Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние гамма-облучения самцов крыс в нестерилизующих дозах на психофизиологическое развитие их потомства двух поколений

ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние гамма-облучения самцов крыс в нестерилизующих дозах на психофизиологическое развитие их потомства двух поколений"

На правах рукописи

ПАНФИЛОВА Виктория Викторовна

ВЛИЯНИЕ ГАММА-ОБЛУЧЕНИЯ САМЦОВ КРЫС В НЕСТЕРИЛИЗУЮЩИХ ДОЗАХ НА ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ИХ ПОТОМСТВА

ДВУХ ПОКОЛЕНИЙ

03.01.01 - Радиобиология

АПР 2015

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Обнинск-2015

005566709

Работа выполнена в Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф.Цыба — филиале Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный медицинский исследовательский центр им. П.А. Герцена» Министерства здравоохранения Российской Федерации (МРНЦ им. А.Ф.Цыба-филиал ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» Минздрава России)

Научный руководитель:

- Жаворонков Леонид Петрович, доктор медицинских наук

Официальные оппоненты:

- Удалова Алла Александровна, доктор биологических наук, Обнинский

Институт атомной энергетики - филиал Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», и.о. заведующего кафедрой экологии;

- Штемберг Андрей Сергеевич, доктор биологических наук, Государственный

научный центр Российской Федерации «Институт медико-биологических проблем» Российской академии наук, заведующий отделом экспериментальной биологии и медицины.

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение Государственный научный центр "Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И.Бурназяна» Федерального медико-биологического агентства России.

Защита состоится 15 мая 2015 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 208.132.01 при Медицинском радиологическом научном центре им. А.Ф.Цыба - филиале Федерального государственного бюджетного учреждения «Федеральный медицинский исследовательский центр им. П.А. Герцена» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 249036, г. Обнинск Калужской обл., ул. Королёва, 4.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МРНЦ им. А.Ф.Цыба-филиале ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» Минздрава России.

Автореферат разослан « » марта 2015 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета у^ ^_ Палыга Геннадий Фёдорович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования.

Последствия облучения в дозах, вызывающих острую лучевую болезнь разной тяжести, патогенез таких поражений и основные способы противолучевой терапии разработаны довольно подробно, хотя и не окончательно. Такого нельзя сказать про биологические эффекты существенно меньших поглощенных доз, не вызывающих значимых для жизни соматических повреждений. Подобные исследования могут расширить представления о первичных механизмах действия радиации на половые клетки и способствовать пониманию сложного механизма реализации генетических повреждений. «Соматические» эффекты радиации по тестам, характеризующим течение и исходы беременности, а также выживаемость потомства в раннем возрасте, их физические кондиции, наличие радиационно-индуцированных уродств и т.п. выявить методически несложно. Существенно сложнее оценить физиологическую полноценность внешне (соматически) нормальных особей -потомков облученных родителей, или одного из родителей. Так, на территориях, загрязненных в результате Чернобыльской аварии, проживает значительное количество населения; у них, а также у ликвидаторов, получивших относительно небольшие дозы облучения, рождаются дети, и есть данные, говорящие об отставании их психофизиологического развития по сравнению с детьми других регионов. Корректному проведению такого анализа мешает трудность учета социальных факторов, влияние которых также может сказываться на полноценном развитии ЦНС. С учетом этих обстоятельств явным научным преимуществом обладают экспериментаторы-радиобиологи и физиологи, в распоряжении которых имеется ряд тестов и подходов, позволяющих получить ценную научную информацию и сделать адекватные выводы.

Одним из важных показателей физиологической полноценности или неполноценности потомства могут являться изменения в когнитивных функциях мозга, однако до настоящего времени наблюдается недостаток научной информации в этой области знаний. Все сказанное и обусловливает актуальность более глубокого и детального экспериментального изучения влияния относительно невысоких, не летальных доз радиации на организм млекопитающих и их потомство.

Цели и задачи исследования.

Целью настоящей работы являлось изучение психофизиологического развития потомства первого и второго поколений самцов крыс, которые подверглись гамма - облучению в нестерилизующих дозах на разных стадиях сперматогенеза.

Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи исследования:

1. Оценить когнитивные функции мозга потомства двух поколений самцов крыс линии Вистар, подвергшихся острому гамма-облучению в разных дозах;

2. Изучить особенности нервной организации потомков облученных самцов по тесту поведения в открытом поле;

3. Провести сравнительный анализ характера и степени выраженности лучевых эффектов в зависимости от поглощенной дозы и стадий сперматогенеза в момент радиационного воздействия на самцов-родителей;

4. Оценить на одной из эффективных доз преимущественный способ трансгенерационной передачи негативных эффектов радиации;

5. Определить «порог» вредного онтогенетического действия радиации по изучаемым тестам.

Научная новизна и практическая значимость работы.

Впервые установлено, что облучение половых клеток самцов в дозах, не вызывающих даже временной стерилизации проявляется в изменении психофизиологического состояния потомства. Это выражается в ухудшении процессов, опосредующих условно-рефлекторную деятельность, а также регистрируется отклонение в поведении животных в открытом поле (тест ОИР).

Впервые показано, что изменение в функциональном состоянии ЦНС прослеживается и во втором поколении, причем эти опосредованные радиацией эффекты более выражены в том случае, если оба родителя являются потомками облученных самцов.

Полученные результаты имеют несомненное значение для фундаментальной радиобиологии. Тем не менее, с учетом проживания на загрязненных радионуклидами территориях населения в репродуктивном возрасте, а также единичных сведений об отклонениях в психофизиологическом развитии детей таких родителей, полученные данные имеют и практическое значение, так как подтверждают возможность таких негативных эффектов и заставляют осознанно относиться к таким ситуациям, даже при достаточно низких дозах радиации. С точки зрения сохранения генофонда популяции результаты, полученные при выполнении данной работы, являются важными и должны учитываться при разработке социально-направленных программ здравоохранения для такого контингента населения.

Положения, выносимые на защиту:

1. Острое гамма-облучение половых клеток самцов крыс в диапазоне облученных доз 0.5-1.5 Гр вызывает нарушения когнитивных функций мозга у потомства как первого, так и второго поколений по тестам выработки, закрепления и последующего воспроизведения условного рефлекса избегания.

2. Изменение функционального состояния ЦНС потомства облученных самцов выражается и в сдвигах параметров ориентировочно-исследовательской реакции (тест «открытое поле»).

3. При оценке дозовой зависимости негативных эффектов радиации выявлена некоторая зависимость от поглощенной дозы. Доза 0.5 Гр близка к минимально эффективной по изученным критериям.

4. Нарушения психофизиологического статуса потомства второго поколения выявляется более отчетливо, если оба родителя являются представителями первого поколения от облученных самцов.

Связь темы диссертации с плановой тематикой научно-исследовательских работ МРНЦ им.А.Ф.Цыба - филиала ФГБУ «ФМИЦ им. П.А.Герцеиа» Минздрава России.

Исследования проводились в рамках плановой темы НИР «Закономерности реализации лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений от самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на разных стадиях сперматогенеза» (№ государственной регистрации темы 01.200.2 02921), в которых автор диссертационной работы являлся соисполнителем.

Апробация работы.

Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: VI региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2009); VI съезде по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность) (Москва, 2010); 16 международной Пущинской школе-конференции молодых учёных «Биология - наука XXI века» (Пущино, 2012); международной конференции «Медико-биологические проблемы действия радиации» (Москва, 2012); 19 всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Архангельск, 2013); 17 международной Пущинской школе-конференции молодых учёных «Биология — наука XXI века» (Пущино, 2013); X региональной научной конференции «Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2013); международной конференции молодых ученых «Экспериментальная и теоретическая биофизика 2013» (Пущино, 2013); международной конференции «Биологические эффекты малых доз ионизирующей радиации и радиоактивное загрязнение среды 2014» (Сыктывкар, 2014); двадцатой Всероссийской научной конференции студентов-физиков и молодых ученых (Ижевск, 2014); XI Региональной научной конференции "Техногенные системы и экологический риск» (Обнинск, 2014); 18 Международной Пущинской школе-конференции молодых ученых «Биология - наука XXI век» (Пущино, 2014); III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Актуальные

проблемы медицины и фармации», посвященной памяти И.А. Андреева (Орел, 2014).

