Відновлення добового ритму деяких показників кровотворення й імунітету після радіаційного впливу

Размещено на http://www.allbest.ru/

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук

ВІДНОВЛЕННЯ ДОБОВОГО РИТМУ ДЕЯКИХ ПОКАЗНИКІВ КРОВОТВОРЕННЯ Й ІМУНІТЕТУ ПІСЛЯ РАДІАЦІЙНОГО ВПЛИВУ

03.00.01 - Радіобіологія

КУЗЬМЕНКО ОЛЕНА ВІКТОРІВНА

Київ 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Державній Установі ”Інститут медичної радіології ім. С.П. Григор'єва АМН України”.

Науковий керівник: кандидат біологічних наук

Никифорова Наталія Андріївна, Державна Установа ”Інститут медичної радіології ім. С.П. Григор'єва АМН України”, старший науковий співробітник лабораторії радіаційної імунології.

Офіційни опоненти: доктор біологічних наук

Хижняк Світлана Володимирівна,

Київський національний університет

імені Тараса Шевченка, провідний науковий співробітник науково-дослідної лабораторії «Фізико-хімічної біології» біологічного факультету;

доктор біологічних наук Дружина Микола Олександрович,

Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є. Кавецького НАН України, провідний науковий співробітник відділу радіобіології та екології.

Захист дисертації відбудеться «31» травня 2010 р. о 14⁰⁰ годині

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.24 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, просп. академіка Глушкова, 2, корпус 12, біологічний факультет, ауд. 434.

Поштова адреса: 01601, м. Київ, вул. Володимирська, 64, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, біологічний факультет, спеціалізована вчена рада Д 26.001.24.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: м. Київ, вул. Володимирська, 58.

Автореферат розісланий «20» квітня 2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Т.Р. Андрійчук

АНОТАЦІЯ

Кузьменко О.В. Відновлення добового ритму деяких показників кровотворення й імунітету після радіаційного впливу. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.01 - радіобіологія. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2010.

Робота присвячена вирішенню питання післярадіаційного відновлення добових ритмів систем кровотворення та імунітету в залежності від індивідуальної реакції організму у відповідь на імобілізаційний стрес.

Виявлено розбіжності показників гемопоезу у тварин залежно від типу їх реакції на імобілізаційний стрес, що дозволило розділити їх на групи (гіпо- та гіперреактивних). Було вивчено добові ритми різних за реактивністю тварин, а також динаміку післярадіаційного відновлення добових ритмів систем кровотворення та імунітету експериментальних тварин для визначення їх ролі в груповій та індивідуальній радіочутливості.

Виявлено вплив типу реагування досліджуваних показників гемопоезу експериментальних тварин на тривалість пострадіаційного відновлення добових ритмів системи кровотворення: гіперреактивні тварини мали більш високий ступінь панцитопенії порівняно з гіпореактивними. Було показано, що дія іонізуючої радіації в сублетальній дозі (4,0 Гр) по-різному впливає на зміну добових ритмів показників системи гемопоезу залежно від часу доби опромінення й реактивності тварин: ушкоджуюча дія радіації на лімфопоез у гіпореактивних щурів, опромінених о 20:00, була мінімальною. Оцінка досліджуваних показників імунітету щурів різних типів реагування, опромінених у різний час доби, показала глибоку депресію системи імунітету у гіперреактивних тварин, опромінених о 8:00, порівняно з гіпореактивними, опроміненими о 20:00. Встановлено залежність радіочутливості щурів в експерименті від типу їх реакції на психоемоційний стресовий вплив.

Ключові слова: добові ритми, рентгенівське випромінювання, система кровотворення, система імунітету, індивідуальна радіочутливість.

Кузьменко Е.В. Восстановление суточного ритма некоторых показателей кроветворения и иммунитета после радиационного воздействия. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.01 - радиобиология. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2010.

Диссертационная работа посвящена исследованию особенностей послерадиационного восстановления суточных ритмов систем кроветворения и иммунитета в зависимости от индивидуальной реакции организма в ответ на нерадиационное стресс-воздействие. Выявлены четкие достоверные различия показателей гемопоэза у животных в зависимости от их типа реакции на психоэмоциональный стресс, что позволило разделить их на группы (гипо- и гиперреактивных). Были изучены и проанализированы индивидуальные суточные ритмы показателей гемопоэза, неспецифичной резистентности организма, синтеза иммуноглобулиновых антител класса Ig G и циркулирующих иммунных комплексов. Диапазон параметров суточных колебаний функциональных показателей систем гемопоэза и иммунитета у разных особей настолько велик, что очень трудно разграничить нарушения ритмов и физиологические колебания. Поэтому целесообразно было изучить индивидуальные суточные ритмы животных c различной реакцией на психоэмоциональный стресс, а также динамику послерадиационного восстановления суточных ритмов показателей систем кроветворения и иммунитета экспериментальных животных для определения их роли в групповой и индивидуальной радиочувствительности животных.

Выявлено влияние типа реагирования изучаемых показателей гемопоэза экспериментальных животных (крыс) на длительность послерадиационного восстановления циркадных ритмов кроветворения: гиперреактивные животные имели более высокую степень панцитопении по сравнению с гипореактивными.

