Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Пострадиационные изменения функциональноговзаимодействия Na,K-транспорта с моноаминергическими системами головного мозга

ВАК РФ 03.00.08, Зоология

Автореферат диссертации по теме "Пострадиационные изменения функциональноговзаимодействия Na,K-транспорта с моноаминергическими системами головного мозга"

НАЦЮНАЛЬНА АКАДЕМIЯ НАУК VKPAÏHH ИНСТИТУТ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНО! ПАТОЛОП!, ОНКОЛОП! ! РАДЮБЮЛОГ1Т ¡M. P.e. КАВЕЦЬКОГО

На правах рукопису

КУЛ1КОВА 1РИНА АРНОЛЬД1ВНА

лострад1ац1йн1 зм1ни фуккцюнальноТ bsasmoaiï На,к-транспорту 3 моноам1нерг1чними СИСТЕМАМИ ГОЛОВНОГО МОЗКУ

03.00.08 - paAioöionorifl

АВТОРЕФЕРАТ

дисертацн на здобуття наукового ступени кандидата бюлопчних наук

KMÏB - 1997

Дисертац!ею е рукопис.

Роботу виконано в науково-дослщному ¡нститут! б!ологИ Дн!лропетровськсго державного ун!верситету.

Науковмй керЗвннк - доктор бюлопчнмх наук,

Захист в!дбудэться "/«О* сгп/эдгл 1997 р. о 74 годин! на зас!данн1 спэц1ашовако! вчемо! ради Д 01.83.01 в ¡нститут! экспериментально! патолог!!, онкологй I рад1о51ологП 1м. Р. 6. Кавецысого НАН Укражи (252022, Ки1в, вул. Васильк1вська, 45).

3 дисертац!ею можна ознайомитися' в б!бл!отец! 1ЕПОР НАН УкраТни.

Автореферат роз'юланий " -с/сгагс? 1997 р.

- Вчвиий секрзт&р спащ5ал!зов£зко! вчано! ¡ради

професор АЛ. Дворецький

Оф!цШ»11 опонеити:

доктор бюлоНчних наук, професор Б.О. ИДудзевич доктор бюлопчких наук, професор В.Е. Ор®л

ПрсгЕдна установа - Науковий центр рад!ац!йно?

медицини АМН УкраТни

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальность проблемы. Бюлопчна особливють дм юн1зу-ючого випромЫювання виявляеться перш за все у дисфункци ре-гуляторних процеав (Тарусов,1962; Кимельдорф,1969; Бурлако-ва.1976, 1979; Кучеренко, 1977,1992; Кудряшов.1982,1987; Кузин,1986; Барабой,1986; Серкиз,1992; Patrick,1977; Koteies,1982). До числа paHHix i швидко наступаючих реакцм за умов впливу на оргажзм малих доз радаци належать порушення стану центрально» нервовоТ системи (Лебединский, 1957,1960; Григорьев,1963,1982; Свердлов,1986; Нощенко,1990; Романенко,1991), зокрема тонкого балансу м1ж основними функцюнальними системами в KOpi головного мозку (Ливанов,1962; Кимельдорф,1969; Воеводина,1971). Актуальность проблеми наростае через обста-вини значного радацмного забруднення територи УкраТни внас-лщок функцюнування пщприемств первинного ядерного циклу i критичного посилення променевого навантаження на населения гнел я аварИ на Чорнобильсыай АЕС.

Першими етапами на шляху реалЬацЛ рад|ац1йних ефект!в низькоштенсивного випром!нювання е змша структурно-функцю-нальних властивостей мембран i порушення ¡онного гомеостазу (Кузин,19б1,1989,1991; Черкасова, 1962; Рыскулова,1987; Пику-лев, 1983,1985; Myers,1966; Konings,1982; Gerlach, 1989), який уяв-Лпе собою один з основних i найбшьш загальних мехажзм1в soii-Тинно! регуляцм. Участь бюгенних моноамЫ1в у п1дтриманн1 гомеостазу i адаптацн метабол1зму до зм!н навколишнього i внутршнь-ого середовища оргатзму (Гончаренко, 1973,1980; Узбеков, 1979; Цудзевич,1983; Кудряшов,1992; Blum.1970; Lee, 1977; Phillis,1981) обумовлюе необхщнють вивчення нейротрансм1ттерних ефектю нейрональних мембран у радюбюлогЫному acneKTi. Враховуючи доведений зв'зок моноамМв з Na.K-насосом (Годухин,1987; Yo-

shimura,1973; Phillis,1976,1979,1981; Lee,1977; Kometiani, 1978,1984,1990), який приймае участь в регуляцм нетшьки транспортних, але й збудливих i хеморецептивних функщй нейронш {Костюк, 1975; Лишко,1977; Carpenter, 1983; Ayrapetyan, 1885; Glynn, 1985,1988), високу радючутлив'ють процеав нейронального Na,K-транспорту (Айрапетян,1988; Дворецкий,1990), а також нечислен-Hi AiTepaTypHi AaHi про тоню мехажзми патолопчних зрушень вза-емозалежност! медаторних i ¡онтранспортуючих систем головного мозку на юитинному piBHi, бачиться доцтьним досл!дити змши регуляторних взаемовадношень моноамжш i процеЫв №,К-тран-спорту за умов промэневого навантаження на оргажзм.

Мета та задач! досг.адження. Мета роботи - вивчити основ-Hi saKOHOMipHOCTi радец!Йно5 модиф1кацп процесю №,К-транспорту I його функцюнального езаемозв'язку з моноамжерлчними системами головного мозку.

До задач роботи входило:

1. Дослщити стан Ма.К-транспорту у Kopi головного мозку щур!в п'юля flii ганЬуючо! рад|'ац1? в дозах 6, 12 Гр i широкому д]апазош малих доз.

2. Зробити пор1вняльний анализ ефектт одноразового i хро-HisHoro спроммення в кмцевих дозах 1,5, 15, 25 i 50 сГр на вмют i реакумуляцю К+ зр1зами мозку у динамщ розвитку п!слярад1а-ц!йних процеою.

