CC BY
125
УДК 6196:535-31
ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ КРОВИ ЖИВОТНЫХ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ИОНИЗИРУЮЩИХ И НЕИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
М.Г. Ламзина, А.С. Зенкин
Проведено изучение биологического действия малых доз ионизирующих излучений и лазерно-инфракрасного излучения в области точек БАТ на показатели крови животных Установлено стимулирующее действие данных факторов на адаптивную и защитную реакции организма.
Ключевые слова: излучения, малые дозы излучения, биологическое действие излучений, ветеринарная медицина.
Введение
Решение проблемы биологического действия ионизирующих и неионизирующих излучений на организм животных принципиально для современной гуманной и ветеринарной медицины. Однако до настоящего времени отсутствует даже единое определение понятия «малые дозы излучений» [1, 4-6, 9]. Радиобиологами широко используются биологические оценки количественных границ диапазона малых доз излучений.
Крупный рогатый скот является одним из наиболее удобных тест-объектов для анализа биологических последствий воздействия малых доз ионизирующих излучений, поскольку при выпасе на загрязненных радионуклидами территориях может подвергаться как внешнему, так и внутреннему облучению от радионуклидов, поступающих с кормом [9]. Настоящие исследования проведены в двух сериях опытов. 1-я серия опытов: Материалы и методы
В первой серии опытов нами исследовались биохимические показатели крови, характеризующие общее состояние клеточного метаболизма в организме коров: содержание циркулирующих иммунных комплексов (ЦИК), содержание молекул средней массы (МСМ), содержание малонового диальдегида (МДА) - вторичного продукта перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность каталазы - одного из ключевых ферментов антиоксидантной системы. Материалом исследования явилась плазма крови коров, находящихся в периоде активной лактации. Определение содержания ЦИК проводили по методу Ю.А. Гриневича, Н.Н. Алферовой
(1989), МДА - по методу С.Г. Конюховой (1989), уровня МСМ в крови - по методу С.С. Киреева
(1990), активности каталазы - по методу М.А. Королюк (1990) [2, 8, 9]. Результаты исследований
Цифровые данные первой серии исследований сведеныв таблице 1.
Таблица 1.
Биохимические показатели крови коров в населенном пункте, не подвергавшемуся радиационному воздействию (Ардатовский район, с. Редкодубье) и в зонах радионуклидного загрязнения (Большеберезниковский район, с. Косогоры и с. Гузынцы; Октябрьский район г.
Саранска, и п. Ялга).
Административный район РМ и населенный пункт, где проводились исследования Плотность загрязнения почвы 137Cs, Ки/км2 Содержание ЦИК, у.е. Содержание МСМ280, у.е. Содержание МДА, мкмоль/л Активность каталазы, мкат/л
Ардатовский район, с. Редкодубье - контроль Фон 30,20±0,16 0,223±0,01 2,598±0,156 10,46± 0,03
Большеберезниковский район, с Гузынцы 1,9 48,10±0,46* 0,18± 0,01* 3,375±0,032* 14,25±0,01*
Большеберезниковский район, с Косогоры 2,1 46,50±0,32* 0,19± 0,01* 3,390±0,021* 12,79±0,01*
Октябрьский район г.Саранска, п. Ялга 2,2-5,0 69,29±0,60* 0,26± 0,01* 5,743±0,006* 16,39±0,17*
Примечание: знаком * обозначены случаи достоверного отклонения исследованных показателей у животных с зон радионуклидного загрязнения по сравнению с контролем, при
р<0,05.
Установлено, что у контрольных животных окислительные процессы в липидах
биологических мембран протекают на низком уровне и находятся в стационарных пределах. При хроническом воздействии малых доз ионизирующих излучений в полиненасыщенных липидахклеточных мембран активизируются реакции перекисного окисления липидов. Интенсивность этого процесса оценивали по содержанию малонового диальдегидав плазме крови коров.
Видно также, что интенсивность ПОЛ в плазме крови коров в с. Гузынцы и в с. Косогоры увеличилась в 1,3 раза, в п. Ялга - в 2,2 раза по сравнению с тем же показателем в с. Редкодубье, что более наглядно видно на рис. 1.
МДА МСМ ЦИК Каталаза
Рис. 1. Биохимические показатели крови коров в населенном пункте, не подвергавшемуся радиационному воздействию (с. Редкодубье) и в зонах радионуклидного загрязнения (с. Гузынцы, с.