Показано, что действие ионизирующей радиации в сублетальной дозе (4,0 Гр) по разному влияет на изменение циркадных ритмов гемопоэза в зависимости от времени суток облучения и реактивности животных: повреждающее действие радиации у гипореактивных крыс, облученных в 20:00, на лимфопоэз было минимальным. Оценка изучаемых показателей иммунитета крыс разных типов реагирования, облученных в разное время суток, показала глубокую депрессию иммунитета у гиперреактивных животных, облученных в 8:00, по сравнению с гипореактивными, облученными в 20:00.

Использование ионизирующего излучения в хрономодулирующем режиме позволило не только определить время его наименьшего действия в отношении систем кроветворения и иммунитета, но и использовать более высокие дозы облучения с учетом механизма их действия в фазах повышенной резистентности организма и реактивности животных.

Ключевые слова: суточные ритмы, рентгеновское облучение, система кроветворение, система иммунитета, индивидуальная радиочувствительность.

Kusmenko E.V. Circadian rhythm restoration of some haemopoiesis characteristics and an immunity after radiation exposure. - Manuscript.

Dissertation for the candidate biological sciences degree is specialty 03.00.01 - radiobiology. - Kyiv National Taras Shevchenco University, Kyiv, 2010.

Refereed dissertation is dedicated to the study of the specifics of postradiation circadian rhythm and immunity restoration as a function of individual organism response to immobilization stress.

The discrepancies of animal haemopoiesis characteristics with respect to type of reactivity to immobilization stress have been found out, which resulted in separating animals into two groups- hyporeactive and hypereactive. circadian rhythms of animals belonging to different activity groups as well as dynamic of circadian rhythm postradiation restoration of blood cell production and immunity of animals in order to determine their role in individual and group radiosensitivity have been studied.

The influence of response type of haemopoiesis characteristics on the duration of postradiotional circadian rhythm blood creation restoration was discovered: hypereactive animals have had more higher degree of pancytopenia in comparison with hyporeactive animals. It was shown that effect of ionizing radiation in sublethal dose (4.0) has different influence on the shifts of haemopoiesis circadian rhythm and depends on exposure time to radiation and animals reactivity: destructive effects of radiation on lymphopoesis among hyporeactive rats exposed to 20:00 have been minimal.

Estimation of immunity of rats with the different types of reactivity exposed in different time of 24 hours cycle has shown deep depression of immune system in hypereactive animals exposed at 8:00 in comparison with hyporeactive rats exposed at 20:00. The relationship between radiosensitivity and type of rats response on psychoemotional stress influence haves been discovered.

Keywords: circadian rhythm, X-ray, immune system, haemopoiesis system, individual sensitivity.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Розвиток сучасних технологій супроводжується застосуванням іонізуючих випромінювань в медицині, біології та промисловості, що зумовлює потребу розробки методів мінімізації їх негативних наслідків. Тому, поглиблені різносторонні радіобіологічні дослідження, зокрема в галузі радіаційної медицини та біології, є актуальними. Визначення групової та індивідуальної радіочутливості організму є одним з першочергових завдань радіобіології. Реакції організму у відповідь на пошкоджуючу дію радіаційного фактора не супроводжуються автономними змінами фізіологічних параметрів та функцій, а є взаємообумовленою інтегральною відповіддю різноманітних функціональних систем (Гольдберг Е.Д. та ін., 1996; Даренська Н.Г.та ін., 2001; Гродзинський Д.М., 2002; Кудаєва О.Т., 2007). Серед них істотну роль відіграють кровотворна та імунна системи (Азарскова М.В. та ін., 2002; Ito A. et al., 2003). Складні нейроендокринні зміни, що характеризують реактивність організму за дії стрес-факторів, відображаються на морфологічному складі крові (Гаркави Л.Х. та ін., 1990; Никифорова Н.А. та ін., 2003; Halberd F. et al., 2003; Барабой В.А., 2006) та імунореактивності і проявляються в перерозподілі імунокомпетентних клітин, активації аутоімунних процесів та фазних змінах функціональної активності макрофагово-фагоцитарної ланки імунітету (Гольдберг Е.Д. та ін., 1991; Хлусов І.А. та ін., 1993; Орлова Е.Г. и др., 2003).

Значний науковий та практичний інтерес на сьогодні пов'язаний з питанням ритмічної організації різноманітних процесів в організмі як в нормі, так і при патології. Оскільки в біоритмологічному аспекті здоров'я є оптимальним співвідношенням взаємозалежних ритмів фізіологічних функцій організму та їхньою відповіддю закономірним ритмічним змінам умов довкілля, аналіз зміни цих ритмів та їх неузгодженості допомагає глибше зрозуміти механізми виникнення й розвитку патологічних процесів (Немирович-Данченко Е.А. та ін., 2003; Tru R. et al., 2007).

Відомо, що фізіологічні реакції організму підпорядковані ритмічній організації основних систем гомеостазу. Тому одним із шляхів дослідження реакції організму на вплив екзогенних факторів радіаційної природи, може бути здійснене з урахуванням часового аспекту, тобто добового ритму взаємодії й взаємозумовленості системи гомеостазу організму (Міхєєв О.М та ін., 2003; Haus E., 2004).

