Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Внутриклеточная рецепция глюкокортикоидов при малых дозах ионизирующего излучения и гипофункции щитовидной железы

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Внутриклеточная рецепция глюкокортикоидов при малых дозах ионизирующего излучения и гипофункции щитовидной железы"

НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ НАУК БЕЛАРУСИ ИНСТИТУТ РАДИОБИОЛОГИИ

УДК 577.171.6;577.17 /СбсЯ иЛ (

.г ^

ЛАДУТЬКО Елена Ивановна

I

ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ РЕЦЕПЦИЯ ГЛЮКОКОРТИКОИДОВ ПРИ МАЛЫХ ДОЗАХ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И ГИПОФУНКЦИИ ЩИТОВИДНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

03.00.01. - радиобиология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Минск - 2000

Работа выполнена в Институте радиобиологии HAH Беларуси

Научный руководитель- доктор медицинских наук, профессор, академик Конопля Е.Ф.

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук Дрозд В. М.

доктор биологических наук, профессор Стожаров А. Н.

Оппонирующая организация:

Гродненский государственный медицинский институт

Защита состоится " " \C-CvbY\S 2000 г, в ЛЪ"0часов на заседании совета по защите диссертаций1 Д 01.35.01. при Институте радиобиологии НАН Беларуси по адресу: 220141, г. Минск, ул. академика Купрсвича, 2, ИРБ НАН Беларуси, тел. 264-46-72

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института радиобиологии HAH Беларуси

Автореферат разослан " 2000 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций, кандидат биологических наук ' A.M. Ходосовская

. 6 > I I и

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

В последнее десятилетие в связи с аварией на Чернобыльской АЭС особенно актуальной стала проблема влияния малых доз радиации на человека и животных. В частности показано, что нахождение живых организмов в зоне аварии на ЧАЭС приводит у них к ультраструктурным и морфологическим изменениям тканей различных органов, нарушениям иммунных реакций, увеличению заболеваний и частоты возникновения опухолей. При этом малые дозы ионизирующего излучения (0,1 - 1,0 Гр) сопровождаются нарушениями функционального состояния нейроэндокринной регуляции и функции ряда эндокринных желез - коры надпочечников, щитовидной, поджелудочной, половых и других желез, в результате чего происходят нарушения общего обмена веществ в организме, контролируемого рядом гормонов. Вопрос об интегративном влиянии гормонов на регуляцию метаболических процессов является своевременным и актуальным, так как в результате исследований последних лет выяснилось, что многие гормоны, в том числе глюкокортиконды и тиреоиды, индуцируют комплексный эффект почти во всех тканях млекопитающих. Эти эффекты опосредованы специфическими гормон-чувствительными элементами HRE - Hormone Response Elements, которые играют роль транскрипционных факторов только в том случае, если рецепторы глюкокортикоидов и тиреоидов связываются с ними [R. Renkawitz et all.; 1996]. В частности глюкокортикоидные и тиреоидные гормоны являются факторами, опосредующими экспрессию гена гормона роста в гипофизе [J. Liden et all., 2000]. Глюкокортиконды, являясь мощным противовоспалительным средством, вызывают репрессию ядерного транскрипционного фактора NF-карра В [De Bosscher K.et all., 2000]. Также недавно установлено, что вирус иммунодефицита человека останавливает клеточное деление в стадии G2 и одновременно активирует передачу сигналов глгакокортикоидными рецепторами, независимо от остановки клеточного цикла, и тем самым вызывая опосредованное действие глюкокортикоидов на деление вируса [M.D. Scherman et all., 2000].

В связи с этим, расшифровка сложных процессов динамики рецепции и содержания глюкокортикоидов могла бы обеспечить прогресс в областях как фундаментальной радиоэндокринологии, так и медицины, учитывая огромную роль глюкокортикоидпых гормонов в различных физиологических процессах и недостаток в литературе данных, характеризующих эффекты глюкокортикоидов в тканях на фоне облучения.

Связь работы с крупными научными программами, темами

Диссертационная работа выполнена в рамках двух тем Плана важнейших

научно-исследовательских работ в области естественных, технических и общественных наук по Республике Беларусь на 1996-2000 г.

1. "Изучение механизмов действия острого и хронического (внешнего и внутреннего) облучения в малых дозах на функции важнейших систем и метаболические процессы в организме" (№ ГР - 19961860);

2."Зависимость биологических эффектов ионизирующей радиации в малых дозах от функционального состояния нейрогормональной регуляции организма" (№ ГР - 19961866)

Цель н задачи исследования

Цель - изучение внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов при малых дозах внешнего, внутреннего и сочетанного облучения в зависимости от функционального состояния щитовидной железы. Предусматривалось решение следующих задач:

1. Изучить состояние цитоплазматической и ядерной рецепции глюкокортикоидов в печени крыс при внешнем остром и пролонгированном облучении в малых дозах.

2. Оценить влияние внутреннего облучения в условиях инкорпорирования '"Сб на рецепцию глюкокортикоидов в печени крыс.

3. Изучить параметры глюкокортикоид-рецепторного взаимодействия при различных вариантах сочетанного облучения.

4. Выяснить особенности акцепции глюкокортикоид-рецеиторных комплексов печени крыс при внешнем облучении на фоне гипофункции щитовидной железы.

5. Оценить влияние реально сложившейся в республике радиационно-экологической обстановки на глюкокориткоид-рецеиторную систему.

