Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Влияние ядов пчелы, жабы и саламандры на систему крови при фракционном гамма-облучении крыс

ВАК РФ 03.00.13, Физиология

Автореферат диссертации по теме "Влияние ядов пчелы, жабы и саламандры на систему крови при фракционном гамма-облучении крыс"

На правах рукописи

г

Ванеева Ольга Юрьевна

Влияние ядов пчелы, жабы и саламандры на систему крови при фракционном гамма-облучении крыс

03.00.13. - физиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Нижний Новгород 2006

Работа выполнена на кафедре физиологии и биохимии человека и животных Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского

Научный руководитель:

Кандидат биологических наук, доцент Александр Сергеевич Корягин Официальные оппоненты:

Доктор биологических наук, профессор Давид Бежанович Гелашвили Доктор медицинских наук, профессор Геннадий Андреевич Бояринов

Ведущая организация:

Нижегородская государственная медицинская академия

диссертационного совета Д 212.166.15. Нижегородского государственного университета им. Н.И. Лобачевского (603950, Нижний Новгород, пр.Гагарина, 23)

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ННГУ Автореферат разослан

Защита состоится

2006 г. в

часов на заседании

2006г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета, к.б.н., доц. А.С. Корягин

200GA 4764

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Интерес к радиобиологическим проблемам является несомненной приметой

настоящего времени, обусловленной известными издержками современного индустриального развития. Происходит постоянное обострение радиоэкологической ситуации вследствие техногенных аварий на ядерных объектах, испытаний ядерного оружия, захоронения ядерных отходов, что ставит новые задачи в поиске средств защиты от фракционного (многократного) и хронического облучения (Кудряшов, Гончаренко, 1999). Классические радиопротекторы из-за своей высокой токсичности, ограниченного срока применения, а также снижения защитной активности при уменьшении мощности дозы облучения, оказались непригодными в сложившихся условиях. В решении указанной проблемы важная роль принадлежит поиску противолучевых средств длительного действия, особое место среди которых занимают вещества природного происхождения, в группу которых входят зоотоксины (Гончаренко, Кудряшов, 1991, Васин, 1999).

Высокая биологическая активность а также способность вызывать общую, неспецифическую ответную реакцию (Артемов, 1969; Крылов с соавт. 1998; Корягин, Ерофеева, 2004; Овощникова 2004) позволяют рассматривать зоотоксины, как возможные стимуляторы радиорезистентности. Были изучены противолучевые свойства пчелиного яда (Артемов 1975; Корягин и др., 2000), жабьего яда (Орлов, Конькова, 1978), яда саламандры (Овощникова, 2004). Однако, изучение пролонгированного радиозащитного действия этих ядов, а также их радиопротекторных свойств от фракционного облучения не проводилось. Большая практическая ценность применения зоотоксинов в малых дозах, повышающих неспецифическую резистентность организма, заключается прежде всего в том, что они могут рассматриваться препаратами выбора в условиях длительного низкоинтенсивного воздействия ионизирующего излучения.

В связи с указанным, в работе была изучена способность малых (в десятки раз ниже летальных) доз ядов нчелы медоносной (Apis melífera), саламандры пятнистой (Salamandra salamandra) и жабы зеленой (Bufo viridis) защищать систему крови от фракционного действия ионизирующей радиации, а также определена продолжительность состояния радиорезистентности системы крови, формирующегося в результате многократного введения зоотоксинов. Исследуемые яды имеют различную химическую природу, токсичность и специфическую направленность действия на организм. Яд пчелы богат компонентами белковой природы и известен как гематотропный агент (Крылов, 2005). Яд саламандры содержит в основном стероидные I,

проявляющие нейротропные эффекты (Крылов, Ошевенский, 1984; Гелашвили с соавт., 1987; Тиняхова с соавт., 1999). Яд жабы оказывает выраженное кардиотропное действие, благодаря наличию буфадненолидов, обладающих подобно сердечным гликозидам растений, прямым кардиотоническим действием (Крылов, 2002). В результате того, что именно система крови и кроветворения страдает в первую очередь при действии радиации (Ярмоненко, Вайнсон, 2004; ЕЬКавЬеГ е1.а1., 1999), а ее показатели являются основными индикаторами типа неспецифических адаптационных реакций (Гаркави и др., 1998; Баженова, Дубенская, 1998), именно показатели системы крови были выбраны в качестве критериев оценки противолучевых эффектов ядов пчелы, жабы, саламандры.

Цель работы. Целью работы служило изучение способности ядов пчелы, жабы и саламандры защищать систему крови от фракционного (многократного) действия ионизирующей радиации.

В задачи работы входило:

(.Диагностика возникновения состояния радиорезистентности системы крови, развивающегося под влиянием многократного введения малых доз зоотоксинов.

2.0пределение длительности состояния радиорезистентности, оцениваемой по показателям белой крови: общему количеству лейкоцитов, лейкоцитарной формуле и показателям костного мозга: общему количеству кроветворных клеток костного мозга и отдельных кроветворных рядов у животных, облученных в разные сроки.

3. Изучение способности зоотоксинов защищать систему крови от фракционного облучения в суммарной дозе 3 Гр, оценивая показатели красной крови, белой крови, а также костного мозга.

4. Выявление способности зоотоксинов защищать систему крови от фракционного облучения в суммарной дозе 1,5 Гр, оцениваемой по показателям красной крови, белой крови, а также костного мозга.

