київський національний університет

імені тараса шевченка

Мельник Микола Костянтинович

УДК:616.053: 616.001.28./29

ВПЛИВ іонізуючоЇ РАДІАЦІЇ та свинцю НА показники нейроендокринної системи у щурів

та ЇХ корекція

03.00.01 - радіобіологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Київ-2003

Дисертацією є рукопис.

Роботу виконано в Інституті експериментальної радіології

Наукового центру радіаційної медицини Академії медичних наук України.

Науковий керівник: доктор медичних наук, професор
Порохняк-Гановська Людмила Андріївна,
Інститут експериментальної радіології Наукового центру

радіаційної медицини АМН України, м.Київ,

завідувач лабораторії радіопротекторних засобів

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук

Хижняк Світлана Володимирівна,

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка,

провідний науковий співробітник кафедри біохімії

доктор біологічних наук

Коваль Григорій Миколайович,

Український інститут дослідження навколишнього середовища

та ресурсів при Раді Національної безпеки та оборони України, м. Київ,

завідувач відділу глобальних екологічних проблем

Провідна установа: Інститут клітинної біології та генетичної інженерії
Національної академії наук України, м.Київ

Захист відбудеться “22” вересня 2003 р. о 16 годині на засіданні

Спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 Київського національного

університету імені Тараса Шевченка за адресою:

03127, м. Київ, проспект Глушкова 2, корпус 12,

біологічний факультет, конференцзал, ауд. 433.

Поштова адреса: 01033, Київ – 33, вул. Володимирська, 64.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського

національного університету імені Тараса Шевченка за адресою:

01033, Київ – 33, вул. Володимирська, 58

Автореферат розіслано ”_21_” серпня 2003 року

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, О.П. Матишевська

доктор біологічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Аварія на Чорнобильській атомній електростанції призвела не тільки до радіоактивного забруднення значних територій в Україні, де проживає більше 6 % населення, але й сприяла забрудненню цих територій свинцем. Для проведення робіт з ліквідації наслідків аварії на ЧАЕС, внаслідок технологічної необхідності було використано біля шести тисяч тон свинцю, значна частина якого, при високих температурах, випаровувалась та потрапляла до ат-мосфери, внаслідок чого в повітрі спостерігались підвищені концентрації свинцю, що перевищу-вали ГДК в 5–15 разів, та підвищення вмісту в ґрунті – більше 20 мг/кг практично по всьому ра-діоактивному сліду. Наслідки цього впливу на організм не втратили своєї актуальності і дотепер.

Враховуючи те, що свинець – кумулятивна отрута і що велика кількість свинцю потрапляє в атмосферу, ґрунт, воду та живі організми в результаті діяльності промислових підприємств, згоряння палива з алкілсвинцевими добавками та багатьох інших факторів, можна зробити висновок, що таке свинцеве навантаження є додатковим фактором, що підсилює вплив радіації на живий організм. Особливої уваги в патогенезі ураження іонізуючим опроміненням в комплексі із свинцем, на наш погляд, заслуговує вивчення їх патогенного впливу на нейроендокринні показники. Нейротоксичність свинцю знижує загальну радіорезистентність організму, безпосередньо і опосередковано впливаючи на функцію гіпоталамус-гіпофіз-наднир-никової системи (ГГНС), посилюючи гормональний дисбаланс, спричиняючи психічні розлади.

Експериментальні та епідеміологічні дані підтверджують серйозність ситуації, що склалася в Україні, і вказують на необхідність комплексу невідкладних заходів. Важливе місце серед таких заходів повинні знайти засоби, що сприяють зміцненню та нормалізації функції нейроендокринної регуляторної системи, підвищенню опірності організму до несприятливих чинників зовнішнього середовища. Одним з шляхів реалізації цього напрямку є використання спеціальних речовин природного походження з широким спектром лікувально-профілактичної дії. Регулярне застосування таких речовин у складі продуктів харчування може сприяти суттєвому підвищенню захисних сил організму, зменшувати прояв ранніх та віддалених небажаних ефектів, викликаних радіацією та іншими чинниками реального довкілля.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проведені в рамках виконання науково-дослідних робіт згідно зі Зведеним планом АМН України – “Визначити захисну дію вітамінних водорозчинних таблеток та масел з насіння гарбузових в умовах впливу малих доз іонізуючого випромінювання” № державної реєстрації 0197U003401 (шифр 270); галузевим планом Міністерства України з питань надзвичайних ситуацій у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи за договором № 17/12Н-99 – “Розробка та впровадження в клінічну практику засобів покращення стану здоров’я критичних груп населення, що постраждали внаслідок Чорнобильської аварії” № державної реєстрації 0197U003401 (шифр 305).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи було визначення специфіки впливу чинників комплексної дії, зокрема іонізуючої радіації та свинцю, на організм та на деякі біохімічні, нейроендокринні, морфологічні показники у щурів; виявлення протекторної здатності біологічно активних речовин: фолієвої кислоти та пектиновмісного порошку за умов поєднаної та ізольованої дії чинників фізичної та хімічної етіології.

Задачі дослідження:

вивчити вплив свинцю на тлі радіаційного ураження в малій дозі за біохімічними та морфологічними показниками;

встановити ефект комбінованого впливу радіації та свинцю на поведінкові реакції, показники тканинного дихання та морфофункціональні особливості нейроендокринної системи;

вивчити модифікуючий вплив фолієвої кислоти в умовах дії іонізуючого опромінення, тривалого введення свинцю та при комбінованому впливі вказаних чинників;

дослідити пектиновмісний порошок на протекторну спроможність в умовах модельного експерименту.

