Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид
Автор: Палыга Г.Ф., Чибисова О.Ф., Иванов В.Л., Дергилев А.А., Жаворонков Л.П., Панфилова В.В., Колганова О.И.
Рубрика: Научные статьи
Статья в выпуске: 1 т.20, 2011 года.
Бесплатный доступ
В исследованиях на крысах Вистар изучено антенатальное и постнатальное развитие потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены 60Со в нестерилизующих дозах 0,5-1,5 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) на стадии сперматид. Наибольшие нарушения выявлены в эмбриональном развитии потомства обоих поколений облучённых самцов, что свидетельствует о нестабильности генома потомства.
Крысы вистар, самцы, облучение сперматид, потомство
Короткий адрес: https://sciup.org/170170023
IDR: 170170023
Текст научной статьи Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид
В продолжение исследования влияния для потомства в ряду поколений радиационного воздействия в нестерилизующих дозах на различные стадии сперматогенеза родителей, целью настоящей работы стала оценка последствий для потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены на стадии сперматид в малых, нестерилизующих дозах.
Материал и методики
В работе использовано 120 половозрелых самцов крыс линии Вистар, из них 75 были подвергнуты однократному общему гамма-облучению на установке «Луч» в дозах 1,5; 1,0 и 0,5 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) и 350 половозрелых самок для получения потомства первого поколения от подопытных и контрольных самцов. Для получения потомства первого поколения интактных самок подсаживали к облучённым самцам либо в течение 16-22 дней после радиационного воздействия на них, когда в оплодотворении принимают участие их половые клетки, облучённые на стадии сперматид [4], либо, на эти же сроки, к необлучённым самцам для получения показателей биологического контроля для каждой из подопытных групп. Потомство второго поколения получали от скрещивания интактных самцов с половозрелыми самками потомства первого поколения от облучённых в исследуемых дозах самцов. Анализ последствий лучевых нарушений в сперматидах для потомства проводили по общепринятым для этого критериям [2]. Все данные подвергали общепринятому методу статистической обработки с использованием для оценки степени достоверности получаемых результатов у облучённых животных с контролем t-критерия Стьюдента. Достоверность различий с контролем признавали при p≤0,05. В представленных в статье таблицах приведены лишь те показатели, которые исключают субъективизм в их оценке.
Палыга Г . Ф .* – гл . научн . сотр ., д . м . н ., профессор ; Чибисова О . Ф. – научн . сотр .; Иванов В . Л. – ст . научн . сотр ., к . в . н .; Дергилев А . А . – аспирант ; Жаворонков Л . П . – зав . лаб ., д . м . н .; Панфилова В . В . – аспирант ; Колганова О . И . – ст . научн . сотр . ФГБУ МРНЦ Минздрав соцразвития России .
Результаты исследования и их обсуждение
Репродуктивная функция интактных самок крыс Вистар, покрытых самцами, половые клетки которых были подвергнуты радиационному воздействию на стадии сперматид (таблица 1), нарушена более существенно после облучения самцов в дозе 1,5 Гр. Об этом свидетельствуют, во-первых, нарушение прироста массы беременных самок к родам в этой подопытной группе, и, во-вторых, значительное сокращение числа живых новорожденных в помётах. Доза радиационного воздействия 1,0 Гр на самцов вызывает нарушения родового акта у покрытых ими самок, выражающиеся в тенденции увеличения потерь массы их тела во время родов в расчёте на одного новорожденного крысёнка в помётах и в достоверном сокращении численности особей в помётах. Репродуктивная функция самок потомства первого поколения самцов, половые клетки которых были облучены на стадии сперматид, практически не изменена, за исключением достоверного нарушения родового акта в подопытной группе, в которой половые клетки самцов-прародителей были облучены в дозе 0,5 Гр (таблица 1), выразившегося в увеличении потери массы тела самками в расчёте на одного крысёнка в помётах.
