13 0,12+0,004

3636 ' 396 3636

15 мин 1,74+0,12х 0,17±0,01ш 1,68+0,008 0,21+0,01 1,97+0,14 0,18+0,02*

3636 3636 3636

2 ч 1,62+0,12* 0,11+0,01 1,66+0,08 0,19+0,01** 1,84+0,06 0,25+0,03

386 396 3636 XX

6 ч 1,82+0,12й 0,11+0,02 1,58+0,08 0,21+0,02 1,90+0,05 0,19+0,01

ЗОЕ 3636

24 ч 2,22+0,19 0,11+0,01 1,93+0,12 0,22+0,01 1,85+0,13 0,11+0,01

ш - р<0,001 по отношению к контролю;

* - р< 0,05.

го о

тив, выступают в качестве активаторов, повышая синтез цШФ (А.С.Соболев и др., 1980).

Чтобы убедиться в правильности этих предположений в головном мозге исследовали содержание первичных перекисей - диеновых конъюгатов (ДК) и одного из продуктов их дальнейшего окисления -малонового диальдегида (МДА). Изменения в перекисном окислении липидов после воздействия в дозе 7,5 Гр наблюдались только в начальный период, когда имело место некоторое снижение количества Ж и возрастание содержание МДА. Считают, что эти изменения в мембранах нейронов представляют собой пусковой механизм, приводящий к уменьшению количества цАМФ и увеличению количества цШФ. Быстрая обратимость этих нарушений, по-видимому, имеет важное значение для восстановления функции нейрональных мембран в условиях лучевой патологии.

Доза в 100 Гр через 15 мин после облучения вызывала резкое увеличение содержания ДК и МДА в ткани головного мозга. Спустя 2 ч количество этих веществ уже снижалось и этот процесс продолжался до 6 ч, после чего изменение содержания ДК и МДА приобрело разнонаправленный характер. ДК вступает в новую фазу подъема, что, очевидно, связано с включением процессов их ферментативного окисления, а нормализацию содержания МДА скорее всего можно объяснить выведением его из клеток (Е.Е.Чеботарев и др., 1986). Таким образом, изучение процессов лерекисеобразования в ткани головного мозга позволяет объяснить обнаруженные сдвиги в содержании циклических нуклеотидов.

У крыс, облученных в дозе 100 Гр, развивался, как уже указывалось, типичный симптомокомплекс РШ.

Исследование содержания циклических нуклеотидов в цельной

ткани головного мозга (исключая мозжечок) показало, что после облучения они дважды претерпевают значительные изменения: через 2 мин и в период с 6 по 24 ч. Причем, если количество цАМФ в оба указанные периода снижалось (в среднем на 40%), то концентрация цГМФ в первый срок исследования имела даже некоторую тенденцию к увеличению и только в период тяжелых церебральных нарушений (6 и 24 ч) уровень цГМФ (также как цАМФ) достоверно снижался (табл.4).

Особый интерес представляло изучение содержания циклических нуклеотидов в сенсомоторной зоне коры больших полушарий, осуществляющей центральную регуляцию двигательной активности. Из полученных данных следует, что характер сдвигов в содержании цАМФ аналогичен тем изменениям, которые имели место и в цельной ткани головного мозга, отличаясь от последних лишь более значительным снижением цАМФ к 6 ч и статистически значимым увеличением количества цШФ к 2 ч после облучения.

Исследование мозжечка заслуживало особого внимания по той причине, что у облученных животных наблюдались характерные проявления "мозжечкового" синдрома (дискоординация движении, дезориентация в окружающем пространстве и т.п.). Пострадиационные изменения в ткани мозжечка оказались весьма своеобразными. Это касается прежде всего цГМФ, количество которого сначала резко повышалось, а в последующем прогрессивно снижалось. Считают, что эти изменения могут вызывать торможение цШФ-зависимых метабо- . лических процессов и тем самым вносить определенный вклад в развитие ЩС-синдрома. Динамика содержания цАМФ характеризовалась умеренным снижением.

