Динаміка та дозові залежності зміни вмісту нуклеїнових кислот і пероксидного окиснення ліпідів у кровотворних органах та крові за різних режимів опромінення тварин - Автореферат

Взаємодія іонізуючої радіації електромагнітної чи корпускулярної природи із клітинами реалізується в усіх біологічних структурах, де мають місце акти поглинання енергії випромінення. Причина полягає в тому, що немає однозначної відповіді на деякі фундаментальні питання: які компоненти мембранних структур є критичними в розвитку процесів радіаційної деструкції мембран; яка роль продуктів деградації мембранних компонентів в променевій патології клітин і тканин; чи є ці продукти деякими проявниками чи фіксаторами потенційно летальних пошкоджень в генетичній структурі; чи мають вони пряму мутагенну або немутагенну дію, яка є летальною для клітин? Робота виконана в рамках держбюджетних науково-дослідних тем кафедри біофізики, медичної біології з курсом медичної генетики та ЦНДЛ Івано-Франківського державного медичного університету: „Визначити ризики віддалених наслідків впливу сукупності радіонуклідів чорнобильського походження на ссавців”, “Вивчити кінетику радіоактивних елементів в органах і тканинах тварин”, які були фрагментами Національної програми України з мінімізації наслідків чорнобильської катастрофи (1991-2000 рр., № держреєстрації 0198U007925), „Структурна організація білої пульпи селезінки в ранньому постнатальному онтогенезі і за умов дії малих доз іонізуючого випромінювання” (2001-2004 рр., № держреєстрації 0104U00808), „Комплексне оцінювання генетичних наслідків мутагенного забруднення довкілля і способи їх попередження” (2003-2008 рр., № держреєстрації 0104U002434). Метою даної роботи є порівняльний аналіз основної радіобіологічної залежності ”доза-час-ефект” за показниками процесів пероксидного окиснення ліпідів і вмісту нуклеїнових кислот у кровотворних органах і крові тварин в діапазоні малих, сублетальних і летальних доз іонізуючої радіації та різних інтенсивностей випромінення; встановити співвідношення радіогенних порушень показників, їх перебіг і стадійність, динаміку проліферації та диференціювання клітин різних кровотворних органів та дозові межі і критичність органів щодо започаткування радіаційно-індукованих змін показників та їх відновлення. Дослідити разову дію гамма-квантів 60Со у дозах 0,2-9,0 Гр за потужності випромінення 0,1 Гр/хв в терміни від 12 год до 120 діб та у дозах 1,0; 5,0 та 9,0 Гр за потужностей радіації 0,001-1,0 Гр/хв в терміни від 12 год до 30 діб на: - вміст і концентрацію РНК і ДНК в селезінці, тимусі, кістковому мозку (КМ) та крові щурів;Експериментальні дослідження проводили на щурах-самцях лінії Вістар масою 150-180 г. Разове тотальне опромінення тварин у дозах 0,2; 0,5; 1,0; 3,0; 5,0; 7,0 та 9,0 Гр за потужності дози 0,1 Гр/хв і в дозах 1,0; 5,0 та 9,0 Гр за потужностей доз 0,001; 0,01; 0,1 та 1,0 Гр/хв проводили від джерела 60Со на г-випромінювачі „ГУ - 70000” Інституту фізичної хімії НАН України за участі спеціальної дозиметричної служби. Експеримент проводили у квітні-липні, отже, були враховані сезонні зміни радіочутливості. У тварин контрольної групи показники визначали в той же день, що й у опромінених тварин, яких обстежували через 0,5; 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30, 45, 60, 90, 120 діб (при дослідженні залежності показників від дози) і через 0,5; 1, 2, 4, 6, 8, 10, 15, 20 та 30 діб (при дослідженні залежності показників від потужності дози) після впливу іонізуючої радіації (і тільки тварин, опромінених в дозах 7,0 і 9,0 Гр, обстежували протягом 20 і 15 діб, відповідно). Попередньо проводили екстракцію ДК із плазми крові за допомогою гептан-ізопропанольної суміші, вміст МДА визначали за вмістом продуктів, які взаємодіяли з 2-тіобарбітуровою кислотою (И.Д.У селезінці зі збільшенням дози місцезнаходження мінімумів показників у часі після опромінення для вмісту НК скорочується, а для концентрації НК немає чіткої залежності від дози. Швидкість зниження вмісту і концентрації НК як і маси селезінки зростає зі збільшенням дози і є найвищою через 12 год після впливу (за винятком маси селезінки тварин, опромінених у дозі 1,0 та 9,0 Гр, величина якої досягає максимальних змін через 24 год). У крові тварин, опромінених у дозах 7,0 і 9,0 Гр, концентрація РНК різко зростала в перші 12 год і знижувалася через 24 год після радіаційного впливу , причому швидкість зниження концентрації у тварин, опромінених у дозі 9 Гр, була в 2 рази вищою. Активність звязаного 3Н-тимідину та питома активність ДНК в крові дозозалежно знижувалися через 0,5 доби та 30 - 120 діб; активність звязаного 3Н-тимідину не залежала від дози через 4 доби та дозозалежно зростала через 6-15 діб в інтервалі 0,2-7,0 Гр; термін максимумів першого показника був сталим (10-15-а доба), для другого - мав обернену дозову залежність. Швидкість зміни питомої активності ДНК в крові щурів мала фазний характер: з найбільшою швидкістю знижувалася величина через 12 год та 4-6 діб і зростала через 1-2 доби після впливу радіації і зміна була тим більшою, чим більшою була доза іонізуючого випромінення, окрім тварин, опромінених у низьких дозах.В роботі у комплексному експерименті досліджено разову дію гамма-квантів 6