У медико-біологічних дослідженнях все більшого поширення набуває біоритмологічний підхід, на основі якого визначається чутливість показників гомеостазу за дії пошкоджувальних чинників. За сучасними уявленнями відповідь гомеостатичних систем на екстремальний вплив значною мірою детермінована індивідуальною реактивністю організмів. Вирішення цієї проблеми потребує розробки нових експериментальних підходів (Кириличева Г.Б. та ін., 2006; Collis S.J.et al., 2007).

Сьогодні не викликає сумнівів той факт, що в умовах стресу відбувається фазна зміна показників гомеостазу (Шаляпіна В.Г. та ін., 2001). Дані про вплив стресового фактора на імунологічні показники різних за реактивністю тварин нечисленні й не дозволяють отримати чітке уявлення про відповідну реакцію гомеостатичних систем на зміну стану організму (Шапіро Ф.Б. та ін., 1998). Вивчення механізмів розвитку реакцій гомеостатичних систем на зовнішній подразник (стресор) в залежності від її вихідного стану може відкрити перспективи цілеспрямованого впливу на дані системи, а також прогнозувати результат дії стресового фактора залежно від вихідного стану лімфоендокриних взаємодій (Козаков А.А. та ін., 2002; Рагинене І.Г. та ін., 2002). Однак залежність стосовно реакцій організму у відповідь на подразники, у тому числі, й іонізуюче випромінювання, не завжди очевидна (Arjona A. et al., 2006).

Проблема регуляції гемопоезу та імунної відповіді за екстремального впливу вважається однією з актуальних у сучасній медицині. При цьому найважливішим є експериментальне обґрунтування механізмів, що обумовлює варіабельність відповіді на екстремальні фактори, у тому числі, іонізуюче випромінювання, кровотворної та імунної систем з використанням біоритмологічного підходу для визначення оптимальних часових схем корекції ятрогенних ускладнень (Мороз Б.Б. та ін., 2001; Кириличева Г.Б та ін., 2003).

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана в межах науково-дослідних робіт ДУ «Інститут медичної радіології ім. С.П. Григор'єва АМН України»: «Розробка технології хрономодульованої радіохемотерапії іноперабельних хворих на рак шийки матки і прямої кишки» (№ д/р 0104U000166) та «Розробити патогенетично-обґрунтовані схеми корекції імунних порушень з використанням імуномодуляторів і хронобіотиків для супроводу променевої терапії онкологічних хворих та провести їх апробацію» (№ д/р 0106U000257). Дослідження були проведені з дотриманням норм біоетики.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є з'ясування динаміки післярадіаційного відновлення добових ритмів функціонування систем кровотворення й імунітету відмінних за реактивністю експериментальних тварин (щурів) для оцінки групової та індивідуальної радіочутливості.

Для досягнення мети в роботі вирішувалися такі завдання:

1. Вивчити групові та індивідуальні реакції систем кровотворення та імунітету (за досліджуваними показниками) експериментальних тварин у відповідь на стресовий тест-вплив (тригодинна іммобілізація).

2. Вивчити біологічні ритми щурів у нормі та після радіаційного впливу.

3. Визначити строки й темпи відновлення циркадних ритмів гемо- та імунопоезу залежно від часу доби опромінення у дозі 4,0 Гр експериментальних тварин із різною стійкістю до психоемоційного стресового впливу.

4. Оцінити групову та індивідуальну реакцію за досліджуваними показниками гемопоезу та імунної системи на стресовий тест-вплив з наступним опроміненням.

5. Визначити тривалість післярадіаційного відновлення добових ритмів систем гемо- та імунопоезу експериментальних тварин.

Об'єкт дослідження - чутливість систем кровотворення та імунітету експериментальних тварин (щурів) до впливу іонізуючої радіації залежно від реакції організму на іммобілізаційний стрес.

Предмет дослідження - біоритми систем гемопоезу та імунітету в експериментальних тварин (щурів) з різною індивідуальною чутливістю до стресового фактора (іммобілізація).

Методи дослідження - використано модель іммобілізаційного стресу та радіометричні, гематологічні методи дослідження (гемоглобінцианідний метод на гематологічному аналізаторі ”Sysmex M 2000” - для визначення вмісту гемоглобіну; кондуктометричний метод з використанням гематологічного аналізатору ”Sysmex M 2000” та морфологічний метод у мазках крові - для визначення вмісту еритроцитів, лейкоцитів, лімфоцитів та нейтрофілів у периферичній крові; морфологічний метод у мазках - для визначення клітинності кісткового мозку) та імунологічні методи дослідження (метод завершеного фагоцитозу з мікробною тест культурою (Кудрявіцкий А.І., 1985) - морфологічний метод у мазках крові - для визначення фагоцитарної активності нейтрофілів периферичної крові, спектрофотометричний метод з використанням наборів діагностичних моноспецифічних сироваток проти Ig G (H+L), Росія ДУНІІЕН ім. Н.Ф. Гамалії РАМН - для визначення вмісту імуноглобуліну класу Ig G та спектрофотометричний метод (Тіца Н.У., 1997; Карпіщенко А.І.,1999) - для визначення вмісту циркулюючих імунних комплексів у периферичній крові).