3. Визчити характер i оцшити ступ1нь п!сляпроменевого по-рушвння модуляц1йного взаемозв'язку моноам1жв i №,К-насосу.

4. Визначити роль специфнних рецептора норадреналму, дофамЫу i серотошну в регуляцп Na.K-Hacocy бюгенними моноа-миами гасля одноразового або хрон'нного опромЫення в юнцевш доз'| 25 сГр.

Наукова новизна. Вперше з використанням методу пережи-ваючих зр1з1в кори головного мозку щурш у пор1вняльному аспект! був проаналЬований фунщ1ональний стан системи Ыа,К-транспорту при р1зних типах променевого впливу на органам. Показано, що у диапазон! нелетальних доз вщ 1 до 50 сГр ¡ожзуюча радацю викли-кае дозовонезалежн) рЬнослрямован! зм)ни активност) №,К- насосу. Виявлена ранша реакщя нервово! тканини на хроннне опром!-нення в малих дозах портняно з аналопчним одноразовим. В!д-значено, що вщновлення функцп №,К-насосу у пюлярадацмний перюд зд!йснюеться под]бним шляхом незалежно вщ вар|'анту оп-ромження I отримано! сумарноТ дози юн!зуючо! рад1ацД.

' Вперше дана пор1вняльна оцтка характеру 1 ступеню пору-шення модуляцШного взаемозв'язку мЬк моноамшами I процеса-ми Ыа,К-транспорту у кор! головного мозку за умов впливу на ор-гажзм летальних 1 малих доз южзуючо! радуацп.

Встановлено, що вир|"шальну роль у мехашзмах реалюацМ функцюнально! взасмодн ¡онтранспортугочо! I моноам'нерпчних систем п1сля дм на орга^зм низьшнтенсивного випром!нювання грагать метаботропж рецептори, як! пов'язан.« з системами регу-ляцн штанного метаболюму 1 його адаптацп при екстремальних впливах на оргажзм.

Осношп положения, що виносятьсл на захист.

1. Тотально рентген1'вське опром!нення в дозах летального «апазону (6, 12 Гр) спричиняе дозовозалежне пригн1чемня процесс активного №,К-транслорту у кор! головного мозку щур!з, а в дозах нелетального дгапазону (1,5,15, 25, 50 сГр) викликае коли-вальн1 змЫи акти8ност1 №,К-насосу, як! супроводжуються анапо-Нчними немонотонними зм!нами кал!евого гомеостазу нервово! тканини.

2. Вплив ¡ожзуючо! рад!аци в дозах 6 I 12 Гр обумовлюе за-

лежж bîa дози опромЫення i концентрацЯ нейротрансм1ттера од-носпрямоваж зм!ни функцюнального взаемозв'язку моноамш/в з Na.K-насосом, як! виявляються у пригн!ченн1 процесу реакумуля-Uiî К* зр!зами i реверси криво! концентрации oî залежност! активности Na.K-Hacocy вщ наявност! моноамЫу в середовищ! ¡нкубацн.

3. Опромження оргажзму малими дозами р1зноспрямовано модиф!куе ефекти моноам1н1В на процеси пасивного i активного №,К-транспорту нейронапьних мембран. Залежжсть "доза опро-м!нення + концентращя моноамЫу -> ефект", як правило, не спос-TepirasTbcn.

• 4. Одноразова i хрон!чне опромження в доз! 25 сГр приводить до суттевого порушення характеру рецепторзалежних меха-HÎ3MÎ8 регуляци №,К-транспорту бюгенними моноам!нами.

Науково-пракпгмчне значения роботи. Одержан! hobî знания про стан системи Ма.К-транспорту i регулюючий взашозв'язок ÎÎ а системами моноамшш ЦНС в р!зн) терм!ни п!Сля опромження в р1зних сумарних дозах (в /уапазон! летальних i низьких).

Проведен! рад!об!олопчн! дошдження на експерименталь-н!й модел! - пврежиааючих зр'&ах моэку - створюють нов! мэто-дичн! пщходи в план! з'ясування загальних принципа функщону-вання нейрональмих мембран за умов тривалого променевого на-вантаження i îx адаптац!йних можливостей при дн екстрамальних факторш на органам. Ц! уявяення можуть такок еикористозува-тись при вивченн1 мвхан!зм1в фармаколопчноТ коракцп рад!ац!й-них уражень на юнтмнному р!вн1.

Публ!кац!Т i апробация дисертацП. Основн! результати до-сл1джень onyöfliKosani в 24 роботах. Матер'!али дисертацм допов!-далися на IÎ Всесоюзному симпоз'|ум! "Синергизм в радиобиологии" (Пущино,1991), 10th International Congress of Radiation Research (Wurzburg,19Ô5), М'жнароднм науково-практичн!й конферен-

ци "Устойчивое развитие: загрязнение окружающей среды и экологическая безопасность" (Днтролетровськ,1995), II з'1зд1 радю-бюлопв УкраТни (Днтропетровськ,1995).

Структура та обсяг роботи. Дисертацт викладена на 167 сторЫках машинописного тексту, складаеться з вступу, огляду л1-тератури, опису матерщлю та методш, результате власних до-сл'|джень з обговоренням, заключения, висновюв, списка л1тера-тури, що вм1щуе 361 джерело, з яких 170 вггчизняних та 191 ¡но-земних авторш, додатку. Текст ¡люстровано 9 таблицями та 17 малюнками.

МАТЕР! АЛ И ТА МЕТОД И ДОСЛЩЖЕНЬ

Експериментальн'| досл'щження були проведен! на 780 щурах популяц» В1стар вагою 160-250 г.

Тварин опром'шювали тотально на апарат! РУМ-17 за таких техмчних умов:

1. Для Д!апазону летальних доз: напруга - 200 кВ,. сила струму -15 мА, фтьтри - 0.5 мм Си + 1.0 мм А1, потужжсть дози 44.44 сГр/хв. Дослщження проводили через 1 год. п'юля опром!нен-

• ня в доз! 6 Гр I через 1,3, 24 43 год. гисля опром!нення в доз112 Гр.