Таблица 1 Основные показатели репродуктивной функции самок крыс Вистар , оплодотворённых самцами , половые клетки которых облучены на стадии сперматид
|
Условия экспериментов |
Число оплодотворен-ных самок в группе |
Индекс беременности (%) |
Прирост массы тела самок к родам (%) |
Потеря массы тела самками в родах (%) |
Продолжительность беременности (сут) |
Число живых новорожденных крысят в помёте |
||
|
на одну самку |
на одного крысёнка |
|||||||
|
Самки F0 + сперматиды самцов-родителей, облучённых в дозе: |
1,5 Гр Контроль |
49 58 |
85,7±5,0 87,9±4,3 |
38,4±1,1* 54,1±2,1 |
5,58±0,42 5,94±0,62 |
0,54±0,06 0,63±0,09 |
22,2±0,06 22,0±0 |
6,7±0,4* 9,2±0,5 |
|
1,0 Гр Контроль |
93 52 |
87,4±3,4 90,4±4,1 |
42,5±1,8 43,5±2,5 |
4,57±0,27 4,26±0,74 |
0,57±0,05 0,44±0,08 |
22,0±0,06 22,0±0 |
8,1±0,2* 10,3±0,5 |
|
|
0,5 Гр Контроль |
53 45 |
94,3±3,2 88,9±4,7 |
51,6±2,5 51,8±2,0 |
7,34±0,53 6,64±0,43 |
0,64±0,03 0,80±0,07 |
22,1±0,05 22,1±0,07 |
8,0±0,6 8,8±0,5 |
|
|
Самки F1 + сперматиды самцов-прародителей, облучённых в дозе: |
1,5 Гр Контроль |
51 45 |
94,1±3,3 88,9±4,7 |
52,6±2,2 51,8±2,0 |
5,91±0,52 6,64±0,43 |
0,63±0,09 0,80±0,07 |
22,2±0,11 22,1±0,07 |
8,1±0,7 8,8±0,5 |
|
1,0 Гр Контроль |
50 58 |
94,0±3,4 87,9±4,3 |
45,5±1,6 54,1±2,1 |
4,60±0,31 5,94±0,62 |
0,52±0,06 0,63±0,09 |
22,0±0,12 22,0±0 |
10,1±0,5 9,2±0,5 |
|
|
0,5 Гр Контроль |
58 64 |
98,3±1,3* 92,2±3,4 |
51,9±2,0 44,6±2,1 |
4,07±0,38 3,65±0,36 |
0,50±0,05* 0,37±0,04 |
22,0±0,05 22,0±0,1 |
9,0±0,5 10,2±0,4 |
|
Примечание : здесь и в последующих таблицах знаком (*) обозначены показатели , достоверно ( р <0,05) отличающиеся от значений биологического контроля .
Нельзя не заметить, что отклонения от нормальных показателей в течении эмбриогенеза выявлены как у потомства первого поколения облучённых самцов-родителей, так и у их потомства второго поколения (таблица 2). После дозы радиационного воздействия на самцов в 1,5 Гр снижается овуляторная активность яичников у потомства их первого поколения, сопровождаемая повышением внутриутробной гибели зародышей (как предимплантационной, так и постимплантационной), а также существенным снижением числа жизнеспособных особей в помётах у таких самок. После облучения самцов в дозе 1,0 Гр, хотя предимплантационная гибель заро- дышей была достоверно ниже контрольных значений, но за счёт достоверного преобладания постимплантационной гибели в подопытной группе, показатели суммарной внутриутробной гибели и в подопытной, и в контрольной группах не различаются между собой. Возрастание суммарной внутриутробной гибели потомства первого поколения после дозы облучения самцов-родителей 0,5 Гр за счёт пред- и постимплантационной гибели зародышей приводит к достоверному снижению, по сравнению с контрольными значениями, числа живых плодов на 20-е сутки их внутриутробного развития, а сами плоды в этой подопытной группе имели меньший краниокаудальный размер и массу тела. У потомства второго поколения отмечены нарушения в течении эмбриогенеза как после дозы облучения самцов-прародителей 1,5 Гр, так и после дозы 0,5 Гр. После дозы облучения самцов-прародителей 1,5 Гр у самок второго их поколения отмечается гиперовуляция, с явной тенденцией возрастания внутриутробной гибели зародышей, а 19-суточные плоды были достоверно меньше по размерам и массе их тела. После дозы 0,5 Гр у самок второго поколения облучённых самцов-прародителей достоверно снижена овуляторная активность яичников, возрастает суммарная внутриутробная гибель зародышей за счёт постимплантационной гибели, что приводит к снижению числа живых плодов у подопытных самок, а за счёт относительно меньшего числа зародышей у этих самок краниокаудальные размеры и масса тела зародышей существенно не отличаются от показателей контрольных зародышей.
