Оценка влияния сублетальной дозы радиации на показатели липопероксидации у крыс на фоне иммобилизациoнного стресса

Аннотация

Цель исследования — изучение и оценка влияния сублетальной дозы гамма- излучения (6 Гр) на показатели липопероксидации в иммунокомпетентных органах и клетках на фоне иммобилизационного стресса. Исследование проведено на 40 крысах-самцах линии Wistar, разделенных на 4 группы: I группа — интактные; II - подвергнутые иммобилизационному стрессу через 25 часов; III - подвергнутые гамма - облучению; IV - подвергавшиеся комбинированному воздействию (иммобилизационный стресс и гамма-излучение). Для воспроизведения эмоционального стресса экспериментальных животных держали в специальном приспособлении, где животные находились в неподвижном состоянии в течение 6 часов, при ярких освещениях. Выводили из эксперимента через 25 часов после стресса, путем декапитации на фоне легкого эфирного наркоза. Животных III, IV группы облучали на радиотерапевтической установке TERAGAM Со⁶⁰ («ISOTREND spot, s.r.o.», Чехия) однократно, по 6 Гр. До облучения проводилась топометрическо- дозиметрическая подготовка экспериментальных животных к облучению: объект помещался на изоцентрическом терапевтическом столе рентген-симулятора «Terasix» (Чехия), который своей конструкцией и параметрами соответствует терапевтическому столу гамма облучателя. Ионизирующая радиация в сочетании с иммобилизационным стрессом оказывает более выраженное воздействие, чем при раздельном действии. Влияние сочетанного воздействия иммобилизационного стресса и ионизирующей радиации привело к увеличению уровня ДК и МДА, приводящих к развитию двойного окислительного стресса в исследуемых объектах.

Введение

Перекисное окисление липидов является цитотоксическим процессом, который восприимчив к воздействию факторов окружающей и производственной среды. При отклонениях в биохимических процессах высокие концентрации продуктов ПОЛ повреждают мембраны клеток, наблюдается структурные и функциональные изменения клеток, которые в свою очередь вызывают клеточную гибель. Малоновый диальдегид (МДА) и диеновый конъюгант (ДК), вторичные продукты ПОЛ, токсичные соединения, являются мощными индукторами и медиаторами окислительного стресса организма [1]. Высокие дозы радиации индуцирует ПОЛ, что вызывает клеточную гибель и способствует усилению процессов аутофагии в клетках [2]. Наряду с этим при стрессе наблюдается активация ПОЛ и в связи с этим нарушение мембранных структур клеток. Возникающие при этом липемия и продукты окисления липидов могут способствовать развитию атеросклероза. Поддержание баланса между процессами свободнорадикального и перекисного окисления и состоянием антиоксидантной защиты является одной из наиболее распространенных биохимических реакций, которые протекают в организме человека и обеспечивающих его жизнедеятельность. Однако сравнительно мало изучены те изменения, которые происходят в организме с процессами перекисного окисления липидов (ПОЛ) и комбинированного действия у-излучения на фоне иммобилизационного стресса. Тем не менее, радиация и стресс связаны между собой, причем эта связь наиболее отчётливо проявляется в периоды крупных радиационных аварий и катастроф. В таких ситуациях многие люди испытывают обеспокоенность, страх перед ожидаемыми (как правило, сильно преувеличенными) последствиями аварии для своего здоровья, здоровья и благополучия родных и близких. Эта обеспокоенность, психическая напряженность, которая является одной из главных причин и, одновременно, проявлений стресса, может нанести здоровью и социальному благополучию больших групп населения куда больше вреда, чем воздействие малых доз ионизирующего излучения.

Также в последние годы значение проблемы эмоционального стресса возрастает в связи с тем, что жизнь людей в наши дни характеризуется ускоренным темпом, информационными перегрузками, острыми или длительными конфликтными ситуациями. Механизм действия и последствия острого эмоционального стресса относятся к области малоизученных разделов частной биологической химии и практической медицины. В настоящее время практически отсутствуют сведения о реакциях различных органов и тканей (кожа, печень, головной мозг, тимус, надпочечники, селезенка) на стресс. По последним данным, стресс играет существенную роль в развитии негативных последствий облучения в организме, что имеет особое значение для состояния здоровья людей, пострадавших от радиационных аварий [3, 4, 5, 6]. Исследования показали, что стрессовый фактор модифицирует иммунный ответ организма животного на облучение ионизирующей радиацией [7, 8].

Учитывая важность окислительно-метаболических процессов в формировании патологического процесса, ее лабильность, высокую чувствительность, а также значительные последствия при ее повреждении, нам представляется интересной ее роль в формировании патологического процесса у животных при комбинированном воздействии иммобилизационного стресса и сублетальной дозы ионизирующего излучения в эксперименте. Поэтому целью нашей работы было изучение и оценка влияния сублетальной дозы гамма-излучения (6 Гр) на показатели липопероксидации в иммунокомпетентных органах и клетках на фоне иммобилизационного стресса.