Для обробки результатів використано метод математичної статистики та математичного аналізу „Косинор”.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше проведено комплексне дослідження післярадіаційного відновлення добових ритмів показників систем кровотворення та імунітету в залежності від індивідуальної реакції організму у відповідь на психоемоційний стресовий вплив.

Вперше виявлено, що тривалість післярадіаційного відновлення циркадних ритмів показників кровотворення тварин залежить від типу їх реакції на іммобілізаційний стрес: гіперреактивні тварини мали більш високий ступінь панцитопенії порівняно з гіпореактивними.

Вперше дано оцінку значущості післярадіаційного відновлення добових ритмів системи імунітету залежно від чутливості організму у відповідь на психоемоційний стресовий вплив. Показано, що циркадні ритми системи імунітету у гіпореактивних щурів, опромінених о 20:00, виявилися найбільш резистентним порівняно з гіперреактивними тваринами чи часом їх опромінення.

Встановлено залежність між часом опромінення протягом доби та характером післярадіаційного відновлення добових ритмів досліджуваних показників гемопоезу та імунітету різних за реактивністю тварин. Отримані нові данні про роль біоритмологічного підходу в оцінці індивідуальної радіочутливості організму.

Практичне значення одержаних результатів. Отримані результати можуть бути використані при обґрунтуванні методів радіотерапії з урахуванням часового фактора (променева хронотерапія) та стресорної реактивності організму, схем супровідної терапії для корекції післярадіаційних порушень систем гемопоезу та імунітету. Встановлені закономірності знайшли використання в розробках, спрямованих на прогнозування та мінімізацію негативних реакцій з боку нормальних тканин в онкологічних хворих під час променевої терапії. Отримані дані можуть служити теоретичною базою для розробки біоритмологічних підходів при лікуванні пацієнтів, які перенесли променеве ураження внаслідок радіаційних аварій.

Особистий внесок здобувача. Дисертантом особисто проведено інформаційний пошук та проаналізовано дані наукової літератури за темою дисертаційної роботи, експериментальні дослідження, а також статистичну обробку та аналіз одержаних результатів, підготовлено матеріали публікацій. Планування основних завдань дослідження та розробка методичних підходів, узагальнення результатів здійснено за участі наукового керівника.

Апробація результатів дисертації. Результати дисертаційної роботи були представлені на VI-му Міжнародному медичному конгресі студентів і молодих вчених (Тернопіль, 2002 р.), ІІІ-му з'їзді радіаційних досліджень (радіобіологія, радіоекологія) (Київ, 2003 р.), науково-практичній конференції “Парадигми сучасної радіобіології” (Чорнобиль, 2004 р.), науково-практичній конференції “Внесок молодих вчених у розвиток медичної науки й практики”. (Харків, 2007 р., 2008 р.), V-му з'їзді радіобіологічного товариства України (Ужгород, 2009 р.).

Публікації. За результатами дисертації опубліковано 16 наукових праць, з яких: 8 статей у фахових періодичних виданнях, затверджених переліком ВАК України, та 8 тез у матеріалах наукових конференцій та з'їздів.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, огляду літератури, експериментальної частини, що включає опис матеріалів і методів дослідження, результати дослідження та їх обговорення, заключення, висновки та перелік використаної літератури, що становить 227 джерел. Робота викладена на 158 сторінках друкованого тексту, містить 13 таблиць та 28 рисунків.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

радіаційний імобілізаційний кровотворення імунітет

Матеріали та методи дослідження

Дослідження проведено на 184 білих безпорідних щурах-самцях тримісячного віку, масою 180 - 220 г. Тварин утримували в стандартних умовах віварію. Дослідження проводили у відповідності до конвенції Ради Європи щодо захисту хребетних тварин, яких використовують з науковою метою (Страсбург, 1986).

Циркадні ритми вивчали протягом доби о 6:00, 12:00, 18:00, 24:00 та о 6:00 наступної доби. Характеристика 24-годинного (циркадного) ритму була відображена: мезором (середня величина погодженого ритму показників, що вивчаються), амплітудою (половинна різниця між мінімумом і максимумом відповідної Cosinus функції) та акрофазою (час максимуму від 24:00 годин, як відбиття функції), що дозволяє охарактеризувати ритмічність процесу і визначити його значущість (Карп В.П. та ін.,1997).

За два тижні до опромінення тварин піддавали стрес-впливу (іммобілізація) для формування стійкого психоемоційного-стресового стану. Тварин прив'язували за лапи до дерев'яної основи 26х15 см у положенні на животі. Щури знаходилися в умовах моделі протягом 3-х годин. Перед іммобілізацією та відразу після цієї процедури у тварин визначали вміст лімфоцитів та нейтрофілів в периферичній крові. З урахуванням коефіцієнта (л/н) після іммобілізації, відносно вихідного значення, щурів розподіляли на групи - гіперреактивні (І, ІІ) та гіпореактивні (ІІІ, ІV).

Тварин разово тотально опромінювали о 8:00 (групи І і ІІІ) та о 20:00 (групи ІІ і ІV) у дозі 4,0 Гр на рентгенівському апараті РУМ-17 при напрузі 190 кВ, силі струму 10 мА, фільтрах 0,5мм Сu + 1 мм Al. Потужність поглинутої дози - 0,216 Гр/хв, шкірно-фокусна відстань - 15 см.

