WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Мирзоев Эльдениз Балабек оглы

МОЛЕКУЛЯРНО-КЛЕТОЧНЫЕ АСПЕКТЫ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ И КАДМИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ

НА МЛЕКОПИТАЮЩИХ 

Специальности

03.01.01 – Радиобиология 

  03.02.08 – Экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

 

Обнинск - 2010

Работа выполнена в Государственном научном учреждении Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии Россельхозакадемии (ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии), г. Обнинск

Научный консультант

доктор биологических наук, профессор,

академик Россельхозакадемии

Алексахин Рудольф Михайлович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор

Пелевина Ирина Ивановна

(ИХФ им. Н.Н. Семенова РАН, Москва)

доктор биологических наук

Сыпин Вячеслав Дмитриевич

(ГУП МосНПО “Радон”, Москва)

доктор биологических наук, профессор

Сынзыныс Борис Иванович

(ИАТЭ НИЯУ “МИФИ”, Обнинск)

 

Ведущее учреждение: 

Московская государственная академия ветеринарной

медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина (МГАВМ и Б)

Защита диссертации состоится “ ____” ___________ 2010 года в ____

на заседании специализированного совета Д.006.068.01 во Всероссийском научно- исследовательском институте сельскохозяйственной радиологии и агроэкологии по адресу: 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии, Диссертационный совет. Факс (48439)6-80-66.

Автореферат разослан  “____” __________ 2010 г.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВНИИСХРАЭ. Отзывы просим  отправлять по адресу: 249032, Калужская область, г. Обнинск, Киевское шоссе, 109 км, ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии, Диссертационный совет. Факс (48439)6-80-66.

Ученый секретарь

диссертационного совета

кандидат биологических наук  Шубина О.А.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Современная эпоха в развитии человеческого общества характеризуется усилением техногенного воздействия  на окружающую среду. Результатом хозяйственной деятельности человека являются ухудшение качества среды его обитания и снижение устойчивости природных экосистем, в частности агроэкосистем. Сельскохозяй-ственное производство - это основная транспортная магистраль переноса радиоактивных и токсичных веществ в цепи почва-растение-животное, а  продукция растениеводства и живот-новодства - главный источник их поступления в организм человека [Алексахин Р.М., 2006; Анненков Б.Н. и др., 2004; Корнеев Н.А. и Сироткин А.Н., 1987; Пристер Б.С., 2006; Радиобиология и радиоэкология…., 1973; Сироткин А.Н. и Ильязов Р.Г., 2000; Смирнов А.М., 2006]. Следует отметить, что наиболее чувствительным компонентом агроэкосистем при воздействии физических и химических факторов считают сельскохозяйственных животных. Поэтому обеспечение устойчивого развития животноводства в условиях техногенного загрязнения территорий становится важной задачей сельскохозяйственной экологии.

Экологическая ситуация в ряде областей Российской Федерации (РФ) характеризуется одновременным воздействием физических, химических и биологических факторов с невысоким уровнем экспозиции радиоактивных и токсичных веществ. Организация и ведение сельскохозяйственного производства в этих регионах требуют оценки характера воздействия и риска формирования патологий животных. Основные закономерности ответной реакции организма сельскохозяйственных и лабораторных животных получены при действии ионизирующих излучений и химических веществ, в частности кадмия, в больших дозах [Киршин В.А. и Бударков В.А., 1990; Сельскохозяйственная …., 1992; Шевченко А.С., 1994; Sarkar S. et al., 1994]. Данные о биологическом действии этих агентов в малых дозах (концентрациях) единичны. В связи с этим проблема изучения влияния ионизирующих излучений и кадмия в малых дозах (концентрациях) на млекопитающих имеет как теоретическое, так и практическое значение.

Хронический характер воздействия и невысокий уровень экспозиции действующих агентов не вызывают специфических изменений в организме млекопитающих, однако оказывают влияние на процессы внутриклеточного метаболизма. Физиологическая активность большинства клеток млекопитающих контролируется внутриклеточными регуляторами, к числу которых относят фосфоинозитиды, циклические нуклеотиды (цАМФ и цГМФ), ионы Са2+  и активные формы кислорода (О2•, Н2О2, ОН•) [Hawley S.A. et al., 2005; Singh D.K. et al., 2005; Woods A. et al., 2005; Linnane A.W. et al., 2007; Veal E.A. et al., 2007].

Модификация регуляторных процессов при действии ионизирующих излучений и кадмия в малых дозах может приводить к формированию адаптивно-защитных или патологических реакций. Однако до сих пор не выяснены молекулярные механизмы их развития [Евсеева Т.И. и Гераськин С.А., 2001]. Предполагается, что при облучении млекопитающих в малых дозах увеличивается вклад нарушений плазматической мембраны в общее повреждение клеток органов и тканей, а в дальнейшем и их гибель [Бурлакова Е.Б. и др., 1996]. В то же время состав плазматических мембран, их структурная организация и функциональная активность клетки зависят от интенсивности свободнорадикальных реакций, протекающих в организме. В свою очередь, активация процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов (ПОЛ) и нарушение Са2+-гомеостаза рассматриваются в качестве механизмов цитотоксического действия ионов кадмия [Fowler B.A., 1992; Gonick H.C., 1982; Yang R.M. et al., 2005].

Цель и задачи исследования Целью работы стала оценка молекулярно-клеточных показателей при действии -излучения и кадмия в малых дозах на млекопитающих.

В соответствии с целью исследования были поставлены следующие задачи:

1. Оценить интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ, содержание биоантиокси-дантов (ретинол, -токоферол) в плазме и активность аденилатциклазы, проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в клетках периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному воздействию -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр.

2. Исследовать интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ, содержание биоанти-оксидантов (ретинол, -токоферол) и процентное соотношение жирных кислот в плазме крови овец, подвергнутых острому воздействию -излучения в дозах 2 и 6 Гр однократно и повторно после пролонгированного облучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр.

3. Оценить ответную реакцию организма крыс при хроническом поступлении нитрата кадмия с питьевой водой в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л.

4. Оценить ответную реакцию организма крыс первого и второго поколений при хроническом воздействии нитрата кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития.

5. Определить содержание малонового диальдегида и проницаемость плазматической мемб-раны тимоцитов крыс для ионов Са2+ при внутрибрюшинном введении кадмия в дозе 0,5 мг/кг.

6. Исследовать содержание малонового диальдегида и проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в эритроцитах периферической крови коров при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях.

7. Определить содержание малонового диальдегида в эритроцитах периферической крови супоросных свиноматок.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр ингибирует процесс свободнорадикального перекисного окисления липидов и модифицирует реакцию организма при повторном остром воздействии -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах.

2. Однократное острое воздействие -излучения в диапазоне доз от сублетальной (2 Гр) до летальной (6 Гр) активирует процесс свободнорадикального перекисного окисления липидов плазмы крови овец.

3. Формирование адаптивно-защитных и/или патологических реакций при хроническом поступлении нитрата кадмия с питьевой водой в организм млекопитающих зависит от концентрации металла, длительности и периода воздействия (антенатальный и/или постнатальный).

4. Физиологическое состояние коров при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях характеризуется увеличением проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ и концентрации малонового диальдегида.

Научная новизна. Впервые на овцах установлено, что пролонгированное воздействие -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр приводит к уменьшению в плазме крови содержания малонового диальдегида (МДА), диеновых и триеновых коньюгатов (ДК и ТК), -токоферола при одновременном увеличении уровня ретинола. Активность аденилатциклазы в лимфоцитах периферической крови облученных овец была снижена, а в тромбоцитах отмечали фазовый характер изменений. Стимулируемая форсколином (10-6 моль/л) и простагландином Е1 (10-5 моль/л) активность фермента в клетках имела более выраженный характер. Оценка  пассивной проницаемости плазматической мембраны клеток для ионов Са2+ выявила повышение значений показателя в эритроцитах и нелинейный характер изменений в нейтрофилах периферической крови. Интенсивность внутриклеточного накопления ионов Са2+ в нейтрофилах была увеличена, хотя в начальные сроки исследования в зависимости от дозы -излучения регистрировали разнонаправленный характер изменений.

Показано, что пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр модифицирует реакцию  организма  при  последующем  остром  воздействии  -излучения  в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах, которое свидетельствует об индукции адаптивного ответа (АО). Впервые установлено, что при остром воздействии -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах через девять мес после пролонгированного облучения овец в дозах 0,5 и 0,1 Гр отсутствует выраженная активация процесса свободнорадикального ПОЛ и в плазме крови наблюдаются снижение интенсивности спонтанной хемилюминесценции (СХЛ), тенденция к повышению концентрации МДА и слабое изменение содержания ДК и ТК, уровней -токоферола и ретинола. Напротив, однократное острое воздействие -излучения в дозах 2 и 6 Гр увеличивало интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ в плазме крови овец. При развитии лучевой патологии регистрировали повышение интенсивности СХЛ, концентрации МДА, ДК, ТК и -токоферола при одновременном снижении уровня ретинола. Активация процесса свободнорадикального ПОЛ приводила к изменению процентного соотношения жирных кислот в общих липидах плазмы крови и характеризовалась как приростом суммарного количества насыщенных кислот, так и снижением ненасыщенных. Динамика значений показателей интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ в плазме крови однократно облученных овец в дозах 2 и 6 Гр имела нелинейный характер и была более выражена при летальной дозе -излучения.

Установлены различия в ответной реакции организма овец при действии -излучения в малых и больших дозах. Однократное острое облучение овец в дозах 2 и 6 Гр характеризуется активацией процесса свободнорадикального ПОЛ, а пролонгированное воздействие в дозах 0,1 и 0,5 Гр – ингибированием.

Показано, что при хроническом поступлении нитрата кадмия в организм крыс с питьевой водой в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л на 90-е сут исследования наблюдаются увеличение интенсивности внутриклеточного накопления ионов 109Cd и уровня МДА в тимоцитах при одновременном ингибировании синтеза ДНК.

Хроническое воздействие нитрата кадмия в антенатальный и постнатальный (365 сут) периоды онтогенеза крыс (поколение F1) приводило к развитию адаптивно-защитных реакций в течение первых 120-и сут исследования. В последующие сроки наблюдения (210-е и 365-е сут) регистрировали формирование негативных реакций на клеточном уровне (увеличение содержания МДА в эритроцитах периферической крови, рост внутриклеточного накопления ионов Са2+ и ингибирование синтеза ДНК в тимоцитах). В то же время в организме крыс второго поколения при хроническом воздействии нитрата кадмия развитие негативных реакций на клеточном уровне (ингибирование синтеза металлотионеинов в тканях печени, почек, селезенки и ДНК в тимоцитах) и в системе кроветворения (лейкопения) отмечали в течение всего периода исследования (365-и сут).

Продемонстрировано, что формирование адаптивно-защитных и/или патологических реакций при хроническом поступлении нитрата кадмия в организм крыс с питьевой водой зависит от концентрации металла, длительности и периода воздействия (антенатальный и/или постнатальный).

В тимоцитах крыс, которым нитрат кадмия вводили внутрибрюшинно в дозе 0,5 мг/кг, показаны стабилизация уровня МДА и тенденция к повышению интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ при одновременном снижении пассивной проницаемости плазматической мембраны.

В эритроцитах периферической крови коров при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях Новозыбковского района Брянской области наблюдали увеличение пассивной проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+ и концентрации МДА. Дополнительное стресс-воздействие (инкубирование клеток в гипертонической среде) обнаружило изменения функционального состояния эритроцитов.

Установлено, что содержание МДА в эритроцитах периферической крови супоросных свиноматок перед опоросом повышается, а после – снижается. Применение витаминных препаратов перед вакцинацией животных способствовало уменьшению уровня МДА в эритроцитах периферической крови.

Теоретическая и практическая значимость работы. Получены новые эксперимен-тальные данные об ответной реакции организма млекопитающих при воздействии -излучения и кадмия в малых дозах, которые дополняют и расширяют существующие представления о молекулярно-клеточных механизмах действия этих агентов и позволяют оценить степень их реальной опасности. Разработана методология оценки воздействия техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении животноводства в экологически неблагополучных регионах. Рекомендуется вакцинацию продуктивных животных в условиях техногенного загрязнения территорий проводить на фоне применения витаминных препаратов. Кроме того, при составлении рациона необходимо использовать реальные данные о содержании в кормах микро- и макроэлементов, антиоксидантов, незаменимых амино- и жирных кислот.