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Радіогенні зміни вмісту НК в селезінці. Дослідження нуклеїнових кислот в селезінці є важливим, оскільки може відобразити участь цього органу в компенсації кровотворення за дії г-випромінення. Дані літератури про зміну вмісту НК в цьому органі є суперечливими (J. Owen, 1980; Q. Bruserud, T. Moen, 1984; Г.С. Мушкачева, В.Б. Шорохова, 1989; Ю.И. Москалев, 1991; А.Е. Мязин и др. 2002;). Лімфоїдні клітини селезінки відрізняються за чутливістю до дії радіації, ступенем диференціації, належністю до різних субпопуляцій (J. Owen, 1980; Q. Bruserud, T. Moen, 1984;).

Оцінювати швидкість біосинтезу НК тільки за величиною їх питомої активності, як це переважно роблять, ми вважаємо недостатньо, адже навіть досить значне збільшення питомої активності ДНК при істотній депопуляції не зможе компенсувати зменшення проліферуючих і поповнення зрілих функціонуючих клітинних елементів. У звязку з цим розраховували загальний вміст ДНК і РНК в органі. Аналіз отриманих даних показав, що післярадіаційне зниження маси селезінки та вмісту в ній РНК і ДНК є дозозалежними із мінімумом, амплітуда якого за абсолютною величиною збільшується з ростом дози радіації. У селезінці зі збільшенням дози місцезнаходження мінімумів показників у часі після опромінення для вмісту НК скорочується, а для концентрації НК немає чіткої залежності від дози. Час відновлення показників скорочується з дозою (2-10-а доби). Відношення радіогенних змін концентрацій РНК/ДНК у селезінці є різноспрямованим. Абсолютне значення швидкості післярадіаційних змін РНК/ДНК зростає з дозою радіації. У щурів, опромінених в дозах 7,0 і 9,0 Гр, зміни цього співвідношення були максимальними і антибатними впродовж 6-и діб. Співвідношення РНК/ДНК непрямо відображає зміни транскрипційної активності хроматину і стан білоксинтезуючої системи у селезінці. Зростання РНК/ДНК може вказувати на збільшення частки молодих клітинних елементів в селезінці.

Швидкість зниження вмісту і концентрації НК як і маси селезінки зростає зі збільшенням дози і є найвищою через 12 год після впливу (за винятком маси селезінки тварин, опромінених у дозі 1,0 та 9,0 Гр, величина якої досягає максимальних змін через 24 год). З найвищою швидкістю знижувався вміст ДНК в цілому органі та її вміст в 1 г селезінки.

Відновлювалися показники через 4-6 діб з найвищою швидкістю у тварин, опромінених у дозах 7,0 і 9,0 Гр. Величина цих змін у інших тварин, їх напрямок і тривалість прояву залежали від дози г-опромінення.

Найбільше зниження маси селезінки і вмісту в ній НК на 1 Гр спостерігали через 8 діб (рис. 3) та підвищення концентрації НК через 10 діб у тварин, опромінених у дозі 0,2 Гр. В подальшому ці показник змінювалися хвилеподібно.

Дещо менше за величиною, але триваліше відносне зниження цих показників на 1 Гр спостерігали у тварин, опромінених у дозах 0,5 і 1,0 Гр. Подальше підвищення дозового навантаження зумовлювало ранню, але менше виражену зміну маси селезінки і вмісту в ній НК на 1 Гр. Виявлені зміни показників на одиницю поглинутої дози після впливу гамма-випромінення в дозі 0,2 Гр свідчать про їх принципову відмінність від закономірностей доза-ефект за вищих доз.

