Вплив випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів на сомітогенез та стан антиоксидантної системи ембріонів перепела японського

Размещено на http://allbest.ru

КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА

УДК: 636.52/.58:611.013/.612.014.44

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

вплив випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів на сомітогенез та стан антиоксидантної системи ембріонів перепела японського

03.00.13 - фізіологія людини і тварин

Мельник Марія Алімівна

Київ - 2004

Дисертацією є рукопис

Робота виконана вБілоцерківському державному аграрному університеті

Науковий керівник:доктор біологічних наук Якименко Ігор Леонідович Білоцерківський державний аграрний університет, завідувач кафедри фізики та вищої математики

Офіційні опоненти:доктор біологічних наук, Дружина Микола Олександрович Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р.Є.Кавецького НАН України, завідувач відділу радіобіології

доктор біологічних наук, провідний науковий співробітник Тугай Василь Андрійович Інститут біохімії ім. О.В.Палладіна НАН України, відділ біохімії м'язів

Провідна установа:Інститут фізіології ім. О.О.Богомольця НАН України

Захист відбудеться "_21_" квітня 2004 року о 14.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Київського національного університету імені Тараса Шевченка (Київ, пр. акад. Глушкова, 2, біологічний факультет, ауд. 215)

Поштова адреса: 01033, Київ - 33 , вул. Володимирська, 64

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка

(01033, Київ - 33, вул. Володимирська, 58)

Автореферат розісланий "13"березня 2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Д 26.001.38 Цимбалюк О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. З появою оптичних квантових генераторів та накопиченням досвіду їх застосування у медичній практиці постало питання щодо використання лазерного випромінювання у сільськогосподарському виробництві та, зокрема, у птахівництві з метою стимуляції розвитку курячого ембріона (Бессарабов Б.Ф. и др., 1982; 1986; Михайлов Н.В. и др., 1977; Якименко І.Л., 1997; 1999; 2001; 2002). Доведена здатність лазерного випромінювання збільшувати виведення та підвищувати життєздатність отриманого молодняку.

Але дослідники головним чином оцінюють вплив світла на ембріональний розвиток птиці за результатами інкубації та фізіологічним станом виведеного молодняку (Петров Е.Б., 1982; Попов А.А. и др., 1984; Мамукаев М.Н., 1988; 1998). У ряді робіт висвітлені питання механізму впливу електромагнітного випромінювання на окремі системи пташиного ембріону (Цехмистренко С.И., 1986; Кононский А.И., 1984).

При цьому більшість досліджень присвячені оцінці впливу на ембріогенез червоного лазерного світла. Проте, багаторічними дослідженнями, що проводилися в медицині, доведена висока терапевтична ефективність лазерного випромінювання інфрачервоного діапазону (Миненков А.А., 1989; Исса М.А., 2001; Braverman B. et al., 1989). Зважаючи на це, заслуговує на увагу вивчення впливу на біологічні системи на прикладі пташиного ембріону інфрачервоного лазерного світла.

Ряд досліджень вказують на здатність лазерного випромінювання регулювати метаболізм біологічних тканин (Гамалея Н.Ф. и др., 1983; 1999; Рудых З.М. и др., 2000), в тому числі за рахунок впливу на перебіг вільнорадикальних реакцій у біологічних системах (Лапрун И.Б., 1981; Чичук Т.В. и др., 1999; Золотарева Т.А. и др., 2001).

Вказано на причетність антиоксидантної системи до реалізації ефектів впливу лазерного випромінювання (Горбатенкова Е.А. и др., 1989; Зубкова С.М., 1981; 1997).

Поряд з цим, чутливість ембріональних тканин птиці до пероксидного окислення ліпідів (Surai P et al., 1996; 1999; 2000; Кучмістова О.Ф., 1998) внаслідок високої концентрації поліненасичених жирних кислот у тканинах ембріона (Speake B.K. et al., 1996; 1998) та значної інтенсивності розвитку, обумовлює підвищену увагу до вивчення стану антиоксидантної системи пташиного ембріона (Ионов И.А., 1997; Кучмістова О.Ф., 1997; 1998; Яремко Р.М., 1999) та пошуки шляхів впливу на показники антиоксидантного захисту птиці (Калитка В.В., Донченко Г.В., 1995).

Попри те, що ряд робіт присвячені відпрацюванню параметрів лазерного опромінення інкубаційного яйця (Якименко И.Л., 1991; Лисиченко Н.Л. и др., 2001; Бессарабов Б.Ф. и др., 1986), відкритим залишається питання щодо оптимальних термінів застосування лазерного випромінювання для обробки ембріонів, оскільки даний технологічний прийом повинен узгоджуватися як із промисловою схемою заходів при інкубації яєць сільськогосподарської птиці, так і з особливостями реакції біологічної системи на вплив цього фактора.

Опромінення ембріонів птиці випромінюванням лазерів інфрачервоного та червоного діапазонів, з одного боку, є підґрунтям для вивчення реакції біологічних об'єктів, зокрема птиці, на відповідні види впливу, з'ясування механізму взаємодії лазерного випромінювання з біологічним об'єктом, визначення ефекту наслідків цього впливу, та з іншого боку - дозволяє відпрацювати технології опромінення, придатні для сільськогосподарського виробництва.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалася в рамках науково-дослідних тем за замовленням Міністерства аграрної політики України та Кабінету Міністрів України “Створення материнських ліній перспективного кросу та впровадження технологічних елементів виробництва племінної продукції м'ясних курей СГЦ “Оріана” Київської області”, № держреєстрації 0199U002431 та “Удосконалення технології виробництва племінних якостей перспективних кросів м'ясних курей в АТ “Племпол”, № держреєстрації 00198U005145. Окремі дослідження виконувалися за підтримки гранту з міжнародного співробітництва між науковцями країн-членів та країн-партнерів НАТО “Удосконалення промислової технології інкубації яєць сільськогосподарської птиці” (NATO Project SA LST.CLG977291).