Для обеспечения устойчивого развития животноводства на техногенно загрязненных территориях предлагается оценивать молекулярно-клеточные показатели сельскохозяйствен-ных животных при дополнительном стресс-воздействии, что позволит выявить негативные изменения на ранних этапах развития и осуществить их своевременную коррекцию биохимико-фармакологическими препаратами.

Результаты диссертационной работы можно использовать при проведении радиоэкологического мониторинга и для разработки мероприятий, обеспечивающих устойчивое развитие животноводства в условиях техногенного загрязнения территорий.

Личный вклад диссертанта. Представленная работа является частью плановых исследований лаборатории №2 “Радиобиология сельскохозяйственных животных” (1991-1992 гг.) и сектора №3 “Молекулярная биология сельскохозяйственных животных” (1993-2007 гг.). Автору принадлежит основная роль в выборе направлений исследований, выполнении большинства экспериментов, анализе и обобщении полученных результатов. Сформулированы основные положения и выводы.

В работе частично использованы материалы совместных исследований сотрудников института к.б.н. Кобялко В.О. и к.б.н. Коноплевой И.В.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на ІІ съезде по радиационным исследованиям (Киев, 1993); ІІ International  Conference  “RADIO-BIOLOGICAL CONSEQUENCES OF NUCLEAR ACCIDENTS” (Москва, 1994); II Обнинском симпозиуме по радиоэкологии (Обнинск, 1996); ІІІ съезде по радиационным исследованиям (Москва, 1997); II Всероссийском съезде фотобиологов (Пущино, 1998); Международной научно-практической конференции “Эколого-генетические проблемы животноводства и эко-логически безопасные технологии производства продуктов питания” (Дубровицы, Москов-ская область, 1998); Международной конференции “Проблемы противолучевой защиты” (Москва, 1998);  Международной научно-практической конференции “Проблемы ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных землях в отдаленный после чернобыльской катастрофы период” (Мичуринск, Брянская область, 1999); региональной научно-практической конференции ”Инновационное развитие: достижения ученых Калужской области для народного хозяйства” (Обнинск, 1999); Между-народной научно-практической конференции “Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения” (Брянск, 1999); ІV съезде по радиационным иссле-дованиям (Москва, 2001); научно-практической конференции “Роль творческого наследия академика ВАСХНИЛ В.М. Клечковского в решении современных проблем сельскохозяй-ственной радиологии” (Москва, 2000); Международной научной конференции “Биотехно-логия на рубеже двух тысячелетий” (Саранск, 2001); ІІ Международной конференции “Неионизирующие электромагнитные излучения в биологии и медицине” (Калуга, 2002); Международной конференции “Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами” (Тула, 2003); научной конференции “Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты” (Санкт-Петербург, 2004); Международной научно-практической конференции “Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных” (Воронеж, 2004); ІІ международной конференции  “Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами” (Тула, 2004); Международной конференции “Радиобиологические эффекты, риск, минимизация, прогноз” (Киев, 2005); 3rd International Conference in Lithuania “Metals in the environment” (VILNIUS, 2006); Международной научно-производственной конференции “Актуальные проблемы ветеринарной патологии и морфологии животных” (Воронеж, 2006); V съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2006); Международной конференции “Радиоэколо-гия: итоги, современное состояние и перспективы” (Москва, 2008).

Материалы диссертационной работы доложены на межлабораторном научном семинаре ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии 21 января 2010 года.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 54 печатных работ, в том числе 17 статей.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, 4 глав собственных исследований, заключения, выводов, списка литературы, приложения. Диссертационная работа изложена на 244 страницах машинописи, иллюстрирована 20 таблицами и 48 рисунками. Список литературы содержит 433 источника, из которых 246 на русском и 187 на иностранном языках.

Спонсоры: Экспериментальные исследования по оценке биологических эффектов кадмия выполнены при финансовой поддержке правительства Калужской области и Российского фонда фундаментальных исследований.

Грант № 02-04-96026 “Биологические эффекты кадмия при хроническом воздействии в малых и больших дозах“. Руководитель Мирзоев Э.Б.

Грант № 04-04-97217 ”Отдаленные биологические эффекты кадмия при хроническом поступлении в организм крыс с питьевой водой“. Руководитель Мирзоев Э.Б.

Грант № 09-04-97539 “Биологические эффекты кадмия в малых дозах при хроническом воздействии в антенатальный и постнатальный периоды развития крыс”. Руководитель Мирзоев Э.Б.

Благодарности. Хочу выразить благодарность коллегам и сотрудникам института, которые оказывали содействие в подготовке диссертационной работы. Благодарность хочу выразить научному консультанту д.б.н., академику Россельхозакадемии Алексахину Р.М. за помощь в подготовке диссертации и советы, д.б.н., академику РАЕН Санжаровой Н.И. за содействие при разработке методологии по “Оценке воздействия техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении животноводства в экологически неблагополучных регионах”, д.вет.н., профессору Исамову Н.Н. и д.б.н. Спирину Е.В. за консультации в вопросах животноводства и дозиметрии сельскохозяйственных животных, д.б.н., профессору Гераськину С.А. за консультации по вопросам воздействия малых доз ионизирующего излучения, д.с-х.н. Ратникову А.Н., д.б.н. Филипасу А.С. и д.б.н., профессору Ульяненко Л.Н. за доброжелательное отношение, к.б.н. Кобялко В.О. за дружескую поддержку, сотрудникам сектора №3 к.б.н. Шевченко Т.С., к.б.н. Коноплевой И.В., Губиной О.А., Фроловой Н.А. и Зыряновой Н.Ю. за помощь в проведении экспериментальных работ. Отдельно хочу поблагодарить свою жену за её терпение и понимание моих увлечений.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Характеристика подопытных животных и схемы проведения экспериментов. Натурные и модельные исследования были проведены на 80-и коровах, 34-х овцах, 20-и супоросных свиноматках и 175-и крысах. В модельных экспериментах овец породы “Прекос” и крыс линии “Вистар” содержали в условиях вивария ГНУ ВНИИСХРАЭ Россельхозакадемии. Рационы овец были сбалансированы по основным питательным веществам согласно нормам Всероссийского института животноводства. Крысы получали стандартный рацион (фирма “ООО МЭСТ”). Содержание, кормление и уход за животными осуществляли в соответствии с требованиями “Правил проведения работ с использованием экспериментальных животных” (Приложение к приказу МЗ СССР от 12.08.1977 г. № 755).

Для изучения биологического действия ионизирующего излучения в малых дозах на млекопитающих были проведены следующие эксперименты. Первая серия опытов была выполнена на 11-и овцах живой массой 30-37 кг в возрасте 1-1,5 года. Животных подвергали пролонгированному воздействию -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр. По истечении девяти мес овцы, облученные в дозах 0,1 и 0,5 Гр, были повторно подвергнуты острому воздействию -излучения в летальной (6 Гр) и сублетальной (2 Гр) дозах, соответственно (вторая серия опытов). Третья серия опытов была проведена на 12-и овцах, подвергнутых однократному острому воздействию -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах. Образцы периферической крови отбирали при однократном и повторном остром воздействии на 1-е, 2-е, 3-и, 5-е, 7-е, 10-е, 15-е, 20-е, 25-е, 30-е сут, а при пролонгированном – на 1-е, 5-е, 10-е, 15-е, 30-е, 60-е и 90-е сут исследования.

Облучение овец проводили на установке ГУЖ–24 (источник излучения 137Cs с энергией -квантов 0,67 МэВ). Дозы -излучения были определены целью и задачами исследования и моделировали лучевое поражение различной степени тяжести. Мощность дозы -излучения при остром воздействии составляла 1,5 Гр/час, а при пролонгированном - 1 сГр/час. При пролонгированном воздействии животных подвергали -излучению в течение 10-и час непрерывно (доза 0,1 Гр) и в течение 5-и сут по 10 час в сут (доза 0,5 Гр). Интенсивность и равномерность облучения контролировали с помощью клинического дозиметра типа 27012 и сферической ионизационной камеры АК-253. Неравномерность облучения не превышала 15%.

Биологические эффекты кадмия изучали в модельных экспериментах на крысах линии “Вистар”. В опытах с однократным воздействием раствор нитрата кадмия вводили внутри-брюшинно в дозе 0,5 мг/кг, а с хроническим - давали взамен питьевой воды. Для этого нит-рат кадмия растворяли в воде до конечной концентрации  0,05 и 0,1 мг/л, что соответствова-ло 50 и 100 предельно допустимой концентрации  в питьевой воде (ГОСТ 2874-82).

Хроническое воздействие нитрата кадмия в постнатальный период развития изучали на 45-и крысах, живой массой 250±20 грамм.  Среднесуточная доза кадмия при поступлении с питьевой водой в организм крыс составляла 3 и 6 мкг/кг. При расчете дозы учитывали средний вес  (250 грамм), потребление воды в сут (15 мл), всасывание кадмия из желудочно-кишечного тракта (5%). Животные были разделены на три группы по 15 голов в каждой. Крысы опытных групп получали раствор нитрата кадмия в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л, а контрольной – питьевую воду.

Ответную реакцию организма при хроническом воздействии кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития исследовали на 90 крысах (поколение F1 и F2). Родители подопытных крыс первого поколения за месяц до спаривания получали питьевую воду с нитратом кадмия в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л (антенатальное воздействие). После молочного периода вскармливания были сформированы три группы животных по 15 голов в каждой. Крысы опытных групп в течение 365-и сут постнатального периода развития также получали раствор нитрата кадмия в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л. Второе поколение животных было получено от первого. Родители крыс второго поколения до спаривания были подвергнуты хроническому воздействию нитрата кадмия в антенатальный и в течение 365-и сут постнатального периода развития. После молочного периода вскармливания были сформированы три группы животных по 15 голов в каждой. Крысы опытных групп в течение 365-и сут постнатального периода развития также получали раствор нитрата кадмия в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л, а контрольной – питьевую воду.

Однократное воздействие нитрата кадмия изучали на 40 крысах, живой массой 230±20 грамм. Животные были разделены на две группы по 20 голов в каждой.

Дозы (концентрации) кадмия и сроки отбора периферической крови, тимуса, селезенки, почек, печени были определены целью и задачами исследования. Образцы органов и периферической крови отбирали под нембуталовым наркозом.

Натурные исследования по оценке физиологического состояния коров при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях проводили в условиях хозяйств “Новая жизнь”, “Боевик”, “Волна революции” Новозыбковского района Брянской области. Плотность загрязнения территории по 137Cs составляла, соответственно 185-555, 370-740, 740-1480 кБк/м2. Объектом исследования служили клинически здоровые животные породы “Черно-пестрая” в возрасте 5-7 лет (по 20 голов из каждого хозяйства). Облучение их организма, в основном, было связано с потреблением кормов, содержащих долгоживущие радионуклиды, преимущественно 137Cs и 90Sr. В качестве контроля было выбрано хозяйство “Кривское” Боровского района Калужской области.

Эксперименты по изучению влияния сопутствующих факторов, в частности физиологических изменений во время беременности и вакцинации, на молекулярно-клеточ-ные показатели были проведены на супоросных свиноматках породы “Крупная Белая” в хозяйствах “Гурьяново” и “Тарутино” Калужской области (по 10 голов из каждого хозяйст-ва). В хозяйстве “Гурьяново” вакцинацию животных против паратифа и лептоспироза прово-дили на фоне применения витаминных препаратов (тривит, элеовит). Кроме того, в рацион свиноматок включали органическое соединение селена (ДАФС), который оказывает антиоксидантное действие. В хозяйстве “Тарутино” витаминные препараты не применяли.

Кровь у овец и коров брали из яремной вены, у свиноматок из хвостовой вены, у крыс под нембуталовым наркозом из каудальной полой вены. В качестве антикоагулянта использовали цитрат натрия.