Работа отмечена на X и XI городских конкурсах стипендий для студентов, аспирантов и молодых преподавателей ВУЗов (Обнинск, 2012 и 2013) и на конкурсе научных работ им. К.Э.Циолковского (Калуга, 2014).

Апробация диссертационной работы проведена на научной конференции Экспериментального сектора МРНЦ им. А.Ф. Цыба - филиала ФГБУ «ФМИЦ им. П.А. Герцена» МЗ РФ 03 декабря 2014 года (протокол № 278).

Публикации.

По результатам проведенных исследований опубликовано 20 научных работ, в том числе 5 статей в рецензируемом научном журнале согласно перечню ВАК МОиН РФ.

Объём и структура диссертационной работы.

Диссертация изложена на 223 страницах машинописного текста и содержит введение, обзор литературы, описание материалов и методов исследования, а также главы результатов собственных исследований и их обсуждение, выводы и указатель литературы, включающий 123 источника, из которых 39 зарубежных. Работа иллюстрирована 76 таблицами и 84 рисунками.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Животные. В исследованиях использовано около 2900 крыс линии Вистар, содержавшихся в стандартных условиях и на стандартном рационе на основе брикетированных кормов.

Облучение. Половозрелых самцов крыс линии Вистар (Р0) облучали на гамма-установке "Луч" при мощности дозы 20.0 Гр/ч, в дозах 0.5,1.0 и 1.5 Гр.

Получение потомства. Для получения потомства первого поколения облученных самцов крыс спаривали с интактными самками через разные интервалы времени после облучения. Для того чтобы в оплодотворении участвовали облученные сперматозоиды, самцов подсаживали к самкам на 5 сутки после облучения из расчета 1 самец на 2 самки. Для того чтобы в оплодотворении участвовали облученные сперматиды, самцов подсаживали к самкам на 18 сутки после облучения. Для того чтобы в оплодотворении участвовали облученные сперматоциты, самцов подсаживали к самкам на 34 сутки после облучения. Для того чтобы в оплодотворении участвовали облученные сперматогонии, самцов подсаживали к самкам через три месяца после облучения. Начало беременности, ее первый день, определяли при помощи световой микроскопии по наличию сперматозоидов во влагалищных мазках.

Для получения второго поколения (Р2) от облученных самцов (Бо) потомство из первого поколения (Г,) спаривали друг с другом или с интактными животными.

Когнитивные (памятные) функции мозга потомства оценивали по способности к выработке и воспроизведению условного рефлекса избегания. В экспериментах использовали стандартную методику обучения крыс в челночной камере Шатгл-бокс. Животных тестировали два раза с интервалом в двое суток.

Важными показателями, характеризующими состояние нервной системы животных, являются ориентировочно-исследовательская реакция и спонтанная двигательная активность животных, тестируемые методом актометрии открытого поля. Число актов двигательной активности каждого животного фиксировали в специально разработанном бланке-протоколе, а затем результаты по группам сравнивали по стандартным методам вариационной статистики.

Статистическая обработка результатов экспериментов.

Статистическую обработку полученных результатов проводили с использованием методов параметрической (критерий Т-Стьюдента и дисперсионный критерий Фишера) и непараметрической (медианный критерий Кси-квадрат, критерий Х- Ван дер Вардена, критерий и- Вилкоксона-Манна-Уитни) статистики. Различия между группами признавали статистически значимыми при значении интеграла вероятности р, не превышающем 0.05.

Все приведенные статистические подходы реализованы в разработанной Л.П. Жаворонковым комплексной компьютерной программе, которая использовалась при обработке данных.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В ходе выполнения квалификационной работы было проведено исследование влияния облучения самцов-крыс Вистар в разных дозах на психофизиологическое развитие их потомства.

Влияние облучения самцов крыс в дозе 1.5 Гр на психофизиологическое развитие потомства.

По результатам анализа способности к обучению потомков облученных в дозе 1.5 Гр крыс-самцов можно заключить, что у потомства первого поколения, как у самцов, так и у самок, значительно нарушены выработка и закрепление УРИ. На рисунке 1 видно, что значительные различия с контролем у самцов первого поколения наблюдаются в группах «сперматиды», «сперматоциты» и «сперматогонии», а у самок - в группах «сперматозоиды» и «сперматиды».

¿50

200 Я т.