Радіогенні зміни вмісту НК в тимусі. Для тимуса є характерними два мінімуми зниження його маси та вмісту в ньому НК: термін першого і другого є постійним в діапазоні доз 0,2-7,0 Гр, а за концентрацією - немає чіткої залежності від дози для першого мінімуму, а для другого - постійний. За дози 9,0 Гр відновлення показників започатковано на 2-у добу. У щурів, опромінених в дозах 7,0 і 9,0 Гр, зміни концентрації НК та швидкості цих змін були максимальними і антибатними з 1-ої до 2-ої доби. Відношення радіогенних змін концентрацій РНК/ДНК є дозозалежним. Після опромінення тварин у високих дозах (за винятком дози 7,0 Гр) абсолютне значення швидкості змін НК зростає з дозою радіації і термін максимумів є постійним для ДНК. Відновлювалися показники з найвищою швидкістю у тварин, опромінених у дозах 7,0 і 9,0 Гр, через 4-6 діб. Швидкість зниження маси тимуса зростає зі збільшенням дози і є найвищою через 12 год після впливу. Найбільшу швидкість мали зміни вмісту НК в 1 г тимуса. Найбільше зниження показників (окрім вмісту РНК) на 1 Гр спостерігали у тварин, опромінених у дозах 0,2; 0,5 і 1,0 Гр через 4 доби.

Відновлення маси органу може затримуватися через радіаційний блок мітозів, який є найуніверсальнішою реакцією клітин на дію радіації in vitro. Загибель клітин можлива як під час першого мітотичного циклу після опромінення, так і в наступних (Г. С. Календо, 1982; Ю. Е. Квачева, 2002). Тривалість затримки поділу строго пропорційна дозі радіації - приблизно 1 год на 1 Гр, поширюється на всі клітини опроміненої популяції і залежить від стадії клітинного циклу (М.П. Самойлович, В.Б. Климович, 1982).

Радіогенні зміни вмісту НК в КМ. Кістковий мозок належить до тканин, що мають високий мітотичний індекс і високу чутливість до опромінення. Виявити строгу залежність від поглинутої дози випромінення, описану кривою „доза-ефект” за випромінення із значними коливаннями ЛПЕ, неможливо внаслідок особливостей будови КМ і його розподілу в організмі (Л.Б. Пінчук, Н.К. Родіонова, 2001). Більшість досліджень проводилося на цитологічному рівні, що включав у себе оцінку кількості клітин КМ та життєздатність клітин, які утворюють колонії. У роботах (A. Wyllie et al., 1984;Е.А. Жербин, А.Б. Чухловин, 1989; О.Є. Нальовіна, Л.І. Остапченко, О.І. Долішняк, М.Є. Кучеренко, 1997;) відзначена здатність клітин КМ до відновлення in vivo. В процесах відновлення важливу роль відіграють макромолекули РНК і ДНК. Концентрація НК у КМ щурів знижувалася із збільшенням дози впливу радіації впродовж 4-х діб. Отже, термін мінімальної концентрації НК у КМ тварин є постійним. Швидкість, з якою знижувалася концентрація НК у КМ щурів була дозозалежною і найвищою в перші 12 годин після впливу радіації (швидкість зниження РНК була набагато вищою, ніж ДНК)

Через 1-у та 2-і доби швидкість зміни вмісту НК різко знизилася, пізніше не мала чіткої залежності від дози. У всіх тварин величина відношення РНК до ДНК залежала від отриманої дози і зазнавала фазових коливань: була нижчою за норму в перші 12-24 год і різко зростала через 4 доби після впливу радіації. Відносна зміна концентрації РНК на 1 Гр у КМ є найвищою у щурів, опромінених у дозах 0,5 та 1,0 Гр, і ДНК - у дозах 0,2 і 0,5 Гр через 4 доби після впливу радіації. Динаміка відносної зміни концентрації НК у КМ свідчить про радіаційну депопуляцію органу в ранній період і зростання в популяції клітин КМ, збагачених РНК через 4-8 діб. Відновлення гемопоезу після опромінення включає в себе два процеси: репопуляцію через посилення проліферації клітин-попередниць, які зберегли життєздатність після опромінення, і репарацію опромінених клітин. Перший з них має переважне значення в діапазоні доз опромінення 0,2-1,0 Гр, коли ще зберігається помітна кількість гемопоетичних клітин. Другий може виявитися вирішальним в діапазоні доз опромінення 5,0-9,0 Гр, коли ураження охоплює практично весь пул попередників, а доля непошкоджених клітин настільки мізерна, що не можна сподіватися на їх швидку репопуляцію. Зниження концентрації НК в КМ можна пояснити не тільки загибеллю клітин, але й інфільтрацією лімфоцитів, які можуть виконувати роль енергетичних транслокаторів в опромінені органи й тканини для додаткового забезпечення енергією через щілинні контакти.