Методы исследования

  • Регистрацию СХЛ осуществляли на собранной из стандартных блоков установке, работающей в квантовометрическом режиме [Журавлев А.И. и Асанов М.И., 1991].
  • Определение содержания МДА, ДК и ТК в плазме и клетках крови проводили спектрофометрически [Гончаренко М.С. и Латинова А.М., 1985; Журавлев А.И. и др., 1989].
  • Содержание -токоферола и ретинола в плазме крови определяли методом микроколоноч-ной высокоэффективной жидкостной хроматографии [Скурихин В.Н. и Двинская Л.М., 1989]
  • Активность аденилатциклазы в лизатах лимфоцитов и тромбоцитов периферической крови определяли методом тонкослойной хроматографии, используя в качестве субстрата ферментативной реакции 14С-АТФ [Шевченко А.С., 1994].
  • Проницаемость плазматической мембраны клеток периферической крови и тимуса для ионов Са2+ определяли по пассивной проницаемости плазматической мембраны и интенсив-ности внутриклеточного накопления радионуклида 45Са2+ [Шевченко А.С. и др., 1997].
  • Синтез ДНК в клетках определяли по включению 3H-тимидина [Шевченко А.С. и др., 1991].
  • Интенсивность обмена ионов кадмия в эритроцитах и тимоцитах крыс оценивали по скорости входа и выхода радионуклида 109Cd из клеток [Мирзоев Э.Б. и др., 2006а].
  • Содержание металлотионеинов (МТ) в гомогенатах тканей органов животных определяли радиохимическим методом [Eaton D.L. and Toal B.F., 1982].
  • Общее содержание белка в плазме крови и тимоцитах оценивали по методу Лоури.
  • Содержание кальция в плазме крови супоросных свиноматок определяли атомно-эмис-сионным методом после растворения зольного осадка [Обухов А.И. и Плеханова И.О., 1991].
  • Экстракцию общих липидов плазмы периферической крови проводили по методу Фолча.
  • Процентное соотношение жирных кислот в общих липидах плазмы крови определяли методом газо-жидкостной хроматографии [Методические указания …, 1973; Пустовой В.К., 1978].
  • Клетки периферической крови животных выделяли методом дифференциального центрифугирования и центрифугирования в градиенте плотности фиколл-пака [Сунгуров А.Ю., 1985; Boyum A., 1968].
  • Жизнеспособность клеток оценивали в тесте с трипановым синим.
  • Количество эритроцитов и лейкоцитов в периферической крови определяли в камере Горяева [Клиническая …, 1985].

Экспериментальный материал был обработан методом вариационной статистики с использованием критерия t-Стьюдента. Различия значений считали достоверными при р<0,05 [Лакин Г.Ф., 1990].

РЕЗУЛЬТАТЫ  ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Молекулярно-клеточные критерии оценки ответной реакции организма овец при пролонгированном воздействии ионизирующего излучения в малых дозах

1.1. Оценка интенсивности процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов и содержания -токоферола и ретинола в плазме крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в малых дозах

Исследование физиологического состояния овец, подвергнутых пролонгированному воздействию -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр, не обнаружило отклонений клинико-гематологических показателей от нормы. В то же время оценка интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ выявила следующие особенности.

Концентрация МДА в плазме крови облученных овец  имела тенденцию к снижению в начальные сроки исследования (рис. 1). Наиболее выраженный характер изменений отмечали при воздействии в дозе 0,5 Гр. Аналогичную динамику регистрировали при определении количества ДК и ТК. У овец, подвергнутых пролонгированному воздействию ионизирую-щего излучения в дозе 0,1 Гр, уменьшение уровня ДК в плазме крови наблюдали в течение всего периода исследования (рис. 1). На 30-90-е сут значения этого показателя были ниже исходных на 11-17% (р<0,05). С увеличением дозы воздействия достоверные изменения концентрации ДК отмечали во все сроки исследования при отсутствии отклонений у интактных животных. По сравнению с ДК изменения ТК в плазме крови носили более выраженный характер. Минимальные значения этого показателя регистрировали на 10-е и 60-е сут после облучения в дозе 0,1 Гр, что, соответственно, составило 37% и 34% от исход-ного уровня (р<0,05). При воздействии в дозе 0,5 Гр концентрация ТК на 15-е, 30-е и 60-е сут исследования составила 28% от исходных данных (р<0,05). Следовательно, облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр ингибировало процесс свободнорадикального ПОЛ, которое характеризовалось снижением концентрации МДА, ДК и ТК в плазме крови.

Вероятно, низкий уровень продуктов процесса свободнорадикального ПОЛ в организме обеспечивается системой биоантиоксидантов. Экспериментальное подтверждение этого предположения было получено при определении концентрации -токоферола и ретинола в плазме крови облученных овец. Оценка уровня -токоферола в плазме крови выявила тенденцию к снижению значений показателя в течение всего периода исследования (рис. 2). Напротив,  концентрация ретинола  в плазме  крови овец, подвергнутых пролонгиро- ванному воздействию ионизирующего излучения в малых дозах, возрастала (рис. 2). При об-

Рис. 2. Концентрации -токоферола и ретинола в плазме крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в малых дозах

лучении в дозе 0,1 Гр значения показателя превышали исходные на 18% (1-е сут), 25% (5-е сут) и 38% (15-е сут). С увеличением дозы воздействия концентрация ретинола достоверно возрастала на 38% (1-е и 5-е сут), 30% (10-е сут) и 33% (25-е сут). В остальные сроки исследования изменения носили менее выраженный характер.

Возможно, изменения концентрации -токоферола и ретинола в плазме крови являются компенсаторной реакцией организма  на лучевое  воздействие. В частности, сниже-

ние уровня -токоферола может быть результатом утилизации и элиминации его из организма за счет усиления окислительных реакций. В то же время увеличение содержания ретинола в плазме крови облученных животных в определенной степени связано с активацией процесса всасывания каротина в кишечнике и превращения его в ретинол. Более того, -токоферол предохраняет ретинол от окисления и способствует его накоплению в организме [Галкина С.И., 1984; Грищук С.В. и Дудин В.И., 2008].

Таким образом,  пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр приводит к снижению в плазме крови содержания МДА, ДК, ТК и -токоферола при одновременном повышении уровня ретинола.

1.2. Активность аденилатциклазы в лимфоцитах и тромбоцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному воздействию -излучения в малых дозах

Оценка активности аденилатциклазы в лимфоцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному воздействию ионизирующего излучения в дозе 0,1 Гр, выявила тенденцию к снижению значений показателя в течение всего периода исследования (табл. 1). С увеличением дозы облучения регистрировали более выраженный характер изменений активности фермента. Так, на 1-е сут величина показателя была ниже исходных данных на 59,6% (p<0,05). Аналогичные изменения активности аденилатциклазы наблюдали при стимулировании простагландином Е1 (PGЕ1).

В тромбоцитах овец, подвергнутых пролонгированному воздействию ионизирующего излучения в дозе 0,1 Гр, отмечали ингибирование активности фермента на 1-5-е сут исследования с последующим повышением на 30-е сут (табл. 2 и 3). Увеличение дозы облучения овец (0,5 Гр), напротив, приводило к повышению активности фермента на 1-е сут после воздействия (р<0,05). В дальнейшем наблюдали уменьшение значений показателя в 3 раза на 5-е сут и увеличение в 2,5 раза на 30-е сут исследования (р<0,05).

Стимулирование активности аденилатциклазы PGЕ1 (10-5 моль/л) и форсколином (10-6 моль/л) обнаружило аналогичные изменения.  Следует  отметить, что наиболее выраженный характер изменений активности фермента регистрировали при использовании форсколина.

Таблица 1. Базальная и стимулированная PGЕ1 активность аденилатциклазы в лимфоцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в малых дозах, пмоль/(106 клеток • мин)

Сроки исследования,  сутки

Базальная

активность

Стимулированная

PGЕ1 активность

Коэффициент

стимуляции

0,1 Гр

Исходные данные

1,09±0,23

0,78±0,10

0,76±0,25

1

0,91±0,07

0,59±0,23

0,68±0,31

5

0,64±0,04

0,81±0,31

1,29±0,74

0,5 Гр

Исходные данные

1,09±0,23

0,78±0,10

0,76±0,25

1

0,44±0,15*

0,23±0,08*

0,73±0,42

5

0,45±0,33

0,89±0,63

1,70±0,80

Примечание: здесь и далее *  - достоверно относительно исходных данных при p<0,05

Таблица 2. Базальная и стимулированная PGЕ1 активность аденилатциклазы в  тромбоцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в малых дозах, пмоль/(108 клеток • мин)

Сроки исследования,  сутки

Базальная

активность

Стимулированная

PGЕ1 активность

Коэффициент

стимуляции

0,1 Гр

Исходные данные

2,88±0,29

1,69±0,49

0,53±0,13

1

2,37±0,23

2,42±0,21

1,03±0,07*

5

0,41±0,09*

0,16±0,09*

0,58±0,38

30

10,89±1,75*

3,69±1,09

0,37±0,16

0,5 Гр

Исходные данные

2,88±0,29

1,69±0,49

0,53±0,13

1

6,18±0,36*

2,90±1,45

0,49±0,21

5

0,93±0,13*

1,15±0,16

1,29±0,27*

30

7,16±0,27*

5,61±0,17*

0,79±0,01

Таблица 3. Базальная и стимулированная форсколином активность аденилатциклазы в тромбоцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в малых дозах, пмоль/(108 клеток • мин)

Сроки исследования,  сутки

Базальная

активность

Стимулированная

форсколином

активность

Коэффициент

стимуляции

0,1 Гр

Исходные данные

2,88±0,29

5,43±0,81

2,76±1,19

1

2,37±0,23

9,90±0,69*

4,31±0,66

5

0,41±0,09*

2,14±0,13*

4,61±1,21

30

10,89±1,75*

15,25±0,33*

1,44±0,20

0,5 Гр

Исходные данные

2,88±0,29

5,43±0,81

2,76±1,19

1

6,18±0,36*

22, 25±3,05*

3,65±0,71

5

0,93±0,13*

4,33±0,56

5,00±1,08

30

7,16±0,27*

18,93±1,18*

2,66±0,26

Таким образом, пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр приводило к снижению активности аденилатциклазы в лимфоцитах периферической крови. В тромбоцитах периферической крови в зависимости от дозы -излучения наблюдали разнонаправленный характер изменений. Стимулируемая форсколином и PGЕ1 активность фермента в лимфоцитах и тромбоцитах имела более выраженный характер.

1.3. Оценка проницаемости плазматической мембраны для ионов  Са2+  в эритроцитах и нейтрофилах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному воздействию -излучения  в малых дозах

Исследование проницаемости плазматической мембраны нейтрофилов овец, подверг-нутых пролонгированному воздействию -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр, выявило следую-щие особенности (табл. 4). Облучение овец приводило к снижению пассивной проницаемо-сти мембраны  нейтрофилов  для  ионов Са2+ на 1-е сут наблюдения и повышению на 5-10-е сут (р<0,05). На 60-е сут регистрировали уменьшение величины этого показателя до уровня контроля. В то же  время  интенсивность внутриклеточного накопления ионов Са2+ возраста-

Таблица 4. Проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в нейтрофилах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в дозах 0,1 и 0,5 Гр, фмоль/(клеток • мин)

Сроки исследования,

Интенсивность внутриклеточного накопления ионов 45Са

Пассивная проницаемость

сутки

0,1 Гр

0,5 Гр

0,1 Гр

0,5 Гр

до облучения

29,9±6,5

29,9±6,5

155,0±32,3

155,0±32,3

1

18,8±5,2

35,5±5,2

38,5±4,2*

55,3±16,0*

5

22,9±9,2

56,0±18,5*

185,5±12,9*

255,0±25,0*

10

17,7±4,6

30,2±3,0

217,0±12,7*

232,0±16,2*

15

37,2±3,4

37,4±4,3

198,0±56,2

209,0±18,3

60

31,4±5,2

33,5±4,4

138,4±16,2

144,6±17,3

Примечание: здесь и далее *  - достоверно относительно исходных данных при p<0,05

ла, хотя в начальные сроки исследования в зависимости от дозы ионизирующего излучения отмечали разнонаправленный характер изменений. В нейтрофилах овец, облученных в дозе 0,5 Гр, значения показателя были увеличены. Напротив, с уменьшением  дозы воздействия наблюдали тенденцию к снижению. Следовательно, облучение овец в малых дозах модифицировало проницаемость плазматической мембраны нейтрофилов периферической крови. Вероятно, обнаруженные изменения обусловлены активацией мембранных белков, осуществляющих перенос ионов Са2+ против градиента концентрации (системы Са2+-Nа+-обмена и Са2+-Мg2+-АТФазы). Увеличение пассивной проницаемости плазматической мембраны нейтрофилов для ионов Са2+ можно объяснить нарушением её барьерных функций.