Показники систем кровотворення та імунітету вивчали прижиттєво на 3, 7, 14, 21, 30-ту добу після разового опромінення. Кров відбирали з хвостової вени. Використано гематологічні методи дослідження (гемоглобінцианідний метод на гематологічному аналізаторі ”Sysmex M 2000” - для визначення вмісту гемоглобіну; кондуктометричний метод з використанням гематологічного аналізатору ”Sysmex M 2000” та морфологічний метод у мазках крові - для визначення вмісту еритроцитів, лейкоцитів, лімфоцитів та нейтрофілів у периферичній крові; морфологічний метод у мазках - для визначення клітинності кісткового мозку) та імунологічні методи дослідження (метод завершеного фагоцитозу з мікробною тест культурою (Кудрявіцкий А.І., 1985) - морфологічний метод у мазках крові - для визначення фагоцитарної активності нейтрофілів периферичної крові, спектрофотометричний метод з використанням наборів діагностичних моноспецифічних сироваток проти Ig G (H+L), Росія ДУНІІЕН ім. Н.Ф. Гамалії РАМН - для визначення вмісту імуноглобуліну класу Ig G та спектрофотометричний метод (Тіца Н.У., 1997; Карпіщенко А.І.,1999) - для визначення вмісту циркулюючих імунних комплексів у периферичній крові).

Експериментальні дані оброблялись загальноприйнятими методами варіаційної статистики за використання t-критерію Стьюдента. Для оцінки біологічних ритмів використовували метод математичного аналізу ”Косинор” (Haus F., 1996; Карп В.П. та ін., 1997).

Результати дослідження та їх обговорення

Стан кровотворної системи щурів, які піддавали стресу, після опромінення. Реактивність експериментальних тварин оцінювали за величиною коефіцієнта відношення вмісту лімфоцитів до нейтрофілів (л/н), вираженому у відсотках для кожної тварини до та після стресу (Горизонтов П.Д., 1983).

Вихідне значення коефіцієнта л/н до іммобілізації, в середньому за вибіркою, складало 2,30 ± 0,09. За змінами коефіцієнта л/н після іммобілізації щурів розподілили на: гіперреактивних (л/н < 2,30 ± 0,09) і гіпореактивних (після іммобілізації л/н > 2,30 ± 0,09). Середнє значення даного коефіцієнта л/н у гіпер- (групи І, ІІ) і гіпореактивних (групи ІІІ, ІV) тварин, відповідно, дорівнювали 0,47 ± 0,01 і 1,02 ± 0,08 (відмінності між групами вірогідні; Р < 0,01).

Кількісне співвідношення тварин складало: гіперреактивні щури - 16 %, гіпореактивні - 30 %, нормореактивні - 54 % (рис. 1). Згідно з даними Барабоя В.А., 1991; Гродзинського Д.М., 2000, найбільшу радіорезистентність мають нормореактивні тварини. Тому, в роботі ці тварини не використовувались.

Тварин з різною реактивністю опромінювали у дозі 4,0 Гр у двох часових точках о 8:00 та о 20:00. Проведені дослідження показали, що час опромінення істотно впливає на характер післярадіаційного відновлення системи кровотворення у тварин з різною реакцією на стрес.

У досліджених групах тварин на 3-тю добу загальний вміст лейкоцитів (рис.2) знижувався більш ніж на 75% порівняно з вихідним рівнем. На 7-му добу спостерігали короткочасне підвищення вмісту цих клітин, яке залишалось нижчим порівняно з контрольними значеннями. Причому навіть на 30-ту добу не було зареєстровано повного відновлення рівня клітин до вихідних величин. Виняток складали гіпореактивні тварини, опромінені о 20:00 (група ІV).

Відносний вміст лімфоцитів у тварин І та ІІ груп на 3-тю добу був нижчим порівняно з показниками, зареєстрованими у щурів ІІІ та ІV груп і значно відрізнявся від контрольних значень. Відносний вміст нейтрофілів у тварин ІІІ та ІV груп був вдвічі вищим за вихідний рівень, як у тварин І та ІІ груп. На 14-ту добу спостерігали короткочасне, найбільш виражене зростання відносного вмісту лімфоцитів та зниження відносного вмісту нейтрофілів.

Однак, на 30-ту добу не відбувалось повного відновлення кількості клітин (лімфоцитів та нейтрофілів) до контрольного рівня, за винятком тварин ІV групи (рис.2).

Наявність короткочасного підвищення в периферичній крові відносного вмісту лімфоцитів (більш ніж на 85 %), при загальному опромінюванні щурів, є відображенням процесів післяпроменевої регенерації різних ростків кісткового мозку. В механізмі утворення лімфоїдного піку (на 14 добу після опромінення) мають значення два процеси - розмноження та міграція клітин. Саме міграція може обумовлювати подальше (після 14 діб) зниження лімфоцитів, оскільки периферична кров - основний мобільний резервуар, з якого клітини надходять до місць функціонування (Кончаловський М.В. та ін., 1991).

Опромінення в ранкові години (о 8:00) як для гіпо-, так і для гіперреактивних щурів призводило до зниження клітинного складу кісткового мозку, що вказує на ушкоджуючу дію опромінення на кровотворну систему. Активна проліферація в кістковому мозку гіпореактивних тварин, опромінених о 20:00, через 21 добу після опромінення сприяла активнішому відновленню пулу кровотворних клітин в цій групі тварин. Це може бути пов'язано не тільки з реактивністю тварин, але й з ритмічними змінами клітинної проліферації в кровотворній тканині.

