Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Биологические эффекты пролонгированного антенатального облучения на фоне экспериментально индуцированных тиреопатий

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Биологические эффекты пролонгированного антенатального облучения на фоне экспериментально индуцированных тиреопатий"

На правах рукописи

РГВ оя

2 5 ДЕК 2080

ИЗМЕСТЬЕВА / Ольга Семеновна

БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ПРОЛОНГИРОВАННОГО АНТЕНАТАЛЬНОГО 7-ОБЛУЧЕНИЯ НА ФОНЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНО ИНДУЦИРОВАННЫХ ТИРЕОПАТИЙ

03.00.01 — радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Обнинск — 2000 г.

Работа выполнена в Медицинском радиологическом научном центре Российской академии медицинских наук.

Научные руководители:

доктор медицинских наук, профессор Б.В. Дубовик; кандидат медицинских наук Л.П. Жаворонков.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Е.М. Паршков; доктор медицинских наук H.A. Мешков.

Ведущая организация: Государственный научный центр РФ — Институт биофизики МЗ.

¿<11ЦНТЙ состоится « ^г^2000 г. в 11.00 час.

на заседании диссертационного совета Д 001.11.01 в Медицинском радиологическом научном центре РАМН (249036, г. Обнинск Калужской области, ул. Королева, 4).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Медицинского радиологического научного центра РАМН.

Автореферат разослан «/|С7» 2000 г.

Ученый секретарь х?5*;

диссертационного совета - - ^

доктор медицинских наук, профессор''^^^"'^^В.А. Куликов

рзб?- оь о

Актуальность проблемы

Радионуклидное загрязнение больших территорий Беларуси, Украины и России в результате Чернобыльской катастрофы создало многие долговременные проблемы для здоровья населения, проживающего в районах с неблагоприятной радиационной ситуацией (Цыб А.Ф. и др., 1996). К числу важнейших из этих проблем могут быть отнесены последствия влияния повышенного радиационного фона на репродуктивную функцию человека и потомство. Эпидемиологические наблюдения показывают, что в загрязненных радионуклидами зонах спустя годы после аварии повышена частота случаев патологии беременности, врожденных анемий, самопроизвольных выкидышей, токсикозов, врожденных пороков развития ЦНС, сердца, сосудистой системы, почек (Авраменко А.И., 1991; Лукьянова Е.М. и др., 199*1; Бузунов В.А., 1991; Гинзбург Б.Г., 1999). Этиология этих разнообразных аномалий и роль в их происхождении радиационного и нерадиационных факторов пока не ясны.

Эпидемиологические исследования показывают, что районы, подвергшиеся радиоактивному загрязнению, являются зонами умеренной зобной эндемии с низким содержанием йода в почве и воде (Матвеенко Е.Г. и др., 1992; Моршина Т.Н., 1994). Кроме того, большие контингенты людей в этих зонах подверглись при аварии первичному «йодному удару» (A.M. Поверенный). Закономерно поэтому, что у значительной части населения этих зон выявлены расстройства функции щитовидной железы (тиреопа-тии) различной направленности с очевидным преобладанием гипотирео-зов (Цыб А.Ф. и др., 1996; Иванов В.К. и др. 1996). Вероятно, еще большая доля функциональных нарушений щитовидной железы, остается не обнаруженной, так как ускользает от лабораторной диагностики в связи с тем, что нормой для тиреоидного баланса по сути являются только индивидуальные показатели гормонального уровня, обеспечивающие эутиреои-дизм, а не границы популяционного разброса (Гофман Д.Ж., 1994).

Оценивая совокупность накопленных данных с позиций радиобиологии, эмбриологии и эндокринологии, представляется допустимым, что тирео-

патии и радиация могут быть факторами симбатного негативного влияния на репродуктивную функцию человека и развитие потомства. Оба этих фактора, действуя изолированно, могут, как известно, быть причиной тя-. желых патологических последствий для развивающегося организма, начиная от индукции уродств и грубых нарушений соматического развития, и заканчивая, например, такими как расстройства тонкой координации процессов формирования мозга, снижение интеллекта, умственная отсталость (Porterfield S.P and Hendrich С.Е., 1993).

На загрязненных территориях совместное действие указанных факторов с большой вероятностью может реализовываться в разных количественных и качественных сочетаниях, однако, закономерности их сочетанно-го влияния на плод и постнатальное развитие, меры профилактики, а также прогноз отдаленных эффектов не могут быть надежно обоснованы исключительно медико-эпидемиологическими исследованиями. Вместе с тем, до сих пор не было создано и не известно попыток поиска приемлемых средств, способных реально ослабить эффекты внутриутробного облучения, и тем самым ограничить популяционное влияние радиационного загрязнения внешней среды.