Мета і задачі досліджень. Мета роботи - дослідити вплив інфрачервоного та червоного лазерного випромінювання на сомітогенез і динаміку показників антиоксидантної системи перепелиних ембріонів.

У зв'язку з цим були поставлені наступні задачі:

дослідити швидкість сомітогенезу за дії інфрачервоного та червоного лазерного випромінювання;

вивчити особливості впливу інфрачервоного та червоного лазерного випромінювання на динаміку процесів пероксидного окислення ліпідів та стан антиоксидантної системи протягом ембріонального розвитку перепелів;

дати порівняльну оцінку впливу різних доз інфрачервоного та червоного лазерного світла на виведення молодняку перепела японського;

оцінити фізіологічний стан молодняку, виведеного з опромінених яєць, за показниками антиоксидантної системи та еритропоезу.

Об'єкт досліджень - вплив електромагнітного випромінювання оптичного діапазону на ембріональний розвиток птиці.

Предмет досліджень - сомітогенез, рівень пероксидного окислення ліпідів, стан антиоксидантної системи перепелиних ембріонів та показники крові виведеного молодняку за дії інфрачервоного та червоного лазерного випромінювання.

Методи досліджень. Використовували біохімічні (визначення вмісту пероксидів ліпідів, активності ферментів антиоксидантного захисту), цито- і спектрометричні (вміст еритроцитів та гемоглобіну) та статистичні методи дослідження.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше показана можливість морфометричної оцінки впливу інфрачервоного випромінювання на ранніх етапах ембріогенезу та вірогідний вплив на сомітогенез інфрачервоного лазерного випромінювання в дозовому діапазоні 0,3 - 1200 мДж/см².

Вперше виявлена чутливість антиоксидантної системи перепелиних ембріонів до інфрачервоного лазерного випромінювання, що проявляється зниженням інтенсивності пероксидного окислення ліпідів на ранніх строках ембріонального розвитку та змінами активності каталази і церулоплазміну.

Доведена дозозалежна чутливість ембріонів птиці до дії лазерного світла інфрачервоного та червоного діапазонів.

Вперше при порівняльній оцінці впливу на ембріональний розвиток перепелів інфрачервоного та червоного лазерного випромінювання встановлені протилежно спрямовані зміни інтенсивності пероксидного окислення та активності церулоплазміну в тканинах ембріонів.

При однаковій ефективній густині енергії випромінювання виявлені односпрямовані зміни сомітогенезу, ембріональної летальності та показників крові.

Практичне значення. Отримані результати розширюють і поглиблюють розуміння механізмів взаємодії низькоінтенсивного лазерного випромінювання з біологічними об'єктами та є теоретичною базою для розробки оптимальних режимів інфрачервоного лазерного опромінення інкубаційного яйця з метою стимуляції розвитку ембріонів птиці.

Оцінка ефективності обробки інкубаційного яйця лазерним світлом на ранніх етапах ембріогенезу дозволяє прогнозувати ефективність певної дози лазерного випромінювання.

Особистий внесок здобувача. Експериментальні дослідження, статистична обробка первинного матеріалу та аналіз отриманих даних проведені автором самостійно.

Методологія та схема досліджень відпрацьовані разом із науковим керівником.

Апробація результатів дисертації. Результати дослідження доповідалися на Міжнародних науково-практичних конференціях "Применение лазеров в медицине и биологии" (Харків, 2000; 2001; 2002; Феодосія, 2001; Одеса, 2003; Ялта, 2003), щорічних науково-практичних конференціях білоцерківського державного аграрного університету та Національного аграрного університету.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 2 статті у наукових журналах, 5 статей у збірниках наукових праць та 5 тез доповідей у матеріалах наукових конференцій, отримано 2 патенти України.

Обсяг дисертації. Дисертація викладена на 110 сторінках машинописного тексту, складається зі вступу, огляду літератури, матеріалів та методів досліджень, результатів власних досліджень та їх обговорення, заключення, висновків та практичних пропозицій. Вміщує 13 таблиць, 5 рисунків. Список використаної літератури налічує 297 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріали та методи досліджень: Робота виконана у Білоцерківському державному аграрному університеті. Експериментальним матеріалом служили ембріони та добовий молодняк перепела японського з віварію університету.

Опромінення ембріонів здійснювали за допомогою інфрачервоного лазера МИТ_1ИК (л=840 нм) або гелій-неонового лазера ЛГН_602 Н (л=633 нм) через дві години після закладки на інкубацію.

Варіюючи густину потужності від 0,005 мВт/см² до 145 мВт/см² при сталому часі впливу рівному 60 с, застосовували дози лазерного випромінювання від 0,3 мДж/см² до 8700 мДж/см². Інкубацію проводили у лабораторному інкубаторі ИЛУ Ф-03 із дотриманням стандартних вимог до процесу інкубації перепелиних яєць (Пигарева М.Д. и др., 1989).

У першій серії дослідів вивчали вплив лазерного випромінювання на ранній ембріональний розвиток перепелів.