Объект и предмет исследования Объектом исследования явились белые крысы-самки стадного разведения. Предмет исследования -взаимодействие дексаметазона с цитоплазматическими и ядерными рецепторами глюкокортикоидов в печени крыс, подвергнугых внешнему, внутреннему и сочетанному облучению в малых дозах на фоне гипофункции щитовидной железы.

Методология и методы исследования

В работе использовались радиолигандный, радиоиммунологический, хроматографический и спектрофотометрический методы, а также седиментациоиный анализ. Для обработки полученных результатов применяли вариационно-статистический метод с определением степени достоверности различий между средними величинами, полученными в опытных и контрольных группах животных, по (-критерию Стыодента.

Научная новизна и значимость полученных результатов

Впервые дана комплексная оценка глюкокортикоид-рецепторной системы печени самок крыс после внешнего острого и пролонгированного, внутреннего и сочетанного облучения в малых дозах.

Новыми являются данные о различном влиянии на систему внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов острого и ипролонгированного облучения заключающиеся в том, что данные изменения более значимы в ранний постлучевой период при остром облучении в дозах 0,5 Гр и 1,0 Гр и в более поздние сроки при пролонгированном облучении в дозе 1,0 Гр.

Показано, что при инкорпорации 37Сз (1,6 МБк/кг и 0,8 МБк/кг) изменения цитоплазматической рецепции глюкокортикоидов в клетках печени крыс имеют более четкую зависимость от количества вводимого '"Сб по сравнению с ядерной акцепцией гормона. Сочетание внутреннего облучения (1,6 МБк/кг 37Сб) с внешним воздействием ионизирующего излучения (1,0 Гр) вызывает снижение внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов, характерное в большей степени как при инкорпорации в организм цезия-137, однако при сочетанном воздействии изменения являются более выраженными.

Выявлено нарушение проведения гормонального сигнала и изменение функционального состояния коры надпочечников у животных после облучения при гипофункции щитовидной железы. Новыми являются данные по изменению внугриклеточной рецепции глюкокортикоидов и функции коры надпочечников в течение длительного периода после пребывания животных в условиях радионукпидного загрязнения.

Практическая значимость полученных результатов.

Изученные в различные сроки после радиационного воздействия в малых дозах характеристики глюкокортикоид-рецепторного взаимодействия расширяют существующие представления о молекулярных механизмах развития гормон-завнеимой патологии после облучения и могут быть использованы для совершенствования и разработки новых методов ранней диагностики дисфункций эндокринной системы.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. Малые дозы ионизирующих излучений приводят к значительным изменениям в механизме внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов, выражающимся в снижении концентрации внутриклеточных рецепторов глюкокортикоидов и уровня кортикостерона в сыворотке крови крыс. Наиболее выраженные изменения данных показателей при остром облучении в дозах 0, 5 Гр и 1,0 Гр наблюдаются в начальный постлучевой период (10-30 сут), при пролонгированном облучении (1,0 Гр) - в отдаленные сроки после действия гамма-излучения (180-365 сут).

2. Введение в организм животных 137Сз (1,6 МБк/кг и 0,8 МБк/кг) приводит к снижению концентрации цитоплазматических и ядерных рецепторов глюкокортикоидов на протяжении всего исследуемого постлучевого периода (10-365 суг). При этом изменения цитоплазматической рецепции глюкокортикоидов в клетках печени крыс

имеют более четкую зависимость от количества вводимого 137Ся по сравнению с ядерной акцепцией гормона.

3. Сочетание внутреннего облучения (1,6 МБк/кг шСб) с внешним пролонгированным воздействием гамма-излучения (1,0 Гр) вызывает снижение внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов, характерное в большей степени как при инкорпорации в организм '"Сэ, однако при сочетанном воздействии изменения являются более выраженными.

4. Гипофункция щитовидной железы в значительной степени влияет на функцию коры надпочечников и рецепцию глюкокортикоидов в ткани печени в условиях облучения.

Лнчный вклад соискателя

Автором лично выполнена экспериментальная часть работы, проанализирован фактический материал, сделаны научно-обоснованные выводы, оформлена диссертационная работа.

Апробация результатов работы

Результаты диссертационной работы обсуждены на: II Международном симпозиуме "Механизмы действия сверхмалых доз", Москва, 1995; Международной научной конференции "Фундаментальные и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды (радиоэкологические и медико-биологические последствия катастрофы на ЧАЭС)", Минск, 1998 г.; Международной научной конференции "Гигиена населенных мест", Киев, 2000 г.; Международной научной конференции "Биологичеки активные соединения в регуляции мегаболического гомеостаза", Гродно, 2000 г.

Опубликованность результатов

Результаты исследований опубликованы в 10 научных работах, в том числе 5-и статьях: из них 1 в республиканском научном журнале; 4 - в сборниках трудов научных конференций. Общий объем опубликованных материалов - 32 страницы.

Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, обзора литературы, изложения материала и методов исследования, 4-х глав экспериментальных исследований, заключения, списка использованной литературы, включающего 258 наименований. Объем диссертации - 134 страницы, включает 25 таблиц и 23 рисунка.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Исследования выполнены на белых крысах-самках стадного разведения (исходный возраст 2-3 месяца). Животных подвергали внешнему острому облучению на установке "ИГУР-1" (п7Са, 5,40 сГр/мин) в дозах 0,5 Гр и 1,0 Гр; пролонгированному облучению на установке "ГАММАРИД-192/120" (137Сз;1,4 сГр/сут) в дозе 1,0 Гр; внутреннему

облучению - вводили 137CsCl per os в течение 16 дней одной группе животных по 0,1 МБк/кг до достижения суммарной активности 1,6 МБк/кг (320 кБк/крысу); другой группе животных - по 0,05 МБк/кг до достижения суммарной активности 0,8 МБк/кг (160 кБк/крысу). Поглощенная доза от внутреннего облучения после введения 320 кБк ,37Cs составила к концу 1-го месяца 0,15 Гр, 6-го мес- 0,26 Гр, 12-го мес-0,2605 Гр; после введения 160 кБк l37Cs поглощенная доза к концу 1-го мес составила-0,007 Гр, 6-го мес-0,13 Гр, 12-го мес- 0,1303 Гр). Животные подвергались также воздействию сочетанного облучения (1,6 МБк/кг ,37Cs и внешнее пролонгированное облучение в дозе 1,0 Гр), а также в течение месяца содержались в зоне радионуклидного загрязнения (10-км зона ЧАЭС пойма р. Припять, эквивалентная эффективная доза составила 0,02 Зв).

Для оценки влияния исходного состояния щитовидной железы на изменение глюкокортикоидной функции при облучении у группы животных была вызвана гипофункция щитовидной железы с помощью мерказолила, который животные получали с пищей в дозе 10 мг/кг веса животного в течение 21 суток, а во время облучения и до отбора экспериментального материала использовалась поддерживающая доза мерказолила 5 мг/кг.

Выделение цитозоля и ядер из клеток печени крыс, а также определение уровня цигоплазматических и ядерных рецепторов глюкокортикоидов производили по методу Г.А. Романова с соавт. (1976). Концентрацию белка определяли по методу О.Н. Lowry et all. (1951). Концентрацию ДНК определяли по методу A.C. Спирина (1958). Для количественного определения кортикостерона в сыворотке крови крыс использовали радиокоикурентпый метод анализа по Т.Чарду (1981). Количественное содержание тиреоидных гормонов в сыворотке крови крыс определили с помощью наборов реактивов РИА-Т3-СТ и РИЛ-Т>СТ, производства "ХОП ИБОХ" (г. Минск).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Влияние острого и пролонгированного внешнего облучения на цитоплазматическую и ядерную рецепцию глюкокортикоидов в

печени крыс

Результаты, полученные при проведении экспериментов, свидетельствуют о том, что облучение вызывает количественные и качественные дозозависимые изменения глкжокортикоид-рецепторпого взаимодействия и содержания кортикостерона в сыворотке крови экспериментальных животных.

При дозе острого облучения 0,5 Гр более выраженный характер носят изменения цитоплазматической рецепции дексаметазона по сравнению с акцепцией гормона ядрами (рис.1). При изучении

90 -г

Рис. 1. Динамика изменения концентрации цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов в печени крыс после облучения, в % по отношению к контролю, принятому за 100%.

Примечание: I ' острое облучение в дозе 0,5 Гр, 1Н1У1 острое облучение в дозе 1,0 Гр, ЕШ пролонгированное облучение в дозе 1,0 Гр; * - Различия статистически достоверны (Р<0,05).

10

30

90

9 с; о

о а у.

180 365

сутки

90 60 30 100 -30 -60 -90

Рис.2. Динамика изменения концентрации ядерных рецепторов глюкокортикоидов в печени крыс после облучения. Примечание: обозначения как на рис. 1.

внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов после острого облучения в дозе 1,0 Гр обнаружено снижение как цитоплазматической, гак и ядерной рецепции глюкокортикоидов (рис. 1 и рис.2). Однако, при облучении в одной и другой дозе спустя 3 месяца наблюдается восстановление концентрации внутриклеточных рецепторов

глюкокортикоидов до контрольного уровня.

Несомненный интерес представляет изучение уровня кортикостероидов в крови при действии ионизирующего излучения, так как эти гормоны, как известно, оказывают влияние на эндогенный фон радиорезистентности организма, являясь важным компонентом неферментной антиокислительной системы организма [Ю.Б. Кудряшов, 1997].

Обнаружено, что при внешнем остром облучении животных в дозе 1,0 Гр концентрация кортикостерона снижена в первые сутки после облучения, но эти изменения не достоверны (рнс.З). При облучении животных в дозе 0,5 Гр изменения уровня кортикостерона, которые наблюдаются в основном в начальные сроки после облучения, оказались более выраженными, чем при облучении в дозе 1,0 Гр (рис. 3). На подобные эффекты малых и сверхмалых доз указывают результаты, которые были получены Е.Б. Бурлаковой (1996) при оценке функциональной активности клеток, мембран и структурных характеристик /(ПК. Более выраженные изменения концентрации кортикостерона при дозовой нагрузке 0,5 Гр, вероятно, связаны с тем, что доза 0,5 Гр является не достаточной для того, чтобы запустить компенсаторно-восстановительные резервы организма.

При длительном (пролонгированном) воздействии ионизирующего излучения низкой интенсивности в дозе 1,0 Гр отмечено увеличение цитоплазматической рецепции глюкокортикоидов в начальные сроки после облучения и ее снижение на 180 сут (рис.1). Уменьшение акцепции дексаметазона ядрами клеток печени в этих условиях сохранялось на протяжении 365 сут после воздействия ионизирующей радиации (рис.2).

3 10 30 90 180 365

-Я- 0,5 Гр острое облучение —в—1,0 Гр пролонгированное облучение " <5- 1,0 Гр острое облучение

Рис. 3. Концентрация кортикостерона после разных видов облучения, в % по отношению к контролю, принятому за 100%.

Примечание: * - Различия статистически достоверны (Р<0,05).

