Модификация радиационных нарушений у животных и растений естественными летучими выделениями

Механизмы немишенных эффектов, к которым относится и «эффект свидетеля», являются актуальной проблемой радиобиологии. Обусловлено это тем, что влияние облучённых биологических объектов на необлучённые имеет важное значение как для учёта радиационных рисков, так и в практике лучевой терапии пациентов. Первоначально термин «эффект свидетеля» был использован для обозначения явления индукции нестабильности генома у клеток животных, соседствующих с клеткой, облучённой узким пучком излучения [7].

С каждым годом к фактам, которые могут быть отнесены к этому явлению, постоянно добавляются всё более новые данные, получаемые на различных объектах. Доказано, что у интактных лабораторных мышей в присутствии особей, подвергнутых воздействию ионизирующей радиации в сублетальной дозе (4 Гр), понижается способность к иммунному ответу на тимусза-висимый антиген в селезенке [3-5], а у крыс приводит к уменьшению количества лейкоцитов в крови и клеточности тимуса [5]. Эффект воспроизводится за счёт обонятельного контакта с летучими выделениями, содержащимися в моче облучённых особей. «Эффект свидетеля» обнаружен и на растительных объектах. Так, установлено, что семена пшеницы после воздействия ионизирующей радиации в травмирующих дозах вызывают у необлучённых семян стимуляцию или угнетение ростовых показателей в зависимости от дозы и срока совместного хранения [1, 2].

Межорганизменный «эффект свидетеля» описан на рыбах и их эмбрионах [6, 8]. Более того, «эффект свидетеля» носит обратный характер. Интактные эмбрионы рыб способны снижать частоту апоптоза у облучённых особей, контактировавших с ними через биосовместимый субстрат [8]. В моче интактных животных обнаружено присутствие летучих выделений, которые стимулируют гуморальный иммунный ответ особей с пострадиационным иммунодефицитным состоянием [4]. Не исключено, что подобное может иметь место у растительных объектов.

Харламов В . А .* – научн. сотр.; Суринов Б . П . – зав. лаб., д.б.н. ФГБУ МРНЦ Минздрава России.

Предполагается, что такой эффект имеет общебиологическую природу и носит защитный характер.

Известно, что хранение у -облучённых семян с необлучёнными в условиях ограниченного воздушного объёма в зависимости от срока и дозы облучения модифицирует (стимулирует или угнетает) ростовые процессы последних [1, 2]. Считается, что такой эффект обеспечен выделением микроколичеств летучих газообразных соединений. Ранее установлено, что угнетение метаболизма понижением положительных температур (экспонирование семян при 3-5 ° С) лишает облучённые семена способности влиять на необлучённые [2]. Эффект отсутствует и при хранении тех и других семян в условиях, исключающих газообмен между ними [1, 2]. В связи с этим возникает необходимость исследовать не только взаимовлияние на ростовые показатели облучённых и необлучённых семян, но также изменение состава их газообразных выделений.

Целью работы было выявить закономерности влияния интактных особей лабораторных мышей на облучённые с помощью продуцируемых ими естественных летучих выделений, а также влияние необлучённых семян сельскохозяйственных растений на облучённые семена.

Материалы и методы

Работа выполнена на лабораторных мышах-самцах гибридах (СВАхС57BL/6)F1 с массой тела 21-23 г. Донорами летучих выделений служили интактные животные (5 особей в группе), реципиентами (7 особей в группе) – мыши через 3 суток после тотального воздействия у -излучения ⁶⁰Co в дозе 1 Гр (9,5 мГр/с) или интактные мыши (контроль). Образцы мочи интактных мышей, содержащие исследуемые летучие выделения, получали на бумажную подстилку, помещённую на сутки под дополнительное сетчатое дно (решетка из нержавеющей стали) модифицированных боксов для содержания животных. Облучённых реципиентов экспонировали в течение третьих суток после воздействия радиации с данными образцами мочи, помещая их также под сетчатое дно бокса. Для индукции первичного тимусзависимого гуморального иммунного ответа реципиентам вводили эритроциты барана, а затем определяли клеточность и количество антителообразующих клеток (АОК) методом Каннингема в селезёнке или подколенных лимфатических узлах.

Другим объектом исследований были воздушно-сухие семена тритикале (гибрида ржи и пшеницы) сорта Антей и пшеницы сорта Памяти Федина. Дистанционное взаимовлияние облучённых семян тритикале «Антей» и необлучённых семян моделировали, помещая пакеты из фильтровальной бумаги с соответствующими семенами вплотную в картонную коробку. Семена подвергали воздействию у -излучения ⁶⁰Со в дозах 200, 400, 600 Гр при мощности дозы 27,0 Гр/мин. По завершении совместного хранения (1, 3, 6 месяцев) облучённых и необлучён-ных семян, их проращивали в чашках Петри (по 25 семян из ста проращиваемых) и на седьмые сутки определяли интенсивность роста, оцениваемую по длине ростка и зародышевого корешка (ГОСТ 12038-84). Семена принадлежали одной партии. Сроки хранения и проращивания семян были одинаковы.

В следующей серии опытов у-облучённые (400 Гр) воздушно-сухие семена пшеницы «Памяти Федина» проращивали вместе с необлучёнными семенами в полипропиленовых контей- нерах в двух вариациях – на общем или раздельном субстратах (песок). Для этого облучённые и необлучённые семена поочередно в 4 ряда по 10 штук (из ста проращиваемых семян) укладывали в контейнер на увлажнённый песок и накрывали пищевой полимерной пленкой. Раздельное проращивание осуществлялось с использованием водонепроницаемых желобков, наполненных песком. Контролем служили интактные семена. Во время проращивания поддерживалась температура в диапазоне 19-21 °С. В качестве показателей использовали длину ростка и зародышевого корешка.

Эксперименты на животных и растительных объектах воспроизводили не менее чем в трёх независимых сериях. Показатели выражали в процентах от контроля. Статистическую обработку результатов проводили с помощью пакета программ Statistica 6.0. Результаты представлены в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего. Значимость различий параметров оценивали по критерию Стьюдента. Различия считали статистически значимыми при р≤0,05.

Результаты и их обсуждение

В первой серии опытов изучали влияние естественных летучих выделений, продуцируемых интактными мышами, на антителогенез в селезёнке и лимфатических узлах облучённых особей.

Показано, что в разгар лучевого поражения (3 суток после облучения в дозе 1 Гр) в селезёнке мышей снижается количество АОК и клеточность соответственно до 60,8 ± 4,5 и 71,6 ± 8,8 % относительно интактного контроля, а в лимфатических узлах - до 30,8 ± 2,6 и 54,9 ± 3,9 % (таблица 1).

Облучённых реципиентов двух групп экспонировали с летучими выделениями интактных мышей-доноров за 1 сутки до иммунизации. Значит, в реакции реципиентов на воздействие летучих выделений участвовали предшественники клеток, способных к тимусзависимому гуморальному иммунному ответу.

Таблица 1

Иммунологические показатели (M ± m, %) в селезёнке и лимфатических узлах Y -облучённых мышей, экспонированных с естественными летучими выделениями (ЛВ)