Таким образом, совокупность эпидемиологических и радиобиологических данных свидетельствует, что экспериментальное изучение сочетан-ного влияния антенатального облучения и тиреопатий на течение беременности и развитие потомства, а также изыскание эмбриозащитных средств являются актуальными проблемами радиационной медицины.

Работа выполнена в рамках программы НИР МРНЦ РАМН по темам: «Экспериментальное изучение раздельного и комбинированного воздействия ионизирующей и неионизирующей радиации, а также тиреотропных агентов на течение беременности и развитие потомства», «Разработка средств профилактики генетических последствий острого и хронического облучения».

Цель исследования. Изучить влияние различных форм экспериментально индуцированных тиреопатий и генопротектора меланина на ранние и отдаленные эффекты антенатального облучения.

Задачи исследования.

1. Разработать экспериментальную модель для оценки биологических эффектов хронического антенатального облучения и модифицирующих воздействий различной направленности.

2. Изучить влияние фармакологически индуцированного гипотиреоза на эффекты хронического антенатального облучения.

3. Изучить сочетанное влияние гипертиреоза и антенатального облучения на исход беременности и развитие потомства.

4. Исследовать эмбриопротекторную эффективность меланина и оценить перспективность поиска средств профилактики радиоиндуцирован-ных повреждений плода.

Научная новизна. Впервые экспериментально установлен синергиче-ский характер действия малых доз ионизирующего излучения в антенатальном периоде и химических тиреостатиков, проникающих через плаценту. Показано, что по ряду параметров анте- и постнатального онтогенеза, включая такие как жизнеспособность потомства, процессы координированного роста, физическое состояние и работоспособность, а также развитие когнитивных функций мозга, стационарно действующее низкоинтенсивное у-облучение в антенатальном периоде способно усугублять и пролонгировать негативные последствия врожденного гипотиреоза. Введение беременным животным гормонов щитовидной железы в тиреоток-сических дозах также негативно сказывается на развитии потомства и может отягощать отдаленные последствия внутриутробного облучения.

На модели хронического антенатального облучения у крыс впервые установлена возможность противорадиационной защиты плода, с помощью экзогенно вводимого вещества - меланина животного происхождения.

Практическая значимость работы. Полученные экспериментальные данные могут иметь прикладное значение для радиобиологии и медицины при разработке мер, направленных на снижение отрицательных последствий Чернобыльской аварии для здоровья и воспроизводства населения, проживающего в экологически неблагоприятных зонах. В районах, пострадавших от аварии, целесообразно вести строгий контроль за функцией щитовидной железы как у беременных женщин, так и новорожденных детей, предпринимая адекватные меры для профилактики тиреопатий и коррекции тиреоидной функции. Учитывая, что на примере генопротекгора меланина в настоящей работе продемонстрирована возможность ослабления отрицательных эффектов антенатального облучения на потомство, данное направление исследований по изысканию эффективных эмбрио-протекторов приобретает конкретную практическую направленность.

Основные положения, выносимые на защиту.

• Тиреоидная недостаточность у крыс, индуцированная в период беременности систематическим введением специфического тиреостатиче-ского средства мерказолила, проникающего через плаценту, оказывает негативное влияние на онтогенетическое развитие потомства и потенцирует аналогичное по направленности влияние хронического антенатального облучения.

• Гипертиреоз, вызываемый у беременных крыс тиреотоксическими дозами тиреоидина, приводит к нарушениям внутриутробного и пост-натального развития потомства, а введение тиреоидина на фоне хронического облучения в период беременности отягощает его отрицательные последствия, усиливая у потомства отдаленные проявления дефицита когнитивных функций.

• Систематическое введение крысам меланина в нетоксичных дозах в период беременности оказывает радиоэмбриопротекторный эффект, ослабляя проявления отрицательного действия хронического антенатального облучения на потомство.

Публикации. Результаты диссертационного исследования отражены в 5 научных публикациях (3 статьи в журналах, 2 тезисов докладов).

Апробация диссертации. Диссертация апробирована на межлабораторной научной конференции экспериментального радиологического сектора МРНЦ РАМН 23 декабря 1999 г.

