CC BY
59
Сельскохозяйственные науки Agriculture
УДК 619:539.16.04:636.32/.38
ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ ДОЗ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА ИММУНОЛОГИЧЕСКУЮ РЕАКТИВНОСТЬ МЛЕКОПИТАЮЩИХ ПРИ МНОГОКРАТНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ
Ю. А. Александров
Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола
EFFECTS OF MULTIPLE EXPOSURES TO LOW DOSES OF IONIZING RADIATION ON THE IMMUNOLOGICAL REACTIVITY OF MAMMALS
Yu. А. Alexandrov
Mari State University, Joshkar-Ola
Представлены данные по воздействию малых доз гамма-излучений на иммунологический статус овец породы прекос при однократном и двухкратном с интервалом 60 суток облучениях. Уровень иммуноглобулинов класса ^М повышался при однократном гамма-облучении в дозах 0,65 ■ 10-2 Кл/кг (25 Р), 1,29 ■ 10-2 Кл/кг (50 Р), 2,58 ■ 10-2 Кл/кг (100 Р), на 5-15 сутки после радиационного воздействия на 10-15 %, концентрация антител класса IgG и ^А - понижалась в те же сроки на 15-30 %. Отмечалось дозозависимое повышение уровня циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови на 5-20 % на 5 сутки после радиационного воздействия. Установлено, что малые дозы ионизирующей радиации при двухкратном радиационном воздействии в диапазоне 0,65 ■ 10-2 Кл/кг +1,95 ■ 10-2 Кл/кг (25 Р + 75 Р) и 1,29 ■ 10-2 Кл/кг + 1,29 ■ 10-2 Кл/кг (50 Р + 50 Р) стимулируют иммунобиологическую реактивность организма овец в большей степени, чем при однократном. Отмечалось статистически достоверное, последовательное повышение уровня иммуноглобулинов всех основных классов в сыворотке крови: ^ М на 5-10 сутки после воздействия - на 25-30 %, ДО - на 10-15 сутки - на 15-20 %, ^ А - на 10-30 сутки - на 25-30 %. Содержание циркулирующих иммунных комплексов снижалось на 10-20 % от уровня таковых у интактных животных.
The study presents data on the effects of low doses of gamma radiation on the immunological status of sheep of the Prekos breed in single and two-times exposures with an interval of 60 days. The level of immunoglobulin IgM was increased after a single gamma-irradiation in doses 0,65 ■ 10-2 C/kg (25 R), 1,29 ■ 10-2 C/kg (50 R), 2,58 ■ 10-2 C/kg (100R), 5-15 days after radiation exposure by 10-15 %, the concentration of antibodies of classes Ig G and Ig A were decreased in the same period by 15-30 %. The study indicated a dose dependent increase in the level of circulating immune complexes in serum by 5-20 % on the 5th day after radiation exposure. It is found that low doses of ionizing radiation at two fold exposure radiation in the range of 0,65 ■ 10-2 C/kg + 1,95 ■ 10-2 C/kg (25 R + 75 R) and 1,29 ■ 10-2 C/kg + 1,29 ■ 10-2 C/kg (50 R + 50 R) stimulate the immunobiological reactivity of the organism of sheep to a greater degree than single exposure. It was noted a statistically significant, consistent increase in the level of all major immunoglobulin classes in the serum: Ig M - 5-10 days after exposure - by 25-30 %, Ig G - 10-15 days after exposure - by 15-20 %, Ig A -10-30 days after exposure - 25-30 %. The content of circulating immune complexes was decreased by 10-20 % compared to those of intact animals. These results indicate the expression in the irradiated organism-specific antigenic stimulation, which appears specific immune response according to primary (at the first radiation exposure) and seconddary (after repeated radiation exposure) immune response.
© Александров Ю. А., 2017
Ключевые слова: ионизирующее излучение, малые дозы, иммуноглобулины, циркулирующие иммунные комплексы, иммунобиологическая реактивность, первичный и вторичный иммунный ответы.
Keywords: ionizing radiation, low doses, immunoglobulins, circulating immune complexes, immunobiological reactivity, primary and secondary immune responses.
Значительный интерес в радиационной иммунологии имеет установленный феномен повышения радиорезистентности организма млекопитающих и птиц при воздействии малых доз ионизирующей радиации [1; 4; 9].