Пролонгированное облучение (1,0 Гр) вызывает более выраженные изменения в содержании кортикостерона в крови животных по сравнению с таковыми при однократном облучении в аналогичной дозе. Она достоверно ниже уровня контроля на протяжении всего периода исследований за исключением 30 сут после облучения, когда концентрация кортикостерона достоверно не отличается от уровня контроля (рис.3). Аналогичное восстановление концентрации кортикостерона к 30 сут после 20-ти дневного рентгеновского облучения в дозе 50 Р отмечено в работе Т.В. Дудиной с соавт. (1978). Нормализация уровня кортикостерона в крови, вероятно, объясняется включением компенсаторно-приспособительных механизмов организма спустя месяц после пролонгированного облучения. Тем не менее, в наших экспериментах на 90-е и 180-е сутки после пролонгированного облучения отмечено дальнейшее снижение концентрации кортикостерона.

Не монотонный тип зависимости изменений после длительного пролонгированного облучения с низкой мощностью дозы (1,1 и 2,1 сГр/сут) был установлен при изучении функционального состояния симпатоадреналовой системы [Л. А. Сложеникина, 1997]. Дисбаланс нейромедиаторных взаимоотношений в центральном регуляторном звене этой системы может иметь прямое отношение к развитию пострадиационных изменений в периферических железах эндокринной системы облученного организма. Кроме того, Б.К. ОЬегАеЫ с соавт. (1997) отмечает снижение функциональной активности надпочечников у пациентов с лейкемией, подвергнутых локальному облучению головы, что указывает на нарушение функциональной связи гипоталамус-гинофиз-надночечники.

Влияние внутреннего и сочетанного облучения на состояние цитоплазматичсской и ядерной рецепции глюкокоргикондов в печени

крыс

137

Сэ, является одним из основных радиоактивных элементов, которые присутствуют и в настоящее время на загрязненных территориях после аварии на ЧАЭС. Поэтому представляло интерес исследование внутреннего (|37Сз) и сочетанного облучения на уровень цитоплазматичсской и ядерной рецепции глюкокортикоидов в печени крыс. Установлено, что нарушение цитоплазматического связывания более выражено во все сроки исследования при инкорпорировании 320 кБк 137Сз по сравнению с введением 160 кБк. Причем, с увеличением ностлучевого периода уровень рецепторов становится еще ниже (рис. 4.А). Ядерное связывание дексаметазона в клетках печени крыс, получавших 320 кБк 137Сб, также было ниже контрольного уровня, однако, изменения были менее значительны по сравнению с цитоплазматичсской рецепцией гормона при этой же дозовой нагрузке. Самый низкий показатель ядерной

рецепции зафиксирован через полгода после инкорпорации 320 кБк "'Сб (рис.4. Б). При дозовой нагрузке 160 кБк в первые сутки после облучения изменения внутриклеточной рецепции через месяц и вплоть до года после инкорпорации

100%

не значительны. В дальнейшем l37Cs наблюдается

А

о

еж о и ы

о4*

80 60 Н 40 20 0 +

Б 100!

80 Н 60 40 -20 -0

10 30 180 365

Время после облучения (сутки)

Рис.4. Концентрация цитоплазматических (А) и ядерных (Б)

137Cs, в %

после инкорпорации

рецепторов глюкокортикоидов отношению к контролю - 100%.

В ,37Cs (0,8 МБк/кг), EF™ 137'

Примечание: В * - Различия статистически достоверны (Р<0,05)

по

Cs (1,6 МБк/кг)

снижение концентрации как цитоплазматических, так и ядерных рецепторов. При этой дозовой нагрузке изменения со стороны ядерных рецепторов глюкокортикоидов выражены в большей степени. Опираясь на литературные данные [Е.Г. Попов с соавт., 1996] можно предположить, что снижение ядерного связывания гормона объясняется, скорее всего, утратой нативной конформацин молекул рецепторного белка. Также известно, что при облучении особо уязвимым звеном в системе рецепторов глюкокортикоидов является образование новых молекул, в том числе и за счет синтеза РНК [М.А. Гаврилин с соавт., 1996].

Концентрация кортикостерона в крови при инкорпорации 320 кБк 137Cs достоверно ниже контроля на протяжении всего периода исследований.

После инкорпорации 160 кБк отмечено снижение содержания кортикостерона на 10, 30 и 90 сут и его восстановление в более поздние сроки (180 и 365 сут) после радиационного воздействия (рис.5).

Концентрация ядерных рецепторов глюкокортикоидов в печени крыс после сочетанного (внешнее пролонгированное (1,0 Гр) и внутреннее Cs (1,6 МБк/кг)) облучения на 10 и 30 сут снижена в большей степени, чем число цитоплазматических рецепторов (рис. 6 Б).

10

30

90

180 '

365

100 т

Время после облучения (сутки)

Рис. 5. Концентрация кортикостерона в сыворотке крови крыс после инкорпорации 137Сб в различных дозах в % по отношению к контролю, принятому за 100%. Примечай:

40

137,

Cs (0,8 МБк/кг), Е

Cs (1,6 МБк/кг)

Рис. 6. Изменение концентрации цитонлазматических (А) и ядерных (Б) рецепторов глкжокортикоидов в печени крыс после внутреннего C'Cs 1,6 МБк/кг), НИ сочетацного (l37Cs 1,6 МБк/кг + пролонгированное облучение 1,0 Гр), ШШ пролонгированного облучения 1,0 Гр, в % по отношению к контролю, принятому за 100%.

Примечание; по оси абсцисс - время после облучения (сутки); * - Различия статистически достоверны (Р<0,05).