Шжж Ш Контроль

Г,0 ЩЩ|||| % Сперматозоид»

ЩжшШ Сперматиды

Ю 0 Ш Сиерштошгга

шСнермзтогоннп

50 • / /

/

I/

о у~~~

8 Контроль ^Сперматозоиды ^Сперматиды вСпернатощпы ^ Сперютогошш

а). б).

Рисунок 1 - Показатели 50%-ой обученности самцов (а) и самок (б) - потомков первого поколения облученных в дозе ! .5 Гр крыс. По оси ординат - количество попыток в % к контролю (* - статистически значимые различия с контролем при р<0.05)

Ориентировочно-исследовательская активность крыс самцов первого поколения значительно пострадала в группе животных «сперматоциты», почти по всем показателям (количество вставаний, заходы в углы, число пересечений квадратов в центральной зоне и по периферии). Несколько менее нарушена активность самцов из группы «сперматогонии». Остальные подопытные группы практически не отличались от контроля. У самок исследовательская активность в значительной степени снижена в группах «сперматиды» и «сперматоциты». Животные этих групп в начале тестирования позже, чем контрольные, выходят из центра поля, у них меньше количество вставаний, число пересечений квадратов манежа в центре и по периферии.

Таким образом, облучение самцов-родителей в дозе 1.5 Гр приводит к нарушениям функций нервной системы у их потомков первого поколения, что выявляется и по тестам «условного рефлекса избегания» и «открытое поле».

Значительный интерес представляло изучение возможности «передачи» подобных нарушений следующему поколению. Потомство второго поколения получали от самок первого поколения, которых спаривали с интактными самцами (так называемая материнская линия). На рисунке 2 представлен показатель ОБ-50 у второго поколения во втором тестировании. Видно, что у самцов подопытных групп «сперматиды» и «сперматогонии» достоверно снижена скорость обучения по сравнению с контролем. Хуже, чем контрольные животные, обучались самки из подопытных групп «сперматозоиды», «сперматиды» и «сперматогонии».

Таким образом, налицо передача негативных эффектов радиации от первого поколения ко второму. Мы планировали выяснить, имеется ли зависимость от дозы воздействия в негативных эффектах радиации и каков

приблизительно порог этого воздействия. Было принято решение о проведении экспериментов при дозе облучения самцов крыс 1 Гр.

250 /

/ 1 * Контроль

й Сгкрютогвнды

Л т я ¡2 Сперматиды

/ ш щ

100 5» к йСперигтогонни

0

а). б).

Рисунок 2 - Показатели 50%-ой обученное™ самцов (а) и самок (б) - потомков второго поколения облученных в дозе 1.5 Гр крыс. По оси ординат - количество попыток в % к контролю (* - статистически значимые различия с контролем при р<0.05)

Влияние облучения самцов-крыс в дозе 1 Гр на психофизиологическое развитие потомства.

На рисунках 3 и 4 приведены кривые выработки условного рефлекса избегания у животных первого поколения от самцов-родителей, облучённых в дозе 1 Гр. Самцы первого поколения из групп «сперматозоиды», «сперматиды» и «сперматоциты» практически по всем показателям условно-рефлекторной деятельности отличаются от контрольных животных. Условные рефлексы у них начинают вырабатываться позже, чем у контроля. У самцов первого поколения в группах «сперматозоиды» и «сперматиды» статистически значимо снижено количество условных рефлексов в целом за сессию обучения. В группах «сперматозоиды», «сперматиды» и «сперматогонии» на высоком уровне было количество отказов, даже несмотря на электрокожное подкрепление, показатель ОБ-50 существенно отличался от контроля.

Самки первого поколения практически по всем интегративным показателям работали на уровне контрольных животных, но динамические критерии выявили несколько пониженную способность к обучению.

Далее мы исследовали психофизиологический статус потомков второго поколения по трём линиям. Предполагалось сравнить эффекты, переданные по «отцовской» и «материнской» линиям, и оценить возможность суммации негативного влияния ионизирующей радиации, если оба родителя произошли от облученных самцов.