Для цього застосовували сім режимів (дози від 0,3 мДж/см² до 8700 мДж/см²) опромінення ембріонів інфрачервоним та шість режимів (дози від 0,3 мДж/см² до 1200 мДж/см²) опромінення червоним лазерним світлом. Інтенсивність раннього ембріонального розвитку визначали за кількістю диференційованих пар сомітів, що утворилися до 38-ї години інкубації (Бессарабов Б.Ф. и др., 1986).

Друга серія дослідів була присвячена вивченню впливу лазерного випромінювання як інфрачервоного, так і червоного діапазонів на ембріогенез перепелів за станом антиоксидантної системи та гематологічними показниками. З цією метою досліджували гомогенати та печінку ембріонів і добового молодняку.

Матеріал відбирали на 5, 7, 10, 13, 15-ту добу інкубації та у добового молодняку (17_та доба від початку інкубації). Ці терміни відповідають основним етапам розвитку перепелиного ембріона (Габузов О.С., 1975): зародковому та передплідному періодам, замиканню алантоїсу, плідному періоду та періоду виведення.

Для дослідження на 5 та 7-му добу інкубації ембріони звільняли від оболонок, декапітували та готували гомогенати тканин ембріонів у 50 М Трис-HCl буфері (рН=7,4) із розведенням 1:10. У 10, 13, 15-добових ембріонів та добових перепеленят досліджували гомогенати печінки (1:100).

Для оцінки стану антиоксидантної системи визначали вміст продуктів пероксидного окислення ліпідів за реакцією з тіобарбітуровою кислотою (Андреева Л.И. и др., 1988).

Крім того, досліджували активність ферментів антиоксидантного захисту супероксиддисмутази (Чавари С. и др., 1985), каталази (Королюк М.А., 1988), церулоплазміну (Тен Э.В., 1981) та глутатіонпероксидази (Моим В.М., 1986).

Для оцінки фізіологічного стану 15-добових ембріонів та добового молодняку визначали кількість еритроцитів та рівень гемоглобіну в крові.

У третій серії дослідів оцінювали ефективність лазерного випромінювання за ембріональною смертністю перепелів. Для цього були сформовані дослідні групи яєць перепела японського, які через дві години після закладки на інкубацію опромінювали інфрачервоним або червоним лазерним світлом у дозах від 0,3 мДж/см² до 3000 мДж/см². Яйця контрольної групи не опромінювали.

Відсоток загибелі ембріонів визначали після виведення молодняку, аналізуючи відходи інкубації за стандартними методиками, прийнятими у промисловому птахівництві (Кожевникова Н.Ф. и др., 1987).

Отримані результати досліджень обробляли біометрично у програмі Microsoft Excel, використовуючи критерії Фішера та Стьюдента (Плохинский Н.А., 1969).

Результати досліджень та їх обговорення: Вплив лазерного випромінювання на сомітогенез перепелів. Кількість пар сомітів є досить точним практичним показником, який значною мірою характеризує ранній ембріональний розвиток птиці, оскільки при порушенні останнього змінюється швидкість формування сегментів (Фисинин В.И. и др., 1990). Дослідження перепелиних ембріонів на 38-му годину інкубації дозволило встановити як вірогідну стимулюючу, так і пригнічуючу дію інфрачервоного лазерного випромінювання на процеси сомітогенезу у ембріонів перепела японського при середній кількості пар сомітів у контрольній групі ембріонів 10,5±0,37. Ефективні дози лазерного опромінення ембріонів на стадії ранньої гаструли перебували в діапазоні від 0,3 мДж/см² до 1200 мДж/см².

Найефективнішою виявилася доза 3 мДж/см², яка спричинила вірогідне збільшення кількості пар сомітів, що утворилися на 38-му годину інкубації, на 12,7 % порівняно з контролем. При збільшенні інтенсивності застосовуваного лазерного світла до 8700 мДж/см² виявляли пригнічення процесу сомітоутворення у перепелиних ембріонів, що може бути свідченням негативного впливу лазерного випромінювання інфрачервоного діапазону у випадках передозування. Адже за такої дози випромінювання лазера виходить за межі низькоінтенсивного.

Застосування червоного лазерного світла також виявило стимулюючу дію щодо сомітоутворення у 38-годинних ембріонів. Стимуляція сомітогенезу проявлялася за густини енергії в інтервалі від 3 мДж/см² до 120 мДж/см².

При збільшенні густини енергії випромінювання до 1200 мДж/см² ефект зникав та мав тенденцію до пригнічуючого впливу на процеси формування сомітів у ембріонів.

За обох видів досліджуваного випромінювання максимальний ефект щодо впливу на сомітогенез відзначали при застосуванні випромінювання з густиною енергії 3 мДж/см² із вірогідною різницею з контролем (p < 0,05). Проте під дією інфрачервоного лазерного світла прискорення процесу формування сомітів відбувалося і при застосуванні меншої густини потужності випромінювання. При цьому встановлена нелінійна залежність ефекту лазерного випромінювання від дози. Оскільки червоне лазерне випромінювання характеризується ширшим порівняно з інфрачервоним інтервалом ефективних доз щодо впливу на ранній ембріональний розвиток перепела японського і при цьому інтервал ефективних густин енергії для випромінювання різних діапазонів дещо відрізняється, можна зробити припущення про деякі відмінності у механізмі дії електромагнітного випромінювання залежно від довжини хвилі.