На более поздних сроках исследования (180 и 365 сут) значительны изменения уровня цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов после сочетанного воздействия (рис.бА).

Система рецепции глкжокортикондов при нарушении функции щитовидной железы и воздействия ионизирующею излучения в

малых дозах

Учитывая, что в реальных условиях, сложившейся в республике обстановки, облучение происходило при различном функциональном состоянии организма, в том числе и щитовидной железы, представлялось важным изучить как повлияло на характер биологических последствий различное функциональное состояние щитовидной железы.

Для оценки последствий ионизирующего воздействия и сопоставления полученных данных с изменениями функции самой щитовидной железы, в дополнение к глюкокортикоидной функции организма изучено функциональное состояние щитовидной железы и рецепция тиреоидных гормонов. Установлено, что однократное облучение животных в дозе 0,5 Гр снижает уровень трийодтиронина (Т3) в сыворотке крови крыс в течение года, максимально низкий уровень Т3 наблюдается на 90 сут после облучения - 48% от контроля. Концентрация тироксина (Т4) в первые сутки после облучения снижена на 18%, затем на протяжении полугода не отличается от контрольных величин, а через год концентрация Т4 выше контрольного уровня на 23%, но увеличение статистически не достоверно (Р>0,05). Снижение уровней тиреоидных гормонов в более ранние сроки после облучения, вероятно, связано с нарушением заключительных этапов их биосинтеза, тогда как в более поздний пострадиационный период изменения содержания тиреоидных гормонов в крови, вероятно, являются следствием нарушения метаболизма гормонов в периферических тканях. Подтверждением этому является снижение активность 5'-дейодиназы в печени после острого облучения [Г.А. Горох с соавт., 1993] и изменение индекса Т3/Т4 на протяжении всего постлучевого периода [Ю.С. Бенимецкий, 1993].

Пролонгированное облучение животных также вызывает изменения уровня тиреоидных гормонов. Кроме нарушения уровней гормонов в крови, изменяется и внутриклеточная рецепция трийодтиронина в печени пролонгирование облученных животных.

Острое облучение в дозе 0,5 Гр гипотиреоидных животных вызывает значительное снижение концентрации Т^ на протяжении всего периода исследований по сравнению с таковой у облученных животных с нормофункцией щитовидной железы. Пролонгированное облучение гипотиреоидных животных в дозе 1,0 Гр в ранние пострадиационные сроки изменяет в значительной степени концентрацию Тз в сыворотке крови гипотиреоидных животных, по сравнению с облученными животными, у которых функция щитовидной железы была в норме. Тем не менее, концентрация Тз через полгода после облучения гипотиреоидных животных восстанавливается до контрольного уровня. Это можно объяснить, по-видимому, усилением процессов дейодирования 'Г4,

поскольку в этот период после облучения активность 5'-дейоднназы облученных гипотиреоидных животных значительно превышает контрольный уровень [Г.А. Горох, 1996].

80 -,

60 :

40 :

2

§ 20 :

100 з

о а -20 :

и S? -40 -

-60 -

-80 :

10 30 90 180 365

Рис.7. Изменение концентрации цитоплазматических (А) и ядерных (Б) рецепторов глюкокортикоидов в печени крыс В8Я црИ гипофункции щитовидной железы; и*— остром облучении (0,5 Гр) и гипофункции; \\М пролонгированном облучении (1,0 Гр) и гипофункции; в % по отношению к контролю, принятому за 100%. Примечание: * - Различия статистически достоверны - (Р<0,05).

Радиационное повреждение щитовидной железы может быть начальным звеном вовлечения в патологический процесс других эндокринных желез и органов, имеющих с ними тесную функциональную связь, и, в частности, кортикоадреналовой системы.

У гипотиреоидных животных, получивших дозу внешнего острого облучения 0,5 Гр, наблюдается увеличение концентрации цитоплазматических и ядерных рецепторов глюкокортикоидов в печени крыс в начальные сроки после облучения и ее снижение на поздних этапах исследования с более значимыми изменениями уровня цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов (рис.7). Пролонгированное облучение животных в дозе 1,0 Гр в условиях гипофункции щитовидной железы вызывает снижение уровня цитоплазматических рецепторов глюкокориткоидов на протяжении всего периода исследования (10-365 сут). Ядерная акцепция гормона снижена в течение 180 суток.

Концентрация кортикостерона в сыворотке крови животных с гипофункцией щитовидной железы снижена на 10, 30 и 180 сут, а у гипотиреоидных животных облученных в дозе 0,5 Гр, ниже уровня контроля в течение всего постлучевого периода наблюдения (3-365 сут).

Значительное снижение уровня кортикостерона у облученных гипотиреоидных животных, вероятно, связано с сочетанным действием облучения и мерказолила на организм животных.

3 10 30 90 , 180 365

время после облучения (сутки)

-90 -1

Рис. 8 Изменение концентрация кортикостерона в сыворотке крови крыс при 1"''.*''.''*.'1 гипофункции щитовидной железы, остром облучении (0,5 Гр) и гипофункции щитовидной железы. Примечание: * - Различия статистически достоверны - (Р<0,05).

Влияние радиоэкологической обстановки на цнтоплазматнчсскую и ядерную рецепцию глюкокортикоидов в печени крыс и сравнительная характеристика внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов при различных видах облучения

В ходе выполненных экспериментов по влиянию острого и пролонгированного внешнего облучения, а также при облучении животных в результате их нахождения на радиоактивно загрязненной территории выявлены существенные нарушения как в содержании рецепторных молекул глюкокортикоидов в печени крыс, так и их сродства к гормону. Эти изменения отличны по степени и времени проявления.