Подтверждение выдвинутых предположений было продемонстрировано на эритроци-тах периферической крови облученных овец. Эритроциты являются более простой “модельной системой”, так как в них, в отличие от лимфоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов, отсутствуют компартменты секвестирования Са2+ (митохондрии, эндоплазматический ретикулум, кальцисомы) и система Са2+-Nа+-обмена. Ингибирование Са2+-Мg2+-АТФазы ортованадатом натрия позволяет оценить пассивную проницаемость плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+.

Облучение овец в дозе 0,1 Гр приводило к достоверному повышению пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ на 5-15-е сут исследования (табл. 5). При увеличении дозы воздействия значения этого показателя возрастали на 1-15-е сут (р<0,05). На 60-е сут регистрировали уменьшение её величины до уровня контроля.

Увеличение пассивной проницаемости плазматической мембраны косвенно подтверждает её  структурные  изменения,  поэтому  одним  из  критериев функциональной

Таблица 5. Пассивная проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в

эритроцитах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в дозах 0,1 и 0,5 Гр, фмоль/(клеток • мин)

Сроки исследования,

Пассивная проницаемость

сутки

Контроль

0,1 Гр

0,5 Гр

до облучения

0,170±0,005

0,168±0,008

0,172±0,009

1

0,165±0,008

0,152±0,007

0,272±0,022*

5

0,172±0,009

0,240±0,025*

0,214±0,042

10

0,167±0,005

0,224±0,017*

0,243±0,027*

15

0,173±0,009

0,251±0,021*

0,235±0,015*

60

0,166±0,011

0,176±0,023

0,178±0,021

активности клеток является способность к удалению избыточных количеств ионов Са2+, поступающих через плазматическую мембрану.

Таким образом, оценка пассивной проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+ в нейтрофилах периферической крови овец, подвергнутых пролонгированному облучению в дозах 0,1 и 0,5 Гр, выявила нелинейный характер изменений. Интенсивность внутриклеточного накопления ионов Са2+ в нейтрофилах была увеличена, хотя в начальные сроки исследования в зависимости от дозы ионизирующего излучения наблюдали разнонаправленный характер изменений. В эритроцитах периферической крови отмечали повышение пассивной проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+, которое свидетельствует об изменении её структуры.

2. Индукция адаптивного ответа у овец

2.1. Оценка интенсивности процесса свободнорадикального перекисного окисления липидов, содержания -токоферола и ретинола, процентного соотношения жирных кислот в плазме крови овец, подвергнутых острому воздействию -излучения в

сублетальной и летальной дозах однократно и  повторно после пролонгированного облучения в малых дозах

Овцы, подвергнутые пролонгированному воздействию -излучения в дозах 0,5 и 0,1 Гр, через девять мес были повторно облучены в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах, соответственно. Облучение овец в дозе 2 Гр на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,5 Гр снижало интенсивность СХЛ в плазме крови (рис. 3). Максимальное уменьшение уровня показателя наблюдали на 5-15-е сут исследования (34-50% от исходных данных). Однократное острое воздействие в дозе 2 Гр повышало интенсивность СХЛ в плазме крови. Значение показателя возрастало на 2-е, 3-и, 20-е и 25-е сут исследования и составило 162%, 149%, 142% и 161%, соответственно (р<0,05).

Облучение овец в летальной дозе (6 Гр) на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр обнаружило нелинейный характер изменений интенсивности СХЛ (рис. 3). Так, к исходу 2-х сут значение показателя  возрастало  на 14%.  Затем, в период с 3-х по 15-е сут ре- гистрировали снижение её уровня в 1,2 и 1,7 раза. В дальнейшем (20-30-е сут) наблюдали некоторое повышение интенсивности СХЛ, хотя значения её были ниже исходных данных. В

Рис. 3. Интенсивность СХЛ в плазме крови однократно и повторно облученных  овец

то же время однократное острое воздействие в летальной дозе усиливало интенсивность СХЛ в плазме крови на 1-е и 3-и сут исследования.  Максимальное повышение регистриро-вали на 3-и сут, что составило 142% от исходных данных (р<0,05). В дальнейшем на 5-е и 7-е сут отмечали уменьшение уровня показателя с последующим увеличением на 15-25-е сут (121-138% от исходных данных, р<0,05).

Следовательно, однократное облучение овец в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах повышало интенсивность СХЛ в плазме крови. Уровень интенсивности её был сравнительно одинаков, однако при облучении овец в дозе 6 Гр отмечали сдвиг максимума значений к начальным срокам исследования. Кроме того, регистрировали уменьшение величины этого показателя ниже исходных данных. Напротив, повторное облучение овец в дозах 2 и 6 Гр после пролонгированного воздействия в малых дозах характеризовалось снижением интенсивности СХЛ.

Оценка количества промежуточных и конечных продуктов процесса свободноради-кального ПОЛ выявила следующие особенности. Содержание МДА в плазме крови повторно облученных овец имело тенденцию к увеличению (рис. 4). У животных, подвергнутых воздействию -излучения в дозе 2 Гр, наблюдали уменьшение уровня МДА с момента облучения. На 3-и, 5-е и 20-е сут значение показателя возрастало. Однократное острое воздействие в дозе 2 Гр повышало содержание МДА в плазме крови овец. В течение первых 2-х сут регистрировали увеличение его уровня. На 3-и сут исследования наблюдали уменьшение величины этого показателя до исходных данных. В последующие сроки (5-25-е сут) концентрация МДА возрастала и  максимальные значения отмечали на 7-е и 15-е сут.

Облучение овец в летальной дозе на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр снижало концентрацию МДА в начальные сроки исследования с последующим повышением на 5-30-е сут (рис. 4). Напротив, однократное острое воздействие в летальной дозе увеличивало значение показателя к исходу 2-х сут. На 3-и, 5-е и последующие сроки исследования регистрировали фазовый характер изменений. Следует отметить, что минимальные значения этого показателя были ниже исходных данных на 13,7%.

Содержание ДК в плазме крови повторно облученных животных имело тенденцию к снижению (рис. 5). У овец, подвергнутых воздействию -излучения  в дозе 2 Гр на фоне про-лонгированного облучения в дозе 0,5 Гр, наблюдали уменьшение значений показателя на 1-е сут  исследования  с  последующим  повышением  на  3-и сут.  Напротив, однократное острое облучение овец в дозе 2 Гр  обнаружило  тенденцию к увеличению на 1-е сут с последующим уменьшением на 2-е и 3-и сут. В дальнейшем изменения показателя носили нелинейный характер. 

Рис. 4. Концентрация МДА в плазме крови однократно и повторно облученных  овец

Облучение овец в летальной дозе на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр достоверно снижало значение показателя на 30-е сут (рис. 5). Однократное воздействие в летальной дозе повышало уровень ДК в период с 1-х по15-е сут развития лучевой патологии. В последующие сроки исследования наблюдали некоторое уменьшение величины этого показателя, однако различия значений были недостоверны.

Рис. 5. Концентрация ДК в плазме крови однократно и повторно облученных  овец

Определение концентрации ТК в плазме крови овец, подвергнутых повторному острому воздействию -излучения в дозе 2 Гр, выявило тенденцию к повышению значений показателя (рис. 6). В то же время концентрация ТК в плазме крови однократно облученных овец возрастала. На 1-е сут после воздействия в дозе 2 Гр содержание ТК составило 157% (р<0,05). В дальнейшем (на 2-е и 3-и сут) регистрировали некоторое уменьшение уровня показателя, хотя его значения были выше исходных данных на 20% и 27%, соответственно. Максимальное увеличение составило 191% на 20-е сут исследования (р<0,05).

Облучение овец в летальной дозе на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр обнаружило тенденцию к снижению уровня ТК (рис. 6). Следует отметить, что динамика значений  показателя  при  повторном  облучении носила нелинейный характер. Однократное

Рис. 6. Концентрация ТК в плазме крови однократно и повторно облученных  овец

острое воздействие в летальной дозе (6 Гр) повышало содержание ТК в плазме крови овец. Так, на 1-е сут после воздействия значение этого показателя составило 256% от исходных данных (р<0,05). В течение всего периода исследования изменения концентрации ТК в плазме крови носили нелинейный характер при максимуме значений на 10-е сут (488%, р<0,05).

Следовательно, при повторном остром воздействии -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах через девять мес после пролонгированного облучения овец в малых дозах отсутствовала выраженная активация процесса свободнорадикального ПОЛ. В то же время однократное облучение овец в дозах 2 и 6 Гр инициировало процесс свободнорадикального ПОЛ в плазме крови. Развитие лучевой патологии  характеризовалось повышением интенсивности СХЛ и уровня промежуточных и конечных продуктов окисления липидов. Изменения интенсивности СХЛ и концентрации ТК в плазме крови овец носили более выраженный характер по сравнению с ДК и МДА.

Субстратом процесса свободнорадикального ПОЛ в организме млекопитающих  являются ненасыщенные жирные кислоты, поэтому в плазме крови овец, подвергнутых острому воздействию -излучения в сублетальной и летальной дозах однократно и повторно после пролонгированного облучения в малых дозах определяли их процентное соотношение. Основное внимание уделяли соотношению линолевой кислоты и её метаболитов.

Облучение овец в дозе 2 Гр на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,5 Гр приводило к уменьшению концентрации линолевой кислоты в течение всего периода наблюдения. Достоверные различия значений отмечали на 1-е (28,5%), 2-е (30,2%), 3-и (41,3%), 5-е (48,9%), 7-е (30,6%) и 15-е (13,4%) сут исследования. Аналогичные изменения регистрировали при определении содержания линоленовой кислоты. Так, концентрация линоленовой кислоты после воздействия была достоверно снижена в течение первых 20-и сут. Максимальное уменьшение значений показателя регистрировали на 5-е (86,1%) и 15-е (84,9%) сут. Содержание арахидоновой кислоты было ниже исходных данных на 2-е и 3-и сут после воздействия и составило 40,1% и 10,4%,  соответственно (р<0,05). В дальнейшем величина этого показателя возрастала. 

Изменения концентрации мононенасыщенных и насыщенных жирных кислот носили нелинейный характер при увеличении их содержания в общей фракции липидов. На 1-е сут после облучения уровень пальмитолеиновой кислоты был снижен на 28% (р<0,05). В последующие сроки (2-20-е сут) величина показателя возрастала и составила от исходных данных на 3-и (394%), 5-е (343,3%), 7-е (148,7%) и 20-е (142%) сут (р<0,05).  К концу опыта (25-е и 30-е сут) содержание пальмитолеиновой кислоты было ниже исходных данных на 30,7% и 46%, соответственно (р<0,05). Напротив, концентрация стеариновой кислоты после воздействия возрастала в течение всего периода наблюдения. Аналогичные изменения были выявлены при определении содержания олеиновой кислоты.

Динамика индекса насыщенности липидов (отношение насыщенных жирных кислот к ненасыщенным) имела нелинейный характер. Повторное облучение овец приводило к повышению индекса насыщенности липидов в начальные сроки исследования (157% от исходных данных на 3-и сут). В дальнейшем регистрировали снижение значений показателя, хотя уровень его был выше исходных данных.

Однократное острое воздействие в сублетальной дозе (2 Гр) характеризовалось уменьшением количества линолевой кислоты в течение всего периода исследования. На 1-е, 3-и и 25-е сут величина этого показателя составила 47,2%, 29,5% и 31,8% от исходных данных, соответственно (p<0,05). В то же время динамика концентрации линоленовой кислоты имела фазовый характер. Достоверное увеличение значений показателя регистрировали на 10-е (238%), 15-е (137,7%) и 20-е (231,7%) сут, а уменьшение – на 1-е (69,7%) и 25-е (25,9%) сут после воздействия. Определение концентрации арахидоновой кислоты выявило нелинейный характер изменений. После облучения наблюдали как снижение, так и  повышение  величины этого показателя. Максимальное уменьшение регист-

рировали на 3-и сут (65,9%, p<0,05), а увеличение – на 10-е сут (174%).

Процентное содержание мононенасыщенных и насыщенных кислот было повышено при некотором снижении их уровня ниже исходных на 10-е, 20-е и 30-е сут (олеиновая) и на 2-е сут (стеариновая).