Пероксидне окислення ліпідів у тканинах ембріонів за дії лазерного випромінювання. При опроміненні інфрачервоним лазерним світлом вміст продуктів пероксидного окислення ліпідів у гомогенатах тканин і печінки ембріонів перепелів зазнав вірогідних змін під впливом доз 3 мДж/см², 30 мДж/см² і 1200 мДж/см². Результати досліджень вказують на здатність інфрачервоного лазерного випромінювання знижувати інтенсивність пероксидного окислення ліпідів на ранніх строках ембріонального розвитку перепелів (у зародковий період), коли відбувається морфогенез - закладка та формування органів і тканин (Фисинин В.И. и др., 1990). Під впливом червоного монохроматичного світла у тканинах 5-добових ембріонів вміст ТБК-реактивних сполук поступово збільшувався зі збільшенням дози опромінення, що використовувалося, від 0,3 мДж/см² до 30 мДж/см². Доза 1200 мДж/см², подібно інфрачервоному випромінюванню, сприяла зниженню інтенсивності процесів пероксидного окислення ліпідів. На 7-му добу інкубації (початок передплідного періоду), коли функція дихання цілком переходить від жовткового мішка до алантоїсу, вміст пероксидів ліпідів (ПЛ) у тканинах ембріонів, опромінених інфрачервоним лазерним світлом, наближається до контрольного рівня. Опромінення червоним лазерним світлом у дозах 3 та 30 мДж/см², яке стимулювало ембріональний розвиток на ранніх етапах, чинило виражену прооксидантну дію у тканинах 7-добових ембріонів, тоді як під впливом доз 0,3 та 1200 мДж/см² у цей період ембріонального розвитку ніяких змін не виявляли. У печінці 10-добових ембріонів внаслідок дії інфрачервоного випромінювання відмічається зростання інтенсивності процесів пероксидації, що за дії дози 3 мДж/см² вірогідно відрізняється від контролю. При дослідженні тканин печінки добового молодняку було встановлено, що між вмістом пероксидів ліпідів та дозою застосовуваного випромінювання існує обернена кореляційна залежність (r = -0,87).

Застосування червоного лазерного світла також сприяє збільшенню на 7-16 % вмісту продуктів пероксидного окислення ліпідів у печінці ембріонів у цей період дослідження відносно контрольного рівня. Інфрачервоне лазерне опромінення у дозі 0,3 мДж/см² викликало зростання інтенсивності процесів пероксидного окислення ліпідів у печінці перепелиних ембріонів за всіх термінів дослідження (з 10-ї до 17-ї доби). Опромінення ембріонів червоним лазерним світлом у цій же дозі сприяло зростанню вмісту пероксидних ліпідних сполук у тканинах печінки, але у добового молодняку спостерігали зниження досліджуваного показника відносно контрольного рівня.

Вплив лазерного випромінювання на ферменти антиоксидантного захисту. У ряді робіт доведена причетність ферментів антиоксидантного захисту до реалізації ефектів впливу електромагнітного випромінювання оптичного діапазону. Внаслідок опромінення ембріонів інфрачервоним лазерним світлом, нами було виявлене незначне зростання активності каталази у печінці 10-добових ембріонів при застосуванні дози 3 мДж/см² , що відбувалося на фоні підвищеного рівня пероксидних ліпідних сполук. При застосуванні дози 30 мДж/см², навпаки, відмічали знижену активність каталази. Дослідження на наступних строках інкубації виявило, що рівень каталазної активності тканин печінки не відрізняється від контрольного, за виключенням 13-добових ембріонів, у яких за дії випромінювання при густині потужності 1200 мДж/см² спостерігали вірогідне зростання активності ферменту. перепел інкубаційний випромінювання антиоксидантний

Зміни активності каталази під впливом випромінювання гелій-неонового лазера в цілому були подібні до тих, що відмічені нами при дії інфрачервоного лазерного світла. Заслуговують на увагу зміни, викликані застосуванням червоного лазерного випромінювання у дозах 0,3 та 30 мДж/см². Вірогідне, хоча і незначне, зниження активності каталази, яке супроводжується вірогідним підвищенням вмісту продуктів пероксидного окислення ліпідів у 15-добових ембріонів (що свідчить про прооксидантний ефект червоного лазерного світла) змінюється у печінці виведеного молодняку на антиоксидантний, який характеризується значним зниженням інтенсивності пероксидного окислення ліпідів.

Дослідження активності церулоплазміну (ЦП) у тканинах 5 та 7-добових перепелиних ембріонів вказує на антиоксидантний характер впливу інфрачервоного лазерного світла на ранній неонатальний онтогенез, оскільки при активності ферменту, що перебувала на рівні контрольних показників, відмічали зниження інтенсивності пероксидного окислення ліпідів. Деяке зростання активності ферменту у 5-добових ембріонів під впливом доз 0,3 та 30 мДж/см² є підтвердженням антиоксидантної дії лазерного випромінювання інфрачервоного діапазону.

Підвищення інтенсивності пероксидного окислення ліпідів внаслідок дії інфрачервоного світла у тканинах печінки 10-добових ембріонів при незначному відхиленні від контролю активності церулоплазміну вказує на прооксидантний характер змін стану антиоксидантної системи. На 13-ту добу інкубації відбувається зниження активності ферменту при зниженому рівні пероксидного окислення ліпідів у печінці. Підвищення активності церулоплазміну перед виведенням можна розцінювати як мобілізацію системи антиоксидантного захисту.

Внаслідок опромінення ембріонів червоним лазерним світлом характер змін активності церулоплазміну відрізнявся від ефектів впливу інфрачервоного і певною мірою залежали від динаміки окислення ліпідів у тканинах ембріонів. На зростання інтенсивності пероксидного окислення ліпідів антиоксидантна система реагувала зростанням активності церулоплазміну, при зниженні вмісту ліпідних пероксидів активність ферменту знижувалася. Вірогідні відносно контрольних показників зміни виникали при застосуванні випромінювання низької інтенсивності.