Исследователи отмечают повышение фагоцитарной активности нейтрофилов, увеличение общего количества иммуноглобулинпродуцирующих клеток в лимфоидных тканях, лизосома в грану-лоцитах периферической крови, активацию бласт-ной функции лимфоцитов при относительной Ти В-лимфопении. Установлено, что повторное облучение малыми дозами характеризуется повышением относительного уровня Т- и В-лимфоцитов и повышением интенсивности бласттрансформа-ции их, повышением функциональной активности лимфоидных клеток, определяемой по индексу клеточной цитотоксичности на 40 %; повышением активности ферментов сукцинат- и лактата-дегидрогенидазы нейтрофилов, активности альфа-амилазы, циклического аденозинмонофос-фата [6; 7; 10].
В механизме действия малых доз ионизирующей радиации важную роль играет эндокринная система организма. Предлагается следующая схема влияния: воздейстие малой дозы (неспецифический триггер-эффект) - повышение уровня рилизинг-факторов - повышение уровня гормонов гипофиза (специфические триггер-эффекты) -стимуляция функции эндокринных желез - стимуляция процессов метаболизма на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях -обратная связь на гипоталамус, вызывающая следующую волну стимуляции [2; 3].
Целью исследований являлось изучение действия малых доз ионизирующей радиации на иммунологический статус овец мясо-шерстной породы прекос по показателям гуморального иммунитета.
В связи с этим ставились задачи: изучить пострадиационные изменения гуморальных факторов иммунологичекой реактивностипри воздействии малых доз ионизирующей радиации при однократном и двухкратном с интервалом 60 суток дозах.
Методика исследований. Исследования проводились на овцах породы прекос, содержащихся в условиях вивария, отвечающих зоогигиениче-ским требованиям. Кормление проводилось согласно рациону, принятому в виварии, по нормам, с учетом возраста, физиологического состояния и сезона года.
Общее гамма-облучение проводилось на гамма-установке «Пума» с источником излучения Cs-137 при мощности экспозиционной дозы облучения 0,28 • 10-4 А/кг (6,40-6,57 Р/мин).
Схема опыта:
1 группа - биологический контроль, п = 10 гол.;
2 группа - 0,65 • 10-2 Кл/кг (25 Р), п = 10 гол.;
3 группа - 1,29 • 10-2 Кл/кг (50 Р), п = 10 гол.;
4 группа - 2,58 • 10-2 Кл/кг (100 Р), п = 10 гол.
5 группа - 0,65 • 10-2 Кл/кг + 1,95 • 10-2 Кл/кг (25 Р + 75 Р), п = 10 гол.
6 группа - 1,29 • 10-2 Кл/кг + 1,29 • 10-2 Кл/кг (50 Р + 50 Р), п = 10 гол.
Иммунобиологическую реактивность организма овец изучали:
1) по концентрации иммуноглобулинов G, М, А в сыворотке крови методом радиальной имму-нодиффузии в геле по Манчини (1965);
2) по уровню циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови.
Полученный цифровой материал подвергался статистической обработке. Сравнивали среднее значение эмпирических совокупностей опытных и контрольных групп по критерию Стьюдента, различия считали достоверными при уровне значения Р < 0,95.
Результаты исследования и их обсуждение. Гуморальные факторы иммунитета прежде всего обусловлены кооперативным взаимодействием им-мунокомпетентных клеток - лимфоцитов, нейтро-филов, тканевых макрофагов. В таблице 1 представлены материалы по динамике концентрации иммуноглобулинов основных классов и циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови овец при однократном радиационном воздействии.
Vestnik of the Mari State University
Chapter "Agriculture. Economics". 2017, vol. 3, no. 1 (9)
Таблица 1
Динамика иммуноглобулинов основных классов и циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови овец при однократном радиационном воздействии, M±m
Показатели Сроки исследования
0 5 сут. 10 сут. 15 сут. 30 сут. 60 сут.