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ

по попыткам

—♦— Контроль

к ^ 50'° § 40,0 | ^^ .............. - _____ ~в~- Сгсрматозоцды —Спзрматвды —*— Сгсрматоцигы

ж Сперматогонии

•■ _________________________

I. __1

1 4 7 10 13 16 19

Номер шага

Рисунок 3 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самцов первого поколения по критерию нарастания процента УРИ по попыткам

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

^ 70,0 —•— Контроль

& ^и Сперматозоиды

—Сперматиды

—Сгерматогонии

ю.о

1 4 7 10 13 16 19 Номер иига

Рисунок 4 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самок первого поколения по критерию нарастания процента УРИ по попыткам

У самцов второго поколения по материнской линии значительных отличий от контрольной группы выявлено не было, только в группе «сперматогонии» отмечено статистически значимое увеличение числа отказов (рисунок 5). У самок второго поколения статистически значимое снижение скорости обучения зарегистрировано в группе «сперматогонии», у них же было увеличено количество отказов, что свидетельствует о заметно худшей обучаемости этой группы по сравнению с контролем (рисунок 6). Остальные группы работали практически на уровне контроля.

Для получения потомства второго поколения по отцовской линии самцов из первого поколения спаривали с интактными самками. Способность к обучению у потомков 2 поколения по отцовской линии снижена в значительно большей степени, чем у потомков по материнской линии. У ¥2 самцов в группах «сперматозоиды» и «сперматиды» снижено количество УРИ за сессию и увеличено количество отказов. У этих групп отмечено нарушение краткосрочной памяти: меньше, чем у контроля, серий с пятью и более УРИ подряд. По показателям, отражающим динамику обучения, эти группы также отличались от контроля (рисунок 7).

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

Номер ища

Рисунок 5 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самцов второго поколения (материнская линия) по критерию нарастания процента УРИ по

попыткам

Пошаговая регрессия нарастания тела УРИ

по попыткам

70

к —♦-Контроль

60 50 "........— -«— Сперматозоиды]

> ....... / —а— Спгрматвды

£ 40 -*— Спгрматошггы

§

10 * *< ^ утя?

1 4 7 10 13 16 19 Номер ивга

Рисунок- 6 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самок второго поколения (материнская линия) по критерию нарастания процента УРИ по

попыткам

У самок по отцовской линии во втором тестировании существенные негативные отличия от контроля были зарегистрированы в группе «сперматозоиды», как по интегральным, так и по динамическим критериям. У этих же животных была нарушена сохранность выработанного навыка (рисунок 8).

Значительно снижена способность к обучению у потомков второго поколения, оба родителя которых родились от крыс-самцов, облучённых в дозе 1 Гр. У самцов в группах «сперматозоиды» и «сперматиды» зарегистрировано меньшее количество УРИ по сравнению с контролем (рисунок 9). Показатели динамики в этих группах также значительно хуже показателей контроля. Кроме того, в группе «сперматозоиды» увеличено количество отказов.

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

]

—♦—Контроль —я-.. Сперматозоиды

к 60 1 *■*'*

* Сцерматиды

о 50 П.'""" .........' х Контроль 2

1 зо * .!!...... —ж— Сперм атогонни

- г ;

1 4 7 10 13 16 19 Номер нага

Рисунок 7 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самцов второго поколения (отцовская линия) по критерию нарастания процента УРИ по

попыткам

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

- 70 Ц....................... —♦—Контроль

!и ИИ -«-• Сперматозоиды

—Спгрматиды

8 30 V' ' " '' ...... -*— Сперматогонии

1 4 7 10 13 16 19 Номер шага

Рисунок 8 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самок второго поколения (отцовская линия) по критерию нарастания процента УРИ по

попыткам

У самок во втором тестировании все подопытные группы отстают от контроля по общему количеству УРИ. Скорость обучения во всех подопытных группах также значительно отличалась от контроля в худшую сторону (коэффициент В в уравнении регрессии отличался от контроля в полтора-два раза). У самок из всех подопытных групп снижена сохранность и воспроизведение выработанного навыка (рисунок 10). Можно отметить, что у самок второго поколения произошло усиление негативных наследственных эффектов радиации по сравнению как с самками первого поколения, так и с животными второго поколения материнской и отцовской линий.

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

—*— Контроль

Сперматозоиды

>> о —*— Сперматнды

ё

с; 20 - ...... ................