Уровень цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов после внешнего пролонгированного облучения в дозе 1,0 Гр отличается степенью изменений во временном диапазоне. При остром облучении в дозе 1,0 Гр концентрация цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов снижается в первые сутки после облучения (1-10 сут) и достоверно не отличается от контроля уже на 90 сут после облучения. У животных из зоны радионуклидного загрязнения концентрация цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов достоверно ниже уровня контроля на 3 и 90 сут после возвращения животных с этой территории (рис.9А).

Акцепция гормона ядрами клеток печени снижена до 365 суток постлучевого периода (рис.9.Б) как у животных находившихся в

радиоэкологически неблагоприятной обстановке, так и у пролонгирование облученных животных (рис.9.Б). При остром облучении уровень ядерных рецепторов глюкокортикоидов снижен на 3 и 10 сут. Спустя 30 сут концентрация ядерных рецепторов возрастает и достоверно не отличается от контроля на протяжении всего остального периода исследования (365 сут).

90 180 365

Рис.9. Концентрация цитоплазматических (А) и ядерных (Б) рецепторов глюкокортикоидов после различных видов облучения в % по отношению к контролю, принятому за 100%.

Условные обозначения: —о— пролонгированное облучение 1,0 Гр,

острое облучение 1,0 Гр, —»—пребывание животных в зоне радионуклидного загрязнения.

Примечание: * - Различия статистически достоверны - (Р<0,05).

Изменение уровня кортикостерона одинаково у животных при пролонгированном и остром облучении на 3, 10 и 30 сут после облучения (рис.10). Чрез 90 сут концентрация кортикостерона у животных при пролонгированном облучении резко снижается и остается ниже контроля

-80

Рис.10. Уровень кортикостерона при различных видах облучения. Примечание: обозначения как на рис.9.

на протяжении всего постлучевого периода, а у остро облученных животных достигает контрольных значений на 90 сут. В результате пребывания животных в радиационно-нсблагоприятных условиях концентрация кортикостерона в сыворотке крови крыс значительно снижена на 3,10 и 30 сут после прекращения воздействия радиоэкологических факгоров. На 90,180 и 365 сут после данного воздействия отмечается увеличение концентрации кортикостерона. Тем не менее, уровень гормона не достигает контрольной величины.

Таким образом, пребывание животных в радиационно-неблагоприятных условиях вызывает снижение уровня внутриклеточных рецепторов глюкокортикоидов, сохраняющееся в течение года после воздействия, причем изменения концентрации ядерных рецепторов глюкокортикоидов имеют схожий характер с таковыми при пролонгированном облучении.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Острое облучение в дозах 0,5 Гр и 1,0 Гр обусловливает выраженные изменения уровня цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов в печени экспериментальных животных в ранний пострадиационный период (10-30 сут) с восстановлением их числа на более поздних стадиях исследования. Концентрация ядерных рецепторов в печени и кортикостерона в крови при этих дозах облучения, как правило, снижается на 10 и 30 сут и также нормализуется в более отдаленные сроки после облучения (90-180 сут).

2. Характерным для пролонгированного облучения является снижение уровня ядерных рецепторов глюкокортикоидов на протяжении всего периода исследования (10-365 сут) с прогрессирующим уменьшением по мере длительности пострадиационного периода. Число мест связывания цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов преимущественно снижается в отдаленные сроки после облучения (180 суг) [2,8].

3. В условиях внешнего острого и пролонгированного облучения в малых дозах происходит нарушение функции щитовидной железы, выражающееся в снижении концентрации тиреоидных гормонов в крови экспериментальных животных в ранний пострадиационный период. Одновременно с этим при пролонгированном облучении, особенно в отдаленные сроки, уменьшается число мест связывания и константа ассоциации внутриклеточных рецепторов трийодгиронина. [1,6,7].

4. Гипофункция щитовидной железы модифицирует ответную реакцию коры надпочечников и рецепцию глюкокортикоидов в ткани печени в условиях облучения. У гипотиреоидных животных, получивших

дозу внешнего острого облучения 0,5 Гр, наблюдается увеличение концентрации цитоплазматических и ядерных рецепторов шококортикоидов в печени крыс в начальные сроки после облучения и ее снижение на поздних этапах исследоваш1я с более значимыми изменениями уровня цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов. Пролонгированное облучение животных в дозе 1,0 Гр в условиях гипофункции щитовидной железы приводит к снижению концентрации цитоплазматических рецепторов глюкокортикоидов в течение всего исследуемого периода (10-365 сут). Снижение уровня ядерных рецепторов глюкокортикоидов имеет место только в течение 6 месяцев после облучения и восстановление его к концу года после воздействия [4,10].

5. Внутреннее облучение животных при инкорпорации 1 "Сэ (1,6 МБк/кг и 0,8 МБк/кг) вызывает снижение рецепторного связывания дексаметазона на протяжении всего срока исследования (10-365 сут). При этом изменения цитоплазматичсской рецепции глюкокортикоидов в клетках печени крыс имеют более четкую зависимость от количества вводимого 137Сб по сравнению с ядерной акцепцией гормона. Сочетание внутреннего облучения (1,6 МБк/кг |37Сз) с внешним пролонгированным воздействием гамма-излучения (1,0 Гр) приводит к увеличению снижения уровней как цитоплазматических, так и ядерных рецепторов глюкокортикоидов. По мере длительности периода после сочетанного воздействия степень изменения цитоплазматической рецепции глюкокортикоидов возрастает [3,8,9].