Научная новизна исследования. В работе впервые проведено исследование способности ядов пчелы, жабы, саламандры защищать систему крови от фракционного действия ионизирующей радиации, а также изучена продолжительность состояния радиорезистентности системы крови, формирующегося в результате многократного введения малых доз зоотоксинов. В этих условиях обнаружено, что курсовое введение ядов пчелы в дозе 0,1 мг/кг, яда жабы в дозе 0,1 мг/кг, яда саламандры в дозе 0,5 мг/кг способствует развитию состояния радиорезистентности продолжительность которого составляет 3-4 недели в зависимости от вида яда' четыре недели для ядов пчелы и саламандры, три недели -для яда жабы. Впервые установлено, что курсовое введение зоотоксинов в малых дозах способствует эффективной защите системы крови от

фракционного облучения в суммарной дозе 1, 5 Гр и суммарной дозе 3 Гр, что, по видимому, обусловлено развитием неспецифической адаптационной реакции устойчивой активации.

Практическая и теоретическая значимость работы.

Изучение продолжительности радиозащитных эффектов, вызванных многократным введением ядов пчелы, жабы, саламандры а также их способности защищать систему крови от фракционного у-облучения позволяют расширить представления о механизмах формирования неспецифической радиорезистентности и предполагают возможность создания на их основе препаратов, повышающих радиорезистентность организма, с целью их применения как радиопротекторов длительного действия.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Многократное введение малых доз ядов пчелы, жабы, саламандры вызывает развитие состояния радиорезистентности, обусловленное формированием неспецифической адаптационной реакции устойчивой активации.

2.Состояние радиорезистентности системы крови сохраняется в течение длительного времени (трех-четырех недель в зависимости от вида яда).

3.Возникновение состояния длительной радиорезистентности позволяет успешно защищать систему крови при фракционном у-облучения.

Апробация работы. Результаты работы обсуждены на Ш-й Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования» (Тамбов, 2005), на конференции Сибирского государственного медицинского университета «Естествознание и гуманизм» (Томск, 2005), а также на третьем европейском конгрессе «European Congress on Social Insects» (Санкт-Петербург, 2005).

Структура ■ объем диссертации. Материалы диссертации изложены на _

страницах машинописного текста, иллюстрированы_таблицами и_рисунками.

Работа состоит из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, глав результатов исследования, обсуждения, заключения, выводов и

списка литературы, содержащего_источников, из которых_на русском языке

и_на иностранных языках.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Эксперименты были проведены на 270 белых нелинейных крысах, массой 200250 г. Во всех сериях опытов в каждой группе было по 6 животных. В опытах

использовали яды жабы зеленой (Bufo viridis Laur), саламандры пятнистой (Salamandra salamandra L.) и пчелы медоносной (Apis melifera L.) Исследуемые растворы ядов в объеме 0,2 мл вводили животным внутрибрюшинно Предварительно яды саламандры и жабы растворяли в 0,2 мл 47% этанола и затем разводили до нужной концентрации физиологическим раствором, что соответствовало дозам 0,1 и 0, 5 мг/кг. Исследуемые яды вводили курсом в течение 7 дней, ежедневно. Выбор доз был обусловлен данными литературы об их эффективности при терапии и профилактике модельных патологических процессов у животных (Артемов, 1969; Орлов и др., 1982, Крылов, 1995, Корягин, Ерофеева, 2004). Животным контрольных групп вводили соответствующий растворитель (для пчелиного яда - физиологический раствор, для ядов саламандры и жабы - физиологический раствор с добавлением этанола ) в объеме 0,2 мл. Кровь для анализа брали из подъязычной вены животных: через сутки после облучения. Подсчет всех показателей производился по стандартным методикам (Меньшиков и др., 1987, Козинец, 1998):

1. Определение концентрации гемоглобина производилось унифицированным гемиглобинцианидным методом;

2. Подсчет общего количества эритроцитов, общего количества лейкоцитов периферической крови, производился стандартными методами при помощи камеры Горяева;

3. Подсчет общего количества клеток костного мозга производился по методу Горизонтова (Горизонтов и др., 1983).

4. Дифференцированный подсчет лейкоцитарной формулы проводился на мазках крови, окрашенных по Романовскому-Гимзе;

5 На окрашенных по Паппенгейму препаратах (мазках) костного мозга определяли процентное соотношение клеток различных ростков кроветворения. Были проведены 4 серии экспериментов в опытах in vivo. Общее распределение животных по сериям представлено в Табл. 1. ,

В первой серии экспериментов для изучения радиозащитного (профилактического) действия ядов, зоотоксины вводили предварительно перед облучением в течение 7 дней с периодичностью 1 раз в сутки. Через 1 час после окончания последней инъекции животные подвергались однократному общему у-облучению ("Со) на терапевтической установке «АГАТ-С» в дозе 3 Гр (мощность дозы 1 Гр/мин) на базе Нижегородского онкологического диспансера. Через сутки после облучения определяли концентрацию гемоглобина, общее количество лейкоцитов, общее количество эритроцитов, лейкоцитарную формулу, показатели состояния костного мозга. Гамма-облучение в дозе 3

Гр приводит к развитию костно-мозговой формы лучевой болезни легкой степени (Бесядовский, Иванов, Козюра, 1978) , не вызывающей значительного опустошения костного мозга, что позволяет исследовать состояние кроветворной ткани уже в ранние сроки после воздействия радиации.

Таблица.],

Общее количество экспериментальных животных и их распределение по сериям

опытов.