1 4 7 10 13 16 19 Номер шага

Рисунок 9 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самцов второго поколения (линия обоих родителей) по критерию нарастания процента УРИ

по попыткам

Пошаговая регрессия нарастания числа УРИ по попыткам

____

. I. •

- Контроль Сперматозоиды

- Сперматиды -Сперм атогонни

7 10 13 16 19

Номер шага

Рисунок 10 - Влияние облучения в дозе 1 Гр на условно-рефлекторную деятельность самок второго поколения (линия обоих родителей) по критерию нарастания процента УРИ

по попыткам

В таблице 1 приведено сравнение активности второго поколения всех трёх исследованных линий по показателю «количество вставаний» (в % к контролю) в тесте «открытое поле». Видно, что у животных материнской линии снижено количество вставаний только у самцов из группы «сперматогонии», тогда как у животных по отцовской линии значительно снижено количество вставаний у самцов во всех подопытных группах, а у самок - из группы «сперматогонии». Животные из линии обоих родителей по этому показателю занимают промежуточное положение.

В таблице 2 приведено сравнение активности второго поколения всех трёх исследованных линий по показателю «число пересечений квадратов по периферии» (в % к контролю) в тесте «открытое поле». Видно, что у животных материнской линии снижена активность только у самцов из группы «сперматогонии». У животных по отцовской линии и линии обоих родителей в

равной степени снижена активность по этому показателю у самцов и самок из группы «сперматогонии».

Таблица 1 - Количество вставаний (% к контролю) по тесту «Открытое поле» у потомства второго поколения облученных в дозе 1 Гр самцов-родителей

Самцы Самки

Сперматозоиды Сперма-тиды Сперматогонии Сперматозоиды Сперма-тиды Сперматогонии

Материнская линия 118.7 ±21.5 108.8 ± 11.4 52.3 ±6.2* 113.0 ± 10.9 113.5 ± 13.0 92.2 ± 10.9

Отцовская линия 63.3 ±6.2* 54.8 ±7.1* 50.7 ±6.3* 81.6 ±7.4 92.2 ±7.4 70.2 ±7.8*

Линия обоих родителей 61.4 ±7.6* 94.8 ± 12.9 102.8 ± 11.3 96.8 ±6.7 113.4 ± 12.0 70.6 ±9.4*

Примечание: * - статистически значимые различия с контролем (р<0.05). В группах было от 18 до 24 животных

Таблица 2 - Число пересечений квадратов по периферии (% к контролю) по тесту «открытое поле» у потомства второго поколения облученных в дозе 1 Гр самцов-родителей

Самцы Самки

Спермато- Сперма- Спермато- Спермато- Сперма- Спермато-

зоиды тиды гонии зоиды тиды гонии

Материн- 109.1 88.8 48.5 124.2 99.7 73.0

ская линия ±6.1 ±7.1 ±5.7* ±8.6 ± 10.0 ±6.6

Отцовская 87.1 80.7 71.1 89.7 102.3 60.4

линия ±5.4 ±6.4 ±8.9* ±5.0 ±9.0 ±5.8*

Линия 80.0 80.7 71.9 103.6 105.2 61.2

обоих ±6.8 ±5.8 ±7.0* ±5.1 ±8.9 ±5.2*

родителей

Примечание: * - статистически значимые различия с контролем (р<0.05)

На основании полученных результатов можно заключить, что при воздействии радиации в дозе 1 Гр на самцов-родителей, нарушения психофизиологического статуса выявляются как у потомков первого

поколения, так и у потомков второго поколения. От первого ко второму поколению негативные эффекты радиации передаются преимущественно по отцовской линии.

Проанализировав результаты тестирования потомства двух поколений облученных в дозе 1 Гр самцов крыс, было решено провести аналогичное исследование с использованием облучения самцов родителей в меньшей дозе — 0.5 Гр.

Влияние облучения самцов крыс в дозе 0.5 Гр на психофизиологическое развитие потомства.

По результатам второго тестирования самцы первого поколения практически по всем интегративным показателям работают на уровне контрольных животных (рисунок 11 а). Только в группе «сперматогонии» достоверно выше количество отказов.

У самок первого поколения во втором тестировании достоверно увеличен показатель ОБ-50 в группах «сперматозоиды» и «сперматогонии», то есть этим животным для достижения равного с контролем уровня обученности необходимо большее количество сочетаний условного и безусловного стимулов, что подтверждает их сниженную способность к обучению по сравнению с контрольными животными (рисунок 11 б). У самок первого поколения в группе «сперматогонии» достоверно снижено общее количество УРИ за сессию обучения и увеличено количество отказов.