Таблица 2
Основные показатели эмбриогенеза потомства двух поколений отцов крыс Вистар , половые клетки которых облучены на стадии сперматид
|
Условия экспериментов |
Число беременных самок |
Число желтых тел на |
Внутриутробная гибель зародышей, % |
Число живых плодов на |
Кранио-каудальный раз- |
Масса тела плодов, г |
|||
|
предим-плантационная |
постим-плантационная |
суммарная |
|||||||
|
Потомство |
1,5 Гр |
в гр2у2ппе |
о1д0н,у6±с0а,м3к*у |
10,4±2,1* |
18,8±2,9* |
27,2±3,3* |
од7н,7у±с0а,4м*ку |
м27е,р6±п0л,о2- |
2,21±0,05 |
|
первого |
Контроль |
23 |
12,5±0,4 |
5,3±1,3 |
7,7±1,6 |
12,6±1,9 |
11,0±0,6 |
2д7о,в4,±м0,м3 |
2,22±0,03 |
|
поколения |
1,0 Гр |
26 |
11,6±0,3 |
6,9±1,5* |
17,0±2,3* |
22,8±2,5 |
9,0±0,3 |
30,7±0,2 |
2,33±0,03 |
|
самцов, |
Контроль |
24 |
12,2±0,6 |
11,6±1,8 |
9,3±1,8 |
19,8±2,3 |
9,8±0,8 |
30,0±0,3 |
2,41±0,09 |
|
облучённых |
0,5 Гр |
21 |
10,6±0,3 |
7,6±1,8* |
16,0±2,6* |
22,4±2,8* |
8,2±0,5* |
27,1±0,1* |
2,23±0,02* |
|
Контроль |
18 |
10,4±0,3 |
2,8±1,1 |
5,7±1,7 |
7,7±2,0 |
9,8±0,3 |
30,6±0,1 |
2,30±0,02 |
|
|
Потомство |
1,5 Гр |
25 |
11,7±0,4* |
4,1±1,2 |
9,6±1,9 |
13,0±2,1 |
10,0±0,5 |
27,6±0,2* |
2,20±0,03* |
|
второго |
Контроль |
18 |
10,4±0,3 |
2,8±1,1 |
5,7±1,7 |
7,7±2,0 |
9,8±0,8 |
30,6±0,1 |
2,30±0,02 |
|
поколения |
1,0Гр |
23 |
11,7±0,5 |
5,4±1,4 |
7,4±1,7 |
12,4±2,1 |
10,3±0,4 |
26,8±0,2 |
2,13±0,04 |
|
самцов, |
Контроль |
23 |
12,5±0,4 |
5,3±1,3 |
7,7±1,6 |
12,6±1,9 |
11,0±0,6 |
27,4±0,3 |
2,22±0,03 |
|
облучённых |
0,5 Гр |
27 |
10,8±0,3* |
9,7±1,8 |
10,7±2,0* |
19,3±2,5* |
8,8±0,4* |
30,0±0,2 |
2,28±0,02 |
|
Контроль |
22 |
12,0±0,4 |
9,2±1,8 |
2,2±1,0 |
12,0±2,1 |
10,5±0,6 |
30,1±0,2 |
2,30±0,02 |
|
Постнатальное развитие крысят первого поколения самцов, облучённых в дозах 1,5 и 1,0 Гр, не отличается от развития потомства контрольных животных (таблица 3), а снижение числа живых крысят в помётах в этих подопытных группах при практически одинаковой их выживаемости с контрольными особями, отражает их различия, обусловленные различиями в числе живых новорожденных крысят в этих подопытных группах после рождения. У потомства второго поколения облучённых самцов-прародителей наиболее значимые нарушения постна- тального онтогенеза проявляются лишь после дозы радиационного воздействия на самцов 1,5 Гр, когда снижаются выживаемость крысят и число живых особей к концу наблюдения. Отмеченное достоверное снижение массы тела новорожденных крысят второго поколения самцов-прародителей, облучённых в дозе 0,5 Гр, к концу наблюдения не отличается от значений биологического контроля к этому сроку развития крысят.
