Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ ПОСЛЕ РАЗДЕЛЬНОГО И СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ РАДИАЦИОННОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ ПОСЛЕ РАЗДЕЛЬНОГО И СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ РАДИАЦИОННОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ"



На правах рукописи

РАСКОША Оксана Вениаминовна

СТРУКТУРНО-ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ МЫШЕВИДНЫХ ГРЫЗУНОВ ПОСЛЕ РАЗДЕЛЬНОГО И СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ РАДИАЦИОННОЙ И ХИМИЧЕСКОЙ ПРИРОДЫ

Специальность 03.00.01 — радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Москва 2004

Работа выполнена в отделе радиоэкологии Института биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской Академии наук.

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор Ткачев А.В.

Официальные оппоненты; доктор биологических наук, профессор Пелевина И.И.

кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Осипов А.Н.

Ведущее учреждение: Институт проблем экологии растений и животных

Уральского отделения Российской академии наук

Защита состоится 26 февраля 2004 г. в_часов на заседании диссертационного

совета Д.501.001.65, в Московском государственном университете им. Ломоносова по адресу: 119899, г. Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке биологического факультета МГУ по адресу: 119899, г.Москва, ГСП, Ленинские горы, МГУ, биологический факультет, диссертационный соеет Д.501.001.65.

Автореферат разослан_января." М г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор биологических наук, профц . $

О.Р. Колье

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В природных условиях живые организмы одновременно подвергаются действию комплекса химических и физических факторов, которые в сочетании с ионизирующей радиацией могут вызывать самые разнообразные биологические эффекты, что осложняет оценку состояния и прогнозирование ожидаемых экологических последствий. Кроме того, немаловажное значение имеют и экологические факторы (смена фаз популяционного цикла, половозрастные особенности популяции), которые могут в значительной степени изменять радиационный эффект. Многообразие воздействий на биоту обуславливает актуальность изучения сочетанного действия факторов разной природы, особенно при их хроническом действии. Предсказать эффект таких взаимодействий весьма сложно, тем более что во многих случаях недостаточно изучены закономерности их раздельного действия.

Щитовидной железе принадлежит существенная роль в поддержании гомеостаза и осуществлении адаптации организма к постоянно изменяющимся условиям окружающей среды. Любые отклонения и клеточные перестройки тиреоидной паренхимы могут повлечь за собой каскад патологических нарушений в других системах. К настоящему времени в научной литературе накопилось большое количество сведений о высокой чувствительности щитовидной железы к действию различных раздражителей (Функциональное состояние 1996; Селятицкая, Обухова, 2001; Горбачев, 2002) в том числе и к ионизирующим излучениям (Краевский, 1960; Бетц, 1961; Ташходжаев, 1969; Ткачев, 1970; Иванов и др., 1981; Миэина, Ситникова, 1998). Однако исследования морфофунк-ционапьного состояния щитовидной железы при воздействии малых доз радиации немногочисленны (Соматические эффекты ..., 1986; Ермакова, 1991). Изучение совместного действия двух факторов на тиреоидную ткань ограничивается работами, в которых наряду с ионизирующим излучением в качестве второго агента использован ,311, обладающий тропностью к щитовидной железе (Бурыкина, 1959; Василенко и др., 1967;Жорно и др., 1Э82; Ильин и др., 1991). Данные о морфологическом состоянии щитовидной железы у мышевидных грызунов после сочетанного действия факторов радиационной и химической природы в доступной нам литературе единичны.

Цепь работы состояла в выявлении закономерностей раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и не радиационной природы на структурно-функциональное состояние щитовидной железы мышевидных грызунов.

Для достижения цели были поставлены следующие основные задачи:

1. Провести морфофункциональное исследование щитовидной железы полевок-экономок, обитающих на участках с разным уровнем естественной радиоактивности.

2. Выявить закономерности и особенности раздельного действия разных доз/концентраций ионизирующего излучения, нитратов и Ыа на морфологическое состояние щитовидной железы мышей линии СВА.

3. Исследовать влияние сочетанного действия ионизирующей радиации с нитратом 232ТГ| и Ыа на щитовидную железу мышей линии СВА.

Научная новизна. Впервые определено и проанализировано содержание гормонов щитовидной железы (Т3 и Т4) в сыворотке крови полевок-экономок, обитающих на территориях с разным уровнем естественной радиоактивности в зависимости от пола, возраста и фазы популяционного цикла. Впервые дана характеристика состоянию структуры щитовидной железы полевок-экономок с нормального и радиоактивных участков в фазу спада численности популяции. Выявлено, что наиболее выраженные изменения в морфофункцио на льном состоянии щитовидной железы связаны с фазами популяционного цикла животных. Получены новые данные о высокой чувствительности щитовидной железы зверьков к действию малых доз радиации в условиях среды обитания (в 10100 раз превышающие уровень нормального у-фона), При этом нарушения в морфо-функциональном состоянии щитовидной железы наиболее ярко проявлялись у полевок с урано-радиевого участка. Обнаружено, что эффективность радиационного воздействия не одинакова в разные периоды популяционного цикла; е фазу спада численности выявленные изменения были более отчетливы, чем в период пика численности. Впервые изучена структура щитовидной железы мышей линии СВА в н орм ё"и*5 прёдЗя е н ы Та ко" номерности и особенности формирования ответной реакции тиреоидной паренхимы

после раздельного и сочетаиного действия малых доз ионизирующего излучения и нитратов гзгтЬ или Ыа, Обнаружено, что после у-обл учения в диапазонах доз 1.4-1.8 сГр (30 сут) и 4.3-5.4 сГр (90 сут.) наибольшие морфофункциональные перестройки в щитовидной железе мышей проявляются при меньшей дозовой нагрузке. Хроническое введение в организм животных нитрата вгТЬ или нитрата Ыа (0.03, 0.10 и 0.30 г/кг) показало, что оба фактора приводят к структурным изменениям в исследуемой ткани, степень выраженности которых зависела от природы вещества и его концентрации. Установлено, что сочетанное действие у-облучения с нитратом гзгТЬ или Ыа в разных дозах/концентрациях вызывает нелинейные эффекты взаимодействия: послед-облучения совместно с введением нитрата В2ТЬ отмечен преимущественно антагонистический характер взаимодействий раздражителей, тогда как сочетанное действие малых доз радиации и нитрата N8 приводит как к антагонистическим, так и к синергическим эффектам. Результаты дисперсионного анализа показали, что основной вклад в структурно-функциональные изменения щитовидной железы при сочета нном действии ионизирующего излучения и нитрата игТЬ вносит у-облучение, а при взаимодействии радиации с нитратом Ыа решающее значение имеет сочетанное действие исследуемых факторов.

Теоретическая и практическая значимость работы. Оценка экологического ущерба, причиненного природным популяциям животных, обитающих на территориях с повышенным уровнем радиоактивности и прогноз их состояния, несомненно, имеет не только практический, но и теоретический интерес. Результаты проведенного исследования расширяют современные представления о последствиях биологического действия малых доз ионизирующих излучений на живые организмы. Выявленные в условиях эксперимента нелинейные эффекты (антагонизм, синергизм) взаимодействия факторов разной природы необходимо учитывать при оценке радиационно-химического загрязнения на организм мелких млекопитающих в природной среде. Определены наиболее информативные структурно-функциональные параметры щитовидной железы, которые можно рекомендовать для проведения исследований по раздельному и сочетанному действию факторов разной природы.

Положения, выносимые на защиту:

1. Модифицирующее действие внутриполуляционных процессов на структурно-функциональное состояние щитовидной железы мышевидных грызунов в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания.

2. Высокая чувствительность щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в условиях хронического действия повышенного уровня естественной радиоактивности. Реакция щитовидной железы полевок на радиационное воздействие в природной среде зависит от пола, возраста, типа радиоактивного загрязнения участка отлова и фазы по-пуляционного цикла.

3. Раздельное и сочетанное действие ионизирующего излучения с нитратом ^ЧЬ или Ыа приводит к существенным структурным перестройкам в тиреоидной ткани мышей линии СБА, выраженность и глубина которых зависит от природы действующего агента, интенсивности радиационного воздействия (доза и время) и концентрации введенного вещества.