Відмічені зміни активності церулоплазміну вказують на його важливу роль у реалізації ефектів низькоінтенсивного лазерного випромінювання, які залежать від дози застосовуваного випромінювання.

Активність глутатіонпероксидази (ГПО) була нижчою, ніж у контролі протягом усього періоду ембріонального розвитку перепелів, опромінених на початку інкубації інфрачервоним лазерним випромінюванням.

Застосування червоного лазерного випромінювання викликало подібний ефект щодо активності глутатіонпероксидази. Проте під дією дози 3 мДж/см² було відмічене незначне зростання глутатіонпероксидазної активності тканин у зародковий (5-7-ма доба) та передплідний (10-13-та доба) періоди розвитку перепелиних ембріонів з наступним зниженням перед виведенням та у період раннього постнатального розвитку.

Нашими дослідженнями встановлено, що інфрачервоне лазерне випромінювання у певних дозах здатне стимулювати активність супероксиддисмутази у добового молодняку перепела японського. Так, опромінення ембріонів дозою 30 мДж/см² сприяє вірогідному зростанню активності ферменту порівняно з контролем у крові перепеленят після виведення на 19,35 %. Застосування дози 3 мДж/см² підвищує активність супероксиддисмутази відносно контрольних показників на 7,37 %. Дози 0,3 та 1200 мДж/см² не змінювали активність ферменту. Під дією червоного лазерного світла спостерігали значне зниження активності супероксиддисмутази у добового молодняку. При опроміненні дозою 0,03 мДж/см² активність ферменту була на 45,49 % нижчою, ніж у контролі.

Під дією дози 3 мДж/см² відмічали зниження активності супероксиддисмутази на 20,35 %, а 30 мДж/см² - на 48,67 %, порівняно з контролем. Збільшення дози до 1200 мДж/см² не виявляло помітного впливу на супероксиддисмутазну активність крові молодняку.

Таким чином, результати досліджень вказують на чутливість антиоксидантної системи перепелиних ембріонів до дії лазерного випромінювання. Характер змін залежить від довжини хвилі застосовуваного випромінювання.

Стан показників еритропоезу при дії низькоінтенсивного лазерного випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів. Гематологічні показники є важливим і об'єктивним критерієм оцінки фізіологічного стану організму. Крім того, система еритропоезу характеризується значною чутливістю до впливу різних факторів як екзогенного, так і ендогенного походження.

Опромінення ембріонів на стадії гаструли інфрачервоним лазерним світлом викликало зростання вмісту еритроцитів у крові ембріонів на 15-ту добу інкубації на 7,5-11,7 % порівняно з контролем, за виключенням дози 30 мДж/см², під дією якої спостерігали вірогідне пригнічення еритропоезу. Після виведення перепеленят кількість еритроцитів перебувала на рівні контрольних показників. Рівень гемоглобіну у 15-добових ембріонів опромінених груп був на 6 - 27 % вищим, ніж у контролі. При цьому застосування дози 3 мДж/см² виявляло вірогідний вплив на вміст гемоглобіну в крові, сприяючи його зростанню на 27,2 %. У добового молодняку зберігалася тенденція щодо зростання вмісту гемоглобіну в крові внаслідок дії інфрачервоного лазерного світла. При цьому на 15-ту добу інкубації вміст гемоглобіну в еритроциті зростав у ембріонів під впливом доз 3 і 20 мДж/см², в той час, як дози 0,3 та 1200 мДж/см² суттєво не впливали на насичення еритроцитів гемоглобіном. У добового молодняку дослідних груп вміст гемоглобіну в еритроциті (ВГЕ) також перевищував контрольні показники.

Заслуговує на увагу дія дози 30 мДж/см², яка спричинюючи зниження кількості еритроцитів у 15-добових ембріонів на фоні підвищеного вмісту гемоглобіну в крові, забезпечувала вірогідне зростання ВГЕ на 36,8 % відносно контролю.

Вивчення змін показників крові за дії випромінювання гелій-неонового лазера виявило помірне збільшення кількості еритроцитів у крові 15-добових ембріонів. Різниця з контролем у дослідних групах становила 5 - 10,2 %. При цьому було відмічено підвищення вмісту гемоглобіну в крові. Найбільший стимулюючий вплив на синтез гемоглобіну наприкінці ембріонального розвитку чинили дози 0,3 та 3 мДж/см², викликаючи збільшення його вмісту відносно контрольних показників на 24,5-24,6 % (р<0,05). ВГЕ при цьому також збільшувався.

Отримані результати вказують на збігання ефективних доз (3 мДж/см²) світла інфрачервоного та червоного діапазону щодо стимуляції синтезу гемоглобіну у 15-добових ембріонів перепелів.

У добового молодняку, отриманого з опромінених червоним лазерним світлом ембріонів, досліджувані показники перебували на рівні контролю, за виключенням дози 3 мДж/см², яка викликала значне збільшення кількості еритроцитів у крові (на 32 %). У зв'язку з цим, насичення червоних кров'яних клітин гемоглобіном було на 23 % нижчим, ніж у контролі. При цьому вміст гемоглобіну в крові перебував на рівні контрольних показників. Це, очевидно, може свідчити про стимулюючу дію червоного лазерного випромінювання, в першу чергу, на інтенсивність еритропоезу, в той час як зміни показників крові, виявлені під дією інфрачервоного лазерного випромінювання можна розцінювати як такі, що виникають за рахунок стимуляції синтезу гемоглобіну.