Этапы исследований Исследуемые показатели Количество животных

1 .Диагностика возникновения состояния радиорезистентности, развивающегося в результате многократного введения зоотоксинов определение концентрации гемоглобина; подсчет общего количества эритроцитов; подсчет общего количества клеток костного мозга; подсчет общего количества лейкоцитов; подсчет лейкоцитарной формулы; 42

2.Изучение продолжительности радиозащитного действия зоотоксинов подсчет общего количества клеток костного мозга; подсчет отдельных кроветворных рядов костного мозга; подсчет общего количества лейкоцитов; подсчет лейкоцитарной формулы; 12 30 30 30 30

3.Изучение радиозащитного действия курсового введения зоотоксинов от фракционного облучения в суммарной дозе ЗГр (0,6 Гр х 5) подсчет общего количества клеток костного мозга; подсчет отдельных кроветворных рядов костного мозга; подсчет общего количества лейкоцитов; подсчет лейкоцитарной формулы; определение концентрации гемоглобина; подсчет общего количества эритроцитов; 42

4.Изучение радиозащитного действия курсового введения зоотоксинов от фракционного облучения в суммарной дозе 1,5Гр (0,3 Гр х 5) подсчет общего количества клеток костного мозга; подсчет общего количества лейкоцитов; подсчет лейкоцитарной формулы; определение концентрации гемоглобина; подсчет общего количества эритроцитов; 54

Задачей второй серии экспериментов было установление продолжительности

стадии резистентности, возникающей после курсового введения зоотоксинов. Зоотоксины

также вводились предварительно в течении 7 дней в тех же дозах, что и в первой серии экспериментов В ходе эксперимента определяли общее число клеток костного мозга, количество клеток различных ростков кроветворения, общее число лейкоцитов периферической крови и лейкоцитарную формулу Для установления продолжительности стадии резистентности животные подвергались облучению через 7,14,21 и 28 суток после окончания инъекций ядов.

Третья серия экспериментов была посвящена изучению защитных свойств зоотоксинов от фракционного облучения. Зоотоксины вводились животных предварительно в течении 7 дней в дозах 0,1 мг/кг и 0,5 мг/кг. Облучению животные подвергались в течении 5 дней ежедневно в дозе 0,6 Гр в день, общая доза составила 3 Гр (мощность дозы 1 Гр/мин). Первому облучению животные подвергались через час после введения последней инъекции. Через сутки после последнего облучения определялось состояние системы крови : костного мозга и периферической крови, для чего определяли : концентрацию гемоглобина в периферической крови, общее количество эритроцитов, общее количество лейкоцитов, лейкоцитарную формулу, общее количество клеток костного мозга, а также процентное соотношение клеток разных ростков кроветворения

Четвертая серия экспериментов также была посвящена изучению защитных свойств зоотоксинов от фракционного облучения, однако общая доза облучения составила 1,5 Гр. Зоотоксины вводились животных по стандартной схеме, описанной в первых трех сериях экспериментов Облучению животные подвергались в течении 5 дней ежедневно в дозе 0,3 Гр (мощность дозы 1 Гр/мин), общая доза при этом составила 1,5 Гр. Через сутки после окончания облучения определялись следующие параметры: концентрацию гемоглобина в периферической крови, общее количество эритроцитов, общее количество лейкоцитов, лейкоцитарную формулу, общее количество клеток костного мозга

Результаты исследований обрабатывали статистически с использованием t-критерия Стьюдента с помощью программы Primer of Biostatistics Version 4 03 (Гланц, 1999) и STADIA При расчете Т-критерия Стьюдента применяли поправку Бонферрони, позволяющую устранить ошибку первого рода, возникающую при сравнении более чем двух выборок данным методом (Гланц, 1999).

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

1. При диагностике возникновения состояния радиорезистентности, развивающегося в результате многократного введения зоотоксинов, у животных группы

«контроль на облучение» под действием у-облучения в дозе ЗГр наблюдалось снижение общего количества клеток костного мозга приблизительно на 35% по сравнению с интактиыми животными Все исследуемые яды вызывали увеличение количества выживших клеток костного мозга в среднем на 20-30% по сравнению с контролем (Рис.1).

■ интактные ■ контроль на облучение 0 контроль О опыт

Рис. 1 Влияние предварительного многократного введения ядов пчелы, жабы, саламандры на общее количество клеток костного мозга при однократном облучении в дозе 3 Гр

Примечание "-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

Было показано, что все исследуемые яды оказывали защитное действие на лейкоциты периферической крови. Пчелиный яд, яд жабы и яд саламандры достоверно увеличивали по сравнению с показателями контрольных групп количество выживших лейкоцитов в среднем на 45-50% (Рис.2).

При исследовании показателей красной крови никаких достоверных отличий в содержании общего количества эритроцитов и содержания гемоглобина в периферической крови у различных групп животных не было обнаружено, что скорее всего связано с устойчивостью красной крови к действию данных доз радиации, также высокой продолжительностью жизни эритроцитов.

Таким образом, первая серия экспериментов показала, что все исследуемые яды обладали радиозащитным действием при однократном облучении в дозе 3 Гр по отношению к клеткам костного мозга и лейкоцитам периферической крови. Что по всей видимости обусловлено формированием неспецифической защитной реакции устойчивой активации, связанной с индукцией активности основных защитных систем организма:

гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой, симпатоадреналовой, антиоксидаитной, системы шапероиов, системы цитохрома Р450 и др. (Меерсои, 1973-1992, Гаркави, 1998, Горизонтов и др., 1983).