Об'єкт дослідження – біохімічні, нейрофізіологічні та ультраструктурні показники стану нейроендокринної системи білих нелінійних щурів, що були опромінені різними дозами іонізуючого опромінення, до раціону яких додавали сполуки свинцю.

Предмет дослідження – кров, нейроендокринні органи, поведінкові реакції та тканини досліджуваних органів.

Методи дослідження – біохімічні, нейрофізіологічні, морфологічні, радіобіологічні, функціональні, статистичні.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше комплексно вивчено комбінований вплив малої дози іонізуючого опромінення та свинцю на морфофункціональні показники нейроендокринної системи в експерименті.

Проведені дослідження щодо вивчення впливу солей свинцю у опромінених тварин на деякі показники нейроендокринної системи у двох поколінь тварин.

Доведено модифікуючий ефект фолієвої кислоти та пектину на окремі показники морфофункціонального стану нейроендокринної системи в експерименті.

Практичне значення одержаних результатів. Результати даного експериментального дослідження науково обґрунтовують реальну небезпеку комбінованого впливу низьких доз іонізуючого опромінення та свинцевого навантаження на нейроендокринну систему живого організму, навіть у невеликих дозах вказаних чинників.

Виявлений вплив комплексу малої дози іонізуючого опромінення та свинцю на генетич-ному рівні, шляхом закріплення в 2 поколінні білих щурів патології поведінкових реакцій.

Виявлено загальний позитивний вплив фолієвої кислоти на морфофункціональний стан нейроендокринної системи. Встановлено можливість використання фолієвої кислоти як протектора за умов впливу чинників низької інтенсивності комплексної природи.

Підготовлено та впроваджено в практику методичні рекомендації „Профілактика виникнення тератогенних та ембріотоксичних ефектів за допомогою застосування комбінованого препарату з фолієвою кислотою” для МОЗ України, АМН України та Міністерства надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи.

Особистий внесок здобувача. Постановка конкретних завдань досліджень виконувалась за участю здобувача. Здобувач самостійно проводив пошук та аналіз джерел літератури. Всі експериментальні дослідження, більшість методик, описаних в даній роботі виконані автором особисто або спільно з іншими співпрацівниками лабораторії. Обговорення результатів досліджень та їх аналіз здійснювалось з науковим керівником д.м.н., професором Порохняк-Гановською Л.А. за активної участі здобувача. Результати електронно-мікроскопічних досліджень одержано та обговорено разом із д.м.н., професором Носовим А.Т. Автор самостійно проводив статистичну обробку отриманих результатів. Здобувач самостійно оформлював до друку статті.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались та обговорювались на науково-практичній конференції “Сучасні проблеми гематології та трансфузіології” (Інститут переливання крові, Київ, 1998); на 7-у конгресі світової федерації українських лікарських товариств (Ужгород, 1998); на науковій конференції НЦРМ, присвяченій 13-й річниці Чорнобильської катастрофи (Київ, 1999); на науковій конференції Українського наукового гігієнічного центру (Київ, 2000).

Публікації. За темою дисертаційної роботи опубліковано 10 наукових праць: 2 – у співавторстві в колективній монографії; 5 статей (в т.ч. 3 особистих) – у наукових профільних журналах, рекомендованих ВАК України, 1 – у співавторстві методичні рекомендації, 2 – у матеріалах та тезах конференцій та конгресів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається зі змісту, переліку умовних скорочень, вступу, 5 розділів з підрозділами основного змісту роботи (включаючи огляд літератури, матеріали та методи, результати власних експериментальних досліджень та їх обговорення), висновків, та списку використаних літературних джерел. Повний обсяг дисертації – 134 сторінки друкованого тексту українською мовою, у тому числі 24 таблиці, 29 рисунків, 148 використаних джерел.

Основний зміст роботи

Вступ. Вказано та висвітлено актуальність роботи та основні шляхи вирішення поставлених задач.

Огляд літературних джерел. Численні дані літератури свідчать про те, що іонізуюча радіація (навіть у малих дозах) вражає перш за все ДНК (головна мішень), а також мембранні структури клітини (друга мішень). Солі свинцю, які діють разом з радіацією, діють як радіоміметичні речовини, посилюючи променеве ушкодження генетичного і мембранного апарату клітин радіочутливих органів. Фолієва кислота, яка є необхідним фактором синтезу нуклеїнових кислот, перш за все ДНК (тиміділатів) і має також антиокислювальні властивості, може виявитися ефективним засобом проти дії радіації, свинцю та їх комбінації, а пектиновмісний препарат, як протектор, щодо свинцевого фактору.

Матеріали та методи дослідження. Експериментальна частина складається з 3 частин, кожна з яких являє собою експериментальне дослідження одного з факторів дії на деякі показники нейроендокринної системи.

Морфофункціональна характеристика поєднаного впливу іонізуючого опромінення та свинцю (модель).

Корекція фолієвою кислотою патогенного впливу іонізуючого опромінення та свинцю.

Корекція порушень, викликаних іонізуючим опроміненням та свинцем, пектиновмісним порошком.