Косогоры, п. Ялга).
Окислительная модификация белков продуктами ПОЛ приводит к изменению их структурной организации, нарушению третичной структуры, агрегации и денатурации, что сопровождается фрагментацией белков протеазами с образованием низкомолекулярных компонентов и накоплением в крови молекул средней массы (МСМ280), охватывающих диапазон веществ с молекулярной массой 300 - 500 Да.
Часть модифицированных белков может накапливаться в различных тканях и считается, что они функционально неактивны, так как окислительная модификация нарушает их многообразную функциональную активность (ферментативная, регуляторная, участие в матричных синтезах, транспорт ионов и липидов), а также придает собственным белкам антигенные свойства. Образуются низко- и среднемолекулярные токсические циркулирующие иммунные комплексы (ЦИК). ЦИК, не связываясь с системой комплемента, долго циркулируют в крови, вызывая повреждение почек, сосудов и опорно-двигательного аппарата. Их концентрация является интегральным показателем антигенной нагрузки на иммунную систему. Содержание ЦИК в плазме крови коров в зонах радионуклидного загрязнения возрастает в 1,6 раза в с. Гузынцы, в 1,5 раза в с. Косогоры, в 1,6 раза в п. Ялга, по сравнению с контролем.
Всплеск ПОЛ и образование свободных радикалов служит первой реакцией ответа на стресс-воздействие малых доз радиации. Это «стадия тревоги», которая служит сигналом для мобилизации антиокислительных ресурсов клетки (Зенков, 2001; Расина, 2003; Шишкина, 2004).
Из данных табл.1 также следует, что активность каталазы в крови коров в зонах радионуклидного загрязнения по сравнению с контролем возрастает в 1,4 раза в с. Гузынцы, в 1,2 раза в с. Косогоры, в 1,6 раза в п. Ялга.
Активизация антиоксидантной системы защиты биомембран органоидов от повреждения свободными радикалами, сдерживающая процессы ПОЛ в «стадии адаптации», свидетельствует о приспособительной реакции клеток организма коров в условиях радионуклидного загрязнения, т.е. клетки животных отвечают повышением устойчивости к действию малых доз радиации. Возрастание активности каталазы в крови коров из с. Гузынцы и с. Косогоры Большеберезниковского района приводит к снижению интенсивности окислительных процессов в липидах и уменьшению деструкции биологических мембран, что выражается снижением содержания МСМ280 в плазме крови. Содержание МСМ280 в крови коров в с. Гузынцы на 20 %, в с. Косогоры на 17% меньше, чем в контроле. Это может свидетельствовать о стимулирующем воздействии малых доз ионизирующих излучений. Однако в крови коров из п. Ялга, где плотность загрязнения почвы радионуклидом 137С8 колеблется от 2,2 до 5,0 Ки/км 2 , наблюдается повышение уровня ПОЛ в 2,2 раза против контроля, увеличение содержания МСМ280 - на 15%, что может указывать на корригирующее влияние радиации на адаптивную и защитную реакции организма.
Некоторые исследователи [4, 5] предлагает считать малыми дозы, при которых не
регистрируется каких-либо вредных для организма последствий облучения. В более поздних работах эти авторы утверждают, что малыми следует считать такие дозы излучений, которые оказывают стимулирующее воздействие на жизнеобеспечивающие функции биологического организма. Это явление получило название радиационного гормезиса. Именно для этой области, по мнению автора, целесообразно употребление термина «малые дозы», подразумевая под ним не только количественное, но и, прежде всего, глубокое качественное различие в регистрируемом биологическом эффекте.
В других работах ученые [6] приводят более объективное определение этого понятия. Малыми дозами для данного вида организма, для его различных тканей, для определенного процесса следует называть те, при которых выявляется обратная реакция объекта (гормезис) по сравнению с реакцией, вызываемой в области поражающего действия этого же вида излучения.
2-я серия опытов:
Во второй серии опытов изучали локальное воздействие неионизирующего лазерно-инфракрасного излучения. Подопытными животными служили самки кроликов в возрасте 1 года массой тела около 3 кг. Эксперименты на животных проводились в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (приложение к приказу Министерства здравоохранения СССР от 12.08.1977г. №755).