2. Для д'шпазону малих доз: напруга - 150 кВ, сила струму -6 мА, фтьтри 0.5 мм Си + 2.0 мм Си, потужнють дози 0.22 сГр/хв. Опром1нення в малих дозах здмснювал и двома способами: а) од-норазовий безперервний вплив протягом часу, необхщного для досягнення кжцево! дози 1, 5, 15, 25 або 50 сГр; б) хр0н!чний вплив, що являе собою тривалэ фракц1оноване опромЫення в су-марних дозах 5, 15, 25 I 50 сГр (1 сГр на добу, час отримання добово! дози 4.5 хв.).

Тварин швидко декапггували в 1,15130-у добу п!сля завершения опромтення.

Приготування переживаючих зр1з1в кори головного мозку

щур1в зд!йснювали за методом А.Ю.Буданцева (1985) в наиш мо-дифжац» (Дворецкий, 1988). Поздовжж зр)зи кори великих п!в-куль розм1ром 6x6 мм i товщиною 0.3-0.4 мм здобували за допо-могою мжротому МНТ-84 (Буданцев,1985). 3 кожного зр!зу Bnpi-запи цил|'ндри дшметром 5 мм (маса одного зр!зу близько 12 мг) (Буданцев,1987). Час в'|д моменту декагатацП до приготування ос-таннього apisy 10±1 хв. 2-3 перших зр!за використовувапи для вим!рювання початкоэого (вих!дного) р!вня К+ в нативжй тканин! мозку. УсЗ маншуляцм з! зразами зд!йснювали у холодов^ камер! (+4 °С) на льоду.

Активний транспорт К+ у зркзах визначали за методом J.Israel (1965,1966). 1нкубацю проводили у б!карбонатному буфер! Креб-ca-PiHrepa з оптимальною для зр!з'ш концентрац!ею К+ 3.6 мМ (D!ngledino,1980) за схемою: пре!нкубац1я - 20 хв., анаеробна ¡н-кубац!я (пасивна дифуз!Я К+ у соредовйще ¡нкубацп) -10 хв., аероб-на ¡нкубац!я (реакумуляцю К4" зр1зами) - 40 хв. Активжсть Na,K-насосу оцЫювапи по здатност! 3pi3iB до протиград!ентно! реаку-муляц!! кап!ю з омиваючого розчину, яка визначалась як pi3niCTb вм!сту К+ у зр!зах п!сля анаэробно! i аеробно! ¡нкубацЛ (Israel,1966).

■ К1нцову сиру вагу кожного зр!зу вим'|рювали за методом, опи-саним у монограф!! МЛ.Мпгюшова i сп!вавт. (1986).

3 метою з'ясування особливостей Ail моноамМв та Ix антаго-HiCTiB на процеси Na.K-транспорту застосовували метод введения фармаколопчно! речовини в омиваючий розчин (Митюшов, 1986).

Визначення BMicrry К+ у зр!зах зд!йснювали методом атомно-абсорбцмно! спектрофотометр!! на AAS-508 (Hitachi, Япон!я).

Статистичну обробку результат!в проводили за допомогою метод!в вар|ац!йно! статистики (Кокунин,1975; Джонсон, /lion,1980) з використанням Ькритерга Ст'юдента.

РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛЩЖЕНЬ ТА IX ОБГОВОРЕННЯ 1. Функцюнальний стан Иа.К-транспарту у кор/ головного мозку щур/'в, опром/'нених а дозах 6 / 12 Гр:

Результат дослщжень свщчать (рис. 1), що загально оп-ром1нення в доз1 6 Гр не викликас достовфних зм'|н в активности Ма,К-насосу, хоч ¡снуе тенденщя до II зниження. Опроммення е доз! 12 Гр, яка знаходиться за пороговими дозами для ЦНС (Карповский.1985), ютотньо змЫюе гомеостатичну ртновагу К+ а нервовм тканин!: вжо через 1 год. г^сля опроммення актив-ний транспорт 1С" повжстю пригжчуеться, черэз 3 год. - в!рог!д-но знижуеться початковий р1вень К+ у нативн!й тканиж мозку. Вщм'|чаеться фазмсть зм'ж активност'| №,К-насосу в динам1ц) п'1слярад1ац1йних процесш, яка характерна для розвитку промв-нево) патологи ЦНС 1 корелюе з ¡стиним функц1ональним станом опромЫеного органЬму (Кимвльдорф,1969; Ярмонен-

Рис.1. Реакумуляц1я К+ зр!зами головнрго моэку щурЬ п1сля эагального рентгежвського опромЫення в дозах 6 Гр 112 Гр.

розначення; по ос1 абсцис - час П|сля опромження в годинах; по ос1 ординат -активна захоплення К* зр1зами в % до контрольного р1вня. 3!рочкою позначен! достов!рн1 результат (р £ 0.05).

2. Пор1вняльна оцтка ефект/'в одноразового /' хрошчного опром'тення в малих дозах на процеси Ыа,К-транспорту.

Результати, одержан! при досл!дженш впливу малих доз на процеси №,К-транспорту, повжстю узгоджуються з л1тературни-ми даними (Серкиз,1992) про те, що основн! радюбюлопчн! за-лежност! "доза-час-ефект" у широкому дшпазож малих доз вияв-ляють нелМйний характер.

% А % Б

1 5 15 25 50 1 5 15 25 50

Рис. 2. Динам!ка змши вихщного ршя К+ у нативн!й тканин! головного

мозку щур'в Шсля одноразового (А). або хрожчного (Б) опром!нення в

малих дозах. • ^^^^^

Позначення: по ос! абсцис - Шцвоа доза через 1 добу

опромшення в сГр; по ос1 ординат - гьлки д™

вих!дного р!вкя К+в%До контрольного через 15 «б

р<вня. I—.