Для опромінення тварин використовували установку “ Игур” з джерелом опромінення Cs-137 (660 кеВ). Проводили одноразове тотальне опромінення тварин при потужності 106 рад/хв. Експозиційна доза складала 0,1; 0,5; 1; 5 Гр. Свинець надходив до організму через шлунково-кишковий тракт шляхом розведення ацетату свинцю в питній воді. Швидку декапітацію проводили за допомогою гільйотини.

Дослідження були проведені на 240 статевозрілих білих щурах, які були поділені на групи, наведені в таблиці 1.

Таблиця 1

Розподіл тварин на групи

№ групи | Умови експерименту

опромінення | Pb2+ | Ф.К. | Пектин

1 | Контрольна група

2 | 0,1 Гр–––

3 | 0,5 Гр–––

4– | 20 ГДК––

5* | 0,1 Гр | 20 ГДК––

6* | 0,5 Гр | 20 ГДК––

7–– | 1 мг/кг/добу–

8 | 0,5 Гр– | 1 мг/кг/добу–

9 | 0,5 Гр | 20 ГДК | 1 мг/кг/добу–

10 | 0,5 Гр | 20 ГДК– | 17 мг/кг/добу

11 | 1 Гр | 20 ГДК | 1 мг/кг/добу–

12 | 5 Гр | 20 ГДК | 1 мг/кг/добу–

13 | 1 Гр | 20 ГДК– | 17 мг/кг/добу

14 | 5 Гр | 20 ГДК– | 17 мг/кг/добу

Примітка.
Досліджувались додатково нащадки другого покоління щурів, які не отримували опромінення та солі свинцю.

В подальшому дослідженні було проведено спарювання та розподіл нащадків за групами відповідно до походження групи батьків, тобто наступне покоління продовжувало піддаватись такому ж навантаженню, як і батьки (групи тварин продубльовувались відповідно).

Визначали вміст гормонів в сироватці крові тварин. Вміст кортикостерону та адреналіну в плазмі крові визначали фізико-хімічним методом з використанням флюорометрії. Вміст трийодтироніну (Т3), тироксину (Т4), інсуліну, тестостерону визначали радіоімунним методом.

Біохімічні показники крові вивчали за загальноприйнятими клінічними методиками: визначали активність  лужної фосфатази (ЛФ),  аланіна-мінотрансферази (АЛТ), аспартат-амінотрансферази (АСТ), лактатдегідрогенази (ЛДГ), а також показники білкового, ліпідного і вуглеводного обміну.

Вивчали вплив малих доз іонізуючого опромінення на перекисне окислення ліпідів ендокринних органів щурів. За інтенсивністю перекисного окислення спостерігали по накопиченню малонового диальдегіду в тканинах. Вміст малонового диальдегіду визначали методом Владимірова Ю.А., Арчакова А.І. Концентрацію ТБК-активних продуктів розраховували на білок проби.

Стан антиоксидантної системи організму оцінювали, визначаючи активність мембранозв’язаної каталази еритроцитів за Aebi в модифікації Овсяннікової Л.М. Концентрацію гемоглобіну визначали по утворенню солянокислого гематину за Балаховським С.Д.

Додатково було проведено експериментальне дослідження, що стосується накопичення свинцю в органах, та ефективність протекторної дії пектиновмісного порошку в визначеному експерименті щодо накопичення свинцю в органах.

Для електронно-мікроскопічного дослідження брались шматочки тканини гіпоталамуса, аденогіпофіза, коркового шару надниркових залоз і печінки експериментальних тварин розміром 1х1 мм3, забиралися відразу після декапітаціі тварин, фіксувалися в суміші 4% параформальдегіду, 2,5% глютаральдегіду і 4% сахарози на 0,1 молярному фосфатному буфері з наступною дофіксацією в 1% розчині чотирьохокису осмію (Раllаdі, 1957), зневоднювалися в зростаючих концентраціях етанолу і оксіпропілену і заливалися в суміш епоксидних смол (епон-аралдит) за стандартними методиками електронної мікроскопії. Ультратонкі зрізи товщиною 600 ? виготовлялись на ультратомах ЛКБ і Рейхардт. Для підвищення контрастності забарвлювалися по Рейнтгольдсу і продивлялися в електронному мікроскопі ЕМ-400Т фірми "Філіпс". Для прицільного ультратомування і більш поглибленої оцінки одержаних даних з епоксидних блоків виготовлялись напівтонкі зрізи товщиною 1000 ?, забарвлювалися метиленовим синім - піроніном і продивлялися в світлооптичному мікроскопі.

Ідентифікація процесів, що спостерігались в клітинах органів, що досліджувалися проводилась за допомогою морфометричної обробки електронограм на системі аналізу зображень ІВАS - 2000 фірми “КONTRON” (ФРН) за наступними критеріями:

Відсотковий вміст хроматину в ядрах клітин проводився з розрахунку 10 ядер на 1 випадок.

(Sхромат. /Sядра)х100%

2. Відсоткове відношення площі, яку займають мітохондрії до фіксованої площі ділянки цитоплазми визначалось з розрахунку 10 довільно взятих в навколоядерній зоні ділянок цитоплазми на кожний випадок.

(Sмітохонд. /Sцит.фікс)х100%

3. Відсоткове відношення площі, яку займають секреторні гранули, до фіксова-ної ділянки цитоплазми визначалося з розрахунку 10 довільно взятих ділянок цитоплазми на кожний випадок.

(Sгранул. /Sцит.фікс)х100%

4. Відсоткове відношення площі, яку займають активні секреторні гранули, до фіксованої ділянки цитоплазми визначалося з розрахунку 10 довільно взя-тих ділянок цитоплазми на кожний випадок.