Вплив електромагнітного випромінювання на ембріональну смертність перепелів. Позитивний вплив на ембріональний розвиток перепелів інфрачервоного лазерного опромінення дозами, що виявилися ефективними на ранніх етапах ембріогенезу, підтверджується аналізом інкубації перепелиних яєць. Під дією дози 0,3 мДж/см² спостерігали незначне збільшення виведення перепеленят при рівні виведення у контролі 79,8 %. Такий ефект досягається за рахунок вірогідного зниження ранньої ембріональної смертності до 2,4 % порівняно з 5,61 % у контролі, тобто, у 2,3 рази. Слід зазначити, що зменшення загибелі ембріонів у перші 5 діб інкубації відбувалось під впливом опромінення всіх досліджуваних доз. Проте, загибель ембріонів у подальшому призводить до нівелювання ефектів інфрачервоного лазерного випромінювання у дозах 3 мДж/см² та 3000 мДж/см².

Аналіз результатів інкубації вказує на пригнічення ембріонального розвитку перепелів під дією дози 3000 мДж/см², що, очевидно, пояснюється високою інтенсивністю такого випромінювання, яка виходить за межі низькоінтенсивного та викликає передозування.

Ефекти впливу червоного лазерного випромінювання на перепелине яйце певною мірою відрізняються від ефектів випромінювання інфрачервоного діапазону. Проте, і в цьому випадку найефективнішою виявилася доза 0,3 мДж/см², що сприяла зростанню виведення молодняку на 6,72 %. Зниження летальності ембріонів відмічали як на ранніх строках розвитку, так і в процесі виведення.

ВИСНОВКИ

Дія інфрачервоного (л=840 нм) та червоного (л=633 нм) лазерного випромінювання (0,3 мДж/см²-1200 мДж/см²) на перепелині ембріони (стадія гаструли) викликає виражену реакцію досліджуваної фізіологічної системи, що проявляється у дозозалежному впливі на швидкість сомітогенезу, інтенсивність пероксидного окислення ліпідів та активність ферментів антиоксидантного захисту у тканинах ембріонів, на гемоглобінсинтезуючу систему та ембріональну смертність птиці.

Низькоінтенсивне лазерне випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів чинить стимулюючий вплив на сомітогенез перепелиних ембріонів при застосуванні доз 0,3 мДж/см² - 30 мДж/см².

Інфрачервоне лазерне випромінювання при всіх досліджених дозах знижує інтенсивність пероксидного окислення ліпідів у тканинах 5-добових ембріонів та збільшує її у печінці 10-добових ембріонів (р<0,05).

Застосування червоного лазерного світла в дозах 0,3 мДж/см² - 30 мДж/см² призводить до збільшення інтенсивності пероксидного окислення ліпідів у тканинах ембріонів на 5-7-му добу інкубації та у печінці 10-15-добових ембріонів. Добовий молодняк, отриманий із опроміненого червоним лазерним світлом яйця, характеризується зниженим рівнем ліпопероксидації у тканинах печінки за дії всіх досліджуваних доз опромінення.

Випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів вірогідно змінює активність ферментів антиоксидантного захисту у тканинах ембріонів, що має різноспрямований характер. Зокрема, встановлено зниження активності церулоплазміну у 13-добових ембріонів та зростання у добового молодняку під дією інфрачервоного лазерного світла. Червоне лазерне випромінювання, навпаки, викликає збільшення активності ферменту на 13-ту добу інкубації та її зниження у добового молодняку. Встановлені зміни обумовлені безпосереднім впливом монохроматичного світла на активність ферментів-антиоксидантів та опосередкованим через зміну інтенсивності утворення активних форм кисню, які регулюють активність ферментів.

Опромінення перепелиних ембріонів на стадії гаструли інфрачервоним та червоним лазерним світлом сприяє вірогідному збільшенню рівня гемоглобіну в крові 15-добових ембріонів. У добового молодняку, виведеного з опромінених інфрачервоним лазерним світлом яєць, ця тенденція зберігається.

Порівняльна оцінка дії лазерного випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів вказує на ефективність цих чинників у широкому інтервалі доз щодо раннього ембріонального розвитку. При цьому виявлена різноспрямованість змін інтенсивності пероксидного окислення ліпідів у зародковий період розвитку перепелиних ембріонів. Зміни показників антиоксидантної та гемоглобінсинтезуючої систем і зниження ранньої ембріональної смертності перепелів доводить реактивність фізіологічної системи на дію вивчених факторів.

Практичні рекомендації: З метою стимуляції ембріонального розвитку перепелів доцільно в перші години інкубації застосовувати червоне (Методичні рекомендації щодо технології використання лазерного випромінювання в інкубаційних цехах промислових птахопідприємств. Затв. Наук.- техн. радою Мін. аграр. політики України. Протокол № 4 від 22.12.2000) та інфрачервоне лазерне випромінювання.

Для контролю ефективності дії низькоінтенсивного лазерного випромінювання доцільно визначати кількість диференційованих пар сомітів у ембріонів на ранніх строках інкубації, що дозволить в короткий термін прогнозувати влив певних режимів опромінення яйця на подальший розвиток та виведення молодняку (Патент 39619А України 7 А01К 45/00 № 2000116330).

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Мельник М.А. Ембріональний розвиток перепела японського за дії низькоінтенсивного лазерного випромінювання // Вісник аграрної науки. - 2003. - № 3. - С. 75-76.