Ш интактные ■ контроль на облучение а контроль □ опыт

Рис 2 Влияние предварительного курсового введения ядов пчелы, жабы, саламандры на обшее количество лейкоцитов периферической крови при однократном облучении в дозе ЗГр

Примечание *-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

2. Следующим этапом служило изучение продолжительности противолучевого эффекта, оказываемого курсовым введением малых доз зоотоксинов. Для этого животных облучали через 7, 14, 21, 28 суток после окончания курсового введения ядов пчелы, жабы и саламандры.

Было показано, что в группе животных, которым вводился пчелиный яд содержание выживших клеток костного мозга превышало содержание клеток в костном мозге контрольных животных в течении всех 4 недель (р<0,05). Свое радиозащитное действие на клетки костного мозга яд жабы проявлял начиная со второй недели после окончания инъекций, и продолжал действовать в течении 3 и 4 недели, достоверно повышая по сравнению с контролем количество выживших клеток костного мозга. Яд саламандры обладал защитным действие в течении всех 4 недель, достоверно повышая количество выживших клеток в течении этих четырех недель (Табл.2).

Все исследуемые яды оказывают защитное действие на эритроидный, лимфоидный и миелоидный ростки кроветворения. Защитное действие пчелиного яда особенно выражено для наиболее чувствительных гемопоэтических рядов: лимфоидного и эритроидного. Яд жабы проявляет слабое радиозащитное действие по отношению только к лимфоидному и эритроидному ростку кроветворения Яд саламандры проявляет наиболее сильное защитное действие в отношении миелоидного и лимфоидного рядов.

При исследовании периферической крови было установлено, что в опытных группах животных, которым предварительно вводили различные яды, гибель клеток белой крови в была достоверно ниже, чем в контроле (р<0,05) в течении всего периода исследований. У группы животных, которым вводился пчелиный яд перед облучением, количество лейкоцитов было достоверно выше, чем у контрольный группы в течении всех четырех недель в среднем в 1,5 раза. Яд жабы увеличивал число выживших лейкоцитов периферической крови в течении всех четырех недель в среднем в 2 раза по сравнению с контролем (р<0,05), яд саламандры также практически в два раза увеличивал количество выживших лейкоцитов по сравнению с контрольной группой (Табл.3).

Таблица 2.

Общее количество клеток костного мозга крыс (х!06) кл/л, облученных в разные сроки (сутки) после курсового введения ядов.

Группы Сроки после введения яда

7 суток 14 суток 21 суток 28 суток

Контроль для пчелиного яда (физ. р-р) 8,30±0,18# 7,62±0,50*# 6,62±0,46* 5,72 ±0,37*

Пчелиный яд, ОД мг/кг 9,02±0,31# 10,22±0,75#+ 8,78±0,43#+ 7,81±0,21#+

Контроль для ядов жабы и саламандры (12% этанол) 6,46±0,29* 6,31±0,12* 6,93±0,17* 4,13±0,38*

Яд жабы, 0,1 мг/кг 6,00±0,31* 7,84±0,46#+ 8,27±0,33#+ 6,91±0,38*+

Яд саламандры, 0,5 мг/кг 9,47±0,21#+ 8,95±0,47#+ 7,73±0,42*#+ 6,82±0,35*+

кл/л., у животных группы «контроль на облучение»равен 6,49±0,27*(х 10 ) кл/л.

* - р<0,05 по отношению к интактным;

# - р<0,05 по отношению к контролю на облучение;

+ - р<0,05 по отношению к контролю.

Полученные результаты свидетельствуют, что повышенная активность защитных систем организма, индуцированная введение зоотоксинов, сохранялась в течение 1 месяца, однако необходимо отметить, что долговременная адаптация под влиянием яда жабы развивается позднее, чем под влиянием ядов пчелы и саламандры.

Таблица 3

Общее количество лейкоцитов в периферической крови крыс (х109) кл/л, облученных в дозе 3 Гр в разные сроки после введения ядов._

Группы Время после окончания введения ядов

7 дней 14 дней 21 день 28 дней

Физ. р-р 10,72±0,35*# 5,04±0,22*# 3,34±0,20* 5,76±0,56*#

Пчел. Яд, 0,1 мг/кг 17,00±0,57*#+ 15,92±0,35*#+ 7,72±0,81*#+ 7,79±0,42*#+

Спирт 8,45±0,76*# 5,88±0,49*#+ 4,60±0,11*# 4,35±0,15*#

Яд жабы, 0,1 мг/кг 18,04±0,12#+ 11,32±3,65*#+ 8,00±0,09*#+ 10,36±0,26*#+

Яд саламандры, 0,5 мг/кг 16,48±0,69*#+ 11,32±1,31*#+ 6,45±0,16*#+ 9,37±0,14»#+

Примечание' Данный показатель составлял у интактных животных -18,16±0,50(х10') кл/л,; у животных группы «контроль на облучение» -3,04±0,07*(х109) кл/л;

* - р<0,05 по отношению к интактным;

# - р<0,05 по отношению к контролю на облучение; + - р<0,05 по отношению к контролю.

3. Следующим этапом исследований служило изучение радиозащитного действия курсового введения зоотоксинов от фракционного облучения в суммарной дозе ЗГр (0,6 Гр х 5). Было показано что курсовое введение яда пчелы и яда жабы оказывало защитный эффект на систему костного мозга, достоверно увеличивая количество выживших клеток костного мозга в среднем на 35-40% (р < 0,05). Яд саламандры не проявлял радиозащитных свойств в отношении системы кроветворения не увеличивая количество выживших клеток костного мозга (р > 0,05) (Рис.3).