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения с общей характеристикой работы, обзора литературы, методов исследований, результатов собственных экспериментальных исследований, заключения, выводов, списка литературы, включающего 113 отечественных и 45 иностранных источников. Объем диссертации -141 страница, 15 рисунков, 23 таблицы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы и методы

Половозрелых самок-крыс линии Вистар (возраст 3,5 мес, масса тела 230±10 г) после верификации у них беременности по общепринятой методике (Конописцев Л.А., 1975) подвергали хроническому внешнему у-облучению на установке "Эксперимент" с источником у-излучения (137Сэ). Облучение проводили круглосуточно (с ежедневным получасовым перерывом для ухода за животными и проведения манипуляций) на протяжении 20 дней при содержании животных в зоне облучения в стандартных пластиковых клетках. На первом этапе исследования с целью определения оптимальной модельной дозы облучения апробировано 3 уровня мощности поглощенной дозы в прямом пучке: 2,6±0,2; 3,8±0,3 и 5,3+0,5 мГр/час при 0,06±0,005 мГр/час в зоне ложного облучения. В последующих экспериментах при изучении эффекта модуляторов тиреоидного статуса и меланина использовали облучение с мощностью поглощенной дозы 2,6±0,2 мГр/час, отвечающее требованиям наиболее приемлемой модели.

В течение всего эксперимента, в том числе в период облучения, животные находились в условиях климатического комфорта и получали стандартный рацион питания и водопроводную воду для питья.

В качестве тиреомодуляторов использовали фармакопейные препараты. Гипотиреоз индуцировали введением мерказолила, который назначали с питьевой водой из расчета 20 мг/100 мл воды. Гипертиреоз моделировали путем перорального введения гормонов щитовидной железы в виде тиреоидина в суточной дозе 100 мг на крысу. В качестве потенциального эмбриопротектора был испытан высокоочищенный препарат меланина полимерной структуры, выделенного из черной шерсти овец, характеризующийся содержанием стабильных парамагнитных центров в концентрации >3*1018 спин*г'1. Меланин вводили внутрь ежедневно 1 раз в сутки в дозе 10 мг/кг в виде суспензии на 1% крахмальном геле. Все препараты назначались с 1-го по 20-й день беременности.

В данной работе представлены результаты комплексного исследования, позволяющие оценить физиологическое состояние организма в антеи постнатальном периодах развития, включая такие показатели как внутриутробная гибель плода и смертность новорожденных, соматический рост и процессы координированного развития, физическая выносливость (по длительности принудительного бега на третбане), а также состояние когнитивных функций, оцениваемое инструментальным методом по параметрам выработки условного рефлекс избегания (УРИ) в автоматической челночной камере.

Результаты исследований обработаны методами вариационной статистики с использованием параметрического (-критерия Стьюдента и альтернативного ^критерия при сравнении выборочных долей. При анализе эффектов на обучаемость в тесте УРИ также применены: регрессионный анализ, и-критерий Вилкоксона-Манна-Уитни, медианный критерий кси-квадрат. Уровень значимости различий был принят равным 0,95.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 1.Биологические эффекты хронического антенатального у-облучения

В опытах на крысах установлено, что антенатальное облучение в течение 20 дней беременности в суммарных поглощенных дозах от 100 до

250 сГр оказывает существенное влияние на течение беременности и развитие потомства. Пороговая доза, вызывающая обнаружимые радиоэмбриологические эффекты по различным параметрам анте- и постна-тального развития, составила около 100-125 сГр. Двукратное увеличение суммарной дозы (230-250 сГр) приводило к повышению внутриутробной гибели плодов (числа резорбций) и смертности новорожденных, наряду с индукцией соматических, функциональных и психофизиологических нарушений развития.

Во всех пометах подопытных крыс, подвергшихся облучению в диапазоне изученных доз, наряду с эмбриолетальными эффектами, выявлены соматические нарушения, проявлявшиеся статистически значимым снижением прироста массы тела на протяжении 30 суток после рождения и нарушением процесса координированного развития отдельных органов: головного мозга, сердца, легких (табл. 1). Указанные проявления дисмор-фогенеза не сопровождались тяжелыми пороками развития (тератогенными эффектами) и могут быть отнесены по своему характеру к фетопа-тиям - нарушениям фетальной стадии развития. Наиболее существенное отставание роста в постнатальном периоде отмечалось у потомства крыс, облученных в дозе 230-250 сГр.

Таблица 1. Влияние хронического у-облучения в период беременности на относительную массу внутренних органов у потомства крыс; исследование на 40-е сутки после рождения (М±т, %, п=10)

Группа Головной мозг Легкие,х10"2 Сердце,хЮ 2

Контроль 1,21±0,04 97±3 40±2

1,2 Гр 1,09+0,04 108±9 34±1*

1,9 Гр 1,07±0,02* 108±6 44±1

2,5 Гр 1,12±0,07 121 ±9* 38±1

Примечание:* Р < 0,05 в сравнении с контролем.