2. Yakimenko I., Testik A., Melnik M., Tsarenko T. Influence of low level laser radiation on embryo and early postembryo development of Japanese quail // Сiftlik. - 2001. - V. 213. - № 11. - Р. 143-146.

3. Мельник М.А., Якименко И.Л. Влияние низкоинтенсивного лазерного облучения инкубационного яйца на раннее эмбриональное развитие перепела японского // Фотобиология и фотомедицина. - 2001. - Т. ІV. - № 1,2. - С. 122.

4. Мельник М.А. Вплив різних режимів низькоінтенсивного лазерного опромінення інкубаційного яйця на ранній ембріональний розвиток перепела японського // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. -Біла Церква, 2000. - Вип. 14. - С. 125-128.

5. Мельник М.А. комбінована дія рентгенівського та червоного лазерного випромінювання на ранній ембріональний и постембріональний розвиток перепела японського // Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. -Біла Церква, 2001- Вип. 17. - С. 158-163.

6. Мельник М.А. Вплив низькоінтенсивного лазерного випромінювання на стан антиоксидантної системи ембріонів перепела японського// Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. -Біла Церква, 2001- Вип. 19. - С. 148-152.

7. Якименко І. Л., Царенко Т. М., Мельник М. А., Бесулін В. І. Низькоінтенсивне лазерне опромінення інкубаційних яєць сільськогосподарської птиці: Методичні рекомендації щодо технології використання лазерного випромінювання в інкубаційних цехах промислових птахопідприємств. - Біла Церква, 2001. - 16 с.

8. Мельник М.А. Зміна стану антиоксидантної системи ембріонів птиці під впливом низькоінтенсивного червоного та інфрачервоного лазерного випромінювання // Вісн. Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. -2002. - Вип. 22. - С. 189-193.

9. Мельник М.А., Царенко Т.М., Якименко І.Л. Взаємозв'язок між рівнем гемоглобіну та станом антиоксидантної системи плазми крові перепела японського// Вісник Білоцерків. держ. аграр. ун-ту. -Біла Церква, 2000. - Вип. 11. - С. 172-175.

10. Якименко И.Л., Мельник М.А. Динамика показателей системы антиоксидантной защиты организма птицы при действии красного лазерного излучения // Материалы ХIV Междунар. науч.-практ. конф. "Применение лазеров в медицине и биологии". - Харьков, 2000. - С. 157-158.

11. Мельник М.А. Влияние лазерного излучения на антиоксидантную систему перепела японского в период раннего эмбрионального развития // Материалы ХVІ Междунар. науч.-практ. конф. "Применение лазеров в медицине и биологии". - Феодосия, 2001. - С. 42-43

12. Мельник М.А. Изменение сомитогенеза у перепела японского при действии инфракрасного излучения // Материалы ХVІІ Междунар. науч.-практ. конф. "Применение лазеров в медицине и биологии". - Харьков, 2002. - С. 58.

13. Патент 39619А України 7 А01К 45/00. Спосіб оцінки ефективності низькоінтенсивного лазерного випромінювання / Мельник М.А., Якименко І.Л. (UA). - № 2000116330; Заяв. 9.11.2000. Опубл. 15.06.2001. - Бюл. № 5. - 3 с.

14. Патент 52931А України 7 А01К 45/00. Спосіб інкубації перепелиних яєць із використанням низькоінтенсивного лазерного випромінювання / Якименко І.Л., Мельник М.А., Царенко Т. М. (UA). - № 2001118098; Заяв. 27.11.2001. Опубл. 15.01.2003. - Бюл. № 1. - 3 с.

АНОТАЦІЯ

Мельник М.А. Вплив випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів на сомітогенез та стан антиоксидантної системи ембріонів перепела японського. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.13 - фізіологія людини і тварин. - Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Дослідження присвячені вивченню впливу інфрачервоного (л=840 нм) та червоного (л=633 нм) лазерного випромінювання у дозовому інтервалі від 0,3 мДж/см² до 1200 мДж/см² на швидкість сомітогенезу, інтенсивність пероксидного окислення ліпідів та активність ферментів антиоксидантного захисту, показники гемоглобінсинтезуючої системи та ембріональну смертність перепелиних ембріонів.

За умови опромінення ембріонів на стадії гаструли встановлено на ранніх етапах ембріонального розвитку (38-ма година інкубації) збільшення кількості диференційованих пар сомітів, з максимальним ефектом при застосуванні густини енергії 3 мДж/см².

Встановлено нелінійну залежність ефектів лазерного випромінювання від застосовуваної дози.

Виявлена чутливість антиоксидантної системи ембріонів до лазерного світла, що проявляється у зміні інтенсивності пероксидного окислення ліпідів та активності каталази, церулоплазміну, глутатіонпероксидази і супероксиддисмутази (залежно від довжини хвилі та дози застосовуваного випромінювання).

Складний характер змін показників стану антиоксидантної системи ембріонів під впливом лазерного випромінювання інфрачервоного та червоного діапазонів обумовлений як можливістю безпосереднього впливу монохроматичного світла на перебіг реакцій пероксидного окислення та активність ферментів-антиоксидантів, так і взаємним регуляторним впливом цих систем.

Встановлено зростання кількості еритроцитів та вмісту гемоглобіну наприкінці ембріогенезу (15-та доба інкубації) під дією як інфрачервоного, так і червоного випромінювання. За рахунок зниження ранньої ембріональної смертності відмічено збільшення виведення молодняку під дією випромінювання густиною енергії 0,3 мДж/см².

Ключові слова: ембріони, інфрачервоне, червоне випромінювання, сомітогенез, антиоксидантна система.