(Sакт. Гранул. /Sцит.фікс)х100%

5. Індекс відношення кількості активних секреторних гранул до загальної кількості гранул на фіксованій ділянці цитоплазми визначався з розрахунку 10 довільно взятих ділянок цитоплазми на кожний випадок.

Кількість акт. гранули / загальна кількість гранул

6. Відсоткове відношення площі, яку займають ліпіди, до фіксованої ділянки цитоплазми визначалося з розрахунку 10 довільно взятих ділянок цитоплазми на кожний випадок.

(Sліпід. /Sцит.фікс)х100%

7. Відсоткове відношення площі, яку займає глікоген, до фіксованої ділянки цитоплазми визначалося з розрахунку 10 довільно взятих ділянок цитоплазми на кожний випадок.

(Sглікоген. /Sцит.фікс.)х100%

Для дослідження комплексного впливу іонізуючого опромінення та свинцю на стан ЦНС через 1 місяць від початку експерименту тварини всіх груп були піддані тестуванню, використовуючи прямий лабіринт. Перше тестування відбувалось до опромінення та початку згодовування свинцю, тобто до початку експерименту.

Прямий лабіринт складається з п’яти відсіків, поєднаних проходами і обладнаних датчиками для автоматизованої реєстрації загальної горизонтальної, вертикальної, спрямованої горизонтальної а також інтегральної активності. Тестування кожної тварини складалося з восьми двохвилинних інтервалів, що послідовно змінювали один одного.

Реєстрували такі показники:

1) загальна горизонтальна активність;

2) спрямована горизонтальна активність;

3) вертикальна активність;

4) показник інтегральної активності.

При дослідженні особливостей впливу чинників комплексної дії на ЦНС, як опромінених тварин (в дозах 0,1 Гр та 0,5 Гр) так і не опромінених щурів, що отримували, або не отримували ацетат свинцю з питною водою у вказаній дозі проводились таким чином: до початку експерименту проводилося “фонове” тестування тварин у човникових камерах. Показникам поведінкових реакцій характерна індивідуальна варіабельність, через те потрібно було рівномірно розподілити тварин на групи за вихідними даними стану ЦНС.

Морфофункціональна характеристика поєднаного впливу іонізуючого опромінення та свинцю. Результати проведених досліджень та отриманих в їх ході даних свідчать про те, що максимальні зрушення спостерігались при поєднаній дії чинників фізичної природи – опромінення та хімічної – ацетату свинцю.

Через місяць після початку експерименту нейрофізіологічні дослідження показали, що спостерігалась підвищена горизонтальна та вертикальна активність (табл. 2,3, рис. 1,2). Це може свідчити про надмірну збудливість тварин, тобто поєднані фактори викликають активацію рухової активності, в той самий час спостерігається тенденція до пониження показників активності щодо контролю практично в усіх групах, а в 4-ій групі відбувається достовірне зменшення спрямованої горизонтальної активності. Результати досліду свідчать про тенденцію пригнічення пошукових інстинктів, зокрема в групі 0,1Гр+Pb2+, та збільшення вертикальної та горизонтальної активностей. Проведені дослідження та отримані результати показують, що тенденція, яка спостерігається в експерименті, набуває ще більшого підтвердження у щурів другого покоління.

Таблиця 2

Загальна вертикальна активність

Групи тварин | Кількість спроб

(середнє значення, на 1 період)

1 (контроль) | 3,34 0,42

2 (0,1Гр) | 2,41 0,24

3 (0,5Гр) | 2,89 0,32

4 (Pb2+) | 2,5 0,53

5 (0,1Гр+Pb2+) | 2,2 0,27*

6 (0,5Гр+Pb2+) | 2,21 0,32*

Примітка.

Вірогідно до контролю. | Рис. 1. Загальна вертикальна активність

Таблиця 3

Загальна горизонтальна активність

Групи тварин | Кількість спроб

(середнє, на 1 період)

1 (контроль) | 10,59 1,2

2 (0,1Гр) | 9,22 1,7

3 (0,5Гр) | 8,62 1,5

4 (Pb2+) | 8,24 1,2*

5 (0,1Гр+Pb2+) | 8,94 1 *

6 (0,5Гр+Pb2+) | 7,12 1,9 *

Примітка.

Вірогідно до контролю. |

Рис. 2. Загальна горизонтальна активність

Морфологічні дослідження показали, що найбільші зміни спостерігаються при одночасному впливі опромінення і солей свинцю. При цьому страждають усі функціональні системи клітини – білоксинтезуюча, енергопродукуюча і секреторна. Однак, остання страждає найбільше, так як пору-шення структурної цілісності мітохондрій і системи ендоплазматичного ретикулуму веде до руйнування структури секреторних везикул і порушення утворення секрету. Якщо за основу функціональної активності взяти індекс активності се-креторних клітин (відповідність активних секреторних везикул до неактивних), то при згодовуванні тваринам солі свинцю він становить: у нейросекреторних клітинах гіпоталамусу – 39,8%, в кортикотропних клітинах аденогіпофізу –52,4%, а в спонгіоцитах коркового шару надниркових залоз – 57,0% (рис.3.). Очевидно, що найбільш виражений вплив солей свинцю спостерігається у ней-росекреторних клітинах гіпоталамусу, в той час як при загальному опроміненні тварин (через 1 місяць) секреторна активність нейросекреторних клітин гіпота-ламусу знижена на 70,8%, кортикотропних клітин аденогіпофізу – на 74,3% і коркового шару надниркових залоз – на 74,3%. Отримані дані свідчать про незначне зни-ження секреторної активності клітин нейроендокринної системи через місяць після загального опромінення тварин. Незначне зниження секреторної активно-сті обумовлене досить високою структурною цілісністю секреторних клітин ендок-ринних органів, що вивчаються, на відміну від групи тварин з інкорпоровани-ми солями свинцю, де структурна цілісність секреторних клітин була порушена.