Одним из показателей, характеризующих отставание в соматическом развитии антенатально облученных животных, является снижение физической выносливости при динамических нагрузках. Установлено, что в возрасте 2,5 месяцев крысы, подвергшиеся внутриутробному облучению и не отличающиеся по массе тела от потомства контрольных животных на момент испытаний, существенно уступают им по физической выносливости, оцениваемой по времени принудительного бега на третбане в режиме компенсированного анаэробиоза. В подопытных группах крыс при этом уменьшается доля особей с высокими показателями физической работоспособности и, напротив, значительно возрастает доля животных с низкой физической выносливостью. Медиана выборки и среднее значение достоверно снижаются.

При оценке уровня развития высших функций мозга методом условных рефлексов установлено, что у подопытных крыс, подвергшихся антенатальному облучению в диапазоне доз 100-250 сГр, наблюдаются нарушения поведения, эмоциональной возбудимости и когнитивных процессов.

Так, через 2 месяца после рождения у подопытных крыс, не имеющих видимых признаков соматического недоразвития, в процессе выработки условного рефлекса избегания с болевым подкреплением отчетливо проявляются признаки эмоциональной неустойчивости, повышенной возбудимости или депрессии, свидетельствующие о нестабильности и неадекватности поведения в экстремальной ситуации эксперимента.

По-видимому, вследствие этих поведенческих аномалий количественные параметры, характеризующие способность подопытных крыс к выработке ассоциативного оборонительного рефлекса на условный стимул, варьируют в обоих направлениях (табл. 2). Преимущественным эффектом внутриутробного облучения в дозе 125 сГр является снижение способности потомства к обучению. При более высоких антенатальных дозах, индуцирующих у потомства, судя по поведению в челночной камере, заметные симптомы гипервозбудимости, могут отмечаться даже эффекты об-

легчения формирования ассоциативного навыка избегания в сравнении с эффектами меньших доз.

Таблица 2. Основные показатели обучаемости (М±т) крыс-самцов в тесте выработки условного рефлекса через 2 месяца после хронического антенатального у-облучения

Группа Лаг-фаза1' Число УРИ Количество крыс с сериями УРИ

Контроль 9,4±2,2 ЭДН ,6 3/15

125 сГр 14,6±3,6U 5,3±1,2* 0/20°

190 Гр 11,0±2,0" 10,6±1,4 6/25

250 Гр 10,3±2,6 9,8±2,0 5/23

Примечание: 1) - число попыток до 1-й реакции избегания на условный раздражитель (УРИ);

*- достоверное различие с контролем по t-критерию Стъюдента; u - то же по U-критерию; 0 - то же по альтернативному t-критерию.

Известно, что различные периоды внутриутробного развития млекопитающих отличаются по радиочувствительности и качественным последствиям облучения. Так, минимальные дозы радиации, вызывающие гибель эмбриона человека в предимплантационном периоде оценивают величинами порядка 10-25 сГр, а в период органогенеза - 25-100 сГр (Романова Л.К., Жорова Е.С., 1994). Наиболее чувствительна к пренатальному облучению фаза развития головного мозга в период интенсивной пролиферации и миграции нейронов (Brent R.I.,1980). По данным эпидемиологического анализа последствий атомных бомбардировок Японии наблюдалось пять групп дозозависимых эффектов внутриутробного облучения: серьезная задержка умственного развития (олигофрения), пониженная способность к обучению, снижение коэффициента умственного развития, микро-

цефалия и эпилепсия. Минимальные повреждающие дозы в критичный для мозга период развития (с 8-й по 15-ю недели беременности) составили около 20 сГр (Гофман Д.ж., 1994; «Щитовидная железа у детей...»1996,).

В использованных нами моделях на крысах дозы радиации, приходящиеся на основные периоды антенатального развития (предимплантаци-онный, органогенез, плодный) составляют от 40-50 до 80-100 сГр, а на сопоставимые этапы развития мозга - от 20 до 40 сГр. Таким образом, разработанные модели хронического пренатального облучения обеспечивают воспроизведение радиоэмбриологических эффектов и поведенческой тератологии в сопоставимых с эффектами у человека дозовых пределах и качественных проявлениях.

2. Сочетанное влияние антенатального облучения и гипотиреоза

Тиреоидные гормоны играют критическую роль в органогенезе и развитии мозга (Dussault J.H, and Ruel J., 1987). Появление функционально активных ядерных рецепторов тиреоидных гормонов совпадает по времени с активацией процесса нейрогенеза (Strait К.А. et al., 1990). Отсутствие тиреоидных гормонов в период нейрогенеза ведет к необратимой задержке умственного развития (кретинизм) в сочетании с множественными нарушениями морфологической архитектоники нервной системы (Legrand J., 1979).

Существует много факторов, способных индуцировать или провоцировать развитие тиреопатий у лиц, проживающих в зонах радионуклидного загрязнения. К ним относятся алиментарные факторы (калорийная недостаточность, истощение, дефицит йода, селена, избыток жирных кислот) и химические агенты, встречающиеся' во внешней среде или используемые в качестве лекарственных средств.