1 группа - б/к
IgG, мкг/мкл 4,73± 0,04 4,47± 0,07 4,23± 0,50 4,23± 0,50 4,43± 0,37 4,27± 0,28
IgM, мкг/мкл 0,383± 0,070 0,453± 0,062 0,377± 0,053 0,377± 0,053 0,380± 0,0 0,377± 0,067
IgA, мкг/мкл 0,620± 0,010 0,617± 0,003 0,583± 0,020 0,583± 0,020 0,610± 0,065 0,610± 0,021
ЦИК, усл. ед. 33,7± 0,75 33,4± 0,26 28,37± 2,14 28,37± 2,14 33,60± 1,39 32,80± 2,39
2 группа - опытная (25 Р)
IgG, мкг/мкл 4,53± 0,11 3,80± 0,35* 3,60± 0,35* 3,75± 0,25* 4,00± 0,07* 4,48± 0,33*
IgM, мкг/мкл 0,410± 0,050 0,428± 0,052* 0,490± 0,040* 0,410± 0,040* 0,395± 0,055* 0,355± 0,049*
IgA, мкг/мкл 0,615± 0,010 0,595± 0,049* 0,558± 0,055* 0,600± 0,091* 0,595± 0,065* 0,595± 0,065*
ЦИК, усл. ед. 34,5± 2,10 34,7± 1,17* 27,53± 1,17* 30Д5± 2,55* 34,30± 0,66* 32,80± 1,36*
3 группа - опытная (50 Р)
IgG, мкг/мкл 4,25± 0,33 3,95± 0,25* 3,68± 0,27* 3,74± 0,29* 4,03± 0,03* 4,15±0, 20*
IgM, мкг/мкл 0,418± 0,040 0,530± 0,046* 0,585± 0,065* 0,495± 0,065* 0,408± 0,084* 0,410± 0,012*
IgA, мкг/мкл 0,608± 0,010 0,585± 0,027* 0,518± 0,014* 0,573± 0,064* 0,600± 0,017* 0,610± 0,007*
ЦИК, усл. ед. 37,6± 4,00 37,78± 1,29 30,13± 2,24* 34,65± 1,60* 37,55± 1,23* 36,93± 1,15*
4 группа - опытная (100 Р)
IgG, мкг/мкл 4,35± 0,40 4,00± 0,41* 3,60± 0,29* 3,60± 0,199* 4,25± 0,17 4,25± 0,17
IgM, мкг/мкл 0,440± 0,020 0,550± 0,020* 0,630± 0,056* 0,680± 0,056* 0,415± 0,029 0,455± 0,029
IgA, мкг/мкл 1,080± 0,040 0,980± 0,040* 0,900± 0,017* 0,808± 0,017* 1,125± 0,021 1,125± 0,021
ЦИК, усл. ед. 27Д± 1,30 29,8± 1,30* 29,25± 1,65* 29Д5± 1,65* 28,98± 0,73 26,98± 0,73
* Различия статистически достоверны P < 0,95.
В таблице 2 представлены материалы по динамике концентрации иммуноглобулинов основных классов и циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови овец при двухкратном радиационном воздействии.
Таблица 2
Динамика иммуноглобулинов основных классов и циркулирующих иммунных комплексов в сыворотке крови овец при двухкратном радиационном воздействии, М±т
Показатели Сроки исследования
0 5 сут. 10 сут. 15 сут. 30 сут. 60 сут.
5 группа - опытная (25 Р + 75 Р)
IgG, мкг/мкл 4,48± 0,33 5,05± 0,12* 5,20±0, 12* 5,50±0, 12* 4,80± 0,08 5,10± 0,08
IgM, мкг/мкл 0,355± 0,049 0,500± 0,012* 0,493± 0,013* 0,508± 0,013* 0,393± 0,008* 0,430± 0,008*
IgA, мкг/мкл 0,625± 0,010 0,675± 0,013* 0,700± 0,008* 0,720± 0,008* 0,613± 0,005* 0,738± 0,008*
ЦИК, усл. ед. 32,80± 1,36 26,10± 0,96 26,15± 1,96 28,15± 1,96 26,73± 0,89 33,00± 1,89
6 группа - опытная (50 Р + 50 Р)
IgG, мкг/мкл 4,15± 0,20 4,53± 0,09 4,90± 0,23 4,80± 0,15 3,88± 0,09 4,88± 0,23
IgM, мкг/мкл 0,410± 0,012 0,508± 0,008 0,513± 0,008 0,580± 0,010 0,388± 0,005* 0,350± 0,005*
IgA, мкг/мкл 0,610± 0,007 0,620± 0,067 0,710± 0,006 0,720± 0,005 0,605± 0,005* 0,873± 0,008*
ЦИК, усл. ед. 36,93± 1,45 36,93± 1,45 30,78± 1,12 36,78± 1,42 28,68± 2,89 35,50± 1,33
* Различия статистически достоверны P < 0,95.