6. Пребывание животных в условиях радионуклидно! о загрязнения (10-и км зона аварии на ЧАЭС) обусловливает снижение концентрации цитоплазматических и ядерных рецепторов глюкокортикоидов, а также уровня кортикостерона в крови на протяжении года после возвращения животных из радиоактивно загрязненной территории [5].

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Влияние гамма-излучения в малых дозах на рецепцию трийодтиронина в ядрах клеток печени крыс / Е.Ф.Конопля, Г.Л.Лукша, В.В.Шпак, Е.И.Ладутько //Радиац.биол.Радиоэкология.-1997.-Т. 37, вып. 2.-С.131-136.

2. Влияние внешнего гамма-облучения на рецепцию различных стероидных гормонов в печени крыс / Е.Г.Попов, Л.К.Сечко, Е.И.Ладутько, А.В.Чантурия // Биологичеки активные соединения в регуляции метаболического гомеостаза: Сб. ст. междунар.науч.конф. -Гродно 2000.-Ч.И.-С. 132-136.

3. Ладутько Е.И. Влияние введения цезия-137 на глюкокортикоидную функцию организма // Биохимические аспекты жизнедеятельности

биологических систем: Сб. иауч.труд. VI Съезда Белорусского Биохимического общества Гродно, 2000.-С. 152-155.

4. Ладутько Е.И. Влияние внешнего гамма-облучения на рецепцию глюкокортикоидов в печени гипотиреоидных крыс // Гигиена населенных мест: Сб. науч.труд.конф.-Киев, 2000.-Ч.II.-Вып.36.-С.434-441.

5. Ладутько Е.И. Влияние радиоэкологической обстановки на глюкокортикоидную функцию организма // Сб. трудов IV науч.конф. молодых ученых и специалистов.-Дубна, 2000.-С.63-65.

6. Влияние низких доз ионизирующей радиации на систему рецепции Тз в печени крыс-самок в условиях использования протекторов биологического происхождения / Г.Л.Лукша, Е.И.Ладутько, В.В.Шпак, Е.Ф.Конопля // Механизмы действия сверхмалых доз: Тез. II междунар.симп - М.,1995.-С.43.

7. Влияние гамма-облучения в малых дозах на рецепцию трийодтиронина в ядрах клеток печени / В.В.Шпак, Е.И.Ладутько, Г.Л.Лукша, Е.Ф.Конопля // Роль эпидемиологических исследований в оценке риска при радиационных авариях: Сб. тез.семинара.-М.,1995.-С.51.

8. Ладугько Е.И., Гаврилин М.А. Влияние облучения на рецепцию глюкокортикоидов в печени крыс в условиях гипофункции щитовидной железы и надпочечников // Тез.докл. III Съезда по радиационным исследованиям, Москва, 1997,- Пущино, 1997.-Т.1.-С.248-249.

9. Ладутько Е.И. Влияние у-облучения на рецепцию глюкокортикоидов в цитозоле печени крыс // Фундаментальные и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды (радиоэкологические и медико-биологические последствия катастрофы на ЧАЭС): Тез. докл междунар. науч. конф. -Минск, 1998.-С. 145.

10.Ладутько Е.И., Гаврилин М.А. Влияние у-облучения на функциональное состояние коры надпочечников, щитовидной железы и рецепцию глюкокортикоидов в цитозоле печени крыс // Фундаментальные и прикладные аспекты радиобиологии: биологические эффекты малых доз и радиоактивное загрязнение среды (радиоэкологические и медико-биологические последствия катастрофы на ЧАЭС): Тез. докл. междунар. науч. конф. - Минск, 1998.-С.146.

РЕЗЮМЕ Ладутько Елена Ивановна Внутриклеточная рецепция глюкокортикоидов ири различных видах облучения в малых дозах и гипофункции щитовидной железы

Ключевые слова: дексаметазон, кортикостерон, рецепторы, цитозоль, ядро, печень, крысы, пролонгированное и острое облучение, Cs.

Объект и предмет исследования - цитоплазматическая и ядерная рецепция дексаметазона в клетках печени крыс и уровень кортикостерона в сыворотке крови при облучении и гипофункции щитовидной железы.

Цель работы - изучение внутриклеточной рецепции глюкокортикоидов при малых дозах внешнего, внутреннего и сочетанного у-облучения в зависимости от функционального состояния щитовидной железы.

Методы исследования: радиол и гандный, радиоиммунологический, изотопный, хроматографичекий, спектрофотомегрический методы.

Полученные результаты и их новизна: Установлено, что после внешнего пролонгированного облучения (],0 Гр) происходит значительное снижение концентрации внутриклеточных рецепторов глюкокортикоидов и уровня кортикостерона в сыворотке крови на поздних этапах постлучевого периода (180 и 365 сут). Напротив, после острого у-облучения (1,0 Гр; 0,5 Гр) изменения рецепции дексаметазона и уровня кортикостерона выявлены в раннем иостлучевом периоде (10, 30 сут). Инкорпорация 137Cs (0,8 МБк/кг; 1,6 МБк/кг) вызывает значительное снижение внутриклеточной рецепции дексаметазона и уровня кортикостерона на протяжении всего постлучевого периода. Сочетание инкорпорации 137Cs (1,6 МБк/кг) с внешним пролонгированным облучением (1,0 Гр) вызывает еще более значимые изменения в системе рецепции глюкокортикоидов. Обнаружено нарушение проведения гормонального сигнала и изменение функционального состояния коры надпочечников у животных после облучения на фоне гипофункции щитовидной железы. Пребывание животных в условиях радионуклидного загрязнения вызывает нарушения аналогичные изменениям при пролонгированном облучении животных, сохраняющиеся в течение всего срока исследований (3-365 сут).