Радіогенні зміни вмісту НК у крові. Вміст і функціональний стан лімфоцитів і лейкоцитів периферичної крові, впливаючи на виживання КСК після опромінення, можуть відбитися на виживанні тварин (В.К. Мазурик, В.Ф. Михайлов, 2001). Післярадіаційне зниження вмісту РНК і ДНК у крові щурів змінюється дозозалежно із мінімумом, амплітуда якого збільшується з ростом дози радіації, а місцезнаходження мінімуму у часі зі збільшенням дози після опромінення скорочується. Термін відновлення вмісту НК в 1 мл крові також скорочується зі зростанням дози на 6-20-у добу. У тварин, опромінених у дозах 0,2-1,0 Гр (через 2-і доби) та 0,2-3,0 Гр (через 20 діб), вміст НК у 1 мл крові не залежав від дози опромінення. Відношення радіогенних змін концентрацій РНК/ДНК у крові і значення швидкості післярадіаційних змін РНК/ДНК зростає з дозою радіації. У крові тварин, опромінених у дозах 7,0 і 9,0 Гр, концентрація РНК різко зростала в перші 12 год і знижувалася через 24 год після радіаційного впливу , причому швидкість зниження концентрації у тварин, опромінених у дозі 9 Гр, була в 2 рази вищою. Вміст ДНК в 1 мл крові знижувався з найвищою швидкістю після опромінення тварин у дозах 7,0 і 9,0 Гр через 24 год, ці зміни проходили також симбатно. Вміст НК у крові тварин, опромінених за найвищих доз, відновлювався швидше, ніж у тварин, опромінених у нижчих дозах.

Зміна концентрації НК на 1 Гр у крові щурів зменшувалася хвилеподібно; амплітуда коливань величини мала обернену дозову залежність і у ДНК була більшою, ніж у РНК. Відносне підвищення рівня НК на 1 Гр у крові зростало пропорційно до дози. Рівень зміни концентрації НК на 1 Гр у крові був найвищим у щурів, опромінених у дозах 0,2; 0,5 та 1,0 Гр, через 10-15 діб після впливу г-квантів.

Радіогенні зміни синтезу ДНК в ядерних клітинах крові. Біосинтез ДНК є одним із найважливіших процесів життєдіяльності клітини. Дію іонізуючої радіації на процес включення мічених попередників в ДНК вивчали на різних тканинах різних видів тварин, використовуючи широке коло попередників і різні дози радіації при різноманітних експериментальних умовах (Т.А. Федорова и др.,1972). У звязку з цим узагальнити дані літератури досить складно. Активність звязаного 3Н-тимідину та питома активність ДНК в крові дозозалежно знижувалися через 0,5 доби та 30 - 120 діб; активність звязаного 3Н-тимідину не залежала від дози через 4 доби та дозозалежно зростала через 6-15 діб в інтервалі 0,2-7,0 Гр; термін максимумів першого показника був сталим (10-15-а доба), для другого - мав обернену дозову залежність. Швидкість зміни активності звязаного 3Н-тимідину в крові щурів прямо пропорційно залежала від дози в перші 12 год після впливу радіації і приймала максимальні значення. Через 1-у добу ця величина зменшувалася у 2 - 15 разів і на такому рівні утримувалася до 10-ї доби. Як бачимо, біосинтез ДНК знижувався зі швидкістю у 6-7 разів нижчою, ніж зменшувався вміст ДНК у крові опромінених тварин. Швидкість зміни питомої активності ДНК в крові щурів мала фазний характер: з найбільшою швидкістю знижувалася величина через 12 год та 4-6 діб і зростала через 1-2 доби після впливу радіації і зміна була тим більшою, чим більшою була доза іонізуючого випромінення, окрім тварин, опромінених у низьких дозах.

Зміна питомої активності ДНК та активності звязаного 3Н- тимідину на 1 Гр була найбільшою у крові тварин, опромінених в дозах 0,2, 0,5 та 1,0 Гр. Величина зміни цих показників на 1 Гр незначно підвищувалася в перші 12 годин і максимально через 8 діб після впливу радіації у дозі 0,2 Гр і різко зменшувалася через одну добу. Надалі рівень зміни цих показників на 1 Гр спадав і повторно підвищувався через 45, 60 та 120 діб. Тимчасове пригнічення біосинтезу ДНК може зумовлювати порушення матричних властивостей ДНК та зміна активності ДНК-полімераз [Okada S., 1974].