Данные таблицы 2 и рисунка 1 показывают, что повторное радиационное воздействие через 60 суток вызывало более выраженную стимуляцию иммунобиологическую реактивность - концентрация иммуноглобулинов первичного иммунного ответа ЩМ повышалась с 0,355-0,410 мкг/мкл до 508-580 мкг/мкл (15-30 %).
Из данных таблицы 2 и рисунка 3 видно, что отмечалось статистически достоверное, последовательное повышение уровня иммуноглобулинов в сыворотке крови ^ А - на 15-60 сутки с 0,610-0,625 мкг/мкл до 0,738-0,873 мкг/мкл (на 25-30 %).
Рис. 1. Динамика иммуноглобулинов ^М в сыворотке крови овец
Рис. 3. Динамика иммуноглобулинов ^ А в сыворотке крови овец
Vestnik of the Mari State University
Chapter "Agriculture. Economics". 2017, vol. 3, no. 1 i
Заключение. Двухкратное гамма-облучение овец с интервалом 60 суток в дозах 0,65 • 10-2 Кл/кг + + 1,95 • 10-2 Кл/кг (25 Р + 75 Р) и 1,29 • 10-2 Кл/кг + + 1,29 • 10-2 Кл/кг (50 Р + 50 Р) вызывало более выраженную картину изменения иммунологических реакции. Отмечалось статистически достоверное, последовательное повышение уровня иммуноглобулинов в сыворотке крови; Ig M на 5-10 сутки - на 25-30 %, Ig G - на 10-15 сутки -на 15-20 %, Ig A - на 10-30 сутки - на 25-30 %. Содержание циркулирующих иммунных комплексов снижалось на 10-20 % от уровня таковых у интактных животных.
Концентрация иммуноглобулинов классов ^ М, ^ G, ^ А повышалась последовательно. Появление первым ^ М сразу после антигенной стимуляции (первичное радиационное воздействие в дозе 25 и 50 Р), а затем последовательное увеличение концентрации сначала ^ М, а затем ^ G и ^ А после повторного антигенного раздражения в малых дозах говорит о проявлении в облученном организме специфической антигенной стимуляции, которая проявляется специфическим иммунным ответом по первичному (при первом радиационном воздействии) и вторичному (после повторного радиационного воздействия) иммунному ответу.
Литература
1. Белов А. Д. Ветеринарная радиобиология. М.: Агропромиздат, 1987. 287 с.
2. Биотехнология, токсикологическая, радиационная и биологическая безопасность // Материалы международной научно-практической конференции посвященной 50-летию Федерального Центра токсикологической, радиационной безопасности. Казань, 2010. С. 308-309.
3. Варданян В. А. Роль гипоталамической нейросекреции в реализации стимулирующего эффекта малых доз на постнаталь-ный онтогенез // Тезисы докладов 1 Всесоюзного радиобиологического съезда. Пущино: АН СССР. Т. 5. С. 1140-1141.
4. Киршин В. А., Сафонова В. А., Тюменев Р. С. Влияние малых доз облучения на показатели клеточных факторов иммунитета у свиней // Тезисы докладов 3 Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии: в 2 т. Обнинск. ВНИИСХР. 1990. С. 144-145.
5. Коляков Я. Е. Ветеринарная иммунология. М.: Агропромиздат, 1986. С. 172-173.
6. Кузин А. М. Особенности механизма действия атомной радиации на биоту в малых, благоприятных для них дозах. Пущино: АН СССР, 1989. С. 220-221.
7. Материалы Российской радиобиологической научно-практической конференции. Брянск, 1991. 234 с.
8. Петров Р. В. Иммунология. М.: Медицина, 1987. С. 414-420.
9. Радиобиология. Радиационная безопасность сельскохозяйственных животных / В. А. Бударков [и др.]. М.: КолосС, 2008. С. 251-252.
10. Тезисы докладов 3 Всесоюзной конференции по сельскохозяйственной радиологии: в 2 т. Обнинск: ВНИИСХР, 1990. 345 с.
11. Тимофеев-Рессовский Н. В. Цитологические и биофизические основы радиостимуляции // Труды института биологии Уральского филиала АН СССР. 1957. Т. 3. Вып. 13. С. 5-11.