4. Сочетанное действие малых доз у-излучения с нитратом Гз2Ти или Ыа на щитовидную железу мышей линии СВА вызывает нелинейные (антагонистические, синерги-ческие) эффекты взаимодействия факторов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены и обсуждены на V и VI молодежных научных конференциях 'Актуальные проблемы биологии" (Сыктывкар, 1993,1999), VII Международном симпозиуме "Урал атомный, Урал промышленный* (Екатеринбург, 1999), XXXVII международной научно-студенческой конференции "Студент и научно-технический прогресс* (Новосибирск, 1999), Всесоюзной научной конференции "Развитие идей академика С.С. Шварца в современной экологии" (Екатеринбург, 1999), Международной конференции "Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды' (Сыктывкар, 2001), IX молодежной научной конференции "Актуальные проблемы биологии и экологии", (Сыктывкар, 2002), Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ВНИ-ИОЗ "Современные проблемы природопользования, охотоведения и звероводства* (Киров, 2002), Международной конференции "Экология северных территория России. Про-

блемы, прогноз ситуаций, пути развития, решения" (Архангельск, 2002), Международной конференции, посвященной 80-летию со дня рождения проф. М.Г. Колпагава "Эндокринные механизмы регуляции функций в норме и патологии" (Новосибирск, 2002), Интерна циснальном симпозиуме "Проблемы загрязнения окружающей среды в Арктике" (Rovaniemi, 2002), III Международном симпозиуме "Механизмы действия сверхмалых доз" (Москва, 2002), X молодежной научной конференции "Актуальные проблемы биологии и экологии" (Сыктывкар, 2003), Всероссийской научной школе "Актуальные проблемы регионального экологического мониторинга; научный и образовательный аспекты" (Киров, 2003), Международной конференции "Радиационная безопасность территорий. Радиоэкология города" (Москва, 2003).

Структуре и объем работы. Диссертация изложена на 185 страницах машинописного текста и состоит из введения, трек глав, заключения, выводов и списка литературы. Работа содержит 44 рисунка и 19 таблиц. Список литературы включает 347 источников, из них 86 на иностранном языке.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Распространенным объектом экологического мониторинга являются мышевидные грызуны (Шварц, и др., 1958; Башенина, 1977; Любашевский, 1980; Чернявский, Ткачев, 1982; Ивантер и др.. 1985; Безель, 1987; Кудяшева, 1987; Ермакова, 1991; Башлыкова, 2000; Васильев, Васильева, 2000; Шевченко, 2001; Мамина, 2003; Пашнина, 2003). В данной работе изучение биологического действия радиоактивного загрязнения природной среды на щитовидную железу проведено на полевках-экономках (Microtus oeconomus Pall.), которые доминировали на исследуемых территориях. Отлов зверьков осуществляли в пик <1Э9в г.) и спад (1999 г) численности популяции в один и тот же период с учетом сезона размножения (июль-август) стандартными живоловушками (Туликова, Емельянова, 1975). Возраст полевок (неполовозрелые сеголетки, половозрелые сеголетки и перезимовавшие животные) определяли по комплексу морфофизи о логических признаков: массе и длине тела, характеру волосяного покрова, степени развития саггитэльных межглазничных гребней черепа, состоянию генеративных органов и тимуса (Варшавский, Крыпова, 1948; Туликова, 19S4), Животных отлавливали на территории Ухтинского радиоэкологического стационара а среднем течении р, Ухта е районе п. Водный (Республика Коми) на трех участках, различающихся преимущественно по уровню у-фона и содержанию радионуклидов в почве и воде, но близких по экологическим условиям. Контрольный участок (1,5 га) характеризуется мощностью дозы 0.90 лКл/кг-с (0.10-0,15 мкГр/ч) и средним кларковым содержанием радиоактивных элементов в почве: :3SU -1.0-10-8г^п гзгТЬ-6,0-10"® г/г; ^Ra - 8.0Ю',3г/г (Маслов, 1972). Радиевыйучасток(1.8 га) образовался в результате длительного разлива из заброшенных незатамлокированных скважин по поверхности почв радиоактивных пластовых вод, которые относятся к хлорид-но-натриево-кальциедому типу и содержат высокие концентрации a6Ra (3.25-1 си1 г/л) (Тестов, Таскаев, 1986). В поверхностных слоях почвы данного участка содержание жЯэ превышает фоновые значения s 10-100 раз, a I!4J и гэТЬ - в 1.5-3.0 раза. Мощность экспозиционной дозы на радиевом участке составляет в среднем 17,3 пКл/кг-с (0.5-20.0 мкГр/ч). У рано-радиевый участок (3 га) возник на месте складирования отходов урановой промышленности и отличается от радиевого значительным содержанием урана и большей мощностью экспозиционной дозы 39.5 пКпЛсг с (0.2-60,0 мкГр/ч). На момент проведения исследований период действия факторов повышенной радиоактивности на опытныхучасгках составляет более 50 лет. 8 результате повышенного в 10-100 раз уровня т-фона и увеличенного содержания на загрязненных участках радионуклидов уранового и ториевого рядов, поступающих в организм животных с пищей, водой и при дыхании, взрослые полевки-экономки испытывают за счет внешнего облучения дозовые нагрузки от 3.0 до ЗО.ОмГр/год, от инкорпорированных радионуклидов-от 12.0 до 40.0 мГр/год и отэксхаляций 222Нп и ^Rn в среднем 13.0 мГр/год (Тестов, Таскаев, 1971).

В условиях эксперимента изучение закономерностей хронического раздельного и сочетаиного действия факторов радиационной и химической природы на щитовидную железу проведено на половозрелых <3-4 мес.) самцах мышей линии СВА. Все животные находились в стандартных условиях вивария со свободным доступом к воде (Санитарные правила, 1973). Радиационная нагрузка на организм зверьков определялась мощностью экспозиционной дозы и сроками содержания животных под воздействием ионизирующей радиации. Источником у-излучения были две ампулы со стальной оболочкой, разнесенные на расстояние 2.5 м и содержащие 0.474-10^ 0.451 Ю^кБк^Ра. Мышей облучали в течение 30-и и 90 сут. при постоянной мощности экспозиционной дозы 20.025,0 мкГр/ч. Поглощенные дозы составили соответственно 1,4-1.8 и 4.3-5.4 сГр. Уровни облучения, используемые в эксперименте, имитировали условия внешнего у-фона на радиевом участке и соответствовали малым дозам, так как на 1-2 порядка превышали клар-ковые значения. Водными растворами нитрата гзгП1 животных поили в течение 30-и сут. в концентрациях 0.005, 0.020 и 0,060 г/л, что соответствовало суммарному поступлению 232ТЬ-0.03,0.10 и 0.30 г/кг массы тела животного. Используемые концентрации нитрата тория относятся к «субвитальным» (Левина, 1972) и на 1-2 порядка ниже ЛД^ (ракин-2000). Для изучения биологического действия нитрата животных поили в течение 30-и сут, нитратом Ыа в концентрациях 0,005,0.010 и 0.045 г/п, что соответствовало содержанию N0^ в нитрате тория (0,03, 0,10 и 0.30 г/кг). Мышей дека лидировал и через 30 сут, после окончания эксперимента. Контролем служили животные, которых не подвергали никаким воздействиям (табл. 1).

Таблица 1

Условия эксперимента по изучению раздельного и сочета много действия хронического у-облучения и нитратов 132ТИ и На на щитовидную железу мышей линии СВА

Вариант эксперимента Количество животных у-облучение, сГр Суммарное поступление за 30 сут, !ЕТП (г/кг массы тела) Суммарное поступление за 30 сут. N03 (г/кг массы тела Условное обозначение группы животных