пчела жаба саламандра ___группы_

[ И интактные ■ контроль на облучение В контроль □ опыт]

Рис 3 Влияние профилактического курсового введения ядов на общее количество клеток костного мозга при фракционном облучения в дозе ЗГр (0,6 Гр * 5 дней) Примечание '-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) (/-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

В отношении кроветворных рядов исследуемые яды проявляли различное радиопротекторные действие. Пчелиный яд защищал клетки лимфоидного, миелоидного и эритроидного рядов. Яды жабы защищал преимущественно клетки лимфоидного и эритроидного ряда. Яд саламандры не оказывал защитного действия на кроветворные ряды клеток (Рис 4,5,6).

пчела жаба саламандра

группы

■ интактные ■ контроль на облучение а контроль о опыт

Рис. 4 Влияние профилактического курсового введения ядов на количество клеток миелоидного (гранулоцитарно-моноцитарного) ряда при фракционном облучении в дозе ЗГр (0,6 Гр х 5 дней)

Примечание: '-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

3,5

пчела жаба саламандра

группы

■ интактные ■ контроль на облучение в контроль □ опыт

Рис 5 Влияние профилактического курсового введения ядов на количество клеток лимфоидного ряда при фракционном облучении в дозе ЗГр (0,6 Гр х 5 дней) Примечание '-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

саламандра

■ интактные ■ контроль на облучение В контроль □ опыт

»

Рис б Влияние профилактического курсового введения ядов на количество клеток эритроидного ряда при фракционном облучении в дозе ЗГр (0,6 Гр х 5 дней) Примечание "-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

Было показано, что все яды оказывали защитное действие на клетки периферической крови, увеличивая число выживших лейкоцитов приблизительно на 3540% по сравнению с контролем (р<0.05) (Рис.7.).

Относительно красной крови никаких достоверных отличий в содержании общего количества эритроцитов и содержания гемоглобина в периферической крови у различных групп животных не было обнаружено, что скорее всего связано с устойчивостью красной крови к действию использованных доз радиации, также высокой продолжительностью жизни эритроцитов.

Было показано, что все исследуемые яды обладают защитным действием и в отношении отдельных групп лейкоцитов, что можно проследить на лейкоцитарной формуле (Табл.4). У животных группы «контроль на облучение» в результате повреждающего действия радиации наблюдались лимфопения и нейтрофилез, что также можно отнести и к животным контрольных групп, что говорит о формировании у данных групп животных состояния типичной стресс-реакции. У животных опытных групп колебания лейкоцитарной формулы находятся в пределах нормы, и возникновение реакции стресса т о можно исключить, т к. лейкоцитарная формула является сигнальным показателем формирования типа адаптационных реакций (Гаркави с соавт., 1998)

«

пчела жаба саламандра

группы

■ интактные ■ контроль на облучение И контроль 0 опыт

Рис 7 Влияние профилактического курсового введения ядов на общее количество лейкоцитов при фракционном облучении в дозе 3 Гр (0,6 Гр * 5 дней) Примечание- »-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) ^-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

Таблица 4

Влияние профилактического курсового введения ядов на лейкоцитарную формулу при _ фракционном облучении (3 Гр - 0,6 Гр х 5 дней) _

группа % лимфоцитов % нейтрофилов % базофилов %эозинофилов

интактные 82.71± 1,39 15.14±1,24 2,00±0,38 0,57±0Д0

контроль на облучение 57.00±2,37* 41.43±2,30* 1,14±0,14 0

контроль для пчелиного яда (физ. р-р) 59.29±5,70* 38.00±5,23* 1,29±0,36 0,291:0,18

пчел, яд, 0,1 мг/кг 77.29±2,04 «+ 21.43±2,03*#+ 1,00±0,22 1,00±0,31

контроль для ядов жабы и саламандры (12 % этанол) 65.57±3,05 * 30.29+2,76* 2,00±0,53 0,57±0,20

ЯД саламандры, 0,5 мг/кг 75.14±3,03*#+ 27.29±8,39*# 1,57±0,37 0,14±0,14

ЯД жабы, 0,1 мг/кг 79.71±2,12 #+ 16.86±2,13*#+ 0,86±0,34 0,57±0,20

Примечание: * - р<0.05 по сравнению с интактными

# - р<0.05 сравнению контролем на облучение + - р<0.05 по сравнению с контролем

/

Можно полагать, что индукция мощности защитных систем организма , под влиянием ядов пчелы и жабы оказалась достаточной для защиты системы крови и кроветворения от фракционного действия ионизирующей радиации. Мощность же защитных систем организма крыс, индуцированная ядом саламандры оказалась недостаточной для защиты от длительного действия ионизирующей радиации.

4. В четвертой серии экспериментов было изучено действие на систему крови фракционного облучения в суммарной дозе 1,5 Гр (0,ЗГр х 5). Было установлено, что под действием фракционного у-облучения происходит снижение общего количества клеток костного мозга у животных контрольных групп в среднем на 35-40% по сравнению с интактными животными, снижение общего количества лейкоцитов периферической крови достигало 50% по сравнению с интактными животными, в лейкоцитарной формуле наблюдались небольшие колебания в пределах нормы. В целом можно сказать, что фракционное облучение в суммарной дозе 3 Гр оказывало более сильное повреждающее действие на систему крови по сравнению с однократным облучением в аналогичной дозе.

Было показано что яд пчелы и яд жабы, вводимые многократно перед облучением, оказывали защитный эффект на систему костного мозга, достоверно по сравнению с контролем, увеличивая количество выживших клеток костного мозга в среднем на 3540%. Яд саламандры не проявлял радиозащитных свойств в отношении клеток костного мозга достоверно не увеличивая количество выживших клеток костного мозга (Рис.8).