Итак, согласно представленным данным в головном мозге име-

Таблица 4

Содержание циклических нуклеотидов (мкмоль/кг) в различных отделах головного мозга крыс, облученных в дозе 100 Гр

Срок после облучения

цАМФ

и!МФ

кора головных головной мозг кора головных МПоЯР1тПК головной

полушарий мозжечок (без мозжечка) полушарий ми^жечил М03Г

мозжечка)

До облуче-(контроль) 5,0+0,47 6,6+0,42 2,6+0,15

2 мин 3,36+0,2й* 5,15+0,6* 1,45+0,1**

10 мин 3,92+0,2* 5,39+0,5* 1,89+0,1*

30 мин 5,44+0,3 5,31+0,5* 2,31+0,3

I ч 4,10+0,4* 6,36+0,5 2,62+0,2

2 ч 3,55+0,2** 5,49+0,3* 2,86+0,1

6 ч 2,¿9+0,Iй* 5,25+0,2* 1,48+0,1**

24 ч 3,67+0,2** 6,1С^0,3 2,09+0,3 .

0,093+0,009 0,93+0,05 0,052+0,003 1,59+0,21*

0,086+0,02 0,109+0,015 0,061+0,006й 0,073+0,006 О,133+0,009я О,041+0,04** 0,056+0,005**

1,08+0,08 ~ ш 0,-54+0,04 ~ эш 0,61+0,05 ~ за« 0,41+0,03

0,33+0,3**

0,27±0,2т

0,063+0,06

0,052+0,04

0,047+0,003

0,052+0,003

0,061+0,005

0,031+0,03**

0,027+0,002**

Различия между опытом и контролем: * - р< 0,05

*зе - р< 0,001.

м

СО

ет место раннее снижение содержания цАМФ, особенно выраженное в коре больших полушарий и в цельной ткани мозга. Ряд авторов (Хант, Т.Дальтон, 1979-1981) отводит важную роль в развитии состояния РЩ снижению концентрации именно цАМФ. Предполагают, что в нейронах в связи с его дефицитом угнетается фосфорилирование мембранных белков и нарушается проницаемость мембран. Вторая фаза снижения цАМФ является, несомненно, следствием более глубоких повреждений, ведущих к нарушению рецепторной активности клеток.

Изменения количества цШФ в перид развития РПН были обратимыми и, по-видимсму, вызваны в основном стрессовыми эффектами.

Чтобы внести большую ясность в обсуждаемый вопрос была ис-полвзована еще более "жесткая" модель облучения - 500 Гр, с развитием у животных кратковременного шокового состояния.

Опыты показали, что через 2 мин после такого воздействия на фоне развития коматозного состояния у всех животных наблюдалось снижение цАМФ в головном мозге на 35$, а в мозжечке - на 70$:

> ,

количество цШФ в головном мозге также снижалось (на 50$), в то время как в мозжечке сохранялось в пределах нормы. Можно предполагать, что при воздействии в столь высокой дозе происходит настолько сильный повреждающий эффект, что у животных даже пропадает стрессовая реакция. Полученные результаты можно трактовать как доказательство патогенетической важности изменения содержания циклических нуклеотидов в развитии РПН.

Прогрессирующее падение уровня циклических нуклеотидов в более поздние сроки следует считать результатом не только нарушения функционирования этой системы, но и структурных повреждений

нейронов, которые регистрируют в виде пикнотических и литичес-ких изменений в клетках (В.Г.Владимиров, 1988). Аналогичные сд-еиги количества цАМФ были получены Хантсм и сотр. (1979-1981) при облучении крыс высокоэнергетическими электронами. Однако эти авторы не наблвдали увеличения содержания цШФ, что, видимо, связано с достаточно поздним (10 мин) сроком исследований, когда стрессовые сдвиги уже исчезли.