Так, тиреостатическое действие могут оказывать растительные гойтро-гены (попадающие в молоко при поедании скотом зеленой массы и корнеплодов крестоцветных), лекарственные препараты и реагенты на основе

тиомочевины и анилина, некоторые антибактериальные и гипогликемиче-ские средства из группы сульфаниламидов, широко распространенные транквилизаторы (бензодиазепины), противосудорожные агенты (фенито-ин, карбамазепин), пероральные контрацептивы, глюкокортикостероиды, амиодарон и многие неорганические анионы - нитраты, роданиды, перхлораты («Щитовидная железа. Фундаментальные аспекты», 1998).

Исключительно важную роль в развитии тиреопатий играет йодная недостаточность в воде и продуктах питания; которая, как уже отмечалось, характерна для большинства районов, пострадавших от Чернобыльской аварии. В условиях йодной эндемии нарастает частота диффузного или узлового зоба, повышается риск опухолевых заболеваний щитовидной железы, а также ряда соматических болезней (Дедов И.И. и др., 1994; 1996; Мишагин В.А., 1996; Зельцер М.Е., и др., 1994; Касаткина Л.А. и др., 1994). Отсутствие йодной профилактики или некорректное ее проведение может способствовать возникновению врожденного гипотиреоза, отличающегося высоким риском развития кретинизма (Дедов И.И. и др., 1994).

В наших экспериментах для моделирования гипотиреоза был использован мерказолил - одно из основных антитиреодных средств, применяемых для угнетения гормональной функции щитовидной железы. Мерказолил хорошо проникает через плаценту и способен ингибировать синтез тиреоидных гормонов как у матери, так и плода (Mandel S.J. et al„ 1994).

В резупьтате проведенных исследований нами установлено, что постоянное введение мерказолила беременным крысам с питьевой водой отрицательно сказывается на анте- и постнатальном развитии потомства. Беременность, отягощенная гипотиреозом, сопровождается уменьшением средней численности помета вследствие повышенной внутриутробной гибели плодов. С аналогичными осложнениями протекает и беременность, отягощенная сочетанным действием мерказолила и у-облучения в суммарной поглощенной дозе 125 сГр. В группе животных, подвергнутых комбинированному воздействию, зарегистрирована наибольшая частота мер-

творождений (7 случаев на 94 новорожденных), которая статистически значимо превышает аналогичный показатель в контрольной группе.

Закономерным по своим проявлениям оказалось и влияние гипотиреоза на физическое развитие животных в постнатальном онтогенезе. Так, у новорожденных крысят от маток, получавших мерказолил, отмечено статистически значимое отставание массы тела в сравнении с контролем. Указанный эффект углублялся и пролонгировался на период дб 7 дней (р<0,001) в случае сочетанного воздействия мерказолила и облучения. Примечательно, что у потомства крыс, подвергавшихся как изолированному, так и сочетанному воздействию мерказолила и облучения, наблюдалось статистически значимое снижение весовых коэффициентов одних и тех же органов: у крысят-самцов - селезенки, тимуса и надпочечников, у крысят-самок - печени и надпочечников. В таблице 3 указанный эффект проиллюстрирован на примере самцов.

Таблица 3. Влияние хронического у-облучения (125 сГр) и введения мерказолила маткам крыс в период беременности на относительную массу внутренних органов (М±т, %) у потомства (крысята-самцы в возрасте 40 дней)

Группа Селезенка Тимус, хЮ Надпочечники,х10"2

Контроль 0,62±0,05 3,0510,12 4,2610,23

у-Облучение 0,3710,02* 2,2210,10* 3,09Ю,25*

Мерказолил 0,4310,04* 2,7010,11* 2,96Ю,26*

у-Облучение + мерказолил 0,4810,09 2,4310,14* 2,77Ю,17*

* Р<0,05 в сравнении с контролем.

Качественное сходство проявлений антенатального действия облучения и мерказолила, по-видимому, может свидетельствовать о существенной аналогии в механизмах реализации наблюдаемых эффектов. В обоих случаях основные отклонения в развитии потомства малоспеци-

финны и могут быть отнесены к нарушениям процесса морфогенеза по гипопластическому типу (Рогов Ю.И. и др., 1993).