Якщо розглядати модель в цілому, то найбільш виражене падіння секре-торної активності спостерігається у спонгіоцитах коркового шару надниркових залоз, де цей показник становить 37%, у нейросекреторних клітинах гіпоталаму-су – 44,5%, а в кортикотропних клітинах аденогіпофізу – 65,0% від контрольного рівня.

Корекція фолієвою кислотою патогенного впливу іонізуючого опромінення та свинцю. При додаванні до раціону фолієвої кислоти (Ф.К.) спостерігалась позитивна динаміка практично в усіх досліджувальних серіях.

Морфологічні дослідження вказують, що введення у якості протектора в організм тварин фолієвої кис-лоти сприяє відновленню структурної цілості секреторних клітин нейроендок-ринної системи і стабілізації процесів синтезу і накопичення глікогену в гепатоцитах.

Рис. 3. Численні порожнис-ті вакуолі у цитоплазмі спонгіоцита коркового шару надниркової залози при одночасному ураженні (опромінення+Pb2+) тварин. (Електронограма х 13 000). | Рис.4. Корковий шар надниркової залози при вигодовуванні тварин їжею збагаченою фолієвою кислотою.
(Електронограма х 13 000).

При введенні, на протязі місяця, тваринам фолієвої кислоти функці-ональна і секреторна активність секреторних клітин гіпоталамуса в порівнянні з моделлю (44,5%) збільшується майже на 28% і становить 72,1% при контро-льних показниках 85,0%. У кортикотропних клітинах аденогіпофіза цей показник становить 65,0% при моделі, і збільшується до 74,3% фолієвою кислотою при контрольних показниках 80% тобто майже на 10%, а в спонгіоцитах (рис. 4) кори надниркових залоз – на 33% (з 37% до 70%). В цілому, можна констатувати, що при введенні тваринам фолієвої кислоти найбільш високий показник збільшен-ня секреторної активності спостерігається в спонгіоцитах кори надниркових за-лоз і нейросекреторних клітинах гіпоталамуса. Стосовно клітин печінки відмічено, що при введенні тваринам фолієвої кислоти, функція синтезу глікогену в порів-нянні з моделлю збільшується в 1,5 рази.

Морфологічні дані підтверджують те, що введення в організм тварин на протязі місяця фолієвої кислоти сприяє відновленню морфофункціонального стану і підвищенню секреторної активності секреторних клітин нейроендокринної системи і відновленню синтезу глікогену в гепатоцитах печінки. Фолієва кислота, згідно з отриманими морфометричними даними, має протекторну дію не тільки при опроміненні тварин, але і сприяє дезинтоксікації організму при введенні солей свинцю, а також є засобом, що підвищує синтез глікогену в печінці.

Дія фолієвої кислоти на біохімічні показники у печінці, мозку та крові щурів за умов експерименту викликає зміни концентрації тестостерону у сироватці крові: вірогідне зменшення лише при комбінованому впливі іонізуючого опромінення та свинцю. Застосування фолієвої кислоти, як у опромінених чи затруєних свинцем тварин, так і при комбінованій патології, сприяло нормалізації цього показника (табл. 4.)

Таблиця 4

Концентрації гормонів сироватки крові

Групи тварин | Гормон

Кортикостерон, нмоль/л | Тестостерон, нмоль/л | Інсулін, нмоль/л | Трийодти-ронін, нмоль/л | Тироксин, нмоль/л | Адреналін, нмоль/л

Контроль | 131,3±26 | 8,38±2,18 | 65,3±9 | 1,15±0,19 | 64,3±4 | 11,97±0,24

Ф.К. | 151,01±32,7 | 8,4±0,61 | 78,88±13,15 | 1,09±0,3 | 75,2±6 * | 15,37±0,23

0,5 Гр | 221,83±28,5 * | 5,59±3,7 | 95,76±8,1 | 0,89±0,18 | 61,4±7,4 | 16±0,45

Pb2+ | 124,1±18 | 5,51±1,96 | 61,7±7 | 0,87±0,15 | 54,2±4,15 | 12±0,33

0,5 Гр+Pb2+ | 237,9±43,4 * | 3,75±1,12 | 100,08±7,4 | 0,85±0,2 | 51,8±2,75* | 21±0,25 *

0,5 Гр+Ф.К. | 185,3±13,05* ** | 5,65±1,17 | 92,01±5,7 | 0,96±0,1 | 60,2±4,9 * | 16±0,33

Pb2++Ф.К. | 174,5±28,85** | 6,01±1,18 | 69,8±6,75 | 0,9±0,1 | 59,35±8,05 | 15,3±0,3

0,5Гр+Pb2++Ф.К. | 153,44±12** | 7,58±1,25** | 66,8±6,1 | 1,08±0,15 | 64,9±3,15 | 12,8±0,16**

5Гр+Pb2++пектин | 345,0±13,3 | 0,5±0,04* | 80,75±4,07 | 1,19±0,01 | 57,0±6,61 | 18,65±0,17

Примітки:

1.* – вірогідно щодо контролю

2.** – вірогідно щодо відповідної модельної патології.