Контроль 28 0 0 0 К

у-облучение 30 сут. 8 1.4-1.8 0 0 1

у-об лучение 90 сут. 13 4.3-5.4 0 0 2

Затравка нитратом 5 0 0.03 0.03 А

5 0 0,10 0.10 В

5 0 0.30 0.30 В

Затравка нитратом Иа 7 0 0 0.03 а

5 0 0 0.10 б

5 0 0 0.30 в

Сочета иное действие у-облучения и нитрата ™ТГ| 10 1,4-1.8 0.03 0.03 1А

10 1.4-1.8 0.10 0.10 1Б

11 1.4-1.8 0,30 0.30 1В

5 4.3-5.4 0.03 0.03 2А

5 4.3-5.4 0,10 0.10 2Б

6 4.3-5.4 0.30 0.30 2В

Сочета нное действие у-облучения и нитрата На 7 1.4-1.8 0 0.10 16

5 1,4-1.8 0 0.30 1в

5 4.3-5.4 0 0.03 2а

Для гистологической обработки материала щитовидные железы фиксировали в формалине с последующей запивкой в парафин по общепринятым методикам (Ромейс, 1953; Основы гистологии 1967). Для дифференцирован различных тканевых структур парафиновые срезы окрашивали реактивом Шиффа с до краской ядер гематоксилином Карачи. При морфометрическом исследовании тиреоидной паренхимы использовали точечный метод подсчета объемной плотности структурных компонентов {Автанди-лов, 1990), таких как фолликулярный эпителий, коллоид, пэрафопликулярные клетки, строма и сосуды. С помощью объект-микрометра MOB-1-15" с о куляр н ой л ине й кой измеряли высоту фолликулярного эпителия, диаметры ядра и фолликула. Подсчитывали число тиреоцитов, приходящихся на фолликул и количество фолликулов в поле зрения микроскопа. По соотношениям относительных объемов эпителия и коллоида вычисляли индекс активности (ИА) щитовидной железы (Быков, 1979). Индекс функции (ИФ) железы рассчитывали по отношению среднего диаметра фолликула к высоте фолликулярного эпителия (Автандилов, 1990). Измерения проводили в соответствии с методическими рекомендациями, в том числе разработанными для щитовидной железы (Быков, 1979; Автандилов, 1990; Хмельницкий, 2002). Гормональную активность щитовидной железы оценивали по содержанию общего тироксина (Т„) и общего трийодтиронина (Тэ> в сыворотке крови. Кровь для измерения концентрации тиреоидных гормонов брали при дека-питации животных. Содержание гормонов в сыворотке крови определяли радиоиммунологическим методом in vitro с помощью наборов риоТ3 и риоТд (ИБОХ, Минск). Вычисляли коэффициент дейодирования, который выражается как отношение концентрации Т,к Т4 и является косвенным показателем периферической конверсии Т,в Т3.

Всего для морфологического исследования в природных условиях взяты органы от 134 полевок-экономок; из них 76 в фазу пика численности и 58 в год спада численности популяции. Для определения уровня тиреоидных гормонов использовали сыворотку крови 112 полевок-эконом о к (68 в фазу лика и 44 в спад численности). Экспериментальные исследования проведены на 145 мышах линии СВА.

Результаты полевого и экспериментального материала обработаны общепринятыми методами вариационной статистики (Парче века я, 1969; Л а кик, 1980; Гланц, 1999) с использованием компьютерной программы «Microsoft Excel». Применяли многофакто-рый дисперсионный анализ и модель анализа главных компонент (Харман, 1972; Ибер-ла, 1980; Любищев, 1986; Компьютерная биометрика 1990). Для количественной характеристики результатов сочетанных воздействий факторов разной природы использовали коэффициент взаимодействия (Kw) (Влияние комбинированного 1996).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. Структурно-функциональное состояние щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в разных радиоэкологических условиях

1.1. Морфологическая и гормональная характеристика щитовидной железы по-лввок-экономок, обитающих в условиях нормального уровня естественной радиоактивности. Щитовидная железа диких мышевидных грызунов в условиях физиологической норны изучена недостаточно, поэтому было проведено исследование гистологического строения этого органа и содержания тиреоидных гормонов в сыворотке крови полевок-экономок, отловленных на участках с нормальным уровнем радиоактивности.

Обнаружено, что наиболее значительные изменения в структурно-функциональном состоянии щитовидной железы полевок связаны с фазами численности популяции животных. В период спада численности зверьков в тиреоидной паренхиме отмечали морфологические признаки пониженной функциональной активности (большие фолликулы, тем неокрашенный колпоид без вакуолей резорбции, мелкие ядра). Объемная плотность и высота фолликулярного эпителия составляли соответственно 46,6±2.7% и 7,2±0,2 мкм (половозрелые самцы). Наряду с этим проявлялся выраженный полиморфизм в размере фолликулов. При максимальной численности зверьков 8 исследуемой ткани наблюдали преимущественно фолликулы средних размеров, овальной формы, иногда с краевой вакуолизацией коллоида. Эпителий в щитовидной железе взрослых самцов за-

нимап 54.6±0.Э% и имел высоту 8.0±0.1 мкм, что существенно выше, чем в спад численности. Вклад коллоида, етромы и сосудов в тиреоидную паренхиму, диаметр ядер и количество тиреоцитов в фолликуле также достоверно отличались в разные периоды популяционного цикла животных. Изменение морфологического состояния щитовидной железы в зависимости от периода численности популяции отмечено и другими исследователями {Чернявский, Ткачев, 1982; Ермакова, 1991). Результаты определения концентрации тиреоидных гормонов показали низкое содержание Т4 и высокое Т3 в сыворотке крови полевок в фазу спада численности по сравнению с пиком, что по всей вероятности происходит в связи с усилением превращения в периферических тканях Т„ в метаболически более активный Тэ (Телпермен, Теппермен, 1989), Это подтверждает и коэффициент декодирования, значения которого в фазу спада популяционного цикла были достоверно выше {0.198±0.071 усл. ед.), чем при максимальной численности зверьков (0.025±0.002 усл. ед.).

Следует отметить, что при сравнении полученных данных в разные периоды популяционного цикла морфофункциональные изменения щитовидной железы были более выражены у самцов, чем у самок. Также выявлено, что с возрастом функциональная активность щитовидной железы полевок-экономок снижалась, что характерно и для других видов млекопитающих (Чернявский, Ткачев, 1972; Хмельницкий, Ступина, 1989; Антипин, 1997).

1.2. Структурно-функциональные особенности щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в условиях повышенного уровня естественной радиоактивности. Результаты проведенного исследования показали, что общий характер изменений морфологических и функциональных параметров щитовидной железы у животных с радио* активных участков совпадал в соответствии с фазами численности популяции с таковым у полевок с контрольного участка. Так, ИА щитовидной железы у зверьков как с контрольного, так и с радиоактивных участков в фазу спада численности ниже, чем в период их максимальной численности (табл. 2). Снижение активности тиреоидной ткани полевок в период спада численности подтверждает и ИФ железы, значения которого

Таблица 2

Соотношение структурных компонентов в щитовидной железе половозрелых полевок-экономок с контрольного и с радиоактивных участков в разные фазы численности популяции

Участок отлова Пол VvK, % Vv®3, % Vvc, % Vv™, % ИА, усл.ед.

Пик численности

Контрольный Самцы 38.911.0 54.6Ю.9 3.0±0.4 6.210.7 1.4

Самки 48.8И.4 45,8±1.1 2.6*0.3 3.8Ю.4 0.9

Радиевый Самки 50,011.8 44.6±1.5 3,310,4 5.0Ю.5* 0.9

Урано-радиевый Самцы 39.1 ±3.2 49.5±2.7 3.0Ю.7 5.510.4 13

Самки Д5,8±1,9 47.7±2.5 3,2±1.2 6.210.7* 1.0

Спад численности

Контрольный Самцы 44.5±2,4* 46,812.7* 6.110,8" 5.1И.2 1,1"

Самки 42,7±2,5* 46,6*2,7 5.910.9* 2.910,7 1.1

Радиевый Самцы 57.515.5* 33,3*2,4"" 4.210.7* 2.8±0.5" 0.6**

Самки 57.9±3.51'" 34.9±2.9Ж** 4.7±1,0 6.410.3**** 0.6"**

Урано-радиевый Самцы 60.415.9х* 33.814.2"* 3,011.0* 4.712.7 0,6й**

Самки 57,513.0м1** 34.012.81** 4,8±1,1 4.412.1 0,6"**

Примечание. Здесь и далее: W1 - объемная плотность коллоида; W*® - объемная плотность фолликулярного эпителия; Vve - объемная плотность стромы и сосудов; Vir"*- объемная плотность пзрафолл икул я рных клеток; ИА-индекс активности щитовидной железы. Различия достоверны между пиком и спадом при рр £ 0,05; "р £ 0.01; -х,р s 0,001; между контролем и опытом при *р < 0.05: "р ä 0,01; "*р £0.001.