Изменения индекса насыщенности липидов носили фазовый характер. На 1-е и 3-и сут после воздействия отмечали повышение относительного содержания насыщенных кислот на 16% и 53%, соответственно. В последующие сроки исследования  регистрировали некоторое уменьшение, а к концу опыта – увеличение значений данного показателя.

При облучении овец в летальной дозе (6 Гр) на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр на 1-7-е сут регистрировали достоверное снижение концентрации линолевой кислоты на 63,4-49,7% относительно исходных данных. К исходу 10-х и 20-х сут концентрация линолевой кислоты была увеличена и составила 105,3% и 109,2%, соответственно (р<0,05). Оценка процентного соотношения линоленовой и арахидоновой кислот в плазме крови выявила следующие особенности. Уменьшение концентрации линоленовой кислоты наблюдали сразу после облучения. Минимальные значения показателя отмечали на 1-е сут исследования (18% от исходных данных, р<0,05). В последующие сроки регистрировали повышение концентрации линоленовой кислоты, хотя уровень её с 2-х по 7-е сут был достоверно ниже исходных данных. К концу опыта (30-е сут) содержание линоленовой кислоты было выше исходных величин на 140% (р<0,05). Динамика концентрации арахидоновой кислоты имела фазовый характер. Так, на 2-е сут наблюдения значения показатели были ниже исходных на 24% (р<0,05). В дальнейшем отмечали менее выраженный характер изменений.

Напротив, содержание мононенасыщенных и насыщенных кислот возрастало. Концентрация пальмитолеиновой кислоты в течение первых 7-и сут была выше исходных данных. Максимальное повышение уровня этого показателя отмечали на 1-е сут (430%, р<0,05). В последующие сроки изменения пальмитолеиновой кислоты носили менее выраженный характер и имели значения близкие к контролю. Процентное содержание стеариновой кислоты было повышено в течение всего периода исследования. Достоверные различия значений регистрировали на 1-е, 2-е, 3-и, 5-е, 7-е и 15-е сут. Концентрация олеиновой кислоты возрастала в течение первых 15-и сут. Максимальное увеличение  значений показателя наблюдали на 1-е сут после воздействия (125%, р<0,05). Отношение насыщенных жирных кислот к ненасыщенным возрастало в первые  7 сут  после облучения. Максимальное повышение индекса насыщенности липидов отмечали на 2-е сут исследования (142%). В последующие сроки наблюдали постепенное снижение значений показателя.

Однократное облучение овец в дозе 6 Гр также приводило к изменению процентного соотношения жирных кислот. Так, количество линолевой кислоты было достоверно ниже исходных данных в течение всего периода исследования. Аналогичные изменения регистрировали при определении содержания линоленовой кислоты,  хотя  они  были менее выражены. В то же время динамика концентрации арахидоной кислоты имела фазовый  характер. Повышение её уровня отмечали на 7-е сут, что составило 276,5% от исходных значений (р<0,05). На 15-е, 20-е и 25-е сут величина этого показателя была достоверно ниже исходных данных и составила 41%, 74% и 7%, соответственно.

Концентрация мононенасыщенных и насыщенных кислот в плазме крови облученных овец, напротив, возрастала. Так, количество пальмитолеиновой кислоты было достоверно увеличено в течение первых 20-и сут (157,8-241%).  Содержание стеариновой кислоты было повышено во все сроки исследования. Максимальные значения показателя  наблюдали  на 25-е сут (146,3%, р<0,05). Динамика концентрации олеиновой кислоты носила фазовый характер. В зависимости от срока исследования регистрировали как повышение, так и снижение её величины. 

Оценка  индекса  насыщенности  липидов выявила увеличение значений показателя в

течение всего периода наблюдения. На 1-е сут доля насыщенных кислот была повышена и составила 136%. В дальнейшем значения показателя были выше исходных в 1,39-2,84 раза.

Следовательно, однократное и повторное облучение овец в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах после пролонгированного воздействия в малых дозах модифицировало процентное соотношение основных жирных кислот в плазме крови. У повторно облученных животных изменения носили менее выраженный характер. Наблюдали сглаживание процесса перераспределения жирных кислот в общей фракции липидов. Индекс насыщенности липидов был на уровне близком к показателям нормы на всем протяжении исследования. У однократно облученных овец динамика индекса насыщенности липидов носила нелинейный характер, что было обусловлено как приростом суммарного количества насыщенных, так и снижением содержания ненасыщенных жирных кислот. Отмечали повышение концентрации пальмитолеиновой и стеариновой кислот при одновременном снижении уровня линолевой и линоленовой. Динамика количества арахидоновой кислоты имела фазовый характер, причем амплитуда колебаний её при дозе ионизирующего излучения 6 Гр была наибольшей. Изменения содержания линолевой кислоты при облучении в дозе 2 Гр носили фазовый характер, а с увеличением дозы воздействия регистрировали достоверное уменьшение значений показателя во все сроки исследования.

Процесс свободнорадикального ПОЛ регулируется биоантиоксидантами, к числу которых относят  -токоферол и ретинол. Определение концентрации жирорастворимых витаминов в плазме крови овец, подвергнутых острому воздействию -излучения в сублетальной и летальной дозах однократно и повторно после пролонгированного облучения в малых дозах обнаружило следующие особенности. Так, у овец облученных в дозе 2 Гр на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,5 Гр в течение всего периода наблюдения не регистрировали существенных изменений концентрации -токоферола (рис. 7). В то же время однократное облучение овец в дозе 2 Гр повышало уровень -токоферола в плазме крови. Достоверные различия значений отмечали на 1-е (257%), 5-10-е (245-210%) и 30-е (186%) сут.

Облучение овец в летальной дозе на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр приводило к уменьшению концентрации -токоферола в плазме крови (рис. 7). Напротив, однократное острое облучение увеличивало уровень -токоферола в плазме крови.  Максимальные значения показателя регистрировали на 2-е (274%, р<0,05), 5-10-е (253-194%, р<0,05)  и 30-е (170%, р<0,05) сут исследования.

Содержание ретинола в плазме крови овец, подвергнутых острому воздействию -излучения в дозе 2 Гр на фоне пролонгированного облучения в дозе 0,5 Гр, было ниже исходных данных в течение первых 10-и сут (рис. 8). В дальнейшем уровень этого показате-

Рис. 7. Концентрация -токоферола в плазме крови однократно и повторно облученных овец

ля возрастал до исходных значений. Однократное острое воздействие -излучения в сублетальной дозе (2 Гр) также снижало концентрацию ретинола. Так, на 1-е сут исследования уменьшение составило 68% (р<0,05),  а на 5-7-е сут - 64-40% (р<0,05). В дальнейшем значения показателя возрастали, хотя и были ниже исходных данных.

Рис. 8. Концентрация ретинола в плазме крови однократно и повторно облученных овец

Облучение овец в летальной дозе (6 Гр) на фоне пролонгированного воздействия в дозе 0,1 Гр приводило к снижению концентрации ретинола в течение всего срока исследования. В то же время однократное острое воздействие -излучения в дозе 6 Гр обнаружило нелинейный характер изменений значений показателя. Содержание ретинола на 2-е сут было уменьшено на 83,7% (р<0,05), а на 5-7-е сут – на 59,6-85,1% (р<0,05).

Оценка клинических показателей выявила наиболее короткий латентный период и выраженные симптомы лучевой болезни у овец, однократно облученных в летальной дозе. Через 3 час после воздействия наступала вялость, а на 7-е сут отмечали понос. К концу исследования наблюдали депрессию и эпиляцию. В зависимости от периода болезни регистрировали нарушение частоты пульса и температуры тела. К 25-м сут пали две овцы, а на 30-е сут – остальные. У животных, облученных в сублетальной и летальной дозах после пролонгированного воздействия в малых дозах, клинические симптомы были несколько сглажены. Причем при повторном облучении в летальной дозе не наблюдали гибели овец.

Таким образом, при остром воздействии -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах через девять мес после пролонгированного облучения овец в малых дозах отсутствовала выраженная активация процесса свободнорадикального ПОЛ. В плазме крови животных отмечали снижение интенсивности СХЛ, тенденцию к повышению концентрации МДА и слабое изменение содержания ДК и ТК, уровней -токоферола, ретинола. Однократное облучение овец в дозах 2 и 6 Гр инициировало процесс свободнорадикального ПОЛ в плазме крови. При развитии лучевой патологии  наблюдали увеличение интенсивности СХЛ и концентрации МДА, ДК и ТК. Изменения интенсивности СХЛ и содержания ТК носили более выраженный характер. Активация процесса свободнорадикального ПОЛ приводила к изменению процентного соотношения жирных кислот в плазме крови и характеризовалась как приростом суммарного количества насыщенных, так и снижением содержания ненасыщенных жирных кислот. Очевидно, что облучение овец  сопровождается окислением ненасыщенных жирных кислот, в частности линолевой кислоты и её метаболитов. Дефицит линолевой кислоты можно объяснить фазовым изменением арахидоновой кислоты, так как она является предшественником последней, а та, в свою очередь, – простагландинов и лейкотриенов. Следствием активации процесса свободнорадикального ПОЛ явилось изменение концентрации -токоферола и ретинола, которое наступало до клинического проявления лучевой болезни. Следовательно, обнаруженные изменения интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ после однократного воздействия -излучения в сублетальной и летальной дозах можно рассматривать как один из патогенетических факторов лучевой болезни.

Сравнительный анализ исследованных показателей при однократном и повторном облучении овец демонстрирует, что пролонгированное воздействие -излучения в дозах 0,1 и 0,5 Гр модифицирует реакцию организма при последующем облучении в сублетальной и летальной дозах. Полученные результаты подтверждают роль процесса свободнорадикаль-ного ПОЛ в индукции АО и указывают на возможность его проявления через  девять мес после предварительного облучения в малых дозах.

3. Однократное и хроническое воздействия кадмия в малых дозах на крыс

3.1. Хроническое воздействие кадмия в малых дозах на крыс

Хроническое воздействие кадмия в малых дозах моделировали поступлением раствора Cd(NO3)2 в организм крыс взамен питьевой воды. Концентрации металла составляли 0,05 и 0,1 мг/л, что соответствовало среднесуточным дозам 3 и 6 мкг/кг. Оценка количества лейкоцитов в периферической крови крыс выявила достоверное уменьшение его значений  в течение первых 60-и сут исследования у животных, получавших раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л. На 90-е сут значения показателя возрастали и превышали уровень контроля (р<0,05). С увеличением концентрации металла в питьевой воде (0,1 мг/л) достоверное снижение количества лейкоцитов регистрировали на 30-е сут. В дальнейшем величина показателя возрастала до контрольных значений.

Определение количества эритроцитов в периферической крови обнаружило следующие особенности. У животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, наблюдали рост значений показателя. Напротив, увеличение уровня кадмия в питьевой воде приводило к снижению количества эритроцитов в течение первых 60-и сут и повышению на 90-е сут исследования (p<0,05).

Оценка интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ выявила разнонаправленный характер изменений концентрации МДА в тимоцитах, в плазме и эритроцитах периферической крови. Хроническое поступление нитрата кадмия в организм крыс в концентрации 0,1 мг/л повышало содержание МДА в плазме крови (рис. 9). Достоверные различия значений наблюдали на 60-е сут исследования. С уменьшением уровня металла в питьевой воде (0,05 мг/л) регистрировали тенденцию к снижению величины показателя. Следует отметить, что на 60-е и 90-е сут исследования различия значений между показателями животных опытных групп были достоверны.

В эритроцитах периферической крови содержание МДА было повышено на 30-е сут исследования  (рис. 9). Достоверные различия значений наблюдали у животных, которые получали питьевую воду с кадмием в концентрации 0,05 мг/л. На 60-е сут значения показателя у подопытных крыс были ниже контроля.  На 90-е сут в зависимости от уровня металла в питьевой воде регистрировали разнонаправленный характер изменений: при концентрации кадмия в питьевой воде 0,05 мг/л отмечали увеличение, а при 0,1 мг/л – умень- шение содержания МДА.

В тимоцитах подопытных животных концентрация МДА была ниже контроля в течение первых 60-и сут исследования и достоверно возрастала на 90-е сут (рис. 9).