Тварини з групи 0,5Гр+Pb2++Ф.К. (табл. 4) при подальшому дослідженні виявили вірогідну стабілізацію показника концентрації адреналіну 12,8 1,6 в сироватці крові, концентрація адреналіну майже не відрізнялась від контролю.

Застосування фолієвої кислоти в усіх модельних ураженнях сприяло тенденції до нормалізації цього показника, однак контрольних величин ці показники не досягають (табл. 3.)

Результати вивчення впливу фолієвої кислоти на показники окислювального фосфорилювання гомогенатів мозку щурів, свідчать, що у інтактних тварин фолієва кислота дещо знижувала швидкості дихання. Отримані дані свідчать також, що комбінований вплив свинцю та іонізуючого опромінення (0,5 Гр) вірогідно стимулював процес дихання гомогенатів мозку у метаболічних станах 3 і 4 та вірогідно підвищував дихальний коефіцієнт за Ларді. Якщо дослідні тварини отримували фолієву кислоту, то цей ефект не спостерігався.

Дослідження впливу фолієвої кислоти на процеси окислювального фосфорилювання показали, що мозок опромінених щурів набував підвищеної чутливості до пошкоджуючого впливу свинцю; фолієва кислота знижувала вплив свинцю на мозок опромінених щурів; нормалізуючий вплив фолієвої кислоти на окислювальне фосфорилювання в печінці щурів був більш виразним ніж у мозку, цей ефект був вірогідним.

Корекція порушень, викликаних іонізуючим опроміненням та свинцем, пектиновмісним порошком. Вивчений вплив пектиновмісного порошку в умовах зовнішнього опромінення, на рівень гормонів сироватки крові. Показано, що при застосуванні пектиновмісного порошку нормалізується вміст адреналіну, кортикостерону та тироксину в сироватці крові. Спостерігається тенденція, при комбінованій дії, до нормалізації рівня гемоглобіну пектином (табл. 4). В еритроцитах, майже у всіх дослідних групах, відбувається зниження активності каталази.

Таблиця 5

Вміст свинцю в органах досліджуваних тварин (мкг/100 гр сухої ваги)

Назва органу (тканини) | Без пектиновмісного порошку в раціоні | З пектиновмісним порошком

Селезінка | 1410±28,2 | 33±2,3*

Матка | 937±22,2 | 35±3,2*

Сім’яники | 174±12,2 | 14±2,1*

Нирки | 120±7,1 | 12±2,8*

Печінка | 24±2,2 | 5±0,5*

Легені | 37±3,1 | 16±1,2*

Кишечник | 52±4,1 | 17±3,4*

Кров | 33±2,9 | 12±0,9*

Серце | 42±2,4 | 37±1

М’язи | 43±3,1 | 11±1,2*

Примітка.

Вірогідно по відношенню до моделі.

Пектиновмісний порошок виконує ефективну протекторну здатність шляхом сорбції та подальшого вилучення з біологічної системи іонів Pb2+. Cаме сорбційними властивостями пектину можна пояснити різницю в накопиченні свинцю в експерименті з застосуванням 17 мг/кг/добу пектину та одночасним введенням 20 ГДК Pb2+ (табл. 5).

Обговорення результатів досліджень. В цьому розділі проводиться зіставлення результатів за окремими напрямками досліджень та даними літератури. На підставі проведеного аналізу морфофункціонального стану секретор-них клітин нейроендокринної системи і їх секреторної активності, а також гепатоцитів при впливі на організм тварин загального опромінення, інкорпорованих солей свинцю, а також протекторної дії фолієвої кислоти та пектиновмісного порошку можна зробити узагальнення про те, що препарат фолієвої кислоти великою мірою нівелює негативні зміни, спричинені опроміненням та ацетатом свинцю. Виявлено, що застосування препарату в цілому поліпшує показники поведінкової діяльності опромінених тварин. Фолієва кислота зменшує пригнічення стану ЦНС спричинене впливом застосованих чинників.

ВИСНОВКИ

Показано, що при дії на щурів опромінення 0,5 Гр та свинцю спостерігається достовірне зменшення спрямованої горизонтальної активності, що може свідчити про тенденцію пригнічення пошукових інстинктів.

Досліджено, що дистрофічно-де-структивні зміни виникають в секреторних клітинах гіпоталамуса, аденогіпофіза і коркового шару надниркових залоз, що призводить до зниження їх морфофункціональної і секре-торної активності. Встановлено, що найбільшого ушкодження при сумісному ураженні тварин (опромінення + солі свинцю) зазнає кора надниркових залоз і нейросекреторні клітини гі-поталамуса, про що свідчать дані біохімічних і морфофункціональних досліджень.

Показано, що введення в організм опромінених тварин на протязі одного місяця фолієвої кислоти сприяє нормалізації поведінкових реакцій. Біохімічні показники свідчать про те, що при надходженні фолієвої кислоти виникають достовірні зміни концентрації кортикостерону та тестостерону у сироватці крові. Продемонстровано відновлення морфофункціонального стану та підвищення акти-вності секреторних клітин нейроендокринної системи.

Виявлено, що фолієва кислота сприяє нормалізації порушень процесів тканинного дихання та окислювального фосфорилювання в печінці щурів з комплексним ураженням іонізуючим випроміненням та свинцем.