Сходный характер отрицательного влияния на потомство облучения и гипотиреоза убедительно проявляется и в эффекте значительной астени-зации животных из пометов самок крыс, подвергнутых в период беременности хроническому воздействию указанных факторов. Установлено, что у крысят в возрасте 2 месяцев после изолированного антенатального воздействие как облучения (125 сГр), так и мерказолила отмечается примерно двукратное снижение физической выносливости в сравнении с контролем по тесту продолжительности бега на третбане до утомления. Соче-танное антенатальное воздействие облучения и гипотиреоза значительно усиливает явления астенизации у потомства. Так, средняя продолжительность бега крысят-самцов из такого помета снизилась более, чем в 5 раз: с 43,3±7,8 минут (контроль) до 8,2±2,1 минут. Подавляющую часть популяции животных этого помета (85%) составили физически слабые особи, не способные выдерживать стандартную нагрузку в течение 10 минут. Характерные различия в распределении по физической выносливости крысят различных групп показаны на рисунке 1, из которого видно, что практически вся популяция крысят из группы комбинированного воздействия попадает в зону нижнего квартиля рассеяния контрольной группы, т. е. в субпопуляцию наиболее физически слабых животных.

но во so го о

Рис.1. Интерквартильное рассеяние значений продолжительности бега крыс (в минутах), антенатально подвергнутых раздельному и сочетанному воздействию у-облучения и мерказолила.

4 '

_i_i___' _¡_

КуМ у+М

Обозначения. К - контроль, у - облучение, М - мерказолил; у+М - комбинация; в фуппах по 19-22 животных. Верхняя и нижняя границы бокса указывают верхнее и нижнее значения интерквартильного диапазона рассеяния (срединная часть популяции); средняя линия бокса - медиана выборки. Высота выгнутости бокса - 95 % доверительный интервал медианы; вертикальные «усы» - верхний и нижний квартили диапазона рассеяния; отдельные точки - индивидуальные значения, выходящие за границы распределения.

Аналогичные по направленности результаты были получены и при оценке когнитивных функций у животных, подвергшихся сочетанному антенатальному воздействию у-облучения и индуцированного гипотиреоза.

Примечательно, что использованная нами модель антенатального гипотиреоза сама по себе обеспечивала лишь преходящее, выявляемое через 2 месяца после рождения, снижение способности к выработке условного рефлекса избегания по скоростным и интегративным показателям обучаемости. В более позднем периоде онтогенеза (7 месяцев) способность к обучению практически восстанавливалась. Известно, что обратимое отставание психофизиологического развития при антенатальном дефиците тиреоидных гормонов возможно лишь в том случае, когда восстановление функции щитовидной железы происходит до завершения корти-когенеза (Розен В.П., 1980). Возможно, что подобная закономерность свойственна и данной модели.

Сочетанное воздействие радиации и мерказолила в период беременности приводит к существенному усилению их негативного влияния на потомство, оцениваемого по уровню развития высших функций мозга, и делает эти последствия необратимыми. Нейротропные эффекты сочетан-ного применения факторов проявились у потомства глубоким снижением способности к обучению в возрасте 2-х месяцев с последующим сохранением этого дефицита до 7 месяцев наблюдения. На рисунке 2 означенный дефицит иллюстрируется практически полным отсутствием в группе микстов прироста кривой выработки ассоциативного рефлекса избегания за

обучающую сессию из 40 сочетаний условного и безусловного раздражителей.

0.4

си 0,3

С

и >»

а>

I 0,2

Ф

I 0.1

3 6 9 12 16

Порядковый номер шага

Рис.2. Динамика выработки УРИ (пошаговая регрессия) у потомства самок крыс, подвергнутых в период беременности хроническому воздействию мерказолила и у-облучения (125 сГр).

Обозначения К - контроль, 1 - у-облучение, 2 - мерказолил; 3 - у-облучение+мерказолил. В группах по 14-18 животных.

Полученные результаты свидетельствуют о возможном синергическом эффекте у-облучения и гипотиреоза в антенатальный период. Так, по различным параметрам нарушения физического развития потомства коэффициент синергизма (В.Г.Петин, В.П.Комаров, 1989) в действии факторов, составил от 1,24 до 2,04, а по одному из наиболее информативных критериев обучаемости (доля крыс, способных к серийному воспроизведению УРИ) он достиг 3,17.

В механизме синергического усиления эффектов облучения при комбинированном действии с другими факторами важное значение имеет угнетение способности клеток к восстановлению от повреждений (Петин В.Г., и

др., 1999). Подобным образом, например, могут действовать химические факторы, ингибирующие клеточную репарацию путем нарушения энергетического обмена (Michel С., et al., 1978; Streffer С., 1982).

Тиреоидные гормоны играют важнейшую роль в биоэнергетике, синтезе многих специфических белков, в частности миелина, клеточной пролиферации, морфофункциональной организации мозга и внутренних органов. Поэтому тиреоидная недостаточность по многим параметрам может быть фактором высокого риска в отношении синергического действия совместно с радиацией на процессы антенатального развития, подтверждением чего являются вышеизложенные результаты.