ANNOTATION

Melnyk M.A. Influence of radiation of infrared and red ranges on somitogenesis and antioxidant system state of Japanese quail embryos. - Manuskript.

Thesis for a scientific degree of candidate of biological science on the speciality 03.00.13 - physiology of the human and animals.- Taras Shevchenko Kyiv National University, Kyiv, 2004.

The investigation was dedicated to the influence of infrared (л=840 nm) and red (л=633 nm) laser radiation at dosage range between 0,3 mJ/cm² and 1200 mJ/cm² on somitogenesis, lipid peroxidation intensity and antioxidant enzyme activity red blood indexes and embryo mortality. Quail embryo demonstrate significant somite number increase at 38 hour of incubation after irradiation in gastrula stage by laser light of infrared and red range. The maximum effect was under energy density 3 mJ/cm². The results prove the nonlinear correlation between effect of the laser radiation and applicable dose.

The sensitivity of antioxidant defense system of embryo to laser light was revealed. It characterized by the change of lipid peroxidation intensity and activity of catalase, ceruloplasmine, glutationperoxidase and superoxiddismutase. The changes depended on wavelength and dose of the applicable radiation.

The red blood indexes study revealed increase of erythrocyte number and haemoglobin content at the end of embryogenesis (15-th day of incubation) under the influence of infrared and red radiation.

Under the action of radiation at energy density 0,3 mJ/cm² there was noted the increase of quail hatch by the reduction of early embryonic mortality .

Key words: embryo, infrared, red irradiation, somitogenesis, antioxidant system.

АННОТАЦИЯ

Мельник М.А. Влияние излучения инфракрасного и красного диапазонов на сомитогенез и состояние антиоксидантной системы эмбрионов перепела японского. - Рукопись.

Диссертация на соискание научной степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.13 - физиология человека и животных. - Киевский национальный университет имени Тараса Шевченко, Киев, 2004.

Исследования посвящены изучению влияния инфракрасного (л=840 нм) и красного (л=633 нм) лазерного излучения в дозовом интервале от 0,3 мДж/см² до 1200 мДж/см² на скорость сомитогенеза, интенсивность перекисного окисления липидов и активность ферментов антиоксидантной защиты, показатели гемоглобинсинтезирующей системы и эмбриональную смертность перепелиных эмбрионов.

При условии облучения эмбрионов на стадии гаструлы установлена способность излучения инфракрасного и красного диапазонов изменять количественные показатели на ранних этапах эмбрионального развития, которые характеризуются достоверным увеличением количества дифференцированных пар сомитов у 38_часовых эмбрионов, с максимальным эффектом при применении плотности энергии 3 мДж/см². Увеличение интенсивности инфракрасного излучения до 8700 мДж/см² вызывает угнетение процесса сомитообразования. Таким образом установлена нелинейная зависимость влияния лазерного излучения от применяемой дозы. Дозозависимая кривая влияния излучения на сомитообразование у 38-часовых эмбрионов характеризуется более резким пиком стимулирующего действия света инфракрасного диапазона по сравнению с красным.

Выявлена чувствительность антиоксидантной системы эмбрионов к лазерному свету. В зародышевый период развития отмечается разнонаправленное изменение интенсивности процессов перекисного окисления липидов под действием излучения разной длинны волны. У 10-суточных эмбрионов под влиянием обоих факторов наблюдается повышение содержания перекисей липидов относительно контроля. Под влиянием инфракрасного излучения отмечена большая частота и амплитуда колебания интенсивности перекисного окисления липидов в течение инкубации. Степень изменения активности каталазы, церулоплазмина, глутатионпероксидазы зависит от длины волны и дозы применяемого излучения. Облучение вызывает снижение активности глутатионпероксидазы в течение всего периода эмбрионального развития. Инфракрасное лазерное излучение в дозах от 3 до 30 мДж/см² способно стимулировать активность супероксиддисмутазы у суточного молодняка перепела японского. Под действием красного лазерного света наблюдается снижение активности супероксиддисмутазы у суточного молодняка. Сложный характер изменений показателей состояния антиоксидантной системы эмбрионов при облучении светом инфракрасного и красного диапазонов обусловлен как возможностью непосредственного влияния монохроматического света на ход реакций перекисного окисления и активность ферментов-антиоксидантов, так и взаимным регуляторным взаимодействием этих систем.

Установлено увеличение количества эритроцитов и содержания гемоглобина в крови к завершению эмбриогенеза (15-е сутки инкубации) под действием как инфракрасного, так и красного излучения. Облучение перепелиных эмбрионов на стадии гаструлы инфракрасным и красным лазерным светом способствует возможному увеличению уровня гемоглобина в крови у 15-суточных эмбрионов. Применение инфракрасного излучения дозой 3 мДж/см² достоверно (р < 0,05) повышает содержание гемоглобина в крови эмбрионов. При действии красного излучения увеличение синтеза гемоглобина в крови эмбрионов вызывают дозы 0,3 и 3 мДж/см² (р < 0,05). Стимулирующий эффект влияния инфракрасного лазерного излучения на гемоглобинсинтезирующую систему сохраняется у суточного молодняка.

За счет снижения ранней эмбриональной смертности отмечено увеличение вывода молодняка под действием излучения при плотности энергии 0,3 мДж/см². Снижение летальности эмбрионов наблюдали как в ранние сроки развития, так и в процессе выведения.

Ключевые слова: эмбрионы, инфракрасное, красное излучение, сомитогенез, антиоксидантная система.

Размещено на Allbest.ru