Встановлено, що фолієва кислота, згідно з отриманими морфометричними даними має про-текторну дію не тільки при опроміненні тварин, але і сприяє дезинтоксикації організму при введенні солей свинцю, а також є засобом, що підвищує синтез глікогену в печінці.

Доведено, що пектиновмісний порошок виявив себе, як ефективний засіб, що запобігає негативним проявам поєднаної дії іонізуючого опромінення та свинцю в комплексі, так і свинцю окремо. Пектиновмісний порошок зменшує накопичення свинцю в різних органах тварин в експерименті. Пектиновмісний порошок є ефективним як інгібітор ПОЛ, при дії свинцю та в поєднанні з дією радіації. Виявлено позитивний ефект пектиновмісного порошку в умовах зовнішнього опромінення на рівень гормонів сироватки крові.

Список праць, опублікованих за темою дисертації

Порохняк-Гановська Л.А., Барабой В.А., Мельник М.К. Природні сполуки як антирадіаційні засоби // Антиоксидантні властивості природних сполук в умовах впливу іонізуючого випромінювання. - К.: Чорнобиль інформ. – 2001, С. 4-19.
(Здобувачем проаналізовано та підготовлено огляд літератури по протекторному впливу деяких вітамінів та пектину на біологічні об’єкти).

Пищевые продукты и добавки, минимизирующие отрицательные эффекты радиации/ Руднев М.И., Порохняк-Гановская Л.А., Чаяло П.П., Варецкий В.В., Деревянко Л.П., Горчакова Л.А., Божок О.В., Ракочи А.Г., Скачек М.Ю., Постригач Н.О., Мельник Н.К., Савицкий А.П., Гришко Г.Н., Дмитриева И.Р. // Медицинские последствия аварии на Чернобыльской атомной станции: Кн.3. – К.:”МЕДЄКОЛ” МНИЦ БИО-ЭКОС, 1999. – С.173-199.
(Здобувачем особисто досліджено вплив фолієвої кислоти на біохімічні показники крові щурів на тлі малих доз іонізуючого опромінення).

Мельник М.К. Експериментальні дослідження щодо патогенної дії ацетату свинцю на тлі іонізуючого опромінення на ендокринологічні показники, та корекція її // Гигиена населенных мест: Сб. тр. – Киев, 2000. – Вып.36. – Ч.2. – С.400-403.

Мельник М.К. Комплексний вплив на організм іонізуючого опромінення та свинцю // Проблеми військової охорони здоров’я: Зб. наук. пр. УВМА. – Київ, 2000. – Вип. 6.– С. 137-144.

Мельник Н.К. Профилактика свинцового фактора в условиях различных витамино-минеральных дефицитов // Гигиена населенных мест: Сб. тр. – Киев, 2000. – Вып.37.– С.423-426.

Морфо-функціональний стан гепатоцитів при дії малих доз радіації, солей свинцю та фолієвої кислоти в експерименті / Порохняк-Гановська Л.А., Горчакова Л.А., Носов А.Т., Мельник М.К. // Гигиена населенных мест: Сб. тр .– Киев, 2000. – Вып.37. – С.411-418.
(Здобувач проводив особисто експериментальні дослідження, що включають: вигодовування щурів, брання органів для вивчення та виготовлення мікропрепаратів для електронно-мікроскопічного дослідження. Здобувачем проведено первинну інтерпретацію отриманих результатів).

Особливості реакції мозку та печінки щурів на одноразовий вплив тотального іонізуючого опромінення в дозі 5 Гр. / Порохняк-Гановська Л.А., Горчакова Л.А., Постригач Н.О., Костянецька О.І., Мельник М.К. // Проблеми військової охорони здоров’я: Зб. наук. пр. УВМА – Київ, 2000. – Вип. 6. – С. 337-344.
(Здобувачем особисто виготовлені препарати мозку та проведена статистична обробка даних).

Профілактика виникнення тератогенних та ембріотоксичних ефектів за допомогою застосування комбінованого препарату з фолієвою кислотою: Методичні рекомендації / МОЗ України, АМНУ, Міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи, Український центр наукової медичної інформації та патентно-ліцензійної роботи; Л.А. Порохняк-Гановська, Т.М. Буднікова, М.К. Мельник, Я.Б. Луцишин, О.Б. Подвірний, В.Р. Гевко. – К., 2001. – 21с.
(Автором експериментально вивчено вплив іонізуючої радіації в комбінації з фолієвою кислотою та порівняно отримані експериментальні дані з літературними).

Мельник М.К. Вплив екологічно небезпечних чинників комплексної дії іонізуючого опромінення та свинцю на показники МДА в ендокринних залозах та печінці // Тез. доп. наук.-практ. конф. “Сучасні проблеми гематології та трансфузіології”. – Київ, 1998. – С. 32.

Мельник М.К. Комплексний вплив ацетату свинцю в комбінації з іонізуючим опроміненням на деякі гематологічні показники та інтенсивність ПОЛ в гіпофізі і гіпоталамусі // Укр. мед. вісті: Тез. доп. 7-го Конгресу Світової Федерації Українських Лікарських Товариств. – К.: Мед. Україна, 1998. – Ч. 1. – Р. 4. – С. 206-207.

Анотація

Мельник М.К. Вплив іонізуючої радіації та свинцю на показники нейроендокринної системи у щурів та їх корекція. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.01 – радіобіологія. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2003.