обратно пропорциональны функциональной активности органа (табл. 3). Показано, что большинство исследуемых нами структурных параметров щитовидной железы у животных с радиоактивных участков изменялись в соответствии с фазой численности популяции, Содержание тиреоидных гормонов в сыворотке крови животных с радиоактивно-загрязненных территорий тоже зависело от фазы по пуля ци он но го цикла: во всех исследуемых группах в год слада численности уровень Т4 был ниже, а концентрация Т3в сыворотке крови полевок выше, чем в период их максимальной численности (рис. 1,2). Значения коэффициентов дейодирования у зверьков, обитающих на радиоактивных участках, также имели сходную тенденцию с контрольными особями.

Таблица 3

Морфометрические показатели щитовидной железы половозрелых полевок-экономок с контрольного и с радиоактивных участков в разные фазы численности популяции

Участок обитания Пол ЛФЭ, мкм □я, мкм Оф-Ов, мкм Мт-ое вф-ле Ыф-ое на п.зр. ИФ. уел ед.

Пик численности

Контрольный Самцы 8 0±0.1 6.0±0 3 66.0*4.0 16,9±0,6 69 9*2.8 83

Самки 6.2*0.6 51*02 60.2*41 16.8*0.8 84.0*12 6 97

Радиевый Самки 6.3*0 2 5.2*0.2 60.3*3.4 17 8±0.7 884*8 6 9.6

Урано-радиевый Самцы 8.1 ±04 6.2*0,2 60,3*4.0 22.7±1.2*" 98 2*6 6 74

Самки 6.1 ±0.2 5 4±0.2 59.3*6 0 18.5±1 3 85.3*5 6 9.7

Спад численности

Контрольный Самцы 7.2*0.2" 5.4*0,1* 73.1*2.9 22.4*1.3"' 94.7*7.1 10.1*

Самки 6.2*0.2 4.9±0,1 71.2*3.4 24,2*1,1"" 108.0*4 9 115'

Радиевый Самцы 5.1*0. Г" 4 4*0.1 *** 76.9*2.7 23,3*1.0 86.0*40 15.Г"

Самки 4.940.1й*** 4.8*0.09 67 7*2.3 19.5*0 8* 86,4*4.0™ 13.8е*

Урано-радиевый Самцы 6.610.3"*' 5.2Ю.0&™ 58.0*2.4" 16.1*1.1""" 86,8*85 8.8**

Самки 6 7*0.3 4.8±0.2' 65.3*3.1 21.1*1.4 82.7*7.3* 97

Примечание, Здесь и далее: ЛФЭ - высота фолликулярного эпителия; Ря - диаметр ядра; Оф-ов -диаметр фолликула; Мт-ов вф-ле- количество тиреоцитов в фолликуле: Мф-св на п.зр. - количество фолликулов на поле зрения; ИФ - индекс функции щитовидной железы.

Вместе с тем обнаружены различия с контролем (в аналогичную фазу численности) в морфофункциональном состоянии железы у полевок, отловленных на участках с повышенным уровнем радиоактивности. Так, у животных с радиоактивных территорий выявлено существенное уменьшение объемной плотности и высоты фолликулярного эпителия, а также увеличение количества коллоида втиреоидной паренхиме (особенно в спад численности популяции). Значения индексов железы подтверждали снижение функциональной активности исследуемой ткани у зверьков, отловленных на опытных участках по сравнению с контролем. Обнаружены расстройства кровообращения, связанные с застойным полнокровием крупных сосудов, их расширением, очаговыми кровоизлияниями, а также стазом в капиллярах. По данным литературы (Попова, 1984; Материй, 1996) нарушение микроциркуляции способствует развитию гипоксии в ткани, а вместе с тем дистрофии и атрофии клеток паренхимы. В наших исследованиях выявлены разнообразные изменения в тиреоидных клетках, выражающиеся в искривлении их формы, трудно различимых границах клеток, вспенивании и вакуолизации цитоплазмы, представляющие собой морфологические признаки жировой и белковой дистрофии. Наряду с деструктивными процессами проявлялись также реакции компенсаторно-приспособительного характера, выражающиеся в экстра- и интерфолликулярной пролиферации эпителия. Следует отметить, что у одних животных, испытывающих в среде обитания хроническое воздействие радиационного фактора низкой интенсивности, структурные перестройки охватывали значительную площадь тиреоидной паренхимы, тогда как у других лишь незначительную ее часть, У зверьков с у рано-радиевого участка нарушения в ткани железы проявлялись чаще и были более выражены, чем у полевок с радиевого участка. Данные радиоиммунологического анализа также свидетельствуют о

Т3

Кб 1—

самцы самки

Рис. 1. Содержание (нмоль/л; по оси ординат) Т, и Т4 в сыворотке крови половозрелых (1) и перезимовавших (2) полевок-экономок, обитающих на контрольном (□ ). радиевом (Щ) и урэно-радиевом {|) участках в фазу лика численности популяции.

самцы самки

Рис. 2. Содержание (нмолъ/л; по оси ординат) Т3 и Т, в сыворотке крови половозрелых (1) и неполовозрелых (2) полевок-экономок, обитающих на контрольном ( □). радиевом (Щ} и урано-радиевом (Ц) участках в фазу спада численности популяции.

большем отклонении от нормы концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови полевок, обитающих на урано-радиевом участке. Выявлены различия в реакции щитовидной железы самцов и самок на хроническое облучение г малых дозах. У половозрелых самок с радиоактивных участков в обе фазы популяционного цикла происходило достоверное увеличение числа парафолликулярных клеток в тиреоидной ткани по сравнению с контролем. Появление большого количества этих клеток наблюдали при раз-

личных состояниях организма, которые можно назвать стрессовыми или, во всяком случае, необычными (Войткевич, 1965; Глумова, 1987). Так, объемный вклад парафоллику-лярных клеток в щитовидную железу полевок-экономок, отловленных в первый год аварии с радиоактивных территорий в районе Чернобыльской АЭС, более чем в семь раз превышал этот показатель контрольных зверьков (Ермакова, 1991; Атлас патологических..,, 1994), У самцов число клеток этого типа было или в пределах контрольных значений (в фазу пика), или достоверно ниже нормы (в фазу спада). Деструктивные нарушения в большей степени развивались в щитовидной железе самцов, чем у самок. Морфологические признаки угнетения тиреоидной функции в условиях повышенного уровня радиоактивности также наиболее ярко проявлялись у самцов, что подтверждает результаты, полученные ранее (Ермакова, 1991). Значительные различия с контролем отмечены у самцов и по концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови, при этом у зверьков с радиевого участка отклонения ат нормы проявлялись в основном ло концентрации Т,, а с у рано-радиевого - по уровню Т3, который по данным литературы ((.агееп, 1пдЬаг, 1992; Лейкок и др., 2000; Назар емко, Кишкун, 2000) вносит основной вклад в поддержание тиреоидного статуса организма. Обнаружено, что с возрастом структурно-функциональные нарушения в щитовидной железе полевок, обитающих в условиях повышенного уровня радиоактивности, проявлялись более отчетливо.

В фазу спада численности популяции (по сравнению с пиком) в тиреоидной паренхиме животных с радиоактивных участков отмечали большее разнообразие структурных нарушений, таких как пикноз ядер тиреоцитов, полнокровие сосудов, склеивание эритроцитов в монетные столбики, обнажение стенки сосудов, более частые явления деск-вамации тиреоидных клеток в полость фолликулов, В щитовидной железе полевок в эту фазу популяционного цикла залегали различные по форме, размерам и интенсивности окраски коллоидного вещества фолликулы, большинство из которых имели гетерогенный по высоте эпителий, что отражает разную степень функциональной активности как тиреоицитов, так и в целом фолликулярных аденомеров. При высокой численности функциональная асинхронность в щитовидной железе полевок с опытных участков была менее выражена.

Обнаружена зависимость характера изменения уровня тиреоидных гормонов у животных с радиоактивных участков от фазы численности популяции. В период пика численности в сыворотке крови полевок с радиоактивно-загрязненных территорий отмечены высокие относительно контроля концентрации гормонов щитовидной железы (рис. 1). В год слада численности у зверькое разного пола отклонения от нормы по уровню тиреоидных гормонов имели разную направленность: у самцов выявлено уменьшение, а у самок-увеличение концентрации гормонов в сыворотке крови (рис. 2).