Материалы и методы
Кролики как лабораторные животные являются удобным тест-объектом при рассмотрении и анализе биологического действия излучений на организм животных. Исследовались гематологические показатели, характеризующие состояние клеточного метаболизма и общее состояние животных.
В наших исследованиях зона для локального воздействия лазерно-инфракрасного излучения выбиралась исходя из наибольшего скопления биологически активных точек, отвечающих за кроветворение, т.е. в области лопатки с левой стороны [3]. Место воздействия выстригали, выбривали и обезжиривали 96о спиртом, чтобы осуществить непосредственный контакт насадки с кожей животного. Воздействовали на выбранную зону контактным методом, с помощью приспособленной для этого насадки квантового терапевтического аппарата для ветеринарной практики «РИКТА-01» (М2В), частотой 50 Гц, в течение 3 минут [7].
Отбор крови подопытных животных осуществляли на 3-и, 10-е и 30-е сутки исследования.
В цельной крови подопытных животных изучали содержание эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов, нейтрофилов, а так же выводили лейкограмму. Для определения количества эритроцитов и лейкоцитов использовали методику подсчета клеток в камере Горяева (Кондрахин И.П., 1985). Дифференциальный подсчет лейкоцитов осуществляли по общепринятой методике. Мазки крови окрашивали азур-эозином по Романовскому. Рабочий раствор в соотношении 1:10 готовили непосредственно перед применением. При этом учитывали структурные изменения в эритроцитах, нейтрофилах и лимфоцитах.
Современным из аппаратов, где применяется лазерно-инфракрасное излучение, является квантовый терапевтический аппарат для ветеринарной практики «РИКТА-01» (М2В). Его особенностью является комплексное воздействие на организм животных импульсного инфракрасного лазерного воздействия, пульсирующего широкополосного инфракрасного воздействия, пульсирующего красного света, определенным образом модулированного, и постоянного магнитного поля.
Результаты исследований
Данные о количественных изменениях лейкоцитов и эритроцитов обобщены и представлены в таблицах 2, 3 и рисунках 2, 3.
Таблица 2
Результаты исследования крови кроликов при применении лазерно-инфракрасного
излучения при локальном облучении БАТ.
Показатели Сроки исследования
Контроль 3 сутки 10 сутки 30 сутки
Количество лейкоцитов, тыс./мкл 7,8±0,73 12,9±1,10* 7,8±0,49 10,6±0,84*
Количество эритроцитов, млн./мкл 4,5±0,66 8,3±0,21* 4,6±0,47 5,1±0,29
Общее количество лимфоцитов, тыс./мкл 4,8±1,01 9,2±0,85* 2,1±0,32 5,5±0,76
Общее количество нейтрофилов, тыс./мкл 2,4±0,60 3,0±0,12 4,4±0,38* 4,4±0,20*
Примечание: знаком * обозначены случаи достоверного отклонения исследованных
показателей у опытных животных по сравнению с контролем, при р<0,05
Из представленных данных можно видеть, что на 3-и сутки исследования количество лейкоцитов у подопытных животных достоверно повысилось до 12,9 ± 1,10 тыс./мкл. (р<0,05), на 10-е сутки снизилось до 7,8 ± 0,49 тыс./мкл, и к 30-м суткам вновь повысилось до 10,6 ± 0,84 тыс./мкл. (р<0,05).
Таблица 3.
Лейкограмма крови кроликов при применении лазерно-инфракрасного излучения при
локальном облучении БАТ.
Сроки иссл-я Б Э Нейтрофилы Л М
Ю П С
Контроль 0,3±0,12 2,0±0,57 0 1,4±0,24 29,4±3,20 62,8±4,11 4,1±0,94
3-и сутки 0 2,0±0,58 0 0 24,0±1,15 71,3±0,67 3,7±0,33
10-е сутки 2,3±2,33 2,0±0,58 0 0 56,3±1,76* 27,7±5,04* 13,0±4,04
30-е сутки 0,3±0,33 2,0±0,58 0 0 41,3±2,40* 51,3±2,96 6,7±1,20
Количество эритроцитов изменялось следующим образом: к 3-м суткам исследования их количество достоверно повысилось до 8,3 ± 0,21 млн./мкл. (р<0,05), а это почти в 1,8 раза больше чем в контроле, к 10-м суткам опустилось почти до исходных данных, т.е. до 4,6 ± 0,47 млн./мкл, а к 30-м суткам недостоверно повысилось и составило 5,1 ± 0,29 млн./мкл.