через 30 ддб

Так, через 1 добу теля завершения опромЫення спостер1-гали достов1рне зниження вихщного р!вкя К+ у нативжй тканиж мозку в даапазош мапих доз ^¡д 1 до 15 сГр п!сля одноразового опром!нення (рис. 2А) I - в1д5 до 50 сГр теля хрон!чного (рис. 2Б). При цьому, стугань зниження, а також швидмсть кормалюа-ц1Т початкового вм!сту К+ була виида у випадку хрон'нно! дм ¡он'1зу-

ючого випромжювання. Останнм факт може бути пов'язаний з особливостями фракцюнованого впливу рад1аци, протягом часу якого створюються умови для реал1зацп захисних адаптивних

реакций в опромженому органам! (Москалев, 1964; Кузин, 1991).

%

150

через 1 добу

через 15 д!б

через 30 д!б

100 •

5 15 25 50 1 5 15 25 50 1 5 15 25 50

Рис. 3. Активнють Na,K-Hacocy 3pi3lo кори галопного мозку щур!а п!слп одноразового та хромоного рентген)ВСького опромЫення в малих дозах.

Познячрнкя: по oci абсцис - юнцева доза ...........контроль,

опром'шення о сГр; по oci ординат - аетив- _

н!сть Na,К - насосу в % до контрольного ртня.

Кожна точка е середн!м статистичним для - ■ 15+18 3p¡3¡8 в!д6тварин.

- одноразово опромЫення,

- хрон!чне опраи!иення.

У зр'|зах, ¡нкубованих in vitro, глсля променевого впливу обох тип!в в дозах вщ 1 до 50 сГр спостергали pisHocnpnMoeaHi змЫи активност! Na,K-Hacocy: Ti ж сзм'| сумарн'1 дози эаложно в'|Д умов onpoMiHGHun (одноразового i хрон'|чного) зумовлювали або при-гн!чення його функцИ, або активац!ю (рис. 3). Аналогии! зм!ни в активному Na,K-TpaHcnopTi гасля хрон)чного опромЫення починались при б!льш низьких дозах поршняно з одноразовим.

Для обох eapiaHTia променевого впливу в дозах 25 i 50 сГр в1дзначено знание посилення пасивно! дифузИ i3 зр1з1в. Особливо ¡стотно це виявлялось через 1 добу п!сля завершения хро-

ннного ) через 30 д!б пюля заюнчення одноразового опромшен-ня.

Вивчення динамки гослярад1ащйних процесш показало, що виявлеж нами ефектй хрожчного опромЫення на вм'ют К+ \ актив-н!сть Ыа.К-насосу, на вщмшу вщ одноразового, носять оборот-ний характер (рис. 3). Виявлено, що нормап'1защя вмюту К+ зд'|й-снюеться незалежно в1д дози 1 вар'ганту променевого впливу через два р|'вж К+ у эршх мозку, як! характеризуются приблизни-ми величинами 25.0»27.0 мека К*/кг сиро! ваги, що свщчить про П0Д1бн1 мехажзми репараци у кожному розглянутому випадку.

• Законом1'рним продовженням виявленого гислярад1ац1йного дисбалансу К+ може бути порушення функцюнального зв'язку про-цесш Na,K-тpaнcпopтy в нейрональних мембранах з системами кл'1тинно1 регуляц}!.

3. Модифкац/'я ефвктш моноамЫв на активность Ыа,К-насосу теля опромшення в дозах 6 / 12 Гр.

В експериментах з ¡нтактними тваринами було показано, що норадреналш (НА, 0.05-500 мкМ) I серотожн (СТ, 20-500 мкМ) активують Ыа,К-насос у середньому на 66.81 54.0 %, в!дпов1Дио, тод! як дофам1н (ДА, 10-1500 мкМ) мае двофазний ефект з низь-■ коконцентрац1йнога активацию (на 24.0 %) I висококонцентра-ц1йним пригниенням (на 57.9 %) (рис. 4).

Шсля опром!нення щурщ у летальних дозах була отримана пряма залежжеть рад!ац)йного ефекту в!д доаи опромЫення: (з збтьшенням дози 1 зростанням концентрами моноам|'ну активжеть насосу законом1рно знижувапась (рис. 4). При цьому спостер1га-ли повний зб!г форми кривих, що описували що залежжеть для обох доз, а також бшьш значну П реверсио при апл1кацп НА I СТ, функщонапьне значения яких у кор! головного мозку виявляеться бгпьш 1стотно.

[НА](мкМ)

[СТ](мкМ)

. [ДА](мкМ)

Рис. 4. Залежнють активносп Ма,К-насосу зр1з!в кори головного мозку щурш вщ концентрацм моноамшв (МА) в о^иваючому розчиш П1сля загальнсго опромЫення в дозах 6 1 12 Гр. Погизч9ННЯ; по ос! абсцис - концонтрац!я МА . К0Нтр0ЛЬ1 1 . коетроль + МА;

П - опроммення в доз! 6 Гр, 2 - 6 Гр + МА;

в мкМ; по ой ординат - активность Ыа,К-насо-су в % до контрольного р!ВКЯ.

в , л , о - достов!рно по вщношенню до контролю, р ^ 0.05. Кожка точка б середн;м сташстичним для 12И8 грЫа о'д 3 тварин.

- опромгнення в доз! 12 Гр, 3 - 12 Гр + МА.

Також було остановлено, що НА, ДА I СТ в указаних Д!апа-зонах концентраций не зм^нюють пасивну проникжсть мембран для К+ у зр1зах ¡нтактних I опромшених летально щурш. Певно, це пов'язано з б'тьш низькою по вщношенню до №,К-насосу чутлив1стю ¡онселективних калгёвих канашв до вказаних моноа-мшш як у норм!, так I п!сля опромЫення в дозах 61 12 Гр.

4. Порушення функционально/ взаемоди моноамшю / процесш К-транспорту теля опромтення в дозах 25 / 50 сГр.