Материал и методы исследования

Для реализации поставленной цели были выполнены 4 серии опытов на 40 белых крысах самцах Вистар весом 200-250 г. Животные делились на 4 группы: I группа - интактная (п = 10), II группа -II- подвергнутые иммобилизационному стрессу через 25 часов (п = 10); III - подвергнутые гамма - облучению в дозе 6Гр (п = 10); IV - подвергавшиеся комбинированному воздействию (иммобилизационный стресс через 25 часов и гамма-излучение) (п = 10). Эксперименты на животных проводили в соответствии с Женевской конвенцией (1990) и Хельсинкской декларацией о гуманном отношении к животным, по этическим нормам локального этического комитета университета. Для воспроизведения эмоционального стресса экспериментальных животных держали в специальном приспособлении, где животные находились в неподвижном состоянии в течение 6 часов, при ярких освещениях. Выводили из эксперимента через 25 часов после стресса, путем декапитации на фоне легкого эфирного наркоза.

Животных III и IV группы облучали за 10 суток до исследования на радиотерапевтической установке TERAGAM Co^O («ISOTREND spol. s.r.o.», Чехия) однократно по 6 Гр. У животных определяли продукты перекисного окисления липидов в различных органах и клетках. Для исследования выделяли лимфоциты из периферической крови и готовили гомогенаты из печени, селезенки, тимуса, лимфатических узлов тонкого кишечника и надпочечников. В них определяли содержание диеновых коньюгатов (ДК) и малонового диальдегида (МДА) [9]. Полученные результаты исследования обрабатывались общепринятыми методами вариационной статистики с вычислением критериев Стьюдента.

Результаты исследования и их обсуждение

Как показали исследования при воздействии иммобилизационного стресса концентрация ДК увеличивается в лимфатических узлах с 0,30±0,02 до 0,38±0,03 (р<0,05) и в тимусе с 0,44±0,03 до 0,65±0,04 (р<0,01) (табл. 1). После облучения у животных уровень ДК во всех исследуемых органах и тканях сохраняется на повышенном уровне. У подопытных животных после стрессо-радиационного воздействие концентрация ДК в лимфоцитах периферической крови, тканях печени и селезенки, тимуса и надпочечников наблюдались существенные изменения, содержание ДК в лимфоцитах почти в 1,95 раза превышало (р<0,001), в тканях печени 2,9 раза (р<0,001) увеличена. Содержание диеновых коньюгатов у запыленных животных в печени и лимфоузлах тонкого кишечника показало, что в печени отмечено увеличение с 0,64±0,05 до 3,31±0,21 (р<0,001), т.е. в 5,17 раза, а в селезенке - с 1,24±0,08 до 3,62±0,24 (р<0,001), примерно в 2,9 раза (р<0,001).

Таблица 1 - Содержание ДК в различных объектах исследования и сериях в эксперименте

Концентрация ДК в лимфатических узлах тонкого кишечника у животных III группы, подвергавшихся гамма-облучению, увеличивалась с 0,30±0,02 до 2,67±0,20 или в 8,9 раза (р<0,001), а в IV группе до 0,42±0,03 или в 1,4 раза (р<0,001). В гомогенатах печени у облученных животных отмечено тенденция к увеличению, когда при воздействии стрессо- радиационного фактора количества ДК увеличилась с 0,64±0,05 до 1,87±0,16 или в 2,8 раза (р<0,001). Во второй и третьей группе со стороны надпочечников существенных изменений не наблюдалось, а у животных IV группы отмечено увеличение количества диеновых коньюгатов в 1,19 раза (р<0,05).

Полученные результаты свидетельствуют о том, что при воздействии иммобилизационного стресса и иммобилизационно-радиационного фактора активируется свободнорадикальное окисление, возможно, это связано со снижением активности антиокислительных ферментов в большинстве изучаемых органов в этих сериях. После радиационного воздействия во всех объектах отмечено тенденция к увеличению продукта перекисного окисления липидов. Как известно, в основе активации перекисного окисления липидов лежит чрезмерная генерация активных форм кислорода, превышающая физиологические возможности антиоксидантных систем, наступающих после истощения ферментных систем. А также сочетание этих механизмов в случае действия лучевого фактора, определяемое, с одной стороны, массивной гибелью радиочувствительных клеток организма и потерей антиоксидантов, а с другой - активной генерацией инициаторов ПОЛ [8].