3. Сочетанное влияние антенатального облучения и гипертиреоза

В клинической практике гипофункцию щитовидной железы, как правило, коррегируют заместительной гормональной терапией, что не исключает возможности передозировки гормонов вследствие трудностей контроля эутиреоидизма. Кроме того, в радиационно неблагоприятных районах проживает немалый контингент лиц репродуктивного возраста с клиническим или скрытым гипертиреозом. Следовательно, миксты типа гиперти-реоз плюс воздействие низкоинтенсивной радиации в период беременности не только высоко вероятны, но и могут являться проблемой для экологической медицины.

Как показали проведенные нами исследования, пероральное введение тиреоидина беременным самкам в тиреотоксческих дозах (100 мг на крысу ежедневно) оказывало негативное влияние на физическое состояние потомства, проявившееся в нарушении процесса координированного роста и физической астенизации, выявляемой по тесту продолжительности бега на третбане. В возрасте 2 месяцев у крысят при этом были так же выявлены признаки повышенной нервно-психической реактивности (по тесту УРИ), которые, однако, носили транзиторный характер и в более позднем возрасте нивелировались.

Гипертиреоз, индуцированный у крыс в период беременности, вместе с тем существенно не модифицировал эффекты антенатального облучения по всем набору исследованных параметров физического развития потомства. Только по тесту УРИ и лишь при повторном отсроченном тестировании у самцов в возрасте 7 месяцев обнаружены явления выраженного дефицита когнитивных функций, свидетельствующие, вероятно, об ускорении инволютивных процессов. Наглядной иллюстрацией этого эффекта являются данные, представленные на рисунке 3, из которого видно, что доля животных, способных к выработке устойчивого (серийного) навыка УРИ, у потомства крыс, подвергшихся комбинированному воздействию, является минимальной.

Рис. 3. Отдаленный эффект хронического облучения и гипертиреоза у крыс в период беременности на когнитивные функции у потомства. Штриховкой показана доля особей из помета в возрасте 7 месяцев, способных к серийному воспроизведению УРИ. Столбики справа налево: контроль, облучение, передозировка тиреоидина, тиреоидин+облучение; п = 10-14.

4. Эмбриопротекторный эффект меланина

Один из новых подходов в изыскании мер профилактики отдаленных последствий низкоинтенсивного облучения, включая влияние на потомство, - разработка генных протекторов, предназначаемых для снижения уровня радиационных мутаций в соматических клетках и накопления отрицательного генетического груза в популяции. Ранее была высказана идея (Дубовик Б.В.), что один из протекторов этого типа - пигмент меланин, снижающий уровень наследуемых мутаций (транслокаций) в половых клетках при остром (Моссе И.Б., 1990) и хроническом радиационном воздействии (Моссе И.Б., Дубовик Б.В. и др., 1997, 1999), может обладать эмбриозащитной активностью. Такой подход к модификации эффектов облучения на пренатальном уровне является новым и актуальным, ибо возможность длительной антенатальной и постнатальной защиты с помощью классических радиопротекторов (аминотиолов, аминотиофосфона-тов, индоламинов) вследствие их токсичности и неэффективности при хроническом облучении (Чертков К.С., 1997), представляется бесперспективной.

Изучение эмбриопротекторного эффекта меланина проведено в опытах на крысах на модели хронического антенатального у-облучения в суммарной дозе 125 сГр. Меланин вводили внутрь беременным крысам ежедневно 1 раз в сутки на протяжении 20 дней в дозе 10 мг/кг, обладающей устойчивым генопротекгорным эффектом по тесту уменьшения частоты транслокаций в половых клетках мышей при хроническом облучении.

Установлено, что введение меланина в период беременности ослабляет негативные последствия антенатального у-облучения по ряду параметров, включая нарушения процессов координированного роста внутренних органов (табл.4), снижение выносливости к физической нагрузке (рис.4) и развитие дефицита когнитивных функций (табл. 5).

Таблица 4. Весовые коэффициенты (М±т,%) внутренних органов крыс-самцов в возрасте 3,5 месяцев после совместного воздействия меланина и у-облучения в антенатальном периоде развития

Группа Надпочечники, х10'2 Семенники,х10"2

Контроль 1,81Ю,01 1,31+0,04

у-Облучение 1,65±0,01* 0,8410,08*

Меланин 1,86±0,01 1,22±0,06

Меланин + у-облучение 1,8110,01° 1,1410,03°

* - достоверное различие с контролем (Р<0,05); то же в сравнении с облучением.