Отрммаж даж евщчать про ршнослрямовану радгацмну моди-фкац1ю ефектю моноамМв на процеси як активного, так I пасив-ного Ыа,К-транспорту в зр1зах мозку щур1В, опромжених малими дозами. При цьому, на вщмЫу в»д дм летальних доз ¡ожзуючем радацн, залежжеть доза-ефект у цьому випадку, як правило, не спостер'1гапась (рис. 5-7).

а б в

ШШЮОООООООо о о о о 0- 1П О'Г- 5 Ю О О СМ Ш О а

© 1П»-г-ЮЮ V- и)

[НА](мкМ [ДА](мкМ) [СТ]{мхМ)

Рис. 5. Вплиа норандренал!ну (А), дофамшу (Б) та серотошну (В) на транспорт К* в зргаах кори головного мозку ¡нтактних щурш. Позначення: по ос! абцио - концентращя моноамжу (МА) с мкМ; по ос\ ординат вмют 1С о тканин! мозку в мокв. К*/кг сиро! ваги :

л!сля 10 яв. анаэробно? ЫкубацИ ..........без МА,---- +МА;

гисля 40хв. аэробно! ¡нкубаин - - без МА, -- +МА;

• - достов(рно по шдношанню до контролю, р 5 0.05. Кожна точка е середнгм отатиотичним для 12+18 зрЫв вщ 3 тварин.

Р2

0 Ja w г:

= о

1 «

i О

и

о

о о

3

о

U

s ^ ?

X В э

го о ^

5 q §

S g i

X "

г о s

и ^

■g о

л 5.5

• Ь О

(Л X э '

о Зз

• X о

— ы ^

о о

•'■о о

S

3 Р

■а га

-i з

-А Ц

* о

а _

и о

■О -а

и и

Q Ь

« -а

« 2 о ■о

D

i !"

О 7

Si

О >

Q

О Ï3

° -s-

2 в> О S to

5 i

Е ci ■<

■a ч

= а

a. о g -а

О -a Ч

О

1Д о о

50

100

500

20

100

а

О н

î

* 500

S

[К*] ( мене К '/кг с и р о í ваги)

-» м го со со и О СЛ О Ol О СЛ. о

— — ГО M CJ со л О Ol О Ol О Ol о

-- -ir " V !) \ —i—

? \ 1 i i

¡ /

—1_L -

0,05

0,5

50

-ц 1 iy—h -1-

i : /

Т ^ :

\ : а. ,

£

? i

M M С 01

со о

со Ol

р

■л. о

-«-»NM

о m о сл

Ч-1-

i

У i

•- 4 1 i >

! /

... &- .J

10

U U О Ol

ш

i» о

100 -

150

|1500

--?—— pi—i— 0,05 +-

/ /

t * t : 0,5 -

V \;

-- * 1: 5 --

\ \

+ J. i X 50 --

\ ;\ >

---UV- 1500 --

M СЛ о

>

-» -» M

О сл о

25 сГр

50 сГр

40 35 30 25 20 15 -10

ш о о

ю о

о ю

о о ю

[НА](мкМ)

ш

1ДА](мкМ)

Рис. 7. Вопив норадреиал'шу (А), дофамЫу (Б) та серотои'шу ¡В) на транспорт К+ в зр!зах кори головного мозку щурю шсля кронмиого опромшемня у мал их дозах. розначання: умовж позначвння як на рис. 6.

За умов опром!нення щур'т в дозах 25 i 50 сГр i аплжацй НА виявлялась реверсж залежносп активност! Na,K-Hacocy вщ при-сутност моноаМ1ну в омиваючому розчиж (рис. 5А-7А). ГНсля хро-Hi4Horo опромження спостергали тенденц!ю до нормал1заци по-казниюв Na.K-транспорту, бтьш ¡стотну при мМмальних концен-трацшх НА (рис. 7А), що опосередковано оказуе на причетжсть ß-адренерпчних мохажзм1в до реал1'защ'Т регулюючого впливу катехоламжу на Na.K-транспорт у п1слярад(ащйний перюд.

Як одноразова, так i хрожчнв опром^неннл в малих дозах посилювало ¡нпбуючий вплив ДА на активжсть Na,K-Hacocy не-рвово! тканини (рис. 5Б-7Б). 3 ростом концентраци ДА в середо-вищ] ¡нкубацИ значно знижувалась пасивна дифуз!я К+ ¡з зрЫв. Зроблено припущоння про участь ДА у блокад споциф1чних К+-канал/'в нейрональних мембран, а також про можливють його мо-дулюючо! Д}1 на Ыа,К-насос п1сля впливу малих доз paAiauil на организм через здренорецелтори (АР) кори головного мозку.

В експериментах з аплкащею CT було показано, що опрот мження в дозах 25 i 50 сГр не зм!нюе форми криво! залежност1 активного №,К-транспорту сщ концентраци CT в ¡нкубащйному середовийу (рис. 5В-7В). Ало активуюча дЫ CT значно слабшае: П1сля опромшення в доз1 50 сГр присутжсть CT в омиваючому розчиж сприяе нормашзаци р1вня К+ у зр1зах, хоч ¡нтенсивжсть його протиград|'ентного транспорту залишаеться достов1рно зни-женою (рис. 6В.7В). Отримаж результати узгоджуються э лггера-турними даними (Виноградова,1981; КудряшовИ992) про мож-ливу участь CT у пщтриманж ¡онного гомеостазу плазматичних мембран i регуляци ix функционально! активное™ при ди екстре-мальних факторга на оргажзм.

5. Роль мембранних рецептор'т в реалЫацП взаемозв'язку моноамшю з системою Ыа,К-транспорту толя опром'тення в доз/ 25 сГр.