При исследовании крови подопытных животных отмечалось резкое колебание количества лимфоцитов. К 3-м суткам исследования их количество возросло почти в 2 раза по сравнению с данными контрольной группы и достоверно составило 9,2 ± 0,85 тыс./мкл. (р<0,05). Затем к 10-м суткам исследования резко упало почти в 4 раза и составило всего 2,1 ± 0,32 тыс./мкл., а к 30-м суткам стало повышаться, и общее количество лимфоцитов на этот срок исследования уже составляло 5,5 ± 0,76 тыс./мкл.
Общее количество нейтрофилов изменялось следующим образом. Их количество к 3-м суткам исследования недостоверно возросло, по сравнению с контролем, и составило 3,0 ± 0,12 тыс./мкл. И далее опять отмечалась тенденция к повышению их количества. К 10-м суткам их количество составляло уже 4,4 ± 0,38 тыс./мкл. (р<0,05) и к 30-м суткам оставалось на том же уровне 4,4 ± 0,20 тыс./мкл. (р<0,05).
В лейкограмме (таб. 3) были отмечены следующие изменения. К 10-м суткам исследования возросло количество базофилов до 2,3 ± 2,33 %, к 30-м суткам оно было близко к данным контрольной группы, т.е. 0,3 ± 0,33 %. Количество эозинофилов во все сроки исследования оставалось примерно одинаковым и составляло 2,0 ± 0,58 %. При исследовании крови подопытных животных отмечалось отсутствие юных палочкоядерных нейтрофилов, хотя в контроле их уровень равен 1,4 ± 0,24 %.
На 10-е сутки исследования отмечалось резкое увеличение сегментоядерных нейтрофилов до 56,3 ± 1,76 % (р<0,05) (в контроле 29,4 ± 3,20 %), к 30-м суткам исследования их уровень понизился до 41,3 ± 2,40 % (р.<0,05).
Увеличение количества лимфоцитов с 62,8±4,11% в контроле до 71,3 ± 0,67 % отмечалось на 3-и сутки исследования, затем отмечено резкое уменьшение их количества почти в 3 раза к 10-м суткам исследования до 27,7 ± 5,04 % (р<0,05) и постепенное восстановление их количества к 30-м суткам до 51,3 ± 2,96 %.
После локального воздействия лазерно-инфракрасным излучением на точки БАТ, уровень моноцитов несколько снизился до 3,7 ± 0,33 %, к 10-м суткам резко возрос почти в 3 раза до 13,0 ± 4,04%, к 30-м суткам снизился в 2 раза до 6,67 ± 1,20 % и был близок к исходным данным.
В лейкограмме сдвиг ядра вправо был отмечен во все сроки исследования.
Таким образом, после локального воздействия лазерно-инфракрасным излучением в области точек БАТ у кроликов отмечены следующие изменения в периферической крови: увеличение количества лейкоцитов на 3-и сутки обусловлено, что в основном обусловлено повышением уровня лимфоцитов; на 3-и сутки отмечено резкое увеличение количества эритроцитов и отсутствие молодых форм нейтрофилов.
В основе терапевтического эффекта квантового воздействия лежат фотофизические и фотохимические реакции, связанные с поглощением света биотканью. В результате этого воздействия изменяется энергетическая активность внутриклеточных и клеточных мембран, происходит увеличение скорости процессов окислительного фосфорилирования и, как следствие, повышение интенсивности метаболических процессов.
При воздействии на специальные зоны в организме происходит понижение рецепторной чувствительности, уменьшение длительности фазы воспаления и интерстициального отека ткани, улучшение микроциркуляции крови и лимфы, увеличение поглощения тканями кислорода, активации регенеративных процессов.
Квантовый терапевтический аппарат ветеринарный «РИКТА-01»(М2В) предназначен для лечения и стимуляции животных путем непосредственного воздействия на рефлексогенные зоны, на области проекции внутренних органов и биологически активные точки на теле животных.
Воздействие на организм животных проводится одновременно четырьмя физическими факторами определенным образом модулированными:
-импульсным инфракрасным лазерным воздействием;
-пульсирующим широкополосным инфракрасным воздействием;
-пульсирующим красным светом;
-постоянным магнитным полем.
