Влияние ионизирующего излучения на окислительно-восстановительные процессы

Нарушения функций систем, обеспечивающих резистентность организма, обусловливают возникновение дезадаптационных состояний как основы возможного развития патологии. В связи с этим большое значение приобретает проблема изучения состояния защитных систем, разработка методов определения уровня адаптационных возможностей организма и путей коррекции их нарушений при лучевом поражении (1).

Снижение защитных функций организма при воздействиях неблагоприятных (в т.ч. радиационных) факторов определяет необходимость изучения механизмов резистентности, является обоснованием для профилактики дезадаптационных расстройств и их коррекции.

В тканях животного организма непрерывно происходит образование свободных радикалов и перекисных соединений, которое в нормальных условиях уравновешивается системой естественных биоантиоксидантов.

Установлено, что воздействие экстремальных факторов вызывает усиление перекисного окисления липидов (ПОЛ), в результате которого в тканях организма накапливаются продукты пероксидации, обладающие токсическим эффектом и оказывающие повреждающее действие на биомембраны и другие клеточные структуры (2, 3).

Важную роль в функционировании этих веществ играют тиолосодержащие соединения и, в частности, глютатион -один из важных компонентов поддержания окислительно-восстановительного гомеостаза. Эндогенные тиолы повышают резистентность животного организма к повреждающему влиянию перегревания, участвуя в структурной и химической стабилизации    SH-групп, различных ферментов, гемоглобина и других веществ, принимающих участие в процессах окисления и восстановления.

Несмотря на актуальность данной проблемы, в литературе недостаточно данных о сдвигах уровня глютатиона в крови при действии ионизирующего излучения.

Цель исследований - изучение влияния лучевого воздействия на содержание глютатиона и его отдельных форм, каталазу и щелочную активность крови у животных.

Материалы и методы. Опыты проведены на белых мышах и овцах, у которых изучали следующие показатели: количество общего белка (рефрактометрически), содержание эритроцитов, лейкоцитов (подсчетом в камере Горяева), гемоглобина (фотоколометрически), каталазы (спектрофотометрией при длине волны равной 240 нм), щелочной резерв (по Неводову), уровень глутатиона (по Вудворду и Фрею).

Общее однократное облучение животных производили на гамма-установке «Пума» с источником излучения цезий-137 в дозах 2 и 5 Гр (белые мыши) и 3 Гр (овцы) при мощности экспозиционной дозы 5,84 Р/мин.

У опытных животных брали кровь для установления исходного фона и через 1, 7, 10, 20, 60 и 90 сут после радиационного воздействия.

Результаты исследований. Ответная реакция животных на радиационное воздействие оценивалась комплексом показателей, охватывающих многообразие проявления жизнедеятельности организма. В этот комплекс входили некоторые показатели окислительно- восстановительных процессов и факторы неспецифической защиты.

Мы исходили из того, что функциональная активность оксиредукционных систем крови (восстановленный-окисленный глутатион, каталаза), уровень щелочного резерва, гемоглобина и общего белка определяют общее направление сдвигов окислительновосстановительных процессов в организме, характеризуя состояние обмена веществ. Другие биохимические тесты (уровень сиаловых кислот, комплементарный титр) и морфологические показатели крови отражают состояние неспецифических защитных факторов организма.

Ответная реакция животных на воздействие ионизирующей радиации характеризовалась выраженными расстройствами окислительновосстановительных процессов (таблица).

У овец, облученных в дозе 3 Гр, содержание общего и восстановленного глутатиона крови постепенно увеличивалось в процессе развития лучевого поражения и через 90 сут после облучения составляло соответственно 144,6 и 138,8 % от исходных значений.

Таблица – Динамика показателей крови овец после облучения в дозе 3 Гр

Показатель	До облучения	Срок исследования, сут
		1	7	10	20	60	90
Глутатион, мг/%: -общий	27,36	32,30	32,30	26,88	31,90	35,79	39,56
-восстановленный	25,02	27,81	28,73	23,63	28,73	31,49	34,97
-окисленный	2,33	4,50*	3,58	3,21	3,17	4,30	4,59
Каталаза, м/моль	37	42	45	35	35	33	17*
Щелочной резерв, мг/%	340	280*	293*	330	347	293*	407*
Общий белок, г/л	61,4	59,7	57,9	53,4*	60,4*	-	-

Р≤0,02

При этом окисленный глутатион крови был в 1,5-2,4 раза выше исходного уровня в течение всего опыта.