Степень использования: Полученные результаты расширяют существующие представления о молекулярных механизмах развития гормон-зависимой патологии в условиях воздействия облучения и могут быть использованы для совершенствования и разработки новых методов ранней диагностики дисфункций эндокринной системы.

Область применения: радиационная эндокринология, радиобиология.

РЭЗЮМЭ Ладуцька Алена [ванауна Унутрыклетачнаи рэцэпцыя глюкакартыкощау пры розных вшах абпраменьванняу у малых дозах ! ппафункцьп шчытападобнай

залозы

Ключавыя словы: дэксаметазон,_кортыкастэрон, рэцэптары, цытазоль, ядро, пацую, печань, праланправанае I вострае абпраменьванне, ,37Сз.

Аб'ект 1 прадмет даследавання: Цытаплазмавая 1 ядзерная рэцэпцыя дэксаметазону у клетках печаш пацукоу 1 узровень кортыкастэрону у сыроватцы крыв1 пры апбраменьванш \ ппафункцьп шчытападобнай залозы.

Мэта даследавання: вывучэнне унутрыклетачнаи рэцэпцьн глюкакартыкощау пры невялшх дозах знешняга, унутранага I спалучанага абпраменьвання у залежнасщ ад функцыянальнага стану шчытападобнай залозы.

Мстады даследавання: радыел1гандны, радьюмуналапчны, ¡затопны, храматаграф1чны I спектрафотаметрычны метады.

Афыманыя вынш 1 ¿х нав]зна: Установлена, што пасля знешняга праланправанага абпраменьвання (1,0 Гр) адбываецца значнае зшжэнне унутрыклетачных рэцэпгарау глюкакартыкощау 1 узроуня коргыкастэрону у сыроватцы крыв1 на позшх этапах постнрамяневага перыяду. Насупраць, пасля вострага абпраменьвання змены у рэцэпцьн дэксаметазону 1 узроуня кортыкастэрону у крыв1 выяулены у ранж'м постпрамяневым перыядзе (10, 30 дзен). 1нкарпарацыя |37Сз (0,8 МБк/кг; 1,6 МБк/кг) выкгйкаюць значнае зшжэнне унуфыклетачнай р-щэпцьн дэксаметазона на працягу усяго постнрамяневага перыяду. Спалучэнне шкарпарацьп ,37Сз (1,6 МБк/кг) са знешшм пралангаваным апраменьваннем (1,0 Гр) вьпипкае яшчэ больш значныя змены у астэме рэцэпцьн глюкакартыкощау. Знойздена парушэнне гарманальнага Ыгналу 1 змяненне функцыянальнага стану кары наднырачшкау у жывел пасля абпраменьвання на фоне ппафункцьп шчытападобнай залозы. Знаходжанне жывел ва умовах радыенукшднага забруджвання вьпийкае парушэнш, аналапчныя зменам пры пралангаваным абпраменьванш жывел, яия захоуваюцца на пряцягу усяго перыяду даследаванняу (3-365 дзен).

Ступень выкарыстання: Атрыманыя вышю пашыраюць кнуючыя уяулешп аб мадекулярных мехашзмах развщця гармон-залежнай паталоги ва умовах уздзеяння абпараменьвання \ могуць быць выкарыстаны для удасканалення 1 распрацоую новых метадау дыягностыю дысфукцый эндакрыннай астзмы.

Г'алша выкарыстання: радыяцыйная эндакрыналопя, радыеб1ялопя

SUMMARY Ladut'ko Elena Ivanovna Intracellular reception of glucocorticoid at various types of irradiation in low doses and hypofunction of thyroid gland

Key words: dexametazone, corticosterone, receptors, cytosol, nuclear, liver, rals, sharp and prolongate irradiation, 137Cs.

Object and subject of research: Cytosol and nuclear dexametazone reception in rat liver and concentration of corticosterone in blood serum after irradiation and hypothyroidism.

Objective: Investigation of intracellular reception of glucocorticoids at low doses of external, internal and combined y-iiTadiation in dependence of functional stale of thyroid gland.

Research methods: radioimmunoassay, isotopic, chromatographic, spectrophotometry methods.

Obtained results and their novelty: It was found that after the external prolongate y-irradiation (1,0 Gy) the concentration of glucocorticoid receptor and level of corticosterone decreased in the late period (180 and 365 days). On the contrary, after the external sharp y-irradiation (1.0 Gy; 0.5 Gy), changes of dcxamethasone reception and Corticosterone level were reveled in the early period (10, 30 and 90 days). Incorporation of ,37Cs (0.8 MBq/kg; 1.6 MBq/kg) resulted in significant decrease of dexamethasone receptor intracellular concentration and corticosterone level in animals' blood serum along the whole length of postradiation period. External chronic y-irradiation in combination with incorporation of 137Cs (1.6 MBq/kg) resulted in more significant changes in the glucocorticoids reception system. Disturbance in carrying of the hormonal signal and alteration of functional state of adrenal cortex in irradiated animals were framed against the background of hypothyroidism. He stay of animals in radiocontaminated zone causes disturbance analogous to the changes at prolongated irradiation of animals. These disturbances remain during all term of study (3-365 days).

Degree of use: The obtained results widen the existing concepts of molecular mechanisms of development of hormone-depended disfunctions of endocrine system in the conditions of irradiation and can be used in developing new methods of early diagnosis of endocrine systems' disfunctions. Fields of use: radiation endocrinology, radiobiology.