Таким образом, как следует из полученных данных, внутрипопуляционные процессы оказывают модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние щитовидной железы полевок-экономок в условиях радиоактивного загрязнения. Обитание полевок длительное время в условиях повышенной радиоактивности приводит к существенным изменениям в структурно-функциональном состоянии щитовидной железы зверьков, причем выраженность и характер ответной реакции исследуемого органа зависит от физиологического состояния как отдельной особи, так и популяции в целом.

2. Морфофункциональное состояние щитовидной железы мышей линии СВА после раздельного и сочетанного действия факторов радиационной и химической природы

2.1. Радиационные эффекты в тиреоидной ткани мышей после хронического действия ионизирующего излучения. Изучение влияния малых доз хронического у-об-лучения на морфологическое состояние щитовидной железы было необходимым этапом выявления особенностей сочетанного действия ионизирующего излучения и факторов химической природы.

Полученные результаты показали, что после действия ионизирующего излучения в диапазонах доз 1.4-1.8 сГр (30 сут.) и 4.3-5.4 сГр (90 сут.) статистически достоверное изменение большинства морфометрических параметров тиреоидной ткани мышей по

отношению к контролю происходило при минимальном радиационном воздействии (рис. 3). Тиреоциты как в мелких, так ив крупных фолликулах были гипертрофированны и имели кубическую или цилиндрическую форму. Высота фолликулярного эпителия достоверно выше нормы {р £ 0.001), в коллоиде наблюдали большое количество резорб-

Раздельное действие факторов

Сочетанное действие факторов

***___

а н9

I 2 А Б В I 1А 1Б 1В 2А 2Б 2В

Рис. 3. Высота фолликулярного эпителия (□) и диаметр ядра тиреоцитов (ц) в щитовидной железе мышей линии СБА после раздельного и сочетаемого действия ионизирующего излучения и нитрата игТЬ (разница по отношению к контролю е мкм).

Примечание. Здесь и далее: 1 -облучение в диапазоне доз 1.4-1.8 сГр; 2-облучение в диапазоне доз 4.3-5.4сГр; А - нитрат™ТЬ в концентрации 0,03 г/иг; Б - 0.10г/кг: В- 0,30 г/кг; 1А. 1Б, 1В, 2А, 2Б, 28 - варианты сочетаемых воздействий ионизирующего излучения и нитрата ягТГ|.

ционных вакуолей, что является свидетельством активации гормонопоэза. Диаметр ядер тиреоцитов варьировал в широких пределах (5.3±0.5 мкм). Отмечали изменения в соотношении коллоида и эпителия по сравнению с контролем (рис. 4). В результате величина ИА щитовидной железы у мышей после 30-суточного воздействия ионизирующей радиации по сравнению с контрольными значениями достоверно возросла (1.4 усл. ед. -

VvK

* 6 it-VvnK!_*.u

^60 т * ^ Ж -

6 4 VvTlK-----+-

60

- ч УУФЭ

контроль --А- облучение

Рис. 4. Соотношение структурных компонентов в тиреоидной паренхиме мышей линии СБА последействия ионизирующего излучения в течение 30-и сут. едозе 1.4-1.8сГр(1)и90сут. в дозе 4.35.4 сГр (2), %,

опыт, 0,9 - контроль). ИФ железы также статистически значимо отличался от нормы. Кроме того, у животных этой опытной группы выявлены расширение кровеносных сосудов, иногда со стазом эритроцитов и очаговые кровоизлияния.

После увеличения интенсивности воздействия радиационного фактора {4.3-5,4 сГр, 90 сут.) большинство морфологических параметров и значения индексов железы соответствовали контролю (рис. 4), Многие исследователи объясняют наличие регистрируемого в эксперименте дозонеза висим ого участка функционированием репарационных систем (Зайнуллин, 1988; Бурлакова, 1994; Евсеева, Гераськин, 2001). Однако высота клеток фолликулярного эпителия и диаметр их ядер у данной группы животных оставались статистически значимо выше нормы, но это различие было менее существенно, чем при 30-суточном радиационном воздействии (рис, 3).

2.2. Влияние нитрата на структуру щитовидной железы мышей. Результаты морфологического анализа показали, что биологический эффект в тиреоидной ткани животных был более выражен после хронического поступления нитрата в количестве 0.10 и 0.30 г/кг, чем после 0.03 г/кг. Введение радионуклида в больших количествах приводило к достоверному по отношению к контролю увеличению вклада фолликулярного эпителия в тиреоидную ткань (0.10 г/кг на 9,9; 0,30 г/кг на 8.7%) и уменьшению объемной плотности коллоида (на 7.9 и 9.4% соответственно) (рис. 5). При минимальном поступлении вещества (0.03 г/кг) данные параметры достоверно от нормы не отличались, но следует отметить высокую вариабельность морфофункциональных показателей, которая была выше не только в пределах опытной группы животных, но и в отдельно взятой железе. Высота тиреоцитов и диаметр их ядер были статистически значимо выше нормы после всех используемых концентраций нитрата тория (рис. 3), что наряду с индексами щитовидной железы свидетельствует о повышенной функциональной активности исследуемой ткани. Кроме того, для всех экспериментальных групп животных было характерно уменьшение количества фолликулов на поле зрения, прослеживалась тенденция к снижению объемной плотности стромы и сосудов. Наблюдали процессы десквамации фолликулярного эпителия, дистрофические изменения тиреоцитов, а также скопления эритроцитов в коллоиде некоторых фолликулов. Наряду с деструктивными изменениями интенсивно протекали компенсаторно-приспособительные перестройки тиреоидной паренхимы, такие как гипертрофия и гиперплазия фолликулярного эпителия, иногда с образование подушечек Сандерсона и поевдососочков. Также отмечали, что после воздействия нитрата "ПТ) в разных концентрациях происходило достоверное повышение объемной плотности парафолликулярных клеток. Увеличение количества клеток этого типа наблюдали и после 30-суточното низкоинтенсивного воздействия радиации. Есть мнение, что наиболее рациональным и экономичным способом восстановления радиационных повреждений, возникающих в тиреоидной ткани, является обновление структуры железы (Ткачев, 1970). Считают, что явления гиперплазии происходят при длительной функциональной нагрузке, когда оказывается недостаточным включение в активную работу структур которыми располагает орган (Бомаш, 1981; Структурные основы..., 1987). С другой стороны гиперплазия тиреоидной ткани (как диффузная, так и очаговая) может явиться тем пред опухолевым состоянием, которое создает условия для дальнейшего развития новообразований щитовидной железы (Хмельницкий, 2002).

2.3. Действие нитрата Л/а на морфологическое состояние щитовидной железы мышей. Нитрат Иа в разных концентрациях, как и нитрат 1171Ь вызывал структурно-функциональные изменения в щитовидной железе, указывающие на повышение ее функциональной активности. Наряду с этим выявлены существенные различия в ответной реакции щитовидной железы на действие этих факторов. Если после введения животным нитрата агТ(1 отмечали преимущественно активацию ги пер пластических процессов, то воздействие нитрата На приводило к выраженным деструктивным изменениям в тиреоидной паренхиме (дистрофические процессы в тиреоцитах, обнажение стенки фолликулов, разрушение тиреоидных клеток, их десквамацию, глыбчатый коллоид, дегенерирующие фолликулы, сосудистые расстройства). Кроме того, после всех используемых концентраций нитрата Ыа достоверно уменьшалось число фолликулярных единиц на одно

6 4 У*ПК|-(■

60 * б V

УУФЭ \\ПК I—ЕЙ-

60 6 4

\ЧФЭ \ЧПК>

20\ц0 60

-О- контроль. о.оз г/кг 0.10 г/кт -О— 0.30 г/кг

Рис. 5. Соотношение структурных компонентов в тиреоидной паренхиме мышей линии СВА после воздействия нитрата (|) и нитрата Иа (II), %.

поле зрения, а также отмечали тенденцию к снижению процентного вклада стромы и сосудов в общую площадь паренхимы.

Обнаружено, что большинство структурных параметров изменялись после суммарного поступления нитрата N8 в количестве 0.03 г/кг, что особенно ярко выражалось в перераспределении объемных плотностей коллоида и эпителия в тиреоидной паренхиме (р < 0,05), Значения индексов щитовидной железы также демонстрировали максимальный уровень функциональной активности исследуемой ткани у этой опытной группы животных (ИА щитовидной железы отличался от нормы на 0.4, ИФ - на 0.3 усл. ед.).