На другому етапі експерименту проведено дослідження циркадних (добових) ритмів кровотворної системи. Впродовж доби змінюється проліферативна активність її центрального органа - кісткового мозку. Відображенням проліферативної активності кісткового мозку є добові зміни рівня ядровмісних клітин периферичної крові: лейкоцитів, нейтрофілів та лімфоцитів (Focan C., 2002; Комаров Ф.И., и др. 2007).

Вивчено вплив опромінення на характеристики циркадних ритмів коливань величин гематологічних показників у гіпер- та гіпореактивних щурів, опромінених у різний час доби, впродовж дослідженого післяпроменевого періоду. Наведені дані свідчать, що хроноритмам гематологічних показників властиві групові відмінності від інтактних щурів (рис. 3, 4).

На 3-тю добу після радіаційного впливу спостерігали (рис. 3, 4) зсув акрофаз добових ритмів змін відносного вмісту лейкоцитів, яка приходилась на 1:56 ± 0:45 - для групи І, та 20:12 ± 1:15 - для групи ІІ. Для гіпореактивних тварин акрофаза зміщувалась і приходилась на 1:40 ± 0:12 - для групи ІІІ, та на 13:18 ± 1:10 - для групи ІV. Акрофази добових ритмів

змін загального вмісту лімфоцитів вірогідно зміщувались з ранкового часу на нічний час, як для гіпер- так і для гіпореактивних щурів. Акрофази добових ритмів змін відносного вмісту нейтрофілів вірогідно зміщувались і приходились на 13:09 ± 0:35, та на 16:51 ± 1:10 (Р<0,05) - для групи І та ІІ відповідно. Для гіпореактивних тварин акрофаза зміщувалась і приходилась на 15:52 ± 0:22 - для групи ІІІ, та на 17:07 ± 1:40 - для групи ІV.

Гіперреактивні тварини характеризуються відновленням добових ритмів вмісту клітин периферичної крові (загальний вміст лейкоцитів, відносний вміст нейтрофілів та лімфоцитів) на 7-у добу, однак потім спостерігали зниження даних показників (до 30-ї доби). До 30-ї доби тільки в групі ІV спостерігалося відновлення добових ритмів вмісту усіх вивчених лейкоцитарних клітинних популяцій. У гіперреактивних тварин спостерігали широкий часовий інтервал, у межах якого коливається від доби до доби положення акрофаз на 24-годинній шкалі. Чим більше даний часовий інтервал, тим менш стійким виявляється добовий ритм. Широкий часовий інтервал зсуву акрофаз на 24-годинній шкалі призводить до розвитку десинхронозу, що супроводжується зниженням стійкості до дії пошкоджувальних чинників (іонізуюче випромінювання). Для гіпореактивних тварин, опромінених о 20:00 (група ІV), цей часовий інтервал був вужчим. Це підтверджується і змінами амплітуд добових ритмів, у гіперреактивних тварин вони були вищими на 1,5 - 2 %, ніж у гіпореактивних тварин за весь період спостережень. Циркадна система з стійкими ритмами є більш рухливою (Степанова С.І., 1986), тобто організми такого типу швидше адаптуються за дії пошкоджувальних чинників.

Для визначення вірогідності існування ритмів було використано метод математичного аналізу «Косинор», що дозволяє охарактеризувати ритмічність процесу та визначити його вірогідності. Під час аналізу вірогідності ритмів ураховували, що еліпс не повинен проходити через центр координат (тому що в цьому випадку акрофаза буде приходитись на весь 24 годинний період). З дотриманням даної умови розраховані нами ритми є вірогідними. У даних тварин було виявлено чіткі достовірні ритмічні коливання вмісту клітин білої крові (рис. 5)

Відновлення циркадних ритмів до 30-ї доби не спостерігалося для всіх груп. Найбільші зміни акрофаз на 24-часовій шкалі було зафіксовано у гіперреактивних щурів, опромінених о 8:00 (група І). Опромінення експериментальних тварин у дозі 4,0 Гр у вечірні години, що співпадає з максимальним вмістом кортикостероїдів і мінімальною проліферативною активністю кісткового мозку тварин, призводить до меншого ефекту щодо мієлопоезу, порівняно з ранковим опроміненням. Тобто, застосування іонізуючого випромінювання у хрономодулюючому режимі дозволяє не тільки визначити час його найменшої дії, але й надає можливість використання більш високих доз опромінення з урахуванням її дії у фазах підвищеної резистентності організму.

Оцінка стану імунної системи щурів різної реактивності після опромінення. Після іммобілізаційного стрессу в групі гіперреактивних тварин спостерігали зниження вмісту циркулюючих імунних комплексів (ЦІК) та підвищення вмісту імуноглобуліну класу G (IgG). У групі гіпореактивних щурів ця динаміка була інвертована, тобто вміст ЦІК - підвищувався на 13 %, а вміст IgG навпаки знижувався на 46 % (рис. 6). Це може бути пов'язано з перевагою симпатикотонічної (ерготропної) фази у гіперреактивних тварин, в той час як для гіпореактивних щурів більш виражена парасимпатична (трофотропна) реакція (Степанова С.І., 1986).