Лечебные и профилактические эффекты при использовании аппарата «РИКТА-01 »(М2В) возникают вследствие воздействия на организм низкоэнергетических электромагнитных излучений светового диапазона (квантов). Наиболее ярко эффекты этого взаимодействия проявляются в отношении улучшения процессов микроциркуляции и значительного ускорения процессов ранозаживления [7].
При этом факторы действуют одновременно, взаимно усиливая друг друга, что обеспечивает большую глубину проникновения энергии в ткани и более быстрое развитие ответной реакции организма.
Импульсное инфракрасное лазерное воздействие проникает в биоткани на большую глубину и, оказывая мощное стимулирующее воздействие на кровообращение, на функционирование клеточной мембраны, на обмен веществ, активизирует гормональные и иммунные системы саморегуляции организма животных [3].
Таким образом, при одновременном использовании вышеуказанных физических факторов улучшаются реологические свойства крови и лимфы, повышается оксигенация крови, улучшаются процессы микроциркуляции.
Энергия квантов аппарата очень мала и ее недостаточно, чтобы нарушить нормальные процессы, протекающие в организме или разорвать полимерные связи.
Количество поглощенной организмом энергии зависит от количества импульсов в единицу времени, продолжительности сеанса, а так же от способности различных структур живого организма поглощать кванты света данного диапазона. Ответ организма на низкоэнергетическую стимуляцию зависит от состояния компенсаторных, адаптационных систем организма.
Выводы
1. Малые дозы ионизирующих излучений оказывают стимулирующее действие на адаптивную и защитную реакции организма.
2. После локального воздействия лазерно-инфракрасным излучением в области точек БАТ у кроликов отмечено увеличение количества лейкоцитов, что в основном обусловлено повышением уровня лимфоцитов, а также резкое увеличение количества эритроцитов и отсутствие молодых форм нейтрофилов.
Biological effects of little amount of ionizing and laser-infrared radiation in biologically active points on blood indices was studied. The stimulating effects of these factors on adaptive and protective organism reactions was found out.
The key words: radiations, little radiation amount, biological radiation activity, veterinary medicine.
Список литературы
1. Бударков, В.А. Краткий радиоэкологический словарь/ В.А. Бударков, А.С. Зенкин, В.А. Киршин// Под ред. В.А. Бударкова.Саранск, Издво Мордов. унта, 2000.256 с.
2. Зенков, Н.К. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты / Н.К. Зенков, В.З. Ланхин, Е.Б. Меньщикова.М.: МАИК: Наука / Интерпериодика, 2001.340 с.
3. Калязина, Н.Ю. Сравнительные аспекты различных методов стимуляции кроветворения животных/Н.Ю. Калязина, А.В. Добиков, А.С. Зенкин// XXXIV Огаревские чтения. Материалы науч. конф. В 2ч. Ч.2. Естественные и технические науки.Саранск: Издво Мордов. унта, 2006.С. 161162.
4. Кузин, А.М. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические
процессы: К проблеме биологического действия малых доз/ А.М. Кузин.М.: Атомиздат, 1977.140 с.
5. Кузин, А.М. Природный радиоактивный фон и его значение для биосферы Земли/ А.М. Кузин.М.: Наука, 1991.117 с.
6. Кузин, А.М. Проблема малых доз и идеи гормезиса в радиобиологии/ А.М. Кузин// Радиобиология.Т.31, № 1.1991.С.16 21.
7. Методическое пособие по применению магнитноинфракрасного лазерного аппарата «РИКТА01» (М2В) в ветеринарии. //Под редакцией к.в.н. И.И. Балкового и к.т.н. В.Н. Христофорова. Москва: ЗАО «МИЛТАПКП ГИТ», 2000.146 с.
8. Расина, Л.Н. Показатели перекисного окисления липидов и систем его регуляции в тканяхEllobiusTalpinusPall, обитающийна территории ВосточноУральского радиоактивного следа / Л.Н. Расина, Н.А. Орехова // Радиационная биология. Радиоэкология.2003.Т. 43, № 2.С. 206209.
9. Шишкина Л.Н. Новые подходы к оценке биологических последствий воздействия радиации в малых дозах / Л.Н. Шишкина, Е.В. Кушнирева, М.А. Смотряева // Радиационная биология. Радиоэкология.2004.Т. 44, № 3.С.289295.
Об авторах
Зенкин А.С. - доктор биологических наук, профессор, НИ Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева, [email protected].
Ламзина М.Г. - соискатель НИ Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарева. Россия.