2.4. Морфофункциональныв особенности щитовидной железы мышей после сочетанного действия ионизирующего излучения и нитрата Изучение разных вариантов сочетанного действия ионизирующего излучения и нитрата гэгТЬ показало, что интенсивность радиационного воздействия оказывала влияние на направленность биологического ответа тиреоидной паренхимы, а выраженность эффекта зависела от соотношения дозы облучения и концентрации химической составляющей. Так, судя по морфологическому состоянию и индексам, щитовидная железа животных, испытывающих 30-суточное воздействие ионизирующей радиации (1.4-1.8 сГр) совместно с нитратом М2ТЬ (0.03, 0.10 и 0.30 г/кг}, имела более высокий уровень функциональной активности по сравнению с контрольными значениями. Отмечали повышение вклада фолликулярного эпителия в общую площадь железы (р £ 0.001) (рис. 3), сильную вакуолизацию коллоида. Вследствие усиления синтетических процессов апикальная часть тиреоцитов в некоторых фолликулах просматривалась неотчетливо. Большие гетерохромные ядра эпителия располагались в основном апикально, нередко имели неровные контуры и многочисленные инвагинации, порой придающие ЯДРУ причудливую форму. В паренхиме встречали крупные гилеремированкые сосуды, тогда как соединительнотканные прослойки между фолликулами в основном становились тоньше. Установлено, что большинство изученных параметров щитовидной железы достоверно отличалось от контроля после сочетанного воздействия ^-облучения и минимальной концентрации нитрата гэгТЬ.

После более интенсивного радиационного действия (90 сут., 4.3-5.4 сГр) в сочетании с нитратом ^ЧЬ на гистологических препаратах щитовидной железы наблюдали темноокрашенный коллоид без вакуолей резорбции, отсутствие полярности в тиреоци-тах, уменьшение относительно контрольных значений количества и высоты фолликулярного эпителия, диаметра ядер тиреоидных клеток, массовое отторжение тиреоцитов в полость фолликула и их лизис, обнажение стенки фолликулярного аденомера. Обнаружено. что структурные параметры щитовидной железы мышей в большей степени отклонялись от нормы после сочетанного воздействия ионизирующей радиации в течение 90 сут. и нитрата г32ТИ в количестве 0.03 и 0.10 г/кг, чем после 0.30 г/кг,

В щитовидной железе животных после разных вариантов сочетанного действия радиации и нитрата 13гТЬ отмечали пролиферацию фолликулярного эпителия. Также обнаружены эритроциты в коллоиде фолликулов, что наблюдали и при действии соли тория без облучения. Наряду с зтим выявлены морфологические особенности, которые в предыдущих экспериментальных исследованиях не отмечали, такие как скопление ге-мосидерина в клетках фолликулярного эпителия, разрастание жировой ткани и участки лимфоидной инфильтрации. Очаги лимфоидной инфильтрации при сочетанном действии хронического у-облучения и нитрата были обнаружены и в печени мышей линии СВА {Гурьев, Материй, 2000).

Для получения точных количественных оценок характера ответа щитовидной железы на сочетанное действие у-облучения и нитрата а2ТЬ был проведен дисперсионный анализ и вычислены коэффициенты взаимодействия. Установлено, что на формирование морфофункциональных изменений в тиреоидной паренхиме оказывали влияние все изученные факторы, при этом основной вклад в биозффекг обусловлен у-облучением, вторым по значимости оказался вклад сочетанного действия факторов, а наименьший вклад в наблюдаемые изменения вносил нитрат (рис. б). Разный вклад факторов в формирование морфологических изменений в щитовидной железе свидетельствует о неодинаковых механизмах их биологического действия. Значения коэффициентов взаимодействия (табл. 4) показали, что для большинства исследуемых параметров щито-

У\К

УУС

УУПФ

* с с

а ^ ^ ^

ЬФЭ Оя N ф-ов

кие изменения щитовидной железы мышей линии СБА (О - ^-облучение; ТЬ - нмгрзт гг27Ь, С - сочетаемый эффект).

видной железы животных после сочетанного действия у-обл учения и нитрата характерны нелинейные эффекты действия агентов преимущественно антагонистического характера ). Проявление антагонизма наиболее ярко выражено при совместном воздействии нитрата в разных концентрациях и у-обл учения в течение 90 сут. {4,35.4 сГр).

Таблица 4

Значения коэффициентов взаимодействия (К*«> после сочетанного действия ионизирующего излучения и нитрата на щитовидную железу мышей линии СВА

г/кг) УуК | УуФЭ | \Л/С | \М1К | №>Э | Оя | Оф-ов | Мт-ов | Ыф-ов

у-обл учение 30 сут. (1.4-1.8 сГр)

0,03 -0.49* 25.5* 0.42 -1.16"* 0.33'" 0 64 0 20 0.60* -0.10*

0.10 -0.02 0.16 0.13* -0.82*" 0.22* 0.28 -0.21 -1.02"* -0.10***

0.30 -024 0.07 048 -0.70* 0.24 0.30 0.30 0.39 0.02"*

у-облучение 90 сут, (4.3-5.4 сГр)

0.03 0.55"* 1.00 -2.65" 033" 0.15*'* 0.25*" ^.00" -3 38* 0,35

0 10 0.61*" -0.67"* -1.90 1.19 Ч) 02"* -0.33" 027*" 1.70* -1.18'

0.30 -0.16*"* 008*** 0.47 0 -0.41"" -0,18* 0.5В*" -0.38 1.49*

Примечание. Здесь и далее * - нелинейные эффекты достоверны при р й 0,05; **- при р < 0.01; *"-При р£ 0.001.

2.5. Ссчетанное действие ионизирующего излучения и нитрата N3 на тиреоид-ную паренхиму мышей. Обнаружено, что во всех экспериментальных группах животных после сочетанного действия ионизирующей радиации и нитрата Ыа происходило перераспределение структурных компонентов тиреоидной паренхимы, указывающих на напряжение морфофункционального состояния щитовидной железы. Отчетливо прослеживались деструктивные процессы, тогда как компенсаторно-приспособительные реакции тиреоидной паренхимы выражены слабо. Для одних животных была характерна деструкция тиреоидной паренхимы вплоть до утраты фолликулярного строения исследуемой ткани. Подобные нарушение наблюдали после урановой интоксикации (Зидраш-ко, Головин, 1963) и в первый год аварии на ЧАЭС (Ермакова, 1991). Для других -отмечали скопления резко увеличенных в размере фолликулов с атрофичной эпителиаль-

ной выстилкой, заполненных плотным темноокрашенным коллоидом, подобная гистологическая картина свидетельствует о макрофолликулярном зобе с кистоэным перерождением фолликулов.

Данные дисперсионного анализа (рис. 7), свидетельствуют о том, что для большинства исследуемых параметров щитовидной железы наиболее существенным является вклад с сметанного действия факторов, в этой связи важность учета нелинейных эффектов (антагонизма, синергизма) при оценке воздействия у-облучения и нитрата Ыа очевидна. Ионизирующее излучение внесло наибольший вклад в изменения количества тирео-цитов в фолликуле и высоты фолликулярного эпителия. Вклад нитрата N3 оказался наименьшим, Результаты расчетов К\« (табл. 5) показали, что после 30-суточного действия факторов отмечали как антагонистические, так и синергические типы взаимодействия излучения и нитрата Ыа на показатели щитовидной железы. После сочетанного действия у-обпучения в течение 90 суг. и затравки нитратом Ыа увеличивалось количество параметров для которых биологический эффект был достоверно выше порога аддитивности.

УуК УУФ ЬФЭ

ШЛ-

Оф-ов 1Мт-ов

Рис 7, Относительный вклад {%) хронического у-облумения и нитрата N8 е морфологические изменения щитовидной железы мышей линии СВА{0-у-о&пучение; N3- нитрат Ыа; С -сочетанный эффект).