Таблица 2 - Содержание МДА в различных объектах исследования и сериях в

эксперименте

Интенсивность процессов липопероксидации в исследуемых объектах с помощью МДА у крыс подвергавшихся воздействию иммобилизационного стресса, гамма-радиации и их комбинированному действию представлена в таблице 2. Почти во всех исследованных группах содержание продукта перекисного окисления липидов МДА достоверно выше относительно контрольной группы (р<0,05). При воздействии стрессового фактора в лимфоцитах периферической крови содержание МДА оставалось на уровне контрольных величин, но наблюдалась некоторая тенденция к снижению на 12,5 % (р<0,05). А ответ на гамма- излучения отмечены увеличением количества на 62,5 % (р<0,01). При воздействии стрессового фактора в гомогенате печени отмечено увеличение уровня МДА в 2,5 раза % (р<0,05), при комбинированном воздействии на 61,5 % (р<0,05), а на изолированном действии гамма-радиации наблюдалось увеличение на 76,9 % (р<0,01). На остальных исследуемых объектах выявлено стабильное повышение содержания МДА Так у животных при воздействии стрессового фактора концентрация МДА повышалась в лимфоузлах тонкого кишечника в 2,3 раза % (р<0,001), при воздействии гамма- излучении и при комбинированном воздействии (IV группа) на 66,6 % (р<0,05). В гомогенате тимуса наблюдалось усиление активации процессов ПОЛ, что выражалось в более высоком содержании МДА в сравнении с контрольной группой. Концентрация МДА во II группе увеличилась на 53,84 % (р<0,05), в TTT группе на 46,15 % (р<0,05), в IV группе на 30,76% (р<0,05). Аналогичная динамика отмечалась в надпочечниках и лимфоцитах крови: в надпочечниках во II группе увеличена на 26,31% (р<0,05), в III группе - на 21,05 % (р<0,05), в IV группе - на 15,78 % (р<0,05) и в лимфоцитах крови во II группе уменьшилось 12,5% (р<0,05), в TTT группе - на 62,5 % (р<0,05), в IV группе - на 87,5 % (р<0,001).

При радиационном поражении организма происходит предельная выработка ферментов антиоксидантной защиты, невозможность повышения уровня энзимов в ответ на усиление ионизирующего облучения и даже снижение основных факторов защиты от действия радиации. Все это обосновывается увеличением продуктов ПОЛ (первичных, затем вторичных и третичных). Накопление токсических продуктов ПОЛ происходит только после истощения антиоксидантной системы организма [8Д0].

Выводы

Проведенные исследования выявили во всех исследуемых группах активацию процессов ПОЛ в объектах, что выражалось в достоверном увеличении содержания МДА и ДК. Полученные данные по изучению состояния крови и других материалов, обменных процессов в организме и других морфофункциональных показателей исследуемых животных являются важной составляющей оценки, как индикатор для выявления закономерностей и прогнозирования последствии воздействия факторов, как радиация и стресс на живые организмы.

Литература

1. Барабой В.А., Орел В.Э., Карнаух И.М. Перекисное окисление и радиация // Киев: Наукова думка. - 1991. - С. 255.
2. Soodaeva S.K., Skotzelias E.D., Zhukov AA., Archakov A.I. Comparative studies of superoxide generation in microsomes and reconstituted monooxygonose systems //In: Cytochrome P-450. Biochemistry, Biophysies and Environmental Implications, 1982, (E.Hietanon et al., tds.), Elsevier Blomed. Press. Amsterdam. -N.Y. -Oxford. -P.615-618.
3. Дубинина E.E., Шугалей И.В. Окислительная модификация белков // Успехи соврем.биологии. - 1993. - Т. 113. - С. 71-81
4. Зентов Н.К. Окислительный стресс. Биохимические и патофизиологические аспекты /Н.К. Зентов, В.З. Ланкин, Е.Б. Меньшикова. М: Наука. - 2001. - 340 с.
5. Лукьянова Л.Д. Современные проблемы адаптации к гипоксии. Сигнальные механизмы и их роль в системной регуляции // Патол. физиология и эксперим. терапия. -2011. - № L- С. 3-19
6. Усенова О., Жетписбаев Б., Сайдахметова А. Особенности состояния перекисного окисления липидов в отдаленном периоде после фракционированного гамма-облучения // Астана медициналык журналы. - 2006. - № 2. - С. 114-117
7. Суринов Б.П., Карпова Н.А. Сочетанное воздействие ионизирующей радиации и стресса на антителогенез у мышей //Радиац. биология. Радиоэкология. - 1996. - Т. 36, Вып. 3. - С. 359-364.
8. Soylemez S. Resveratrol supplementation gender independently improves endothelial reactivity and suppresses superoxide production in healthy rats /S. Soylemez, A. Sepici, F. Akar // Cardiovascular drugs and therapy. - 2009. - V. 23, №6. - P. 449-458.
9. Конюхова С.Г., Маркин С.Г., Конюхова А.А., Федорова Т.Н. Перекисное окисление липидов и методы определения продуктов липопероксидации в биологических средах. Лабораторное дело. 1989;9:40-46.
10. Wang В, Katsube Т, Begum N, Nenoi М. Revisiting the health effects of psychological stress—its influence on susceptibility to ionizing radiation: a mini-review. Journal OfRadiation Research. 2016;57(4):325-335.