Радіогенні зміни інтенсивності ПОЛ у крові. Чутливість окремих органів, як i всього організму, до дії опромінення значною мірою зумовлена початковим рівнем активних продуктів вільнорадикального окиснення. Крім того, різні тканини характеризуються певними особливостями перебігу ПОЛ, що повязано з хімічним складом ліпідів, структурованістю ліпідного мембранного бішару, здатністю посилювати та послаблювати дію природних антиоксидантів тощо. Цим пояснюється той факт, що незначно вираженим після опромінення є перебіг процесів ПОЛ, які оцінювали за кількістю утвореного малонового діальдегіду в тимусі та селезінці (М.Є. Кучеренко та ін., 2001). Ми визначали показники ПОЛ тільки у крові тварин. г-Опромінення щурів зумовлювало накопичення вмісту дієнових конюгатів і МДА пропорційно отриманій дозі. За низьких доз чіткої залежності вмісту МДА від дози не спостерігалося. Вміст ДК і МДА змінювався з найвищою швидкістю серед усіх досліджуваних показників через 12 год після променевого впливу. Швидкість накопичення ДК у тварин, опромінених у дозі 9,0 Гр, була у 9 разів вищою, ніж у тварин, опромінених у дозі 0,2 Гр, а швидкість накопичення вмісту МДА відрізнялася в 92 рази за цих умов. Через 24 год швидкість зміни вмісту ДК наближалася до нуля. Зниження вмісту первинних продуктів ПОЛ можна пояснити компенсаторним підсиленням активності систем антиоксидантного захисту, а також індукцією утворення вторинних та кінцевих продуктів пероксидного окиснення ліпідів. Швидкість накопичення ранніх продуктів ПОЛ на 1 Гр через 12 год, 2, 4 доби після опромінення зростала зі зниженням величини поглинутої дози (і була найвищою серед всіх аналогічних показників для доз 0,2; 0,5 і 1,0 Гр - 150 - 120 -110 % від контролю/Гр). Зміна вмісту МДА в сироватці крові в розрахунку на 1 Гр в різні терміни спостережень мала неоднозначну залежність від величини дози опромінення. Через 1-у добу спостерігався найвищий рівень накопичення МДА на 1 Гр у всіх опромінених тварин. Виключення складала група тварин, опромінених в дозі 9,0 Гр. Для тварин, опромінених в дозі 1,0 Гр, цей показник був найвищим. У тварин, опромінених в дозах 5,0; 7,0; 9,0 Гр, через добу після впливу радіації рівень накопичення МДА на 1 Гр не залежав від дози опромінення.

Радіогенні зміни ендогенного вмісту РН, ТФ і ЦП у крові. Клітина реагує на зміну окиснювального гомеостазу активізацією ендогенних антиоксидантних систем. Таке протиборство оксидантних та антиоксидантних агентів призводить до коливання у часі відповідних показників (В.А. Барабой та ін., 1991, 1994). Активізація ПОЛ в першу добу зумовила підвищення в крові вмісту ретинолу, яке може бути повязане з його перерозподілом та виходом із депо (швидкість надходження вітаміну А в кров (рис. 20) через 12 год після впливу була в межах 8-84 % від контролю/добу). Вітамін А належить до швидкореагуючих компонентів. Можна припустити, що в першу добу після опромінення проходить мобілізація захисних сил організму через активізацію антиоксидантної системи. Проте вже через 2 доби вміст цього вітаміну знижувався зі швидкістю 2-87 % від контролю/добу. Таке різке зменшення РН продовжувалося до 4-10-ї доби (залежно від величини поглинутої дози), а у тварин, опромінених в дозі 9,0 Гр, - до 15-ї доби. Надалі вміст вітаміну в крові збільшувався з невеликою швидкістю (0,4-2,6 % від контролю/добу), проте і через 45, 60, 90 і 120 діб вміст РН в деяких групах повторно зменшувався. Одночасно з РН збільшувався вміст б-токоферолу у крові опромінених тварин з швидкістю (1,8 - 90,3 % від контролю/добу). Динаміка вмісту ТФ була аналогічною до динаміки вмісту РН, тільки зменшувався цей вітамін через 2-і доби з меншою швидкістю, ніж вітамін А (1,8-35,4 % від контролю/добу) і довше (до 4-ї доби) тривало зниження ТФ з великою швидкістю. Повторне зниження ТФ спостерігали в ті ж терміни, що і РН. Церулоплазмін (ЦП) - один з основних антиоксидантів плазми крові. Максимальний вміст ЦП в крові щурів був дозозалежним, а термін досягання максимуму обернено залежав від величини дози радіації. Вміст ЦП в крові опромінених тварин в перші 12 год після впливу змінювався з такою ж швидкістю, як і вітаміни А і Е (2-84 % від контролю/добу). З дещо нижчою швидкістю цей показник продовжував наростати в наступні 12 год. Через 2 доби, коли вміст РН і ТФ різко знижувався, швидкість накопичення ЦП була високою. Особливо це помітно у тварин, опромінених у дозах 7,0 і 9,0 Гр.