Таблица 5

Значения коэффициентов взаимодействия (Кш) после сочетанного действия ионизирующего излучения и нитрата N3 на щитовидную железу мышей линии СВА

Условия эксперимента УЖ УУФЭ У\гС УуПК ЬФЭ □я Оф-ов №-ов Ыф-ов

1.4-1,8 сГр и 0.10 г/кг 1.57" 1.25 1.05 0,97 0,51 0.63 -0.50" -0.08 0.24

1.4-1.8 сГр и 0.30 г/кг 0.74 0.69 0.19* 2,15* 0.49 0.86 -0.60 1.50 2.3**

4.3-5.4 сГр и 0.03 г/кг 1.48* 1.05 0.67 0.4 1.10 1.00 18.0* 3.30* 2.48"*

2,6, Оценка раздельного и сочетанного воздействия факторов радиационной и химической природы на щитовидную железу мышей линии СВА методом главных компонент. Геометрическое отображение полученных результатов в координатах а,-аг. а,-а3 и аг-аэ, определяемых наиболее существенными факторами (первыми тремя), в представлении главных компонент приведено на рис. 8. Группировка данных в пространстве первых трех факторов позволила выявить особенности действия у-облучения и нитрата К2Т11, обусловленные дозовыми нагрузками и эффектами взаимодействия; группы раз-

2,00 "»i 0.00-1

1.50- -0.20-

1,00-

0.50- / -0.40-

0.00- \4 б ; -0 60-

-0.50- -»—1—1— ч-1-1- "1 „ * -1 -0.80- -1-

г\

1 1 ! I

ч >

К

I 00

2.00

0.00т-а,

-0.20- --0 40--

-0.60---0.80--

3.00 4.00 .'"В

Ч л

ч-1—

1,00

—I—I-

2.00

3.00

а ; ,.-„-.....

*/' \1-0 *'б Т/

ооо

0.50

1.00

Я1 -1

1,50

4.00

Рис. 8 Группировка признаков в пространстве главных компонент (э,-а2, а,-а3 и а^а^ при нормировании результатов исследований на общий контроль (к).

дельного (1, А, Б, В) и сочета иного действия (1А, 1Б, 1В) разделяются, что свидетельствует о формирований различных эффектов в щитовидной железе в условиях раздельного и совместного действия исследуемых факторов. Из этого следует, что изменение морфологических параметров тиреоидной паренхимы при сочетанием действии '¡-облучения и нитрата невозможно предсказать на основе результатов полученных после изучения их раздельного действия.

Судя по локализации групп признаков в пространстве выявлено, что в большинстве случаев дальше от контрольной точки (К) находятся данные раздельного действия факторов (1, А, Б, Б), чем их сочетай но го действия, что подтверждает, выявленные нами ранее при помощи Кю, антагонистические эффекты взаимодействия у-обпучения и 23гТ1г Кроме того, внутри каждой области локализации признаков (границы проведены произвольно) отмечали ряд особенностей. Так, при раздельном действии гаТЬ точка А (0.03 г/кг) находится ближе к контролю (К), чем Б и В (0.10 и 0.30 г/кг соответственно), тогда как из анализа результатов сочетанного действия тория с у-облучением следует, что увеличение интенсивности воздействия до 0.30 г/кг (1В) уменьшает проявление эффекта по сравнению сточками 1А и 1Б, приближая результат к контрольной группе. В связи с этим можно предположить существование некоторых адаптационных механизмов, снижающих эффект при определенном увеличении интенсивности воздействия в условиях сочетанного действия этих факторов.

При раздельном и сочетай ном действии ионизирующего излучения и нитрата Ма выявлена сходная локализация точек 1, б, 16 в пространстве. Дальше всех от контроля находится точка 16, отображающая сочетанное воздействие факторов, что свидетельствует о большей эффективности совместного действие радиационного фактора и нитрата На в изучаемой концентрации, чем их раздельного действия.

Таким образом, данные морфометрического анализа, обработанные методом главных компонент, подтверждают результаты, полученные нами ранее, и свидетельствуют О выраженной реакции щитовидной железы на хроническое действие факторов радиационной и нерадиационной природы. По результатам этого анализа наиболее информативными параметрами тиреоидной паренхимы оказались высота фолликулярного эпителия и объемная плотность парафолликулярных клеток, которые можно ре ко мен до-

гать для использования в качестве критериев оценки состояния щитовидной железы мышевидных грызунов, находящихся длительное время под воздействием радиационное мических факторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенного комплексного исследования в природных условиях были выявлены существенные различия в строении щитовидной железы и содержании тире-оидных гормонов в крови полевок-экономок с контрольного участка в зависимости от фазы популяционного цикла. Наши данные согласуются с полученными ранее результатами морфологического исследования тиреоидной ткани леммингов и полевок-зконо-мок (Чернявский, Ткачев, 19Й2; Ермакова, 1991; Хлыновская, 1996) и подтверждают значимость эндокринных механизмов в регуляции численности популяции.

По морфологическим критериям 8 фазу спада по сравнению с пиком численности популяции щитовидная железа полевок, отловленных как на контрольном, так и на радиоактивных участках отличалась большим полиморфизмом и находилась в менее активном состоянии, что сочеталось с пониженным содержанием в сыворотке крови Т4 и компенсаторным подъемом уровня Т3. Вместе с тем обнаружены различия с контролем (в аналогичную фазу численности) в структурно-функциональном состоянии щитовидной железы животных с радиоактивно-загрязненных участков. Длительное обитание полевок-экономок на территориях с повышенной естественной радиоактивностью приводило к изменению морфологических параметров тиреоидной паренхимы, указывающих на снижение ее функциональной активности. Выявлено существенное уменьшение объемной плотности и высоты фолликулярного эпителия, увеличение количества коллоида. разнообразные изменения в тиреоцитах, выражающиеся в искривлении их формы, трудно различимых границах клеток, встречались также дегенерирующие фолликулы, имеющие тиреоциты с ликнотическими гиперхромными ядрами. Отмечали расстройства кровообращения связанные с застойным полнокровием крупных сосудов, их расширением, очаговыми кровоизлияниями, а также стазом в капиллярах.

Обнаружены существенные отклонения от нормы в уровне тиреоидных гормонов е сыворотке крови полевок, обитающих в условиях хронического действия низкоинтенсивного облучения. В фазу пика численности в сыворотке крови зверьков с радиоактивно-загрязненных территорий выявлены высокие относительно контрольных значений концентрации гормонов щитовидной железы. В период спада численности у животных разного пола, обитающих в условиях повышенной естественной радиоактивности уровень тиреоидных гормонов по сравнению с нормой имел разную направленность (у самцов - снижался, а у самок - повышался).

Следует отметить, что выраженность наблюдаемых нами изменений по большинству морфологических и функциональных параметров щитовидной железы в значительной степени зависела от типа радиоактивного загрязнения участка отлова и фазы численности популяции. Нарушения в структурно-функциональном состоянии щитовидной железы наиболее ярко проявлялись у полевок с урано-радиевого участка, который отличался от радиевого большей мощностью экспозиционной дозы, а также значительным содержанием урана, являющегося более токсичным элементом по сравнению с радием (Левина, 1972; Журавлев, 1990). В фазу спада численности популяции в тиреоидной паренхиме животных с радиоактивных участков отмечали большее разнообразие структурных нарушений по сравнению С пиком. Эффективность радиационного воздействия зависела также от полз и возраста животного.

Результаты экспериментальных исследований, проведенных на мышах линии СВА, свидетельствовали о чувствительности щитовидной железы к раздельному и сочетай-ному действию факторов низкой интенсивности радиационной и химической природы. При раздельном действии у-излучения биологический ответ тиреоидной паренхимы был более выражен при меньшей дозовой нагрузке (1.4-1.8 сГр), об этом свидетельствуют и данные литературы {Бурлакова, 1994). Введение в организм животных нитрата ^ПТ! или нитрата N9 показало, что оба фактора приводили к структурно-функциональным изменениям в органе, степень выраженности которых зависела от природы вещества и его концентрации. Воздействие нитрата гэгТТ1 оказалось наиболее эффективным в количе-

ствах 0.10 и 0.30 г/кг, тогда как нитрат На вызывал максимальные структурные перестройки в щитовидной железе при суммарном поступлении 0.03 г/кг. Изучение разных вариантов сочетанного действия ионизирующего излучения с нитратом ^ТЬ свидетельствовало о том, что интенсивность радиационного воздействия, включающая фактор времени и дозовую нагрузку, оказывала влияние на направленность биологического ответа тиреоидной паренхимы. Выраженность этого ответа зависела от соотношения дозы облучения и концентрации нитрата И2ТЬ, По результатам дисперсионного анализа основной вклад в морфофу национальные перестройки щитовидной железы при сочетан-ном действии ионизирующей радиации и нитрата 23гГЬ вносило у-облучение. При взаимодействии радиации с нитратом N3 решающее значение имело сочетанное действие исследуемых факторов. В рассматриваемом нами интервале доз и концентраций сочетанного воздействия агентов радиационной и химической природы характерно проявление нелинейных эффектов взаимодействия. Подобные результаты получены и на других объектах в области малых доз и интенсивностей (Журавлев, 1990; Ильин и др., 1991; Маленченко, 1991; Василенко, 1996; Петин, Сынзыныс, 1998; Евсеева, Гераськин, 2001). После у-облучения и введения нитрата 232ТЬ нами выявлены в основном антагонистические эффекты, тогда как воздействие ионизирующей радиации совместно с нитратом Ма вызывало наряду с антагонизмом и достоверные синергические проявления взаимодействия раздражителей. Однако, в настоящее время, эффекты взаимного усиления/ ослабления воздействующих факторов не учитываются при нормировании техногенной нагрузки на природные экосистемы, основные принципы которого базируются на основе сложения эффектов раздельного действия агентов.