У самцов второго поколения во втором тестировании наблюдалось состояние эмоциональной нестабильности, о чем свидетельствует статистически значимое увеличение количества отказов практически во всех подопытных группах, кроме группы «сперматиды». В группе «сперматоциты» значимо снижено общее количество УРИ за сессию обучения. В этой группе также несколько выше, чем у контрольных животных, скоростной показатель ОБ-50, что говорит о некотором снижении способности к обучению этих животных (рисунок 12 а). У самок второго поколения во втором тестировании в группе «сперматогонии» снижено общее количество УРИ. Во всех подопытных группах показатель ОБ-50 значительно выше, чем у контроля (рисунок 12 б).

В результате наших исследований было выявлено негативное влияние облучения самцов в дозе 0.5 Гр на их потомство как первого, так и второго поколения, хотя и менее выраженное, чем при более высоких дозах облучения. Наиболее сильно пострадала условно-рефлекторная деятельность животных, родившихся из гамет, в момент облучения находившихся на стадии «сперматогонии». Эти результаты подтверждаются и данными актометрии. У самцов из группы «сперматогонии» статистически значимо, по сравнению с контрольными животными, меньшее число вставаний, меньшее количество заходов в углы, меньшее число пересечений квадратов манежа в центре и по периферии.

Нами сделано предположение о том, что по негативному влиянию на функции ЦНС потомства облученных самцов поглощенная доза 0.5 Гр является близкой к минимально эффективной.

60 /

50 / шт

\ 'Шт й Контроль

40

'ЩШг'Шмк ------ $ Сперматозоиды

/ 1 «тт

ДО ш % Сперштнды

Н Л Б «Спермзтоциты

>0 пш

шш -------- йгСпермлтогонии

10 • у щ и Щшшг "ШЩш Ш ■

/1 ' "9 7 /

0 ---------------------------------------------------

и*. У

цх> /

120 ' г Контроль

% Сперматозоиды

10!) -----------гаСпсрмашды Я Сперштошгш

8о - У

6о • / 'Я. Сперматогона ш

40

/ "ШШ

,'Ш щ —7

0 ---------------------------------------------------------------------

а). б).

Рисунок 11 - Показатели 50%-ой обученности самцов (а) и самок (б) - потомков первого поколения облученных в дозе 0.5 Гр крыс (* - статистически значимые различия с

контролем при р<0.05)

-к,/

у 8

.У й Контроль

50 ■ 3° 1 У 20 ,о Я I I 1 т ¡й Сперматозоиды

ЗйСперматиды * Сперматоциты 25 Спсрматогонин /

а). б).

Рисунок 12 - Показатели 50%-ой обученности самцов (а) и самок (б) - потомков второго поколения облученных в дозе 0.5 Гр крыс (* - статистически значимые различия с

контролем при р<0.05)

выводы

1. Установлено, что острое гамма-облучение в нестерилизующих дозах (0.5 - 1.5 Гр) оказывает негативное влияние на психофизиологическое развитие потомства первого поколения облученных крыс-самцов, что выражается в нарушении выработки, закрепления и последующего воспроизведения условного рефлекса избегания.

2. Обнаружены признаки негативных эффектов облучения на потомство второго поколения от облученных самцов, менее выраженные, чем у потомства первого поколения как по тесту выработки и закрепления условного рефлекса избегания, так и по критериям ориентировочно-исследовательской реакции в тесте «открытого поля».

3. Для проявления трансгенерационных эффектов радиационных воздействий на самцов наряду с поглощенной дозой облучения принципиальное значение имеет стадия сперматогенеза в момент радиационного воздействия.

4. Полученные данные позволяют говорить о наличии суммации негативных эффектов облучения во втором поколении, в случае, если оба родителя являются потомками облученных самцов. Это подтверждается по тесту выработки и закрепления условного рефлекса избегания и по тесту ориентировочно-исследовательской реакции и спонтанной двигательной активности.

5. По нашим данным, доза острого однократного гамма-облучения 0.5 Гр близка к минимально эффективной по влиянию на высшие функции ЦНС у потомков облученных животных.