Як видно із рис. 21, рівень зміни вмісту РН на 1 Гр через 12, 24 год, 2, 4, 8 та 15 діб майже не залежав від дози випромінення в інтервалі 5,0-9,0 Гр; через 4 доби - в інтервалі 0,5-3,0 Гр. Найнижчий рівень вмісту РН на 1 Гр через 10 діб був у тварин, опромінених в дозі 0,2 Гр, через 15 діб - в дозі 0,5 Гр, найвищий - в 1-у добу у тварин, опромінених в дозі 1,0 Гр. Привертає до себе увагу той факт, що, коли рівень зміни вмісту ТФ на 1 Гр в перші 12 год після впливу іонізуючої радіації у всіх тварин наростав, то у тварин, опромінених в дозі 0,2 Гр, - спадав. В наступні 12 год показник наростав у всіх піддослідних тварин, досягаючи майже однієї величини; протягом 3-х діб - знижувався, причому найшвидше у тварин, опромінених в дозі 0,2 Гр, досягаючи мінімальних значень на 4-у добу. Рівень зміни вмісту ТФ досить помітно знижувався у тварин, опромінених в дозах 0,5 та 1,0 Гр, досягаючи мінімальних значень через 8 та 10 діб відповідно. У тварин, опромінених в дозі 0,2 Гр, цей показник змінював декілька разів свій знак протягом 30 діб порівняно з контролем. Зміна вмісту ЦП в крові щурів на 1 Гр обернено залежала від величини дози і була найвищою серед інших досліджуваних антиоксидантів для доз 0,2, 0,5 і 1,0 Гр через 10 - 15 діб після опромінення. Особливістю ЦП є висока стабільність до токсичної дії активних форм кисню, що дозволяє йому зберегти біологічну активність в умовах інтенсивної генерації активних форм кисню, у тому числі i спричинених іонізуючою радіацією (Н.М. Алексеева, 1991; E.E. Дубинина, 1992; О.Ф. Сенюк и др., 2000).

Радіогенні зміни вмісту міді та заліза у крові. На всіх етапах гемопоезу незмінне ключове місце належить ферментним системам, у формуванні яких визначальну роль відіграють метали. Особливий інтерес викликають d-перехідні метали, які не є тривіальними радіопротекторами, але функцією яких є безпосередня протипроменева дія.

Аналіз отриманих даних показав, що через 2-і доби після променевої дії у вищих дозах вміст заліза і міді досягав мінімального значення, яке було дозозалежним. Така зміна може бути звязана з тим, що організм до 2-ї доби в незначних кількостях втрачав мідь і залізо з сечею і калом (Л.Є. Гоцуляк, 1985). В наступні терміни рівень МК в крові наближався до початкових величин і через 4 доби не залежав від дози. Починаючи з 6-ї доби, вміст міді і заліза в крові дозозалежно зростав (що може бути повязане із вивільненням мікроелементів із білокзвязаного стану в тканинах) і досягав максимальних значень через 8 діб. В цей період домінував перерозподіл мікроелементів між тканинами, на що може вказувати дефіцит їх вмісту в багатьох тканинах, за винятком окремих “депо”, і порушення тих біохімічних процесів, для нормального перебігу яких необхідні мідь і залізо. Зниження рівня заліза в сироватці крові може відображати порушення еритропоезу через зниження вмісту РНК і ДНК в КМ і сповільнене включення тимідину в ДНК, зниження інтенсивності включення заліза в гем при його біосинтезі, зменшення вмісту РНК в ретикулоцитах (C. Herenko et al., 1970). Відзначені порушення у вмісті ДНК в еритроїдних елементах КМ і сповільнення їх росту пояснюється зниженням активності РНК-редуктази, яка містить залізо (A. Hoffband et al., 1976) і зростанням стійкості НК до дії нуклеаз під впливом цього мікроелемента (В.Р. Сорока, 1978). Іонам заліза належить особлива роль в утворенні звязків між окремими ланцюгами ДНК, які ніби цементують молекулу цієї кислоти, запобігаючи процесам її деспіралізації. Між радіочутливістю тканин і вмістом міді існує тісний кореляційний звязок через те, що іони міді, маючи великі константи асоціації з ДНК, особливо з основами НК, істотно впливають на структуру макромолекул, посилюючи дію радіації (Ю.П. Благой та ін., 1996). Припускають (Г.А. Бабенко, 1989; И.В. Савицкий, Л.Е. Гоцуляк, 1980; О.В. Протасова и др., 2002), що в основі механізму радіозахисної дії металів лежить збільшення репаративних процесів, підвищення вмісту НК і покращення стану біоенергетики. Наведені вище дані вказують, що вивчення цього питання має виключне значення для пізнання радіаційних уражень КМ та кровотворної системи в цілому, її радіаційному старінню.