References
1. Belov A. D. Veterinarnaja radiobiologija [Veterinary radiobiology]. M.: Agropromizdat, 1987, 287 p.
2. Biotehnologija, toksikologicheskaja, radiacionnaja i biologicheskaja bezopasnost' [Biotechnology, toxicological, radiological and biological security]. Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii posvjashhennoj 50-letiju Federal'nogo Centra toksiko-logicheskoj, radiacionnoj bezopasnosti = Proceedings of the international scientific-practical conference dedicated to the 50th anniversary of the Federal Center for Toxicology, Radiation Safety. Kazan', 2010, pp. 308-309.
3. Vardanjan V A. Rol' gipotalamicheskoj nejrosekrecii v realizacii stimulirujushhego jeffekta malyh doz na postnatal'nyj ontogenez [Role of the hypothalamic neurosecretion in the implementation of the stimulating effect of small doses on postnatal ontogenesis]. Tezisy dokladov 1 Vsesojuznogo radiobiologicheskogo s#ezda = Abstracts of the 1st Union Congress of radiobiology. Pushhino: AN SSSR, t. 5, pp. 1140-1141.
4. Kirshin V A., Safonova V A., Tjumenev R. S. Vlijanie malyh doz obluchenija na pokazateli kletochnyh faktorov immuniteta u svinej [Effect of small doses of radiation on cellular factors of immunity in pigs]. Tezisy dokladov 3 Vsesojuznoj konferenciipo sel'skohozjajst-vennoj radiologii: v 2 t. = Abstracts of the 3rd Union Conference on Agricultural Radiology: in 2 volumes. Obninsk: VNIISHR, 1990, pp. 144-145.
5. Koljakov Ja. E. Veterinarnaja immunologija [Veterinary Immunology]. M.: Agropromizdat, 1986, pp. 172-173.
6. Kuzin A. M. Osobennosti mehanizma dejstvija atomnoj radiacii na biotu v malyh, blagoprijatnyh dlja nih dozah [Features of action of ionizing radiation on the biota in small doses favorable for them]. Pushhino: AN SSSR, 1989, pp. 220-221.
7. Materialy Rossijskoj radiobiologicheskoj nauchno-prakticheskoj konferencii [Proceedings of the Russian radiobiological scientific-practical conference]. Brjansk. 1991, 234 p.
8. Petrov R. V Immunologija [Immunology]. M.: Medicina, 1987, pp. 414-420.
9. Budarkov V A. [i dr.]. Radiobiologija. Radiacionnaja bezopasnost' sel'skohozjajstvennyh zhivotnyh [Radio-Biology. Radiation safety of farm animals]. M.: KolosS, 2008, pp. 251-252.
10. Tezisy dokladov 3 Vsesojuznoj konferencii po sel'skohozjajstvennoj radiologii: v 2 t. [Abstracts of the 3rd Union Conference on Agricultural Radiology: in 2 volumes]. Obninsk: VNIISHR. 1990, 345 p.
11. Timofeev-Ressovskij N. V Citologicheskie i biofizicheskie osnovy radiostimuljacii [Cytological and biophysical basics of radio stimulation]. Trudy instituta biologii Ural'skogofiliala ANSSSR = Proceedings of the Institute of Biology the Ural Branch of the USSR Academy of Sciences. 1957, vol. 3, vyp. 13, pp. 5-11.
Статья поступила в редакцию 2.01.2017 г.
Submitted 2.01.2017.
Для цитирования: Александров Ю. А. Влияние малых доз ионизирующих излучений на иммунологическую реактивность млекопитающих при многократных воздействиях // Вестник Марийского государственного университета. Серия «Сельскохозяйственные науки. Экономические науки». 2017. Т. 3. № 1 (9). С. 7-12.
Citation for an article: Alexandrov Yu. А. Effects of multiple exposures to low doses of ionizing radiation on the immunological reactivity of mammals. Vestnik of the Mari State University. Chapter "Agriculture. Economics ". 2017, vol. 3, no. 1 (9), pp. 7-12.
Александров Юрий Александрович,
кандидат биологических наук, доцент, Марийский государственный университет, г. Йошкар-Ола, [email protected]
Alexandrov Yury A., Ph. D. (Biology), associate professor, Mari State University, Yoshkar-Ola, [email protected]