Оскмьки моноамЫи зммюють активжсть №,К-насосу при низьких (фЫолопчних) концентрациях, необхщно було з'ясувати чи беруть участь у цьому процес! специф!чж рёцептори. 3 вико-ристанням а-1 р-адреноблокатор!в (фентоламму I лропранололу, в1дповщно), а також антагонютш ДА » СТ (фдуфеназину » м^ансе-рину, ещповщно) було остановлено, що висококонцентраццйна стимуляцт Ыа,К-насосу норадреналЫом (500 мкМ), що спосте-р1галась у норм!, не лов'яз&на а {5-АР, а е наслщком взаемоди НА з а-АР, як1 функц!онально за'язан1 з молекулами №,К-АТФази {Аксенцеа.1978). Тод} як низькоконцонтр.ашйна (0.5 мкМ), час-тково зобумовлена взаемодею НА а а-, часткова - з р-АР, на можливкггь чого вказугать I ¡нин автори (Аксенцев.1978; \А/и, 1981).

При су«Цсжй апл!кац!1 НА (500 мкМ) 1 фентолам!ну (ФА, 50 мкМ) спостер'|галось часткоае усунення ефекту агожста п!сля одноразового опрам'иення та повне збереження його впливу п!сля хроннного.Можливо, бшьш ¡стотн! зм!ни в структур! а-АР за б1льш тривалий час променевого впливу приводить до реашзаци мета-бол!чиого ефекту НА через неспециф!чне зв'язування його з ¡н-шими типами рецептор1а, наприклад з р-АР.

ГНдтеердженням цього е дан1, отрммаж в експеримзнтах з використанням пропранололу (ПП, 50 мкМ). Шсля сумского до-дання л!ганд1в в омиваючий розчин як шсдя одноразового, та;< ! Ысля хрожчного опромшення ефект НА (500 мкМ) на Ыа,К-насос був в!дсутн'1М, що св!дчить про участь р-АР у реал:зацп постра-^а^йного пригжчуючого ефекту НА (500 мкМ) на активжсть насосу в кор} головного мозку.

Дощо 1нша картина спостер'1галась при епли'.аци НА у кон-

центраци 0.5 мкМ. Виявлено, що а-АР, напевно, но приймаготь учасгп у реал1зацн тсляпроменевого ефехту бтьш низьких концентрами НА. ПП повшстю лжвщував вплив НА п1сля одноразового ! частково п1сля хрожчного опромЫення. Мабуть, бтьш три-вала д'|я рад^аци низько1 Ытенсивносгп приводить до втратиспе-циф1чност| мембрзнних рецепторщ I реал1защ! ефекту НА на транспорт К+ у кор1 головного мозку через мембранж структури, про-м1жж м1ж а- и р-АР(Аксенцев,1978), як'|, як вщомо (Сергеев,1987), здатж переходити один в один при р!зних стресових станах ор-гажзму.

В експериментах по вивченню мехажзмш впливу ДА на про-цеси Ыа,К-транслорту у кор1 великих пткуль ¡нтактних I опром1-нених тварин було доведено, що ефект ДА у Ц!й дтянщ' мозку но е наслщком його взаемодп з специфЫними дофамЫовими рецепторами. > " '

Через те, що ДА здатний активувати як а-, так ! р-АР (вт-зЬогд,1976), у середовище ¡нкубаци додавали адреноблокатори. Було показано, що в норм ефект ДА на активний Ыа,К-транспорт реалюуеться через а-АР, тод як га'сля опром!нення викликаж ап-лгащею ДАзмти активное^ №,К-насосу обумовлеж р!зними ти-' пами АР, залежно вщ 1х здатност сприймати сигнал I трансфор-мувати його в фЫолопчну вщпов!дь нейрону. Враховуючи все ж таки бтьшу м1ру учасЫ а-АР, що спостер1галась у даному випад-ку, а також опираючись на результати дослщжень аналопчноТ дм НА, треба в!дзначити, що у дтянках головного мозку, дв функщ-онально значения метабол|'чних ефект|'в моноамтш е б1пьш ¡с-тотним, Тх пюляпроменевий вплив реал!зуеться через мотабот-ропж рецептори, що прямо пов'язаж з системами вторинних мо-сенджорш, як1 виступають посередниками у реалЬаци зв'пзку юитини з нейрогормональними модулюючими езпливами I уявля-

1fi

ють собою центральну ланку в регуляцп адаптаци вищих организма (Соколова,Романцев,1988; Кудряшов,Кучеренко,1992), KpiM того, встановлено, що ß-AP бшьш стмю до д'н на оргажзм екстремальних фактор!в навколишнього середовища (Cohen, 1986) i грають значну роль в регуляцп ¡онного гомеостазу (Sporn,1976; Белова,1980).

В експериментах з використанням м1ансерину (MC, 50 мкМ] було доведено, що CT влливае на процеси Ыа,К-транспорту е кор! головного мозку ¡нтактних тварин нажмов1ржше через спе-цифмж cepoTOHiHOei рецептори. Це пщтверджуеться даними ¡н-ших автор1в про шляхи дк CT на Na.K-АТФазу ¡з гомогенату Kopf мозку (Новицкая, 1981).

ГИсля ди ¡ош'зуючо! рад!ацй в доз! 25 сГр вщзначали значну рад1ащйну модиф^ащ'ю впливш обох лганд1в. При сум1сжй аплЬ каци спостер!гали складення ефекп'в CT i MC на активжсть Na, К-насосу гисля одноразового опромшення i усунення ефекп'в т'слг хрожчного опромження. Можливо, це е наслщком порушенн? структурно-функцюнального стану серотожнових рецепторщ i вщ-сутност1 специфнного зв'язування Ix з вщповщними лгандами.

Таким чином, ¡он'1зуюче випромиювання низько! ¡нтенсив-HOCTi ¡стотно порушуе ]онний гомеостаз нейрожв, а також сутте-во змЬчюе структурно-метабол'|чн'| властивосп нейрональних мембран I функцюнально-активних мембранних комплекс'^, що с причиною модифжаци характеру рецепторзалежних мехажамц регуляцм. Виявлена нами чутливють молекулярних мехажзм'а, як забезпечують взаемодш мЬк моноам'шами i процесамы ^а.К-тран спорту до дТ мал их доз ¡ожзуючо! радоацП можо служите важли вою ланкою у розвитку п!слярадац'|йних неврояопчних i псих1ч них розлад!в.