пчела жаба саламандра

группы

■ интактные ■ облученные в контроль в опыт

Рис 41 Влияние профилактического курсового введения ядов на общее количество клеток красного костного мозга при фракционном облучении в дозе 1,5 Гр (0,3 Гр х 5 дней)

Примечание *-достоверно отличается от интактных (р<0.05) +-достоверно отличается от контроля (р<0.05) #-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

Все исследуемые яды оказывают защитное действие на лейкоциты периферической крови, увеличивая число выживших клеток в среднем на 35% по сравнению с контролем(р<0.05).

Было показано, что фракционное у-облучение в дозе 1,5 Гр (0,3 Гр х 5 дней) существенно не изменяет процентное соотношение различных групп лейкоцитов и лейкоцитарная формула остается в пределах нормы у различных групп животных (Рис.9). Таким образом можно сказать, что профилактическое применение зоотоксинов перед фракционным облучением оказывает однотипный радиозащитный эффект на систему крови как при фракционном облучении как в дозе 3 Гр, так и в дозе 1,5 Гр.

пчела

саламандра

I ингактные □ облученнные В контроль и опыт

Рис 9 Влияние профилактического курсового введения ядов на общее количество лейкоцитов при фракционном облучении в дозе 1,5 Гр (0,3 Гр х 5 дней) Примечание• »-достоверно отличается от интактных (р<0.05) •»•-достоверно отличается от контроля (р<0.05) //-достоверно отличается от контроля на облучение (р<0.05)

На основании полученных результатов можно заключить, что при многократном введении малых доз ядов пчелы, жабы, саламандры развивается состояние радиорезистентности в результате формирования неспецифической адаптационной реакции устойчивой активации, которое сохраняется в течение длительного времени, трех-четырех недель, в зависимости от вида яда Возникновение состояния длительной радиорезистентности, в результате многократного введения малых доз зоотоксинов, позволяет успешно защищать систему крови от многократного (фракционного) у-

облучения, что предполагает возможность создания на их основе препаратов, повышающих радиорезистентность организма, с целью их применения как радиопротекторов длительного действия.

выводы

1. Многократное введение ядов пчелы (0,1 мг/кг х 7), жабы (0,1 мг/кг х7), саламандры (0,5 мг/кг х 7) сопровождалось развитием состояния радиорезистентности, о чем свидетельствуют показатели системы крови и кроветворения облученцых животных:

а) количество кроветворных клеток костного мозга у животных, которым перед облучением вводились яды пчелы, жабы, саламандры достоверно превышает содержание кроветворных клеток в костном мозге контрольных животных;

б) количество лейкоцитов периферической крови у животных опытных групп, достоверно превышает количество лейкоцитов периферической крови контрольных животных;

в) колебания значений лейкоцитарной формулы у животных опытных групп находятся в пределах нормы, в то время, как у животных контрольных групп наблюдаются лимфопения и нейтрофилез, характерные для реакции стресса.

2. Продолжительность состояния радиорезистентности системы крови в результате курсового введения зоотоксинов составляло 3-4 недели в зависимости от вида яда: яд пчелы и яда саламандры проявляют радиозащитное действие в течение четырех недель, яд жабы в течение трех.

3. Яд пчелы и яд жабы оказывали защитный эффект на систему красного костного мозга при многократном (фракционном) облучении в суммарной дозе 3 и 1,5 Гр, достоверно увеличивая количество выживших клеток красного костного мозга и отдельных рядов кроветворения , яд саламандры не проявлял радиозащитных свойств в отношении клеток костного мозга.

4. Однотипный радиозащитный эффект зоотоксинов на систему крови: изменение общего количества лейкоцитов, лейкоцитарной формулы, концентрации гемоглобина и количества эритроцитов при фракционном облучении в дозе 3 Гр (0,6Гр х 5); и 1,5 Гр (0,3 Гр х 5 ) свидетельствовали о неспецифических механизмах радиозащитного действия ядов пчелы, жабы, саламандры.

5. Многократное (фракционное) облучение сопровождалось более выраженным повреждающим эффектом на костный мозг по сравнению с однократным облучением в такой же дозе.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Корягин А.С. Продолжительность радиорезистентности системы крови крыс, возникающей при многократном введении малых доз некоторых зоотоксинов / А.С. Корягин., Е.А. Ерофеева., О.Н. Гамова., О.Ю. Ванеева // Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования. Материалы III междунар. научн.-практ. Конф. Часть 1. Тамбов. Першина. - 2005. - С.93-96.

2. Корягин А.С. Использование нетоксичных доз ядов саламандры и жабы для защиты от фракционного гамма-излучения / А.С. Корягин., Е.А. Ерофеева., О.Н. Гамова., В.В. Логинов, О.Ю. Ванеева // Естествознание и гуманизм. Сборник научных работ. Томск. Изд-во сибирского мед. Ун-та. 2005. - Т.2.- №2. - С.8-9.

3. Корягин А.С. Сравнительная оценка противолучевых свойств животных ядов по состоянию системы крови в условиях многократного гамма-облучения / А.С. Корягин., Е.А. Ерофеева., В.Н. Якимов, О.Н. Гамова., В.В. Логинов, О.Ю. Ванеева //Поволжский экологический журнал. - 2005. - №2. - С. 137-146.