Після опромінення зміни циркадних ритмів досліджуваних імунологічних показників як у гіпо-, так і у гіперреактивних тварин були подібними, тобто спостерігали зсув акрофаз з ранкових годин на денний час, тому далі наведено зміни акрофаз для гіперреактивних тварин, як найбільш характерні.

Відмінності імунної відповіді у тварин різних груп полягали в часі відновлення циркадних ритмів, що важливо для організму, який перебуває в екстремальній ситуації (рис. 7).

У гіперреактивних тварин на 14-у добу після радіаційного впливу спостерігали відновлення циркадних ритмів імунологічних показників (фагоцитарної активності нейтрофілів, Ig G та ЦІК). Для гіпореактивних тварин відновлення добових ритмів даних імунологічних показників спостерігалось тільки для опромінених о 20:00 (група IV) тварин на 30-у добу спостереження. Така інтенсивна первинна реакція на дію радіації у гіперреактивних тварин може сприяти тому, що відновлення спостерігається в короткий часовий проміжок, а потім наступає виснаження й тривала депресія імунної системи. Зазначені розбіжності в часі прояву реакцій імунної системи на радіаційний вплив можуть бути одним з факторів, що визначають радіорезистентність організму.

Використання методу математичного аналізу „Косинор” свідчить, що для експериментальних тварин (І, ІІ, ІІІ та ІV груп) характерні вірогідні ритмічні коливання показників гуморальної (Ig G, ЦІК) та клітинної (фагоцитарної активності нейтрофілів: фагоцитарний індекс, фагоцитарне число, бактерицидна активність нейтрофілів, індекс завершеності фагоцитозу) ланок імунної системи (рис. 8). Проведені експериментальні дослідження є підставою вважати, що гіперреактивні тварини мають високу радіочутливість порівняно з гіпореактивними. Добові ритми систем кровотворення та імунітету Примітка: Ig G - імуноглобулін класу G, ЦІК - циркулюючі імунні комплекси, Фі - фагоцитарний індекс, Фч - фагоцитарне число, БАН - бактерицидна активність нейтрофілів, ІЗФ - індекс завершеності фагоцитозу тісно пов'язані між собою та без сумніву генетично детерміновані, що підтверджує необхідність урахування циркадної ритмічності у кожного організму за умов радіаційного впливу, оскільки їх ритми індивідуальні.

ВИСНОВКИ

1. У роботі досліджена динаміка післярадіаційного (опромінення у дозі 4,0 Гр) відновлення добових ритмів показників систем гемопоезу та імунітету у тварин різних типів реагування на психоемоційний стрес для оцінки радіочутливості організму.

2. Виявлені відмінності, у показниках гемопоезу експериментальних тварин (щурів) у відповідь на іммобілізаційний стрес, дозволили розділити тварин на гіпо- та гіперреактивні.

3. Виявлено, що тривалість післярадіаційного відновлення циркадних ритмів кровотворення тварин залежить від типу реагування на психоемоційний стрес: гіперреактивні тварини мали більш високий ступінь панцитопенії порівняно з гіпореактивними.

4. Показано, що зміни циркадних ритмів гемопоезу після опромінення тварин залежать від часу доби опромінення й їх реактивності: лімфопоез у гіпореактивних щурів, опромінених о 20:00, виявився найбільш резистентним порівняно з іншими за реактивністю тваринами та часом доби їх опромінення.

5. Показано вірогідне зниження величин досліджених показників імунної системи на 30 - 40 % у гіперреактивних тварин, опромінених о 8:00, відносно контрольного рівня, порівняно з гіпореактивними, опроміненими о 20:00 (зниження даних показників відносно контрольного рівня, склало менш 5%).

6. Виявлено, що опромінення у різний час доби істотно впливає на післярадіаційне відновлення добових ритмів показників систем кровотворення та імунітету у різних по чутливості на психоемоційний стрес тварин. Для гіпореактивних тварин (опромінених о 20:00) показано відновлення 24 годинного ритму досліджуваних показників.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кузьменко О.В. Хронозалежний вплив одноразового загального опромінення на ступінь пригнічення лейкопоезу щурів і темпи його відновлення / Н.А. Никифорова, І.П. Москаленко, О.В. Кузьменко, М.О. Вайнер, О.М. Сухіна, В.П. Старенький // Український радіологічний журнал. - 2000. - № 4. - С. 379 - 382. (Особистий внесок здобувача - проведення клінічних та імунологічних досліджень, статистична обробка та інтерпретація результатів).

2. Кузьменко О.В. Добові коливання мієлотоксичності циклофосфану / О.В. Кузьменко // Український радіологічний журнал. - 2004. - Т. ХІІ, № 3. - С. 277 - 291.

3. Кузьменко О.В. Мелатонін. Імуномодулюючі аспекти / І.А. Громакова, П.П. Сорочан, О.В. Кузьменко, Н.Е. Прохач, І.П. Москаленко // Експериментальна та клінічна медицина. - 2007. - № 4. - С. 13 - 20. (Особистий внесок здобувача - аналіз та обговорення наукової літератури, написання статті).