Критерием состояния липидной компоненты мембран может служить скорость обновления фосфолипидов (Е.Б.Бурлакова, 1975-1986). Полученные нами результаты свидетельствуют о небольших различиях в действии изучаемых доз облучения с той лишь разницей, что облучение в дозе 100 Гр вызывало более затяжной характер скорости обновления фосфолипидов и даже к концу I сут степень угнетения достаточно существенна (23%). Общее количество фосфолипидов ткани не менялось, поэтому следует говорить лишь о метаболических нарушениях.

вывода

1. Облучение мышей в дозах 7,5, 20, 50 и 100 Гр приводит к увеличению содержания циклических нуклеотидов в плазме крови в ранние сроки: цАМФ - в 1,5-2,9 раза, цШФ - в 1,5 -раза.

2. У собак облучение в дозах 3,1 и 50 Гр вызывает разнонаправленные изменения содержания циклических нуклеотидов в плазме крови. Максимум цАМФ (в 1,5 раза) в обоих случаях наблюдается через 5 мин после облучения. Количество цГМФ снижается постепенно, достигая минимального значения (в среднем на 50% ниже исходного уровня) спустя 1-3 сут.

3. У обезьян (макак-лапундер) воздействие ионизирующего излучения в минимальной абсолютно смертельной дозе (6,2 Гр) приводит к длительному снижению содержания цАМФ (на 20-70%), цШФ (на 30-60%) в плазме крови.

4. Импульсное облучение высокоэнергетическими электронами в сверхсмертельной дозе крыс (100 Гр) и обезьян (45 Гр) вызывает развитие у этих видов животных состояние ранней преходящей недееспособности, сопровождающееся увеличением содержания циклических нуклеотидов в плазме крови в.1,5-2 раза.

5. В головном мозге у мышей, облученных в дозах 7,5, 100 и 200 Гр, происходят разнонаправленные изменения содержания циклических нуклеотидов: количество цАМФ снижается на 20-20%, а цГМФ увеличивается на 20-75%. В мозжечке уровень нуклеотидов обоих видов снижается (на 25-40$).

6. После облучения крыс в дозе 100 Гр в момент развития состояния ранней преходящей недееспособности в различных отделах головного мозга происходит снижение содержания цАМФ (в среднем

на 20-40?), количество цГМФ в этот период времени увеличивается (в 1,7 раза в мозжечке и в 1,2 раза в головном мозге).

7. Образование продуктов окисления липидов в головном мозге у мышей, облученных в дозе 100 Гр, увеличивается в 2-2,5 раза.

8. Количество фосфолипидов в ткани головного мозга у мышей

в течение I суток не изменяется при воздействии как минимально-

летальной, так и сверхлетальной доз облучения, но несколько сни-

оо

жается включением меченого Р в фосйолипиды.

Материалы диссертации опубликованы в статьях:

1. Содержание циклических нуклеотидов и продуктов перекис-ного окисления лишдов в головном мозге облученных мышей.-Радиобиология», 1987. Т.27, вып.6 - (в ооавт. с В.Г.Владимировым).

2. Циклические нуклеотиды в плазме крови собак и обезьян. - (в соавт. с В.Г.Владимировым). Сб. научных трудов: Радиобиологические подходы к диагностике лучевых поражений. Под ред. В.Е.Комара.- Л., 1987.- С.90-94.

3. Влияние ионизирующих излучений на содержание циклических нуклеотидов в головном мозге крыс.- Радиобиология, ■ 1989. -

Т.29, вып.З.7 С.395-398. А также в тезисах;

"Влияние различных доз ионизирующих излучений на содержание циклических нуклеотидов в плазме крови мышей". IX Всесоюзн. конф.: Восстановительные и компенсаторные процессы при лучевых поражениях. - ЦНИРРИ, Л., 1^,86.- С.7-9.