Влияние индивидуального и группового содержания мышей на уровень радиорезистентности

¹Введение. Трудами патофизиологической научной школы академика П. Д. Горизонтова [1] доказано, что ионизирующее излучение является мощным стрессором для организма млекопитающих. В этой связи взаимодействие различных стрессорных воздействий с радиационным стрессом представляет значительный интерес, поскольку облучение человека в аварийных и особых ситуациях сопровождается физическим и эмоциональным напряжением.

Имеются предположения о том, что важным фактором, влияющим на радиорезистентность, является стрессорное воздействие. За последние годы опубликованы данные, свидетельствующие о том, что как острый, так и хронический стресс индуцируют хромосомные аберрации и модифицируют чувствительность генома к мутагенам различной природы, в том числе и к ионизирующему излучению [2]. В работе [3] было показано, что длительный иммоби-лизационный стресс приводит к увеличению спонтанного уровня частоты хромосомных аберраций в ядросодержащих клетках костного мозга мышей линии BALB/C , а острое гамма-облучение характеризовалось ингибирующим действием на развитие адаптационных и компенсаторных возможностей кроветворной системы.

Известно, что стресс-факторы активизируют ги-поталамо-гипофиз-надпочечниковую систему и вызывают различные изменения в органах- и клетках-мишенях для гормонов и других медиаторов стресса. К одной из таких мишеней относится иммунная система и центральная иммунокомпетентная клетка — лимфоцит [4, 5]. При этом наблюдаются активация апоптоза и повышение частоты нарушений генетического аппарата [6–8]. При психоэмоциональном стрессе (длительной изоляции) происходит статистически значимое увеличение частоты ацентриков и аберраций хроматидного типа в лимфоцитах крови испытателей [9].

Особый интерес представляет взаимодействие эмоционального и радиационного стресса. В то же время достаточно сложно моделировать эмоциональный хронический стресс на экспериментальных животных. Одним из способов моделирования эмоционального стресса у самцов может быть их групповое содержание [10]: поскольку доминирующий самец оказывает стрессорное влияние на других животных, групповое содержание животных может вызвать снижение уровня тревоги при хроническом стрессе [11].

В доступной литературе мы не встретили данных о влиянии такого стресс-фактора, как групповое содержание на цитогенетический аппарат клетки и уровень радиорезистентности.

Цель : изучение влияния индивидуального и группового содержания мышей на радиорезистентность.

Материал и методы. Исследования осуществлялись на аутбредных мышах ICR (CD-1) — SPF категории, а также инбредных C57Bl6 самцах в возрасте 4–4,5 месяца с массой тела от 28 до 40 грамм. Общее число животных 57 голов, число животных на точку от 4 до 14. В ходе всего эксперимента животные содержались на стандартном рационе питания и в неограниченном доступе к воде. Интактные мыши C57Bl6 содержались в группе или индивидуально в

течение 8 суток, а ICR (CD-1) — 16 суток, при этом число животных в группе было 4–8 голов.

Облучение мышей проводили терапевтическим пучком протонов с энергией 171 МэВ в дозе 1 Гр, созданном на фазотроне ОИЯИ для проведения лучевой терапии пациентов [12]. ЛПЭ протонов-171 МэВ составила 0,49 кэВ/мкм, мощность дозы 0,37 Гр/мин. Группы биоконтроля составили 19 животных.

Эвтаназию животных осуществляли путем цервикальной дислокации через 21–22 часа и на восьмые сутки после облучения.

Подсчет лейкоцитов в периферической крови и определение числа кариоцитов в костном мозге бедренной кости проводили в камере Горяева по стандартной методике [13].

Критериями изменений в клетках костного мозга являлись величина митотического индекса и количество клеток с аберрантными митозами, для анализа которых использовался анафазный метод [14].

Масса тела животных, тимуса и селезенки определялась на электронных весах Zelmer и Ohrus с ценой деления 1,0 г и 1,0 мг соответственно.

Для статистической обработки: подсчета средней арифметической и ошибки средней — использовали программный комплекс Microsoft Office Excel 2010, достоверность различий рассчитывали по критерия Стьюдента при р≤0,05. Распределение вариант соответствовало нормальному.

Все эксперименты над животными проводили с соблюдением «Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных», регламентированных приказом Министерства здравоохранения СССР №755 от 12.08.1987 г., в том числе по гуманному отношению к ним.

Результаты. Данные, представленные в табл. 1, показывают, что при групповом содержании интактных животных число кариоцитов в костном мозге и масса тимуса оказались сниженными. Наиболее чувствительными к стрессу, как известно, являются лимфоциты тимуса [1], поэтому вполне логичным является снижение массы тимуса.

В табл. 2 представлены данные о показателях системы крови и центральных органов системы иммунитета через 21–22 часа после облучения протонами с энергией 171 МэВ. При групповом содержании мышей масса тимуса оказалась выше по сравнению с индивидуальным. Масса селезенки не различалась в обеих группах. Число кариоцитов в костном мозге мышей, содержащихся индивидуально, статистически значимо было выше по сравнению с данным показателем у мышей группового содержания. Отмечена тенденция к большей сохранности числа лейкоцитов в периферической крови и более высокой пролиферативной активности клеток костного мозга при индивидуальном содержании животных, в то время как уровень аберрантных митозов при групповом содержании был несколько выше.