4. Кузьменко О.В. Радіопротекторні властивості мелатоніну: експериментальні та клінічні аспекти / М.О.Іваненко, О.В. Кузьменко, Н.А.Никифорова, І.А. Громакова // Український радіологічний журнал. - 2007. - Т. ХV, вип. 3. - С. 483 - 488. (Особистий внесок здобувача - проведено аналіз наукової літератури, здійснено математичну обробку результатів, підготовлено матеріал для написання статті).

5. Кузьменко О.В. Стан лейкопоезу щурів різної індивідуальної реактивності в залежності від часу доби опромінення / О.В. Кузьменко, М.О. Іваненко, Н.А. Никифорова, І.А. Громакова // Український радіологічний журнал. - 2008. - Т.16, вип.1. - С.55 - 61. (Особистий внесок здобувача - проведення клінічних та імунологічних досліджень, підготовка матеріалів до друку).

6. Кузьменко О.В. Індивідуальні особливості відновлення лейкопоезу щурів після загального одноразового рентгенівського опромінення / О.В. Кузьменко, М.О. Іваненко, Н.А. Никифорова, І.А. Громакова // Український радіологічний журнал. - 2008. - Т.16, вип.2. - С. 183 - 187. (Особистий внесок здобувача - проведення експериментальних досліджень у циркадному режимі, аналіз отриманих результатів, підготовка матеріалів до друку).

7. Кузьменко Е.В. Влияние индивидуальной реактивности на восстановление кроветворения крыс после облучения / Е.В. Кузьменко // Експериментальна та клінічна медицина. - 2009. - №. 1. - С.10 - 14.

8. Кузьменко О.В. Індивідуальні особливості відновлення показників імунітету щурів після загального одноразового рентгенівського опромінення / О.В. Кузьменко, М.О. Іваненко, Н.А. Никифорова // Український радіологічний журнал. - 2008. - Т.XVII, вип.2. - С. 206 - 210. (Особистий внесок здобувача - аналіз літератури, підготовка експерименту та проведення клінічних та імунологічних методів дослідження, статистична обробка отриманих даних, підготовка матеріалів до друку).

9. Кузьменко О.В. Експериментальне дослідження найбільш толерантних режимів використання циклофосфану протягом доби / О.В. Кузьменко, М.О. Вайнер // VI Міжнародний медичний конгрес студентів і молодих учених: 21 лист. 2002 р.: тези доп. - Тернопіль, 2002. - С. 233.

10. Кузьменко О.В. Індивідуальні особливості пострадіаційної депресії лейкопоезу щурів, підданих стресу / Н.А.Никифорова, І.П.Москаленко, О.В. Кузьменко // ІІІ з'їзд радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія ): 21 - 25 трав. 2003 р.: тези доп. - К., 2003. - С. 174.

11. Кузьменко О.В. Вплив однократного загального опромінення на лейкопоез щурів й темпи його відновлення в залежності від часу доби радіаційного впливу / Н.А. Никифорова, І.П. Москаленко, О.В. Кузьменко, М.О. Вайнер // ІІІ з'їзд радіаційних досліджень (радіобіологія і радіоекологія): 21 - 25 трав. 2003 р.: тези доп. - К., 2003. - С. 176.

12. Кузьменко О.В. Добові ритми активно проліферуючих тканин і радіочутливість / Н.А.Никифорова, І.П. Москаленко, О.В. Кузьменко, П.П. Сорочан, С.І. Ревенкова, О.М. Сухіна // Парадигма сучасної радіобіології. Радіаційний захист персоналу об'єктів атомної енергетики: наук.-практ. конф., 27 вер. - 1 жовт. 2004 р.: тези доп. - Чорнобиль, 2004. - С. 51 - 52.

13. Кузьменко О.В. Особливості пострадіаційної депресії лейкопоезу щурів після стресорного тестування / Н.А. Никифорова, І.П. Москаленко, О.В. Кузьменко // Парадигма сучасної радіобіології. Радіаційний захист персоналу об'єктів атомної енергетики: наук.-практ. конф., 27 вер. - 1 жовт. 2004 р.: тези доп. - Чорнобиль, 2004. - С. 32 - 33.

14. Кузьменко О.В. Вплив індивідуальної реактивності на відновлення циркадного ритму лейкопоезу щурів після опромінення/ О.В. Кузьменко // Вклад молодих вчених у розвиток медичної науки і практики: наук.-практ. конф., 13 лист. 2007 р.: тези доп. - Х., 2007. - С.60 - 61.

15. Кузьменко Е.В. Влияние индивидуальной реактивности на восстановление циркадных ритмов некоторых показателей иммунитета крыс после облучения / Е.В. Кузьменко, М.О. Іваненко // Вклад молодих вчених в розвиток медичної науки і практики: наук.-практ. конф., 30 жовт. 2008 р.: тези доп. - Х., 2008. - С.72 .

16. Кузьменко О.В. Індивідуальні особливості відновлення добових ритмів лейкопоєзу щурів після опромінення / О.В. Кузьменко, М.О. Іваненко // V з'їзд радіобіологічного товариства України: 15 - 18 вер. 2009 р.: тези доп. - Ужгород, 2009. - С. 47- 48.

Размещено на Allbest.ru