4 Корягин А.С. Яды жабы зеленой (Bufo viridis) и саламандры пятнистой (Salamandra salamandra) как радиопротекторы длительного действия / А.С. Корягин., Е.А. Ерофеева., О.Н. Гамова, А.Д Синелыциков, О.Ю. Ванеева // Актуальные проблемы герпетологии и токсинологии: Сб. науч. тр. - Вып. 8. - Тольятти. - 2005. -С. 67-74.

5. Корягин А.С Исследование продолжительности состояния радиорезистентности кроветворной ткани костного мозга крыс, вызываемого действием зоотоксинов / А.С. Корягин, Е.А. Ерофеева., О.Н. Гамова, О.Ю. Ванеева II Вестник Нижегородского университета. Серия биология,- 2005. - Вып.2(10). - С. 145-152.

6. Gamova O.N. The using of nontoxic doses of bee venom for protection from fractional gamma-radiation // O.N. Gamova, A.S. Koqagin, E.A. Yerofeeva and O.U. Vaneeva // Proceedings of 3-rd European Congress on Social Insects, St. Peterburg, Russia, 22-27 August 2005.

Подписано в печать 27.02.2006. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1. Зак. 332. Тир. 100.

Типография Нижегородского госуниверситета. Лиц. ПД № 18-0099 от 04.05.2001. 603000, Н. Новгород, ул. Б. Покровская, 37.

ZÖÖQ ft

M76A

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Ванеева, Ольга Юрьевна

Введение.

1. Обзор литературы.

1.1. Биологические эффекты ядов на организм человека и животных.

1.1.1. Пчелиный яд.

1.1.2. Жабий яд.

1.1.3. Яд саламандры.

1.2. Неспецифические адаптационные реакции.

Ш 1.3. Средства противолучевой защиты.

1.3.1. Некоторые аспекты повреждающего действия ионизирующей радиации на организм человека и животных.

1.3.2. Радиопротекторы.

1.3.3. Средства биологической защиты.

2. Материалы и методы.

3. Результаты исследований.

3.1. Диагностика возникновения состояния радиорезистентности, развивающегося в результате многократного введения зоотоксинов. ф 3.2. Изучение продолжительности радиозащитного действия зоотоксинов.

3.3. Изучение радиозащитного действия курсового введения зоотоксинов от фракционного облучения в дозе ЗГр.

3.4. Изучение радиозащитного действия курсового введения зоотоксинов от фракционного облучения в дозе 1,5 Гр.

4. Обсуждение результатов.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Влияние ядов пчелы, жабы и саламандры на систему крови при фракционном гамма-облучении крыс"

Актуальность проблемы

Интерес к радиобиологическим проблемам является несомненной приметой настоящего времени, обусловленной известными издержками современного индустриального развития. Происходит постоянное обострение радиоэкологической ситуации вследствие техногенных аварий на ядерных объектах, испытаний ядерного оружия, захоронения ядерных отходов, что ставит новые задачи в поиске средств защиты от фракционного (многократного) и хронического облучения (Кудряшов, Гончаренко, 1999). Классические радиопротекторы из-за своей высокой токсичности, ограниченного срока применения, а также снижения защитной активности при уменьшении мощности дозы облучения, оказались непригодными в сложившихся условиях. В решении указанной проблемы важная роль принадлежит поиску противолучевых средств длительного действия, особое место среди которых занимают вещества природного происхождения, в группу которых входят зоотоксины (Гончаренко, Кудряшов, 1991, Васин, 1999).

Высокая биологическая активность а также способность вызывать общую, неспецифическую ответную реакцию (Артемов, 1969; Крылов и др. 1998; Корягин, Ерофеева, 2004; Овощникова 2004) позволяют рассматривать зоотоксины, как возможные стимуляторы радиорезистентности. Были изучены противолучевые свойства пчелиного яда (Артемов 1975; Корягин и др., 2000), жабьего яда (Орлов, Конькова, 1978), яда саламандры (Овощникова, 2004). Однако, изучение пролонгированного радиозащитного действия этих ядов, а также их радиопротекторных свойств от фракционного облучения не проводилось. Большая практическая ценность применения зоотоксинов в малых дозах, повышающих неспецифическую резистентность организма, заключается прежде всего в том, что они могут рассматриваться препаратами выбора в условиях длительного низкоинтенсивного воздействия ионизирующего излучения.

В связи с указанным, в работе была изучена способность малых (в десятки раз ниже летальных) доз ядов пчелы медоносной (Apis melifera), саламандры пятнистой (Salamandra salamandra) и жабы зеленой (Bufo viridis) защищать систему крови от фракционного действия ионизирующей радиации, а также определена продолжительность состояния радиорезистентности системы крови, формирующегося в результате многократного введения зоотоксинов. Исследуемые яды имеют различную химическую природу, токсичность и специфическую направленность действия на организм. Яд пчелы богат компонентами белковой природы и известен как гематотропный агент (Крылов, 2005). Яд саламандры содержит в основном стероидные алкалоиды (Habermehl, 1971), проявляющие нейротропные эффекты (Крылов, Ошевенский, 1984; Гелашвили и др., 1987; Тинякова и др., 1999). Яд жабы оказывает выраженное кардиотропное действие, благодаря наличию буфадиенолидов, обладающих подобно сердечным гликозидам растений, прямым кардиотоническим действием (Крылов, 2002). В результате того, что именно система крови и кроветворения страдает в первую очередь при действии радиации (Ярмоненко, Вайнсон, 2004; El-Kashef et.al., 1999), а ее показатели являются основными индикаторами типа неспецифических адаптационных реакций (Гаркави и др., 1998), именно показатели системы крови были выбраны в качестве критериев оценки противолучевых эффектов ядов пчелы, жабы, саламандры.