Зміна цих МК є дзеркальним відображенням динаміки РН і ТФ у крові опромінених тварин: за зростання вмісту вітамінів А і Е впродовж 2-х діб на таку ж величину зменшувався вміст міді і заліза; через 4 доби вміст даних МК стабілізувався на рівні контролю і не залежав від дози радіаційного навантаження, а вміст вітамінів різко знижувався залежно від дози впливу і через 4-8 діб приймав мінімальні значення; через 8 діб вміст МК досягав свого максимального значення, причому вміст міді зростав у 2,1 рази, а заліза - в 1,6 рази.

Швидкість зменшення величини концентрації МК у крові впродовж 1-ї доби, як і швидкість накопичення до 6-ї доби після експозиції, змінювалася дозозалежно. Відносне зниження вмісту міді на 1 Гр в крові щурів було найбільшим в перші 12 год після опромінення в дозі 0,2 Гр, а відносне підвищення показника в цих тварин спостерігали через 6-10 і 90 діб після експозиції. У тварин, опромінених у дозах 0,5 і 1,0 Гр, зниження вмісту міді на 1 Гр через 6-15 діб утримувалося на високому рівні. В інших групах тварин коливання показника в цей термін були нижчими і прямо залежали від дози радіації. Зниження вмісту заліза на 1 Гр в крові щурів було дозозалежним через 2-і доби після їх опромінення. Відносне підвищення показника спостерігали в цих тварин через 6-10 та 60 діб після експозиції в дозі 0,2 Гр.

Вплив потужності випромінення. Аналіз залежності ефекту г-випромінення від потужності його дози проведено в роботах (Л.Х. Эйдус, 1994, 1996, 1999, 2001), де показано, що після опромінення в малих дозах у вузькому діапазоні потужностей доз від 0,1 до 35 СГР/хв виникають так звані ефекти малих доз. Результати дослідження впливу г-радіації в напівлетальних та летальних дозах за названого діапазону потужностей мають суперечливий характер через неоднорідність біообєктів, час обстеження. Про вплив потужності дози на параметри ПОЛ в тканинах та органах тварин повідомляють поодинокі дослідження в діапазоні малих доз (В.А. Барабой и др., 1994, 2003; И.К. Коломийцева, 2003). Накопичення ДК і МДА в сироватці крові зростало пропорційно величині дози і залежало від її потужності у тварин, опромінених у дозі 1,0 Гр; різко збільшувалося у тварин, що були опромінені за потужності 1,0 Гр/хв у дозі 5,0 Гр і не залежало від потужності у тварин, опромінених у летальній дозі. Чим меншою була доза і потужність випромінення, тим меншою була швидкість зниження ДК і МДА у крові і тим довший термін накопичувалися ці продукти ПОЛ. У тварин, опромінених за нижчих інтенсивностей дози радіації, вміст ДК накопичувався до 10-15-ї доби (залежно від радіаційного навантаження), а у тварин, опромінених за інтенсивності 1,0 Гр/хв, накопичення цього продукту ПОЛ спостерігали впродовж тільки 12 год і вже через 24 год його вміст різко знижувався зі швидкістю, що обернено залежала від дози впливу.

Збільшення потужності радіації за усіх величин поглинутих доз призводить до зростання вмісту ЦП із скороченням терміну прояви максимуму, при цьому істотно збільшується швидкість змін. Після опромінення тварин у дозі 1 Гр швидкість накопичення ЦП за потужності 0,001 Гр/хв була у 2,1 разів нижчою, ніж у тварин, опромінених за потужності 1,0 Гр/хв; після опромінення тварин у дозах 5,0 і 9,0 Гр це співвідношення дорівнювало, відповідно, 6,2 і 6,6.

У фазі збільшення вітамінів А і Е підвищення потужності випромінення призводить до зростання вмісту ретинолу і токоферолу у крові із вираженим збільшенням максимуму швидкості та постійними післярадіаційними термінами прояви максимальної швидкості; у фазі зменшення вітамінів відмічається зворотній ефект потужності дози. Найбільший ефект потужності випромінення проявляється за доз 5,0 - 9,0 Гр.