Влияние различного содержания на восстановление систем крови и иммунитета представлено в табл. 3. При сопоставлении данных табл. 1 и табл. 3 видно, что к восьмым суткам полного восстановления не происходит. Тем не менее, по показателю массы тимуса отмечено опережение восстановления при групповом содержании мышей. По показателям массы селезенки, числа кариоцитов в костном мозге и числа лейкоцитов в периферической крови отмечено достоверное ускорение восстановления. По величине митотического индекса и уровню аберрантных митозов отмечена тенденция более благоприятного

Таблица 1.

Влияние индивидуального и группового содержания интактных мышей C57Bl6 и CD-1 на показатели системы крови и иммунитета (M±m) на 8–16-е сутки от начала эксперимента

№	Группа	Кол-во мышей	Масса тела, г	Масса тимуса, мг	Масса селезенки, мг	Число кариоцитов в костном мозге	Число лейкоцитов в периферической крови, nx109/л	Митотический индекс, %	Аберрантные митозы, %
1	Индивидуальное содержание, CD-1	8	36,9 ± 1	41,6 ± 2,1	130 ± 7,3*	26,9 ± 1,2*	8,9 ± 0,2*	1,73 ± 0,06	1,63 ± 0,5
2	Групповое содержание, CD-1	7	36,6 ± 0,5	38,6 ± 4,8	174,4 ± 34,2	21,4 ± 1,1	10,4 ± 2,6	1,7 ± 0,05	1,72 ± 0,5
3	Индивидуальное содержание, C57Bl6	4	30 ± 0,1	63,5 ± 5,1	87,5 ± 2	29,9 ± 0,25**	7,25 ± 0,5**	1,93 ± 0,06	1,5 ± 0,47
4	Групповое содержание, C57Bl6	4	27,5 ± 0,2	60 ± 8,9	82 ± 6,7	26,7 ± 0,1	3,3 ± 0,04	1,82 ± 0,05	1,58 ± 0,5

П р и м еч а н и е : статистически значимые различия с группой: * — № 2; ** — № 4.

Таблица 2

Влияние индивидуального и группового содержания мышей C57Bl6 на показатели системы крови и иммунитета (M±m) через 21–22 часа после облучения протонами с энергией 171 МэВ в дозе 1 Гр

№	Группа	Кол-во мышей	Масса тела, г	Масса тимуса, мг	Масса селезенки, мг	Число кариоцитов в костном мозге	Число лейкоцитов в периферической крови, nx109/л	Митотический индекс, %	Аберрантные митозы, %
1	Индивидуальное содержание	14	28,4 ± 0,6	26,9 ± 1,8	60 ± 2,3	22,8 ± 0,54*	1,6 ± 0,2	1,34 ± 0,3	16,1 ± 1,3
2	Групповое содержание	8	27,9 ± 0,4	32,25 ± 3,5	63,4 ± 2	19,7 ± 1,07	1,46 ± 0,17	1,27 ± 0,3	18,2 ± 1,7

П р и м еч а н и е : статистически значимые различия с группой: * — № 2.

эффекта группового содержания животных. В восстановительном периоде лучевой болезни групповое содержание мышей, в соответствии с нашими данными, оказывает стимулирующее влияние на восстановление кроветворения.

Обсуждение. Полученные нами данные указывают на меньшую поражаемость системы кроветворения у мышей при индивидуальном содержании, за исключением центрального органа иммуногенеза и наиболее стресс-чувствительного — тимуса. Однако эти данные статистически недостоверны. Наиболее значимым показателем, отражающим более высокий уровень радиорезистентности при индивидуальном содержании, является число кариоцитов в костном мозге мышей [15, 16].

Результаты наших исследований согласуются с выводами [11] о том, что групповое содержание мышей вызывает снижение уровня тревоги при хроническом стрессе.

В работе [17] показано, что после 120-суточной гипокинезии испытателей-добровольцев частота ацентрических парных фрагментов увеличилась в 2 раза, а частота ацентриков снизилась, уровень дицентриков и центрических колец не отличался от контрольного.

Таким образом, радиационный стресс вызывает повышение нарушений цитогенетического аппарата клеток (см. табл. 2–3), усиливаемое при групповом содержании животных. Однако следует отметить, что данные, полученные о различиях в группах по показателю уровня аберрантных митозов, оказались статистически недостоверными. Данное обстоятельство указывает на то, что групповое содержание живот- ных является относительно слабым стрессором по данному показателю.

Заключение. Суммируя все изложенное, следует заключить, что при групповом содержании интактных животных число кариоцитов в костном мозге и масса тимуса оказались сниженными.

Облучение в сублетальной дозе протонного излучения приводит к большему поражению клеток костного мозга при групповом содержании животных по сравнению с индивидуальным, тогда как восстановительные процессы при групповом содержании проходят с большей скоростью.

Таким образом, групповое содержание мышей-самцов вызывает повышенную чувствительность системы крови и иммунитета к действию радиации и в то же время ускоряет процессы пострадиационного восстановления.