Поскольку содержание глутатиона, особенно восстановленной его формы, определяет эффективность детоксикации организма, полученные данные о повышении уровня глутатиона в крови свидетельствуют о том, что в условиях лучевого воздействия происходит усиление его синтеза.

У белых мышей после облучения в дозе 2 Гр наблюдалось аналогичное повышение содержания глутатиона – в течение 12 сут пострадиационного периода общий глутатион был на 19 %, восстановленный – на 23,3 % выше, чем до облучения, при некотором уменьшении его окисленной формы.

Следует отметить, что наблюдаемые сдвиги глутатиона в наших опытах возникали после воздействия ионизирующей радиации в дозах 2 Гр для белых мышей и 3 Гр для овец, которые не вызывали гибели опытных животных.

Каталазная активность крови овец после облучения в первые 7 суток была несколько повышенной (113,5-129,7 %), что также можно считать проявлением защитной реакции животных. Однако в дальнейшем она резко снижалась и составляла на 90 сут лишь 45,9 % от исходного уровня.

У облученных мышей каталазная активность крови была сниженной в первые три дня пострадиационного периода (каталазное число составляло 79,9  %, индекс каталазы – 80,8 % от исходного уровня).    По-видимому,    это было обусловлено как первичными, так и вторичными        физико-химическими процессами в тканях, происходящими после облучения.

Нарушение        ферментативной активности (изменение   соотношения восстановленный-окисленный глутатион) сопровождалось          расстройствами окислительно-восстановительных процессов и белкового обмена.

Щелочной резерв крови овец был значительно понижен в течение 7 сут после облучения и в более отдаленные сроки (таблица), а общий белок – в течение 20 суток. В этих условиях увеличение восстановленного глютатиона к концу опыта (90 сут) мы рассматриваем как одну из защитных реакций, направленную на

ЛИТЕРАТУРА: 1. Владимиров Ю.А.,

Оленев В.И., Суслова Т.Б., Потапенко А.Я. Механизм перекисного окисления липидов и его действие на биологические мембраны //Биофизика. Молекулярная патология мембранных структур. Т. 5. – М., 1975. – С. 56-117. 2. Гурьянова В.А., Трошин Е.И. Изучение уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях крыс при облучении /Матер. респ. научн.-произв. конф. по актуальности проблемы ветеринарии и зоотехнии – Казань, 1996. – С. 97. 3. Гурьянова В.А., Тарасова Н.Б. Перекисное окисление липидов при поражении печени ионизирующей радиацией //Ученые записки КГАВМ. 2013. Т. 213 С. 76-82.

улучшение окислительных процессов в облученном организме. По-видимому, при этом происходит нарушение молекул, приводящее к ослаблению или потере способности их изменять валентность и, следовательно, к снижению или выпадению их функции. Вероятно нарушается и синтез ферментов.

У облученных животных отмечались и резкие изменения в составе периферической крови: количество лейкоцитов в первые 10 сут понижалось у овец на 56,6 %, у белых мышей – на 68,1 %. Содержание эритроцитов изменялось менее значительно. Концентрация общего белка у овец уменьшалась в среднем на 13 %.

Заключение. Угнетение функциональной активности оксиредукционных систем тканей, нарушение тканевого дыхания, расстройство белкового обмена, а также значительные изменения количественного состава форменных элементов периферической крови составляют отличительную особенность ответной реакции животных на облучение. Такие резкие сдвиги гомеостаза обуславливают ослабление механизмов защиты и, в связи с этим, снижение устойчивости организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, в т.ч. и физической природы. Защита этих звеньев реактивности организма является одним из путей повышения радиорезистентности животных.

ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Годованюк Ю.В., Тарасова Н.Б., Конюхов Г.В., Вагин К.Н., Гурьянова В.А.

Резюме

Исследования проведены на мышах и овцах. Показано нарушение белкового обмена, количественного состава форменных элементов периферической крови, биохимических процессов у животных в ответ на облучение. Выявлено ослабление механизмов защиты организма при воздействии радиации и снижение его устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды.

IONIZING RADIATION EFFECT ON THE REDOX PROCESS

Godovanyuk YU.V., Tarasova N.B., Konyukhov G.V., Vagin, K.N., Guryanova V.A.