Разнонаправленный характер  изменений  содержания МДА в тимоцитах, в плазме и эритроцитах  периферической  крови, вероятно, зависит от уровня биоантиоксидантов и кад-

мия, а также синтеза металлотионеинов (МТ) в клетках. В частности, накопление кадмия в эритроцитах и тимоцитах  крыс при хроническом воздействии получило подтверждение при исследовании скорости входа и выхода радионуклида 109Cd. Скорость входа является результирующей потоков поступления и АТФ-зависимого удаления ионов Cd2+ из клеток.  В то же время скорость выхода фактически является критерием активности ион-транспортирующих АТФаз. Исследования показали, что скорость входа радионуклида 109Cd в эритроциты крыс, подвергнутых хроническому воздействию кадмия, повышается (рис. 10), а в тимоциты – снижается на 30-е сут и увеличивается на 90-е сут исследования (рис. 11). Следовательно, обнаруженные изменения скорости входа радионуклида 109Cd в клетки носят

Рис. 10. Скорость входа (А) и выхода (Б) 109Cd в эритроцитах крыс при хроническом поступлении кадмия с питьевой водой

Рис. 11. Скорость входа (А) и выхода (Б) 109Cd в тимоцитах крыс при хроническом поступлении кадмия  с питьевой водой

нелинейный характер и с увеличением концентрации металла в питьевой воде смещаются в более ранние сроки наблюдения. Предполагается, что это обусловлено нарушением проницаемости плазматической мембраны и/или модификацией активности ион-транспортирующих АТФаз. Подтверждение  этого  предположения  было  получено при  определении  скорости выхода радионуклида 109Cd  из  клеток.

Так,  в  эритроцитах скорость выхода радионуклида была повышена в течение первых 60-и сут и снижена на 90-е сут исследования. Аналогичные изменения отмечали и в тимоци- тах.  Учитывая  тот  факт,  что  удаление ионов Cd2+ из  клеток  является АТФ-зависимым, то

увеличение скорости выхода радионуклида 109Cd свидетельствует об активации ион-транспортирующих АТФаз, а уменьшение на 90-е сут – об истощении энергетических ресурсов клетки.

По мере накопления в клетках ионы Cd2+ могут оказывать негативное влияние на структурно-функциональное состояние молекулы ДНК. Оценка интенсивности синтеза ДНК в тимоцитах выявила повышение значений показателя в течение первых 60-и сут и снижение – на 90-е  сут  исследования  (рис. 12). Предполагается, что обнаруженные изменения зависят от внутриклеточной концентрации ионов Cd2+: низкие уровни металла активируют синтез ДНК, а  высокие, напротив, – ингибируют. Не исключается и негативное влияние конечных

продуктов процесса свободнорадикального ПОЛ, так как на 90-е сут исследования концентрация МДА в тимоцитах была увеличена.

Таким образом, хроническое поступление нитрата кадмия с питьевой водой в организм крыс в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л в течение 90 сут приводило к изменению количества клеток в периферической крови.  Модификация количества лейкоцитов и эритро-

цитов в периферической крови носила фазовый характер и отражала общую реакцию системы кроветворения. В тимоцитах, плазме и эритроцитах периферической крови крыс отмечали изменение концентрации МДА. Синтез ДНК в тимоцитах была повышен в течение первых 60-и сут исследования и снижен на 90-е сут. Кроме того, регистрировали рост интенсивности внутриклеточного накопления кадмия по скорости входа и выхода радионуклида 109Cd.

3.2. Биологические эффекты кадмия при хроническом воздействии в антенатальный и постнатальный периоды развития крыс

3.2.1. Ответная реакция организма крыс (поколение F1), подвергнутых хроническому воздействию нитрата кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития

Определение содержания лейкоцитов в периферической крови подопытных животных  выявило разнонаправленный характер изменений значений показателя в зависимости от уровня кадмия в питьевой воде. У крыс, которые получали раствор металла в концентрации 0,05 мг/л, на 120-е сут исследования отмечали повышение количества лейкоцитов на 37% (р<0,05). В дальнейшем на 210-е и 365-е сут наблюдали уменьшение  величины показателя до контрольных значений. С увеличением концентрации кадмия в питьевой воде (0,1 мг/л), напротив, регистрировали достоверное снижение количества клеток на 120-е сут. В последующие сроки значения показателя возрастали до уровня контроля.

Оценка количества эритроцитов у подопытных животных обнаружила фазовый характер изменений. У крыс, получавших раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, на 120-е и 210-е сут исследования наблюдали повышение значений показателя с последующим снижением на 365-е сут (р<0,05).  С увеличением уровня металла в питьевой воде рост количества клеток регистрировали на 210-е и 365-е сут исследования (р<0,05).

Поступивший в организм млекопитающих кадмий накапливается в тканях органов и индуцирует синтез МТ, которые выполняют функции детоксификации и действуют как ловушка для свободных радикалов [Котеров А.Н. и Филиппович И.В., 1995; Klaassen C.D. et al., 2009]. Определение содержания МТ в тканях печени крыс, подвергнутых хроническому воздействию кадмия, выявило следующие особенности (рис. 13). При концентрации металла в питьевой воде 0,05 мг/л повышение значений показателя регистрировали на 210-е сут (р<0,05), а при 0,1 мг/л - на 120-е сут (р<0,05). Следует отметить, что различия значений между показателями животных опытных групп были достоверны на 120-е сут.

В почках изменения уровня МТ носили слабо выраженный характер (рис. 13). Увеличение значений показателя регистрировали на 365-е сут у крыс, которые получали питьевую воду с кадмием в концентрации 0,1 мг/л (р<0,05). В этот период различия значений между показателями животных опытных групп также были достоверны.

В тканях селезенки содержание МТ возрастало в течение всего срока исследования (рис. 13). Достоверные различия значений отмечали на 365-е сут у животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,1 мг/л.

Вероятно, обнаруженные изменения зависят от метаболизма кадмия и его концентра-

ции в органе. Синтез МТ в организме животных сопровождается мобилизацией биологи-чески активных веществ (глюкортикоиды, глутатион, интерлейкины, белки теплового шока), которые  могут  оказывать влияние на интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ. Следует отметить, что в инактивации свободных радикалов тиоловые группы в составе МТ

обладают высокой реакционной способностью: причем цистеин в составе МТ более эффективен, чем в составе глутатиона.

Оценка интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ выявила увеличение концентрации МДА в плазме крови крыс в начальные сроки исследования (рис. 14). У животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, достоверные различия значений наблюдали на 120-е и 210-е сут. В дальнейшем отмечали уменьшение его уровня до контрольных значений. С увеличением содержания кадмия в питьевой воде повы-

Рис. 14. Содержание МДА в плазме и эритроцитах крови крыс (поколение F1), подвергнутых хроническому воздействию кадмия

шение величины показателя регистрировали на 120-е сут (р<0,05). В последующие сроки исследования концентрация МДА была практически на уровне контроля. Следует отметить, что различия значений между показателями животных опытных групп были достоверны на 210-е сут.

В эритроцитах периферической крови крыс, подвергнутых хроническому воздейст-вию кадмия, наблюдали фазовый характер изменений содержания МДА (рис. 14). У живот- ных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, на 120-е сут отмечали снижение значений показателя (р<0,05), а на 210-е и 365-е сут – увеличение (р<0,05). С повышением уровня металла в питьевой воде на 120-е и 365-е сут регистрировали уменьшение величины показателя, а на 210-е сут – увеличение (р<0,05). Достоверные раз-личия значений между показателями животных опытных групп наблюдали на 210-е и 365-е сут исследования.

Следствием модификации интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ является изменение состава и свойств липидов мембран клеток, что отражается на их функциональных характеристиках, в частности на проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+.

Оценка проницаемости плазматической мембраны тимоцитов для ионов Са2+ у крыс, подвергнутых хроническому воздействию кадмия, выявила снижение интенсивности внутриклеточного накопления радионуклида 45Са2+ на 120-е сут (рис. 15). В  последующие сроки исследования значения показателя возрастали. Достоверные различия значений отмечали на 210-е сут. В то же время пассивная проницаемость плазматической мембраны была ниже уровня контроля практически во все сроки наблюдения (рис. 15). В зависимости от концентрации металла в питьевой воде уменьшение значений этого показателя регистрировали на 120-е или 210-е сут (р<0,05).

Ионы Cd2+ подавляют транспорт ионов Са2+ через плазматическую мембрану, поэтому пассивная проницаемость плазматической мембраны  тимоцитов  для ионов Са2+ у животных опытных групп была ниже контрольных значений. Аналогичные изменения интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ отмечали на 120-е сут исследования. Очевидно, что это обусловлено снижением пассивной проницаемости плазматической мембраны и активацией системы АТФ-зависимого удаления ионов Са2+. Последующее увеличение значе- ний этого показателя, вероятно, связано с нарушением структурно-функционального состояния плазматической мембраны, ингибированием активности АТФаз и ростом внутри-

Рис. 15. Интенсивность внутриклеточного накопления (А) и пассивная проницаемость плазматической мембраны (Б) для ионов Са2+ в тимоцитах крыс (поколение F1), подвергнутых хроническому воздействию кадмия

клеточной концентрации ионов Cd2+, которые замещают ионы Са2+ в клеточных структурах.

Хроническое воздействие кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития крыс (поколение F1) оказывало влияние на функциональное состояние молекулы ДНК. Оценка синтеза ДНК в тимоцитах выявила достоверное повышение значений показателя на 120-е сут исследования у животных опытных групп (рис. 16). На 210-е и 365-е сут регистрировали снижение интенсивности этого показателя (р<0,05). Достоверные различия значений между показателями животных опытных групп наблюдали на 210-е сут.

Таким образом, хроническое воздействие кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития крыс (поколение F1) характеризуется изменением: количества лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови, содержания МТ в тканях органов (печени, почек, селезенки), концентрации МДА в плазме и эритроцитах периферической крови, проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+ и уровня синтеза ДНК в тимоцитах. Обнаруженные на 120-е сут исследования изменения носят компенсаторно-приспособительный характер и свидетельствуют о формировании адаптивно-защитных реакций организма. Дальнейшее поступление нитрата кадмия с питьевой водой приводит к развитию негативных реакций в тимоцитах крыс.

3.2.2. Ответная реакция организма крыс (поколение F2), подвергнутых хроническому воздействию нитрата кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития

Исследование количества лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови подопытных крыс выявило следующие особенности: содержание лейкоцитов  в  периферической крови в течение всего периода наблюдения было ниже контрольных значений и физиологической нормы. Лейкопения была более выражена у животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,1 мг/л (p<0,05). Достоверные различия значений между показателями животных опытных групп отмечали на 120-е и 365-е сут исследования.

Определение содержания эритроцитов в периферической крови крыс, подвергнутых хроническому воздействию нитрата кадмия, обнаружило разнонаправленный характер изме-нений на 120-е сут. При концентрации металла в питьевой воде 0,05 мг/л наблюдали повышение (p<0,05), а при 0,1 мг/л – тенденцию к снижению. В последующие сроки исследования содержание эритроцитов в периферической крови подопытных животных было на уровне контроля. Различия значений между показателями животных опытных групп  были достоверны на 120-е сут.

Оценка содержания МТ в органах крыс (поколение F2) выявила нелинейный характер изменений (рис. 17). В тканях печени отмечали повышение синтеза МТ на 120-е сут с последующим уменьшением ниже контрольных значений на 210-е и 365-е сут исследования. Наиболее выраженный характер изменений наблюдали у животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,1 мг/л (p<0,05). Различия значений  между  показа-

телями животных опытных групп были достоверны на 120-е сут.

В почках регистрировали аналогичную динамику значений показателя, однако эти изменения носили менее выраженный характер (рис. 17). Достоверные  различия значений между показателями животных опытных групп отмечали на 210-е сут исследования. Анализ концентрации МТ в селезенке выявил нелинейный характер изменений (рис. 17). На 120-е и 210-е сут наблюдали увеличение значений показателя с последующим уменьшением на 365-е сут. Различия значений между показателями животных опытных групп были достоверны на 120-е и 210-е сут исследования.