Дисертацію присвячено комплексному вивченню комбінованого впливу малої дози іонізуючого опромінення та свинцю на морфофункціональні показники нейроендокринної системи в експерименті. Обґрунтовано реальну небезпеку комбінованого впливу низьких доз іонізуючого опромінення та свинцевого навантаження на нейроендокринну систему живого організму, навіть у невеликих дозах вказаних чинників.

Проведені дослідження, щодо вивчення впливу солей свинцю у опромінених тварин на деякі показники нейроендокринної системи у двох поколінь тварин. Виявлено вплив комплексу малої дози іонізуючого опромінення та свинцю на генетичному рівні, шляхом закріплення в 2 поколінні білих щурів патології поведінкових реакцій. Доведено модифікуючий ефект фолієвої кислоти на окремі показники морфофункціонального стану нейроендокринної системи в експерименті, та виявлено загальний позитивний вплив фолієвої кислоти. Встановлено можливість використання фолієвої кислоти, як протектора, в умовах впливу чинників низької інтенсивності комплексної природи.

Виявлено позитивний ефект пектиновмісного порошку при поєднаній дії іонізуючого опромінення та свинцю.

Ключові слова: іонізуюче випромінення, малі дози, нейроендокринна система, свинець, поведінкові реакції, фолієва кислота, пектиновмісний порошок.

Аннотация

Мельник Н.К. Влияние ионизирующей радиации и свинца на показатели нейроэндокринной системы у крыс и их коррекция. – Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.01 – радиобиология. – Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2003.

Диссертация посвящена комплексному изучению комбинированного влияния малой дозы ионизирующего облучения и свинца на морфофункциональные показатели нейроэндокринной системы в эксперименте. Исследования показали, что наибольшие изменения наблюдаются при совместном влиянии облучения и солей свинца. При этом страдают все функциональные системы клетки - белоксинтезирующая, энергетическая и секреторная. Однако, последняя страдает больше остальных, так как нарушение структурной целосности митохондрий и системы эндоплазматического ретикулума ведет к разрушению структуры секреторных везикул и нарушению образования секрета.

Обосновано реальную опасность комбинированного влияния низких доз ионизирующего облучения и свинцовой нагрузки на нейроэндокринную систему живого организма, даже в небольших дозах указанных факторов.

Фолиевая кислота содействует нормализации нарушений процессов тканевого дыхания и окислительного фосфорилирования в печени крыс с комплексным поражением ионизирующим излучением и свинцом.

Проведены исследования, относительно изучения влияния солей свинца у облученных животных на некоторые показатели нейроэндокринной системы в двух поколениях животных. Выявлено влияние комплекса малой дозы ионизирующего облучения и свинца на генетическом уровне, путем закрепления во 2 поколении белых крыс патологии поведенческих реакций.

Морфологические данные подтверждают, что введение в организм животных на протяжении месяца фолиевой кислоты содействует восстановлению морфофункционального состояния и повышению секреторной активности секреторных клеток нейроэндокринной системы, и восстановлению синтеза гликогена в гепатоцитах печени. Фолиевая кислота, в соответствии с полученными морфометрическими данными имеет протекторное действие не только при облучении животных, но и содействует дезинтоксикации организма при введении солей свинца, а также является средством, которое повышает синтез гликогена в печени.

Пектиновій порошок показал себя, в первую очередь, как эффективное средство, которое предотвращает отрицательные проявления сочетанного действия ИО и свинца в комплексе, так и свинца в отдельности. Пектиносодержащий порошок уменьшает накопление свинца в разных органах животных в эксперименте. Пектиносодержащий порошок является эффективным ингибитором ПОЛ при действии свинца отдельно и в комплексном действиии с радиацией. Показан положительный эффект пектиносодержащего порошка в условиях внешнего облучения на уровень гормонов сыворотки крови. Препарат имеет эффективную протекторную способность благодаря сорбции и дальнейшего изъятия из биологической системы ионов Pb2+, сорбционными свойствами пектина можно объяснить разницу в накоплении свинца в данном эксперименте.

Ключевые слова: ионизирующее облучение, малые дозы, нейроэндокринная система, свинец, поведенческие реакции, фолиевая кислота, пектиносодержащий порошок.

ANNOTATION

Melnyk M.K. Influence of ionizing radiation and lead on indexs of neuroendocrinal system at rat and their correction. – Manuscript.

Thesis for a degree of candidate of sciences (biology) in speciality – 03.00.01 – radiobiology. – National Taras Shevchenko University of Kyiv, Kyiv, 2003.

The dissertation is devoted to research of fully the combined influence of low doses of an ionizing irradiating and lead to morphofunctional indexs of neuroendocrinal system in experiment. Substantial danger of the combined influence of low doses of an ionizing irradiating and leaden load on neuroendocrinal system of an alive organism, even in small doses of the specified factors was proved.

The researches, concerning study of influence of lead salts at the irradiated animals on some indexs of neuroendocrinal system in two generations of animals are carried out. The influence of a complex of the low dose of an ionizing irradiating and lead at a genetical level is revealed, by fastening in 2 generation white rat of a pathology of behavioural reactions. The modifying effect of Acidum folicum on separate indexs of morphofunctional state of neuroendocrinal system in experiment is proved, and the general positive influence of Acidum folicum is revealed. The opportunity of use of Acidum folicum as protector in conditions of influence of the factors of low intensity of a complex nature fixed.

Key words: ionizing irradiating, low doses, neuroendocrinal system, lead, behavioral responses, Acidum folicum, pectin-containing powder.