ВИСНОВКИ

1. Вплив рентгежвського опромЫення в дозах 1, 5, 15, 25, 50 сГр ¡6, 12 Гр на оргажзм щурт зобумовлюе дисфункцио сис-теми Ыа,К-транспорту в кор'| головного мозку, яка проявляеться бтьш ¡стотно пюля дм низькоЫтенсивного випромЫювання. Внас-лщок впливу малих доз спостергаеться значний спад ршня К+ у нативжй тканиж мозку, а також посилення дифузм К+ ¡з нервових клггин протягом 30 дб пюля одноразового опромЫення. Opakui-онування малих доз сприяе бтьш швидюй нормалгаацм калового гомеостазу (на 15-ту добу ш'слярад1ац1йного пер!оду).

2. 1з зростанням сумарно? дози юызуючо! paAiauii в1д 1 до 50 сГр у зр1зах, ¡нкубованих in vitro, як одноразово, так i хрон!чнв спромЫэннп викликае осцилятивн! змжи активное^ №а,К-насо-су, як! супроводжуються аналогиними немонотонними змЫами

EMICTy К*.

3. Через 30 дб пюля завершения хрон!чного опромЫення в малих дозах спостергаеться згасання коливань активное^ Na.K1

. насосу i наближення показнию'в ршня Ю в ¡нкубованих 3pi3ax до контрольных величин, tow яй аналопчне одноразова опромЫення зобумовлюе протягом пГслярад!ац1йного переду зменшення швидкост1 активного захоплення К+ зр1зами та суттевэ зниження його вм'юту в тканиж кори мозку.

4. Як летальж, так t мал} дози ¡ошзуючо! радаиД ¡стотно мо-диф1кують офекти моноамжщ на №,К-насос нейрональНих мембран. При цьому, на вщмшу вщ дп великих доз, вплив малих доз у дослщжуваному д1апазож на функц'юнальж взаемовщношення Mi« моноамЫами i процесами Ыа.К-транспорту не е дозовоза-лежним, мае ршноспрямований характер i поширюеться не тть-;си на активну, але й на пасизну компоненту №,К-транспорту.

G. Опромженнл в доз! 25 сГр приводить до змЫи характеру

рецепторзалежних механ'кзмш регуляци калового гомеостазу не-рвово! тканини, що проявляеться у гнсляпроменевому порушен^ метаболЫноГ в1ДП0в(Д1* мембранних рецепторов на д|'ю специф!ч-них л!ганд1в. Виявлено ¡стотне значения метаботропних рецеп-top'ib у реалЬаци пострадащйних ефектш моноамМв на тран-спортуючу функцю нейрональних мембран.

ПЕРЕП1К РОБ1Т, ОПУБЛ1КОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦН

1. Дворецкий А.И., Шаинская A.M., Панченко Т.В., Кулико ваИА Пострадиационные изменения в системах активного тран спорта ионов в ЦНС, Реаккумуляция ионов калия переживающи ми срезами мозга // Радиобиология. - 1988. - Т. 28, вып. 4. С. 470-473.

2. Ovoretsky А.1., Shainskaya А.М"., Ananieva T.V., Kulikova IA Survival brain cortex slices as a model in the estimation of ionizini radiation harmful effect on the central nervous system // 5th Natio nal Conf. of Biomed. Physics and Engineering. - Sofia, Octobe 14-16, 1988, Abstr., P. 143-144.

'3. Дворецкий А.И., Шаинская A.M., Ананьева T.B., Кулико ва И.А. Действие ионизирующей радиации в летальной и сзер хлетальной дозе на Ма.К-насос нейрональных мембран //1 Всес радиобиол. съезд. - Пущино, 21-27 августа 1989 г., Тез. докл Т. 4. - С. 871-872.

4. Dvoretsky АЛ., Shainskaya A.M., Ananieva T.V., Kulikova U Ionizing radiation action on transport system of Na+ and 1С of nei ronal membranes. Potassium ions reaccumulation with brain slice //Studia biophysica. - 1990. - V. 136, N2 1.- P. 55-64.

5. Дворецкий А.И., Куликова И.А., Ананьева T.B. Блияни однократного и хронического облучения в малых дозах на Na,l насос нейронов // Всес. конферен. "Радиобиологические по(

ледствия аварии на Чернобыльской АЭС". - Минск, 30 октября -1 ноября 1991 г., Тез. докл., С. 34.

6. Дворецкий А.И., Ананьева Т.В., Куликова И.А. Нейроме-диаторная регуляция №,К-насоса нейронов при хроническом облучении в малых дозах // Всес. конферен. "Радиобиологические 'последствия аварии на Чернобыльской АЭС". - Минск, 30 октября - 1 ноября 1991 г., Тез. докл., С. 35.

7. Dvoretsky A.I., Annenkova S.V., Kulikova I.A., Egorova E.G., Lukyanenko A.I. Mechanism action of ionizing radiation upon regulator systems on ions transport in cell membranes // Europ. Conf. "Molecular Basis of Biological Membrane Protein Structure and Function". - Italy, 1991, Abstr., P. 28.

8. Дворецький A.I., Кулкова I.A., Ананьева T.B. Транспорт капто в зрЬах мозку щур|'в, опромЫенних малими дозами // 6-й Укр. 6ioxiM. з'1зд. - КиГв, 1992 р., Тез. доповщ., Ч. 3. - С. 157-158.

9. Кул!кова I.A., Ананьева Т.В., Дворецький A.I. Вплив иейротрансм1ттер1В на активность Ыа,К-насосу за умов хрожчно-го опромЫення малими дозами // 6-й Укр. 6ioxiM. з'Тзд. - КиГв, 1992 р., Тез. допов'|д., Ч. 3. - С. 162-163.

10. Dvoretsky A.I., Kulikova I.A., Ananieva T.V. Postirradiation effects of noradrenaling алй dopamine on Na,K-pump of rat brain cortsx slices // 7th Intern. Catecholamine Symp. - Amsterdam, June 22-26, 1992, Abstr., P. 80.