Таблица 3 Основные показатели раннего постнатального онтогенеза потомства двух поколений отцов крыс Вистар , половые клетки которых облучены на стадии сперматид
|
Условия экспериментов |
Число живых новорожденных крысят в группе |
Величина помёта на одну самку |
Масса тела, г |
Выживаемость крысят за 28 сут. жизни, % |
Число живых крысят в помёте к 28 сут. жизни |
||
|
новорожденных крысят |
28-суточных крысят |
||||||
|
Потомство первого поколения самцов, облучённых в дозе: |
1,5 Гр Контроль |
133 261 |
6,7±0,4* 9,2±0,5 |
5,8±0,1 5,5±0,1 |
56,6±1,4 53,2±1,4 |
87,2±2,9 82,0±2,4 |
5,8±0,3* 7,5±0,6 |
|
1,0 Гр Контроль |
463 236 |
8,1±0,2* 10,3±0,5 |
5,6±0,1 5,7±0,2 |
60,0±1,1 56,9±1,8 |
90,9±1,3 92,8±1,7 |
7,4±0,2* 9,5±0,5 |
|
|
0,5 Гр Контроль |
225 185 |
8,0±0,6 8,8±0,5 |
5,6±0,1 5,8±0,1 |
62,0±1,2 62,0±1,6 |
96,9±1,2 93,5±1,8 |
7,8±0,6 8,2±0,6 |
|
|
Потомство второго поколения самцов, облучённых в дозе: |
1,5 Гр Контроль |
187 185 |
8,1±0,7 8,8±0,5 |
6,0±0,1 5,8±0,1 |
56,0±1,9 62,0±1,6 |
67,4±3,4* 93,5±1,8 |
5,5±0,7* 8,2±0,6 |
|
1,0 Гр Контроль |
233 261 |
10,1±0,5 9,2±0,5 |
5,9±0,1 5,5±0,1 |
54,9±1,1 53,2±1,4 |
85,0±2,3 82,0±2,4 |
8,6±0,4 7,5±0,6 |
|
|
0,5 Гр Контроль |
271 357 |
9,0±0,5 10,2±0,4 |
5,6±0,1* 5,9±0,1 |
60,0±1,8 58,4±2,0 |
95,6±1,3 93,8±1,3 |
8,6±0,4 9,3±0,4 |
|
Заключение
Представленные материалы свидетельствуют о том, что даже такие относительно малые дозы однократного радиационного воздействия на самцов крыс вызывают объективно регистрируемые нарушения репродуктивной функции оплодотворённых ими самок и антенатального и постнатального развития потомства. Наиболее существенны эти нарушения в эмбриональном развитии потомства обоих поколений. Выявленные нами нарушения развития потомства облучённых самцов-родителей, в сочетании с ранее полученными результатами после облучения зрелых сперматозоидов [3], свидетельствуют о нестабильности генома потомков облучённых родителей [1], которую следует учитывать при разработке мероприятий по сохранности генофонда и животных, и человека.
Список литературы Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид
- Дуброва Ю.Е. Нестабильность генома среди потомков облучённых родителей. Факты и их интерпретация//Генетика. 2006. Т. 42, № 10. С. 1-10.
- Палыга Г.Ф., Закощиков К.Ф., Эпатова Т.В. и др. Влияние общего гамма-облучения самок на беременность и постнатальное развитие потомства//Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1984. Т. LXXXVII, № 12. С.71-76.
- Палыга Г.Ф., Чибисова О.Ф., Иванов В.Л. и др. Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии зрелых сперматозоидов//Радиация и риск. 2010. Т. 19, № 4. С. 58-62.
- Clermont Y., Leblond C., Messier B. Dures du cycle de l'epithehelium seminaliandu Raat//Archiv anat., microsc., morphol. exp. 1959. V. 48. P. 37-56.