25

20

2 15 х 1 10

5

0

Ь

обя

м+обл

и

Рис. 4. Влияние антенатального у-облучения, введения меланина (М) и их сочетанного применения у крыс в период беременности на физическую работоспособность потомства через 2,5 месяца после рождения.

Ордината - средняя продолжительность бега до утомления (М±т); *- достоверное различие с контролем (К), в группах по 20 животных.

У антенатально облученных крыс в процессе выработки условного рефлекса избегания с болевым подкреплением через 3,5 месяца после

рождения отмечены эмоциональная неустойчивость, повышенная реактивность на условный и безусловный сигналы, что в целом негативно сказывалось на скорости и эффективности обучения. Эмбриопротекторный эффект меланина в когнитивном тесте проявлялся устранением дефицита обучаемости животных, оцениваемого по ряду интегративных и скоростных показателей выработки УРИ, что наглядно иллюстрируют данные, представленные на рисунке 5.

Рис.5. Влияние антенатального у-облучения, введения меланина (М) и их сочетанного применения у крыс в период беременности на способность к обучению. Штриховкой показана доля особей в помете (%), способных в возрасте 3,5 месяцев к выработке серийно воспроизводимых УРИ. Столбики справа налево: контроль, облучение, введение меланина, мела-нин+облучение; п=16-21.

Полученные данные показывают, что отрицательное влияние низкоинтенсивного антенатального облучения на потомство может быть в существенной мере ослаблено химическими протекторами типа меланина, разработка которых представляет большой практический интерес.

ВЫВОДЫ

1. Хроническое низкоинтенсивное у-облучение у крыс в период беременности с мощностью поглощенной дозы 2,4 - 5,5 мГр/час оказывает дозозависимое влияние на эмбриональную, фетальную и пренатапьную фазы развития - повышает эмбриональную гибель и смертность новорожденных, индуцирует физическую астенизацию и нарушения когнитивных функций у потомства.

2. По критериям астенизации и поведенческой тератогенности эффективные пороговые дозы антенатального облучения у крыс для сопоставимых периодов развития (нейрогенеза, органогенеза), близки к таковым для человека.

3. Гипотиреоз у матери и плода, индуцированный систематическим введением мерказолила в течение беременности, оказывает синергиче-ское влияние на эффекты антенатального облучения у крью, усугубляя гипопластические нарушения морфогенеза внутренних органов, физическую астению и дефицит когнитивных функций у потомства.

4. Гипертиреоз у матери, вызываемый ежедневным введением тирео-токсических доз тиреоидина в период беременности на фоне хронического облучения, отягощает проявления радиоиндуцированного дефицита способности к обучению у потомства в позднем онтогенезе.

5. Систематическое введение генолротектора меланина на фоне хронического облучения оказывает эмбриолротекторное действие, предотвращая отставание соматического развития, проявления астенизации и дефицит когнитивных функций у потомства.

6. Тиреопатии являются факторами отягощения последствий антенатального облучения и должны быть отнесены к числу контролируемых факторов риска при проживании в радиационно неблагоприятных районах

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Изместьева О.С., Жаворонков Л.П., Павлова Л.Н. Психофизический статус животных, антенатально подвергнутых сочетанному действию у-облучения и мерказолила. //3-ий съезд по радиационным исследованиям. Тез. докл., Москва 14-17 октября 1997 г. Пущино -1997. - Т. 2. - С. 226

2. Изместьева О.С., Жаворонков Л.П., Павлова Л.Н., Дрозд А.И., Посадская В.М., Панферова Т.А. Экспериментальная оценка адаптивных возможностей организма после антенатального хронического действия у-облучения в разных поглощенных дозах // Радиационная биология. Радиоэкология. -1998. - Т. 38., Вып. 6. - С. 826 - 832

3. Изместьева О.С., Жаворонков Л.П., Изместьев В.И. Влияние малых доз ионизирующей радиации и индуцированного гипотиреоза на течение беременности и развитие потомства у крыс // Радиационная биология. Радиоэкология. - 1998. - Т. 38., Вып. 6. - С. 833 - 840

4. Павлова Л.Н., Изместьева О.С., Жаворонков Л.П. Условно-рефлекторная деятельность крыс после хронического антенатального у-облучения в сочетании с мерказолилом // Радиационная биология. Радиоэкология. - 1998. - Т. 38., Вып. 6. - С. 874 - 882

5. Изместьева О.С., Дубовик Б.В., Жаворонков Л.П., Павлова Л.Н., Мат-ренина В.Л., Посадская В.М., Колганова О.И., Панферова Т.А. Экспериментальная оценка радиопротекторных свойств меланина при антенатальном облучении //Тез. докл. конф. с международным участием «Проблемы противолучевой защиты». - Москва, 16-17 ноября 1998 г.