Исследование интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ обнаружило  изменение содержания МДА в плазме и эритроцитах периферической крови (рис. 18). В плазме крови подопытных животных на 120-е сут регистрировали увеличение концентрации МДА с последующим уменьшением на 365-е сут исследования (p<0,05). Различия значений между  показателями  животных  опытных  групп  были достоверны  на  120-е и  365-е  сут. В эритроцитах периферической крови на 120-е сут содержание МДА, напротив,  было снижено (рис. 18). В  дальнейшем (210-е сут)  в зависимости от концентрации кадмия в питьевой воде регистрировали разнонаправленный характер изменений. К концу эксперимента (365-е сут) значения показателя в клетках животных контрольной и опытных групп практически были  на одинаковом уровне. Вероятно, изменения интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ зависят от концентрации кадмия, МТ и биоантиоксидантов в тканях организма.

Рис. 18. Содержание МДА в плазме и эритроцитах крови крыс (поколение F2), подвергнутых хроническому воздействию кадмия

Модификация интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ оказывает влияние на функциональные характеристики клеток, в частности на поддержание Са-гомеостаза. Интенсивность внутриклеточного накопления ионов Са2+ в тимоцитах  крыс, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, возрастала в течение всего периода исследования (рис. 19). Достоверные различия значений регистрировали на 365-е сут. Возможно, обнаруженные изменения были обусловлены увеличением пассивной проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+  на 210-е и 365-е сут. У животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,1 мг/л на  120-е  сут  отмечали  снижение интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+, а на 210-е сут – повышение (p<0,05). В дальнейшем регистрировали уменьшение величины показателя до контрольных значений. В то же время пассивная проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ практически была на уровне контроля. Отсутствие изменений пассивной проницаемости  плазматической  мембраны  связано  с  тем,  что  ионы Cd2+ подавляют тран- спорт ионов Ca2+  через плазматическую мембрану. Предполагается, что обнаруженные изменения обусловлены структурно-функциональным состоянием плазматической мембраны клеток и ингибированием активности ион-транспортирующих АТФаз, и зависят от концентрации кадмия в питьевой воде и продолжительности его поступления в организм крыс.

Рис. 19. Интенсивность внутриклеточного накопления (А) и пассивная проницаемость плазматической мембраны (Б) для ионов Са2+ в тимоцитах крыс (поколение F2), подвергнутых хроническому воздействию кадмия

Длительное хроническое воздействие нитрата кадмия на организм крыс (поколение F2) может вызывать повреждение ДНК [Coogan T.P. et al., 1992; Hansen K. and Stern R.M., 1984]. Оценка интенсивности синтеза ДНК в тимоцитах выявила следующие особенности (рис. 20). У животных, которые получали раствор нитрата кадмия в концентрации 0,05 мг/л, на 120-е сут отмечали активацию синтеза ДНК с последующим снижением на 210-е сут исследования (p<0,05). В дальнейшем (365-е сут) величина данного показателя возрастала. Аналогичную динамику интенсивности синтеза ДНК наблюдали при увеличении концентрации кадмия в питьевой воде. Различия значений между показателями животных опытных групп  были достоверны на 120-е  сут исследования.

Таким образом, ответная реакция организма крыс (поколение F2), которые в антенатальный и постнатальный периоды развития были подвергнуты хроническому воздействию нитрата кадмия, характеризуется изменением: количества лейкоцитов и эритроцитов в периферической крови, содержания МТ в тканях органов (печени, почек, селезенки), концентрации МДА в плазме и эритроцитах периферической крови, проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+ и уровня синтеза ДНК в тимоцитах. Полученные результаты свидетельствуют о развитии негативных реакций на клеточном уровне и в системе органов кроветворения.

3.3. Содержание малонового диальдегида и проницаемость плазматической мембраны тимоцитов крыс для ионов Са 2+ при внутрибрюшинном  введении кадмия

Внутрибрюшинное введение нитрата кадмия в дозе 0,5 мг/кг выявило тенденцию к повышению интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ практически во все сроки наблюдения.  В то же время изменения пассивной проницаемости плазматической мембраны носили фазовый характер (табл. 6). На 1-е сут исследования отмечали достоверное уменьшение значений показателя с последующим увеличением до уровня контроля на 5-е сут. В дальнейшем регистрировали тенденцию к снижению пассивной проницаемости мембраны для ионов Са2+ относительно контрольных значений.

Оценка интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ в тимоцитах обнару-жила тенденцию к уменьшению концентрации  МДА в начальные сроки исследования (рис. 21).  Очевидно, что стабилизация уровня МДА обусловлена модификацией активности биоантиоксидантов. Более того, в организме млекопитающих ионы Cd2+ индуцируют синтез МТ, которые их связывают и действуют как ловушка для свободных радикалов.

Показано, что увеличение токсической нагрузки кадмия на млекопитающих (2,5 мг/кг)  приводит  к повышению  интенсивности  процесса  свободнорадикального  ПОЛ  при

Таблица 6. Проницаемость плазматической мембраны тимоцитов крыс для ионов Са2+  при внутрибрюшинном введении кадмия, фмоль/(клеток • мин)

Сроки исследования,

сутки

Интенсивность внутри-клеточного накопления ионов  Са2+

Пассивная проницаемость мембран для ионов Са2+

Контроль

15,2±1,6

32,0±4,5

1

19,5±1,9

19,5±0,6*

5

19,8±3,8

37,1±3,8

10

16,7±3,5

24,9±2,4

15

19,3±1,1

24,9±1,3

Примечание: * - достоверно относительно контроля при p<0,05

одновременном снижении уровня супероксиддисмутазы, глутатиона и активности глутатион-трансферазы [Karmakar R. et al., 1998; Hussain T. et al., 1987]. Сравнительный анализ ответной реакции организма млекопитающих позволяет говорить о различиях при воздействии металла в больших и малых дозах.

Таким образом, при внутрибрюшинном введении нитрата кадмия крысам в дозе 0,5 мг/кг в тимоцитах наблюдаются стабилизация уровня МДА и тенденция к повышению интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+  при одновременном снижении пассивной проницаемости плазматической мембраны.

4. Воздействие техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении

животноводства в экологически неблагополучных регионах

4.1. Содержание малонового диальдегида и проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в эритроцитах периферической крови коров при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях

В отдаленный период (через 10 лет) после аварии на Чернобыльской АЭС проводили обследование состояния здоровья коров в условиях хозяйств “Новая жизнь”, “Боевик”, “Волна революции” Новозыбковского района Брянской области. У клинически здоровых животных оценивали проницаемость плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ и содержание МДА.

Определение концентрации МДА в эритроцитах периферической крови коров выявило следующие особенности. Наибольшее содержание МДА в клетках отмечали у животных хозяйства “Боевик” (0,268 отн. ед.). В хозяйствах “Новая жизнь” и “Волна революции” значение показателя в эритроцитах периферической крови коров было несколько ниже и составило 0,245 и 0,255 отн. ед., соответственно. Инкубирование клеток в изотонической и гипертонической средах в течение 30 мин при t-370 С повышало уровень МДА. Наиболее выраженный характер  изменений при дополнительном стресс-воздействии регистрировали в эритроцитах периферической крови коров из хозяйства “Волна революции”. Следует отметить, что увеличение содержания МДА в эритроцитах животных свидетельствует об активации интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ.

Оценка пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ обнаружила достоверное увеличение величины показателя у коров из хозяйства “Боевик” (табл. 7). Инкубирование эритроцитов в гипертонической среде в  течение 30 мин при t-370 С повышало пассивную проницаемость плазматической мембраны. Максимальные значения показателя наблюдали у животных из хозяйства “Волна революции”. Следовательно, обследование коров при ведении животноводства на радиоактивно загрязненных территориях выявило увеличение пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ и концентрации МДА. Инкубирование эритроцитов в гипертонической среде обнаружило изменения в мембране, которые проявляются при дополнительном стресс-воздействии и характеризуются изменением функционального состояния клеток.

Таблица 7. Пассивная проницаемость плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+  при длительном содержании коров на радиоактивно загрязненных территориях, фмоль/(клеток • мин)

Хозяйство

Плотность

загрязнения

территории по 137Cs, кБк/м2

Пассивная проницаемость

Среда инкубирования

Изотоническая

Гипертоническая

“Кривское”,

Калужской обл.

Контроль

  0,156±0,0013

0,182±0,002

“Новая жизнь”

  185-555

0,144±0,004

0,184±0,004

“Боевик”

  370-740

  0,170±0,005*+

0,194±0,025

“Волна революции”

740-1480

0,157±0,008

  0,220±0,014*+

Примечание: * - достоверно  относительно контроля при p<0,05;

+ - достоверно относительно хозяйства “Новая жизнь” при p<0,05

Причиной обнаруженных нарушений, вероятно, являются изменения в структуре клеток-предшественников костномозгового  кроветворения.  Следствием  этого  может быть

снижение неспецифического  иммунитета,  в  частности фагоцитарной активности нейтрофи-лов. Так, активация  нейтрофилов  характеризуется  резким усилением  образования суперок-сид анион радикала; ей  предшествует увеличение концентрации ионов Са2+ в цитоплазме за

счет поступления из внеклеточной среды и внутриклеточных пулов [Shaafi R.I. and Molski T.F., 1990], поэтому увеличение проницаемости плазматической мембраны клеток при отклонении осмолярности среды от физиологических условий изотоничности может быть причиной модификации механизма активации клеток, приводящей в итоге к уменьшению образования супероксид анион радикала и угнетению фагоцитарной активности. Эти предположения согласуются с данными по снижению фагоцитарной активности нейтрофилов периферической крови животных при длительном содержании на радиоактивно загрязненных территориях [Сыпин В.Д. и Егоров В.Г., 1998].

Ключевая роль системы Са2+-гомеостаза и процесса свободнорадикального ПОЛ показана в патогенезе различных заболеваний [Акоев И.Г. и Мотлох Н.Н., 1984]. В связи с этим нарушение проницаемости плазматической мембраны клеток для ионов Са2+ и активацию процесса свободнорадикального ПОЛ можно рассматривать в качестве дополнительного фактора риска развития патологии сельскохозяйственных животных.

4.2. Содержание малонового диальдегида в эритроцитах периферической крови супоросных свиноматок

Исследование интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ у супоросных свиноматок хозяйства “Тарутино” выявило, что в эритроцитах периферической крови содержание МДА перед опоросом увеличивается на 60%. После опороса содержание МДА в эритроцитах периферической крови было снижено (рис. 22). Аналогичные данные получены на стельных коровах. В последние месяцы стельности процесс свободнорадикального ПОЛ в плазме крови активируется, а после отела – ингибируется. У стельных коров с низким содер- жанием витаминов в крови до отела отмечается послеродовая патология (задержание последа), а  также  изменение клеточного и гуморального иммунитета [Мяльдзин А.Р., 1990; Гугушвили Н.Н., 2003].

Следовательно, увеличение интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ до и снижение  после  опороса являются  физиологическим  процессом  и  характеризуют период

супоросности. Вакцинация сельскохозяйственных животных также приводит к повышению интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ [Шахов А.Г., 2004]. Иммунизация свиноматок в период супоросности может усилить интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ и привести  к срыву защитно-компенсаторного потенциала орга- низма и развитию пре- и постнатальной патологии потомства. Учитывая то, что эффективным способом защиты организма от токсичных продуктов ПОЛ является использо-

вание антиоксидантов, вакцинацию супоросных свиноматок против паратифа и лептоспироза проводили на фоне применения витаминных препаратов (тривит, элеовит).

Оценка интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ у свиноматок выявила достоверное снижение содержания МДА в эритроцитах периферической крови на 85-е сут супоросности и после опороса (табл. 8). Очевидно, что ингибирование процесса свободнорадикального ПОЛ обусловлено применением витаминных препаратов.

Исследование пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ обнаружило  тенденцию  к уменьшению значений показателя на 85-е сут супоросности и после опороса (табл. 8). Возможно, это связано не только со стабилизацией структуры мембраны, но и снижением концентрации кальция в плазме крови. Как видно из таблицы 8, содержание кальция в плазме крови свиноматок  на 85-е сут супоросности  и после опороса было ниже исходных данных (p<0,05).