За однакових поглинутих доз радіації збільшення потужності випромінення призводить до післярадіаційного зниження концентрації ДНК і РНК у кістковому мозку, тимусі, селезінці і крові із типовим мінімумом показників, що свідчить про наявність прямого ефекту від потужності дози. Термін реалізації мінімуму концентрацій НК у органах і тканинах скорочувався зі збільшенням потужності дози . При цьому швидкість зниження НК і амплітуда мінімуму збільшуються. Установлена закономірність проявляється, як правило, за всіх вивчених величин доз у селезінці, тимусі і КМ. У крові вона має місце тільки за летальної дози (9,0 Гр). Максимальні зміни нуклеїнових кислот в більшості випадків складали такий ряд: кістковий мозок (КМ) > тимус (Т) > селезінка (С) > кров (К) (табл. 2). Тільки у тварин, опромінених у вищих дозах, цей послідовний ряд порушувався.

За всіх потужностей доз питома активність ДНК та активність звязаного 3Н- тимідину (3Н) в крові тварин змінювалися з найбільшою швидкістю на 1-у добу після променевого впливу. Швидкість зменшення активності звязаного 3Н-тимідину в крові тварин, опромінених у дозах 5,0 і 9,0 Гр, через 12 год прямо залежала від потужності дози радіації, через одну добу швидкість зміни показника різко зменшувалася.

Опромінення тварин призводить до однотипного дозозалежного, як зниження вмісту мікроелементів Fe і Cu у крові з подальшим мінімумом через 2 доби, так і Таблиця

Порівняльна оцінка кровотворних органів і тканин опромінених тварин за мінімальним вмістом в них нуклеїнових кислот

Доза НК Потужність дози, Гр/хв

0,001 0,01 0,1 1,0

1 Гр РНК ДНК КМ > Т > С > К КМ > Т > К > С КМ ? Т > К > С Т > КМ > С ? К Т > КМ ? С >>К КМ ? С > Т > К КМ > Т > С ? К КМ > Т > К ? С КМ > Т > С ? К Т > КМ > С ? К Т ? КМ > С > К КМ > С > Т > К КМ > Т >> С >К КМ ? Т >> С >К КМ > Т > С > К Т > КМ >> С >К КМ ? Т > С >>К КМ > Т ? С > К КМ >Т >>С >К КМ ?Т >>С >К КМ >Т >>С >К КМ ?Т >>С >К С ? КМ ? Т >К КМ > К > Т >С

5 Гр РНК ДНК

9 Гр РНК ДНК підвищення - з максимумом, термін якого скорочується зі зростанням потужності дози радіації. Амплітуда мінімуму і максимуму та швидкість зміни вмісту заліза і міді з дозою зростають. Ефект потужності дози є більш помітним для Cu, ніж для Fe і більше проявляється у фазі зниження вмісту мікроелементів. Проте у тварин, опромінених у дозі 1,0 Гр за потужності 1,0 Гр/хв (табл. 3), зміни вмісту міді більші, ніж у тварин, опромінених у дозі 5,0 Гр за потужності 0,001 Гр/хв. Такі відхилення є характерними і для інших показників. Це підтверджує той факт, що потрібно враховувати не тільки дозу, а й потужність випромінення.

Таблиця

Порівняння максимальної зміни показників у тварин, опромінених у різних дозах за різних інтенсивностей випромінення

Показник Доза, Гр Потужність Гр/хв Порівняння показників Доза, Гр Потужність Гр/хв

Вміст міді 1,0 5,0 1,0 1,0; 0,1 > 5,0 9,0 0,001 0,001

Вміст заліза 1,0 5,0 1,0 1,0; 0,1 > 5,0 9,0 0,001 0,001

Активність 3Н-тимідину 5,0 1,0; 0,1 > 9,0 0,001; 0,01

Вміст ТФМАК 1,0 5,0 1,0 1,0; 0,1 > 5,0 9,0 0,001 0,001; 0,01

Вміст РНМАК 1,0 5,0 1,0 1,0 > 5,0 9,0 0,001; 0,01 0,001; 0,01; 0,1

Вміст ДНК у КМ 5,0 1,0; 0,1 > 9,0 0,001; 0,01

Вміст РНК у КМ 5,0 1,0; 0,1 > 9,0 0,001; 0,01

Вміст ДНК у тимусі 5,0 1,0; 0,1 > 9,0 0,001; 0,01

Вміст ДНК у крові 5,0 1,0 > 9,0 0,001

Вміст РНК у крові 5,0 1,0; 0,1; 0,01 > 9,0 0,001