Цель работы. Целью работы служило изучение способности ядов пчелы, жабы и саламандры защищать систему крови от фракционного (многократного) действия ионизирующей радиации.

В задачи работы входило:

1 .Диагностика возникновения состояния радиорезистентности системы крови, развивающегося под влиянием многократного введения малых доз зоотоксинов.

2,Определение длительности состояния радиорезистентности, оцениваемой по показателям белой крови: общему количеству лейкоцитов, лейкоцитарной формуле и показателям костного мозга: общему количеству кроветворных клеток костного мозга и отдельных кроветворных рядов у животных, облученных в разные сроки.

3. Изучение способности зоотоксинов защищать систему крови от фракционного облучения в суммарной дозе 3 Гр, оценивая показатели красной крови, белой крови, а также костного мозга.

4. Выявление способности зоотоксинов защищать систему крови от фракционного облучения в суммарной дозе 1,5 Гр, оцениваемой по показателям красной крови, белой крови, а также костного мозга.

Научная новизна исследования. В работе впервые проведено исследование способности ядов пчелы, жабы, саламандры защищать систему крови от фракционного действия ионизирующей радиации, а также изучена продолжительность состояния радиорезистентности системы крови, формирующегося в результате многократного введения малых доз зоотоксинов. В этих условиях обнаружено, что курсовое введение ядов пчелы в дозе 0,1 мг/кг, яда жабы в дозе 0,1 мг/кг, яда саламандры в дозе 0,5 мг/кг способствует развитию состояния радиорезистентности продолжительность которого составляет 3-4 недели в зависимости от вида яда: четыре недели для ядов пчелы и саламандры, три недели -для яда жабы. Впервые установлено, что курсовое введение зоотоксинов в малых дозах способствует эффективной защите системы крови от фракционного облучения в суммарной дозе 1, 5 Гр и суммарной дозе 3 Гр, что, по видимому, обусловлено развитием неспецифической адаптационной реакции устойчивой активации.

Практическая и теоретическая значимость работы.

Изучение продолжительности радиозащитных эффектов, вызванных многократным введением ядов пчелы, жабы, саламандры а также их способности защищать систему крови от фракционного у-облучения позволяют расширить представления о механизмах формирования неспецифической радиорезистентности и предполагают возможность создания на их основе препаратов, повышающих радиорезистентность организма, с целью их применения как радиопротекторов длительного действия.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Многократное введение малых доз ядов пчелы, жабы, саламандры вызывает развитие состояния радиорезистентности, обусловленное формированием неспецифической адаптационной реакции устойчивой активации.

2.Состояние радиорезистентности системы крови сохраняется в течение длительного времени (трех-четырех недель в зависимости от вида яда).

3.Возникновение состояния длительной радиорезистентности позволяет успешно защищать систему крови при фракционном у-облучения.

Апробация работы. Результаты работы обсуждены на Ш-й Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные исследования в системе образования» (Тамбов, 2005), на конференции Сибирского государственного медицинского университета «Естествознание и гуманизм» (Томск, 2005), а также на третьем европейском конгрессе «European Congress on Social Insects» (Санкт-Петербург, 2005).

Структура и объем диссертации. Материалы диссертации изложены на страницах машинописного текста, иллюстрированы таблицами и рисунками. Работа состоит из введения, обзора литературы, характеристики материалов и методов исследования, глав результатов исследования, обсуждения, заключения, выводов и списка литературы, содержащегоисточников, из которыхна русском языке ина иностранных языках.

1 .Обзор литературы.

Заключение Диссертация по теме "Физиология", Ванеева, Ольга Юрьевна

Заключение

Таким образом, в результате проведенных исследований была установлена способность исследуемых зоотоксинов при курсовом введение в использованных дозах способствовать развитию состояния радиорезистентности, обусловленного, по всей видимости, формированием неспецифической реакции устойчивой активации, характеризующейся, согласно литературным данным, повышением активности основных защитных систем организма (Гаркави, Квакина, 1997; Гаркави и др., 1998), таких как гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковрй, симпатоадреналовой (Меерсон, 1998; Меерсон и др., 1992, Горизонтов 1973; Горизонтов и др., 1983), антиоксидантной (Хавинсон, 2003), системы белков теплового шока (Меерсон, 1998) и других защитных систем организма. Наши исследования показали, что состояние радиорезистентности, вызванное ядами пчелы, жабы и саламандры сохраняется в течение длительного времени, трех-четырех недель, в зависимости от вида яда и способствует повышению резистентности к действию радиации, вызывающей костно-мозговую форму лучевой болезни. Также, в наших исследованиях установлено, что яд пчелы и яд жабы вводимые перед многократным (фракционным) облучением в суммарных дозах 3 Гр и 1,5 Гр оказывали защитный эффект на систему красного костного мозга. Яд саламандры не проявлял защитных свойств в отношении клеток костного мозга. По всей видимости, полученные результаты говорят о том, что индукция мощности защитных систем организма , под влиянием ядов пчелы и жабы оказалась достаточной для защиты системы крови и кроветворения от многократного (фракционного) действия ионизирующей радиации, а индукция мощности защитных систем ядом саламандры является недостаточной для защиты от длительного действия ионизирующей радиации.

Результаты исследований открывают перспективу использования зоотоксинов в малых дозах с целью создания на их основе препаратов, способных повышать радиорезистентность организма к многократному (фракционному) облучению и применения данных препаратов как радиопротекторов длительного действия.