ВЫВОДЫ

1. Внутрипопуляционные процеосы оказывают модифицирующее действие на структурно-функциональное состояние щитовидной железы мышевидных грызунов в условиях радиоактивного загрязнения среды обитания. По морфологическим параметрам в фазу слада по сравнению с пиком численности популяции полевок-экономок тиреоид-ная паренхима находится е менее активном состоянии, что сочетается с пониженным содержанием в сыворотке крови Т„ и компенсаторным подъемом уровня Т3.

2. Обитание популяций полевок-экономок в течение многих поколений в условиях повышенного уровня естественной радиоактивности вызывает понижение высоты и объемной ппотности фолликулярного эпителия, увеличение объемной плотности коллоида и парзфолликулярных клеток, изменение формы фолликулов, нарушение кровообращения, пикноз ядер тиреоцитов, а также изменение концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови. Эффективность радиационного воздействия зависит от пола и возраста животного, а также от фазы популяционного цикла.

3. Наиболее выраженные отклонения от нормы ги сто морфологических параметров щитовидной железы и уровня тиреоидных гормонов отмечены у полевок-экономок, обитающих на урано-радиевом участке.

4. Щитовидная железа мышевидных грызунов чувствительна к хроническому облучению в малых дозах (от 1.4 до 5.4 сГр), выраженность биологического ответа тиреоидной паренхимы определяется интенсивностью радиационного воздействия.

5. Действие разных концентраций нитрата П2Т11 или нитрата Ыа на организм мышей линии СБА приводит к морфологическим изменениям в щитовидной железе, которые направлены на повышение функциональной активности исследуемой ткани. При этом степень выраженности биологического ответа тиреоидной паренхимы зависит от природы вещества и его концентрации. Нитрат Й2ТЬ оказался наиболее эффективным для исследуемых параметров при суммарном поступлении 0.10 и 0.30 г/кг, а нитрат Ыа-О.ОЗ г/кг.

6. При сочетанием воздействии ионизирующего излучения с нитратом решающую роль в морфофункцискальных перестройках щитовидной жепезы играет радиационное воздействие, тогда как при облучении животных совместно с нитратом Ыа наиболее существенным является вклад сочетанного действия этих факторов.

7, В условиях сочетаиного действия факторов радиационной и нерадиационной природы характерно проявление нелинейных эффектов взаимодействия, что необходимо учитывать при оценке действия радиационно-химического загрязнения на организм мелких млекопитающих в природной среде. После у-облучения и введения нитрата и:гГЬ отмечали преимущественно антагонистический характер взаимодействия раздражителей, тогда как у-обл учение совместно с нитратом Ыа вызывало как антагонистические, так и синергические эффекты взаимодействия факторов.

8. Наиболее чувствительными показателями тиреоидной паренхимы в условиях проведенного исследования оказались высота фолликулярного эпителия и объемная плотность парафолликулярных клеток, которые можно рекомендовать в качестве критерия оценки действия факторов радиационной и нерадиационной природы на щитовидную железу.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Раскоша О.В. Морфологическое состояние щитовидной железы полевок-экономок при хроническом воздействии ионизирующей радиации II Матер. XXXVII Междунар. науч.-студ. конф. «Студент и научно-технический прогресс». Биология, Ч. 2. Новосибирск, 1999. С. 89-90.

2. Раскоша О.В., Ермакова О.В. Влияние хронического гамма-облучения на состояние щитовидной железы полевок-экономок в природных условиях и в эксперименте // Тез. докл. VII Между нар. экол. симп. «Урал атомный, Урал промышленный». Екатеринбург, 1999. С, 39-41.

3.Ермакова О.В., Раскоша О.В. Гистологический анализ состояния щитовидной железы мышей при сочетанном действии ионизирующего излучения и нитрата тория II Сочетанное действие факторов радиационной и нерадиационной природы на растительные и животные организмы. Сыктывкар, 2000. С. 34-44. (Тр. Коми НЦ УрО РАН; № 164,).

4. Ras kos ha O.V. Structural changes in thyroid gland of the mice of the CBA line under the combined effect of ionizing radiation and thorium nitrate Я Radiation dose and health effects: Abstr. V Intern, conf. on high levels of natural radiation and radon areas. Munich (Germany), 2000. P. 179.

5. Раскоша O.B., Ермакова О.В. Морфологическое состояние щитовидной железы полевок-экономок после воздействия малых доз ионизирующего излучения в природных условиях и в эксперименте // Матер. Междунар. конф. «Экология северных территория России. Проблемы, прогноз ситуаций, пути развития, решения». Архангельск, 2002. Т. 2. С. 199-203.

6. Ras hos ha O.V. Ermakova O.V, Structural and Functional Indices of Thyroid Gland and Ovaries of Tundra Voles Depending on Duration of Exposure to Ionizing Radiation П Abstr. 2"" AMAP International symposium on environmental pollution of Arctic. Rovaniemi (Finland), 2002. P-R 14.

7. Раскоша О.В. Ермакова О.В. Морфологическая оценка состояния щитовидкой железы попевок-экономок (Microtus oeconomus Pall.) последействия хронического у-облучения в малых дозах П Матер, докл. II Междунар. науч.-практич. конф. «Тяжелые металлы, радионуклиды и элементы биофилы в окружающей среде». Семипалатинск, 2002. С. 354-359.

8. Ермакова О.В., Раскоша О.В. Влияние хронического у-облучения на состояние щитовидной железы попевок-экономок Н Вестник НЯЦ Республики Казахстан, «Радиоэкология. Охрана окружающей среды», 2002. Вып. 3. С. 76-80.

9. Раскоша О.В, Тиреоидный статус полевок-экономок {Microtus oeconomus РвЧ.). Обитающих в биогеоценозах повышенной естественной радиоактивности И Вестник Института биологии Коми НЦ УрО РАН, 2002, № 6, С.14-16,

10. Раскоша О.В. Исследование морфологического и функционального состояния щитовидной железы полевок, обитающих на радиоактив но-за грязненных территориях Республики Коми // Матер, докл. десятой мол одеж. науч. конф. «Актуальные проблемы биологии и экологии». Сыктывкар, 2003. С. 183-185.

11. Раскоша O.B. Ермакова О.В., Курашов A.B. Оценка сочетайного воздействия ионизирующего излучения и нитрата тория на щитовидную железу мышей линии СВА методом главных компонент II Тезисы докладов III съезда по радиационным исследованиям (радиобиологии и радиоэкология). Киев, 2003, С. 183.

12. Раскоша О.В., Ермакова О.В. Гормональная и морфологическая характеристика щитовидной железы полевок-экономок, обитающих в условиях повышенного уровня радиоактивности II Радиоэкология и биология низко интенсивных воздействий. Сыктывкар, 2003. С. 35-46. (Тр. Коми НЦ УрО РАН; Na 172).

13. Раскоша О.В., Ермакова О.В., Курашов A.B. Раздельное и сочетанное действие гамма-излучения и нитрата тория на морфологические показатели щитовидной железы мышей линии СВА // Радиоэкология и биология низ ко интенсивных воздействий, Сыктывкар, 2003. С. 133-141. (Тр. Коми НЦ УрО РАН; Ms 172.),

Тираж 100

Лицензия №19-32 от 26.11.96 г. КР 0033 От 03.03.97

Заказ 02(04}

Информационно-издательская группа Института биологии Коми научного центра Уральского отделения РАН 167982, г Сыктывкар, ул. Коммунистическая, д. 28