6. Полученные результаты о негативных эффектах радиации в относительно низких, нестерилизующих дозах на состояние ЦНС потомства и возможность их трансгенерационной передачи должны учитываться при решении вопросов экологической и медицинской безопасности для категорий населения, подвергающихся гамма-облучению в указанном диапазоне доз.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Палыга, Г. Ф. Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов крыс, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид / Г. Ф. Палыга, О. Ф. Чибисова, В. Л. Иванов, В. В. Панфилова, А. А. Дергилев, Л. П. Жаворонков, О. И. Колганова // Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра «Радиация и риск». — 2011. — Т. 20, № 1. —С. 19-23.

2. Дергилев, А. А. Радиация и сперматогенез: экспериментальная оценка онтогенетических эффектов при остром облучении в нестерилизующих дозах / А. А. Дергилев, Г. Ф. Палыга, О. Ф. Чибисова, В. Л. Иванов, В. В. Панфилова, Л. П. Жаворонков // Бюллетень Национального радиационно-эпиде-миологического регистра «Радиация и риск». - 2012. - Т. 21, № 4. - С. 51-60.

3. Панфилова, В. В. Психофизиологическое развитие первого и второго поколений самцов крыс, облученных в дозе 1,5 Гр / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, JI. П. Жаворонков, JI. Н. Павлова, Г. Ф. Палыга, О. Ф. Чибисова // Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра «Радиация и риск». - 2013. - Т. 22, № 2. - С. 101-109.

4. Панфилова, В. В. Условно-рефлекторная деятельность потомства первого поколения от самцов крыс, подвергшихся острому воздействию гамма-излучения в дозе 1 Гр (сообщение 1) / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, Л. П. Жаворонков, Л. Н. Павлова, В. Л. Иванов, Г. Ф. Палыга // Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра «Радиация и риск». - 2014. - Т. 23, № 3. - С. 70-79.

5. Панфилова, В. В. Условно-рефлекторная деятельность потомства второго поколения от самцов крыс, подвергшихся острому воздействию гамма-излучения в дозе 1 Гр (сообщение 2) / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, Л. П. Жаворонков, Л. Н. Павлова, О. Ф. Чибисова // Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра «Радиация и риск». - 2014. - Т. 23, № 3. - С. 80-88.

6. Панфилова, В. В. Условно-рефлекторная деятельность потомства самцов крыс, подвергшихся острому гамма-облучению /В. В. Панфилова, Л. П. Жаворонков, О. И. Колганова //Медицинский академический журнал. Приложение. - 2012. - С. 584-586.

7. Панфилова, В.В. Условно-рефлекторная деятельность потомков самцов крыс, подвергшихся острому гамма облучению / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, Л. П. Жаворонков, Л. Н. Павлова, О. Ф. Чибисова, Г. Ф. Палыга // VI Съезд по радиационным исследованиям (радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность): Тезисы докл. Том I (секции I-VII). Москва, 25-28 октября 2010 г. - М.: РУДН, 2010. - с. 36.

8. Панфилова, В. В. Влияние острого гамма-облучения самцов крыс в дозе 1 Гр на психофизиологическое развитие их потомства / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, Л. П. Жаворонков // Международная конференция «Медико-биологические проблемы действия радиации»: Тезисы докл. Москва, 10-11 апреля 2012 г. - М. ФГБУ ФМБЦ им. А.И.Бурназяна ФМБА России, 2012 - с. 71.

9. Панфилова, В. В. Психофизиологическое развитие потомства самцов крыс, половые клетки которых облучены в дозе 1,5 Гр / В. В. Панфилова, О. И. Колганова, Л. П. Жаворонков // Международная конференция молодых ученых «Экспериментальная и теоретическая биофизика 2013»: Сборник тезисов -Пущино, 21-23 октября 2013.-е. 117-118.

Сокращения

ОБ-50 - показатель 50% обученности крыс ОИР - ориентировочно-исследовательская реакция УРИ — условный рефлекс избегания ЦНС - центральная нервная система

Заказ № 387. Тираж 100 экз. Объём 1 п.л. Формат 60x84 'Аб- Печать офсетная.

Отпечатано в МП «Обнинская типография» 249035 Калужская обл., г. Обнинск, ул. Комарова, 6