11. Dvoretsky A.I., Ananieva T.V., Kulikova I.A. Neurotransmitter regulation of Na,K-pump activity in rat brain slices after chronic irradiation with low doses // The Intern. Conf. on Low Dosa Irradiation and Biological Defense Mechanisms. - Kyoto, July 12-16, 1992, Abstr., P. 115.

12. Ovoretsky А.1., Kulikova I.A., Ananieva T.V., Kudryashov Yu.B. Changes in Ma,¡K-pump activity after acute and chronic X-irradiation

with low doses 11 The Intern- Cont. on Low Dose Irradiation and Biological Defense Mechanisms. - Kyoto, July 12-16, 1992, Abstr., P. 116.

13. Дворецкий А.И,, Куликова И.А. Пострадиационный эффект норадреналина, серотонина и дофамина на активность Na,K-насоса срезов мозга крыс // Радиобиология, - 1993, - Т. 33, вып. 3. - С. 402-407.

14. Дворецкий А.И., Куликова И.А. Особенности действия однократного и хронического облучения в малых дозах на транспорт^ в срезах мозга //Радиобиол. съезд. - Киев, 20-25 сентября 1993 г., Тез, докл., Ч. 1. • С, 296.

15. Куликова И.А. Влияние нейротрансмиттеров на транспорт К* в срезах мозга посла хронического облучения крыс в малых дозах // Радиобиол. съоад, - Киев, 20-25 сентября 1993 г., Тез. докл., Ч. 1. - С- SSO,

16. Dvoretsky A.I., Kullköva I.A., AnanievaT.V. Neurone reactions to acute and chronic low doss Irradiation // 25th Ann. Meet, of the Europ. Society für Radlat. Biology. • Stockholm, 1993, Abstr., P01:02.

17. Кулкова I.A., ДворецькиЙ A.L Взаемодш Na.K-помпи з адренерпчною системою в ар!зах моэку щур!в за умов опром:-нення малими дозами // 1-й з'1зд Укр. б!оф1з. товар. - Ки1в, 20-24 червнй 1994 р., Матер. зЧзду, С. 138.

1В. Kulikova I.A. Interaction between Na,K-pump and adrenergic system in neurones after low dose irradiation // 26th Ann. Meot. of tha Europ. Society for Radiat. Biology. - Amsterdam, June 1-4, 1994, Abstr., P. 124.

19. Kulikova I.A. Evidence of receptor mechanism of low dose Irradiation Influence upon neuronal membrane // 2nd Intern. Conf,

"Radiobiological Consequences of Nuclear Accidents". - Moscow, October 25-26, 1994, Abstr., Part 1. - P. 130.

20. Ananieva T.V., Kulikova I.A., Dvoretsky A.I. Low dose irradiation induced disturbances in neurotransmitter regulative processes in central nervous system // J. Physical, Health Resort and Rehabilitation Medicine. - 1995. - № 1. - P. 38.

21. Kulikova i.A., Dvoretsky A.I. Ion homeostasis of nervous cells under the environmental dose irradiation // J. Physical, Health Resort and Rehabilitation Medicine. - 1995. - № 1. - P. 44.

22. Dvoretsky A.I., Kulikova I.A., Ananieva T.V. Low level ionizing radiation action upon ion transfer across membrane and neurotransmitter regultion in brain // 10th Intern. Congr. of Radiat Research. - Wurzburg (Germany), August 27 - September 1,1995, Abstr., V. 1. - P. 287.

23. Kulikova I.A., Dvorôtsky A.I. Monoamine effects upon Na.K-transport after single and chronic low doses irradiation // 10th Intern. Congr. of Radiat Research - Wurzburg (Germany), August 27 r September 1, 1995, Abstr., V. 1.- P. 287.

24. Куликова И.А., Дворецкий А.И. Возможные механизмы радиационной модификации эффекта дофамина на калиевый транспорт в срезах мозга // 1th Practical Conf. "Sustainable Development: Environmental Pollution and Ecological Safety". - Dnepropetrovsk, December 4-8, 1995, Proc., V. 1. - P. 172; V. 3.- P. 47-50.

АННОТАЦИЯ

Куликова И.А. Пострадиационные изменения Функционального взаимодействия Na.K-трзнспоота с моноаминеогическими системами головного мозга (рукопись).

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.08 - радиобиология, Ин-

ститут экспериментальной патологии, онкологии и радиобиологии им. Р.Е. Кавецкого НАН Украины, Киев, 1997.

Защищается 24 научные работы, которые содержат данные о закономерностях действия ионизирующей радиации в летальных и малых дозах на функциональную взаимосвязь биогенных моноаминов с системой №,К-транспорта в срезах коры головного мозга крыс. В отличие от действия больших доз, влияние малых доз не является дозозависимым, имеет разнонаправленный характер и распостраняется не только на активную, но и на пассивную компоненту Na,K-TpSHt:tiQpfai. При этом изменяется характер рецепторзайисйЛлых механизмов регуляции калиевого гомеостаза нервной ткани. Решающую роль а реализации пострадиационных эффектов моноаминов играют Ме^абОТрйШШ рецепторы".

AfoftOtATlOM

f.A.fct/fitevai. frftsiirradiation changes of the functional interaction betWёёН Ш.К-trahsoort and monoaminerglc systems In braltt <ma-nuscrjptf,

biss£ftation for the scientific degree of Candidate of Bldogica! Sciences irt radiobiology, 03.00.08, Institute of Experimental Pathology, Ohbblogy and Radiobiology named after R.E. Kavetsky of Ukrainian NIAS, Kiev, 1997.

24 sbientific works are defending, they have included data about the feffdbts bf lethal and low doses ionizing irradiation tjn tlis fUttC-ilbHd! ihierfcbhnectioh between biogenic monoamines titui Na.k-ttahs-fcidrt lh the hat brairt bbrte* fciices. Unlike the exposures to lethal tidses the Idw-levei irradiations had multidirectional effects on the both active and passive «-transport independently bh dbse-val-Ufcs. In this way the patterns bf k+ homeostasis regulation mecha-