Таблица 8. Молекулярно-клеточные показатели супоросных свиноматок

Сроки исследования

Содержание МДА в эритроцитах, фмоль/клетку

Проницаемость мембран эритроцитов для ионов Са2+, фмоль/(клеток • мин)

Содержание Са в плазме крови,

мг/мл

Синтез ДНК в лимфоцитах,

Имп./мин

55 сутки супоросности

1,23±0,09

0,14±0,01

  2,5±0,10

  265±35,0

85 сутки супоросности

0,22±0,02*

0,13±0,01

2,1±0,15*

118±11,5*

после опороса

0,28±0,02*

0,11±0,01

1,5±0,02*

249±13,5

Примечание: *- достоверно относительно 55 суток супоросности, p<0,05

Определение синтеза ДНК в лимфоцитах периферической крови супоросных свиноматок выявило снижение его интенсивности на 85-е сут супоросности (p<0,05).  После опороса  значения этого показателя были на уровне исходных данных (табл. 8). Вероятно, что ингибирование синтеза ДНК в лимфоцитах периферической крови супоросных свиноматок связано с вакцинацией животных.

Таким образом, содержание МДА в эритроцитах периферической крови свиноматок в последние месяцы супоросности увеличивается, а после опороса – уменьшается. Применение витаминных препаратов перед вакцинацией супоросных свиноматок снижает  проницаемость плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+  и концентрацию МДА. Кроме того, отмечаются ингибирование синтеза ДНК в лимфоцитах периферической крови и уменьшение уровня кальция  в плазме крови.

4.3. Методология оценки воздействия техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении животноводства в экологически неблагополучных регионах

Для оценки воздействия техногенных факторов на сельскохозяйственных животных изучают  экологическую  ситуацию и  состояние  их  здоровья  на  разных уровнях биологи-

ческой организации: молекулярно-клеточном,  органном, организменном и популяционном.

На основе данных мониторинга окружающей среды определяют факторы, масштабы,

характер и интенсивность воздействия. Учитывают следующие факторы: физические, химические и биологические. В свою очередь физические факторы подразделяют на ионизирующие и неионизирующие излучения, а химические – на пестициды и тяжелые металлы. По масштабам загрязнения выделяют локальные, региональные и глобальные уровни; по характеру воздействия – острое и хроническое; по интенсивности – низкие и высокие уровни.

В большинстве случаев экологическая ситуация характеризуется одновременным воздействием этих факторов и невысоким уровнем экспозиции радиоактивных и токсичных веществ. При анализе данных мониторинга основное внимание обращают на содержание в воде и кормах радиоактивных и химических веществ, продолжительность их поступления в организм животных. В условиях сочетанного техногенного воздействия в относительно малых дозах, когда имеющаяся симптоматика неспецифична и полиморфна, важным источником информации является оценка физиологического состояния сельскохозяйствен-ных животных.

Хронический  характер  воздействия  и  невысокий уровень экспозиции действующих

агентов не вызывают специфических изменений в организме, однако оказывают влияние на

процессы внутриклеточного метаболизма. Длительное хроническое воздействие, в конечном итоге, приводит к истощению резервных возможностей организма и изменению гомеостаза на разных уровнях биологической организации. Наиболее ранние изменения наблюдают на молекулярно-клеточном уровне и определяют по структурно-функциональному состоянию ДНК (ядерной и митохондриальной), митохондрий и плазматической мембраны. Следует отметить, что на этом уровне грань между деструктивными и адаптационными процессами является весьма условной и регистрируемые изменения в большинстве случаев носят обратимый характер.

Нарушения кроветворения, функциональной активности детоксикационной и выдели-тельной систем свидетельствуют об изменении гомеостаза на уровне органов. Поэтому обра-щают внимание на показатели белоксинтезирующей, мочевинообразующей и антитокси-ческой функций, на активность ферментов – щелочной фосфатазы, лактатдегидрогеназы, -глутамилтрансферазы, на интенсивность пролиферации клеток и содержание токсичных элементов в органах.

Изменения гомеостаза на уровне целостного организма регистрируют клиническими, биохимическими и иммунологическими методами и определяют по количеству и качеству получаемой продукции. Необходимо отметить, что качество продукции включает не только соответствие санитарно-гигиеническим требованиям по содержанию токсичных элементов, но и пищевую и питательную ценность.

На уровне популяции воздействие техногенных факторов оценивают по характерис-тике стада, показателю заболеваемости, продуктивности. Особое внимание обращают на сопутствующие факторы (технологии кормления и содержания животных в стойловый и пастбищный периоды, качество кормов, полноценность рациона по микро- и макроэлементам, эндемичность региона по ряду элементов, в частности по йоду и селену, проведение селекционной работы и ветеринарно-санитарных мероприятий).

Характеристика стада включает количество животных, возраст, живую массу, процент яловости, абортов, выбраковки, антенатальной и постнатальной смертности. Длительное поступление токсичных элементов в организм сельскохозяйственных животных сказывается на структуре их поголовья (стада). Большой процент яловости и абортов свидетельствует о нарушении воспроизводительной функции животных и подтверждается акушерско-гинекологическими заболеваниями (эндометриты, маститы). Более того, рождение слабого и нежизнеспособного потомства влияет на уровень антенатальной и постнатальной смертности [Адаптация агросферы…, 2006].

Показатель заболеваемости – это соотношение различных заболеваний, регистрируе-мых на конкретной территории за определенный промежуток времени. Распространение и течение инфекционных заболеваний зависят от наследственной предрасположенности и иммунитета сельскохозяйственных животных. В то же время снижение иммунитета может быть обусловлено экологическими факторами, поэтому проводят сравнительный анализ инфекционных и незаразных заболеваний до и после воздействия техногенных факторов.

Таким образом, при ведении животноводства на техногенно загрязненных террито-риях воздействие факторов физической, химической и биологической природы на сельскохо-зяйственных животных необходимо оценивать на разных уровнях биологической организа-ции (молекулярно-клеточном, органном, организменном, популяционном) с учетом метабо-лизма и механизма действующего агента, величины и мощности дозы (концентрации) и длительности воздействия. На физиологическое состояние продуктивных животных оказывают влияние и сопутствующие факторы (технологии кормления и содержания животных в стойловый и пастбищный периоды, качество кормов, полноценность рациона по микро- и макроэлементам, проведение селекционной работы и ветеринарно-санитарных мероприятий, супоросность (стельность)). Изменения гомеостаза на молекулярно-клеточном уровне выявляются, как правило, до появления морфологических, физиологических и популяционных отклонений от нормы, поэтому обнаружение нарушений на начальных уровнях биологической организации позволит определить степень и тяжесть воздействия, обеспечит более рациональное использование сельскохозяйственных животных и снизит экономический ущерб от потери продуктов животноводства.

4.4. Выявление негативных изменений у сельскохозяйственных животных на молекулярно-клеточном уровне  и своевременная их коррекция биохимико-фармакологическими препаратами как способ обеспечения устойчивого развития животноводства на техногенно загрязненных территориях

При ведении животноводства на техногенно загрязненных территориях сельскохозяй-ственные животные подвергаются воздействию физических, химических и биологических факторов. Длительное хроническое поступление радионуклидов и тяжелых металлов в организм может оказывать негативное влияние на их здоровье и качество продукции (мясо, молоко), поэтому актуальность обеспечения сохранности поголовья продуктивных животных и формирования физиологически здорового стада в этих условиях не вызывает сомнений.

Основные защитные мероприятия направлены на ограничение поступления токсич-ных элементов в рацион животных по трофической цепи почва-растение и снижение их всасывания из  желудочно-кишечного тракта [Алексахин Р.М., 2006; Анненков Б.Н. и др., 2004; Корнеев Н.А. и Сироткин А.Н., 1987; Смирнов А.М., 2006; Сироткин А.Н. и Ильязов Р.Г., 2000; Пристер Б.С., 2006; Радиобиология и радиоэкология…., 1973]. Проведение этих мероприятий обеспечивает, главным образом, получение экологически чистых продуктов питания (мясо, молоко) и не исключает негативное влияние на физиологическое состояние сельскохозяйственных животных [Мирзоев Э.Б. и др., 2001а; Мирзоев Э.Б. и др., 2001б].

В модельных экспериментах на млекопитающих нами показано, что пролонгирован-ное (хроническое) воздействие ионизирующего излучения и кадмия в малых дозах приводит к развитию адаптивно-защитных и/или негативных реакций. Известно, что АО у млекопитающих наблюдается в течение года после предварительного облучения. Впоследствии, напротив, отмечается повышение чувствительности к повторному воздействию.

В натурных исследованиях установлено, что при длительном содержании коров на радиоактивно загрязненных территориях в эритроцитах периферической крови наблюдается  увеличение концентрации МДА и пассивной проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+. При инкубировании эритроцитов в гипертонической среде отмечаются изменения в мембране, которые проявляются при дополнительном стресс-воздействии и характеризуются нарушением функционального состояния клеток. В связи с этим для выявления адаптивных возможностей организма при ведении животноводства на техногенно загрязненных территориях в качестве информативного теста предлагается использовать дополнительное стресс-воздействие (инкубирование клеток в средах различной осмолярности) при определении молекулярно-клеточных показателей сельскохозяйственных животных. 

При содержании животных на техногенно загрязненных территориях токсичные элементы проникают через плацентарный барьер и оказывают влияние на потомство [Донник И.М. и Шкуратова И.А., 2008]. В модельных экспериментах показано, что длительное хроническое воздействие нитрата кадмия модифицирует реакцию организма крыс [Мирзоев Э.Б. и др., 2005б; Мирзоев Э.Б. и др., 2006б; Мирзоев Э.Б. и др., 2007б]. Если в первом поколении животных наблюдаются как адаптивно-защитные, так и негативные реакции на клеточном уровне, то во втором поколении – только негативные. При этом у крыс второго поколения изменения отмечали как на клеточном уровне, так и в системе кроветворения. Фактически, состояние здоровья млекопитающих при длительном хроническом воздействии токсичных элементов зависит от их суточного поступления в организм с кормом и водой, продолжительности и периода воздействия (антенатальный и/или постнатальный). Следует отметить, что при поступлении тяжелых металлов в ЖКТ млекопитающих в неорганической форме всасывается 1-5%, а в органической – до 30%. 

На физиологическое состояние сельскохозяйственных животных оказывают влияние многочисленные производственные (сопутствующие) факторы. Возможно, одним из факторов является несбалансированность рациона, так как при составлении его специалисты пользуются справочниками по кормлению, которые не учитывают особенности действия радионуклидов и тяжелых металлов на растения. Токсичные элементы не только накапли-ваются в растениях, но и модифицируют метаболические процессы, изменяя содержание амино- и жирных кислот, биоантиоксидантов, микро- и макроэлементов.  Более того, при хранении корма для животных могут окисляться, поэтому при составлении рациона для сельскохозяйственных животных необходимо пользоваться реальными данными по микро- и макроэлементам, биоантиоксидантам, незаменимым амино- и жирным кислотам. Состояние здоровья животных зависит от технологии их содержания, в частности в условиях дефицита солнечной инсоляции. В связи с этим при ведении животноводства на техногенно загрязненных территориях необходимо усовершенствовать традиционные технологии содержания животных и кормопроизводства. 

В пользу этого говорят и экспериментальные данные о повышении интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ в последние месяцы стельности коров и супоросности свиноматок [Мяльдзин А.Р., 1990; Мирзоев Э.Б. и др., 2004а]. У стельных коров с низким содержанием биоантиоксидантов в крови перед отелом отмечается задержание последа [Мяльдзин А.Р., 1990]. Кроме того, наблюдаются изменения клеточного и гуморального иммунитета [Гугушвили Н.Н., 2003]. Следует подчеркнуть, что в этот период для формирования колострального иммунитета животных вакцинируют. 

Ответная реакция организма сельскохозяйственных животных на действие ионизирую-щего излучения и вакцинацию [Шахов А.Г., 2004]  также характеризуется повышением интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ. Одновременное воздействие этих факторов в период супоросности (стельности) животного может усилить их реакцию и привести к срыву защитно-компенсаторного потенциала, что чревато возникновением различных форм пре- и постнатальной патологии. В связи с этим вакцинацию и/или иммунизацию супоросных (стельных) животных необходимо проводить на фоне применения витаминных препаратов.

Учитывая ключевую роль процесса свободнорадикального ПОЛ и рост внутриклеточ-ной концентрации ионов Са2+ в патогенезе различных заболеваний, модификацию их можно рассматривать в качестве фактора риска развития патологии сельскохозяйственных живот-ных. Своевременное выявление нарушений на молекулярно-клеточном уровне позволит принять адекватные меры по рациональному использованию животных и сформировать физиологически здоровое стадо.

В большинстве случаев изменения, регистрируемые на молекулярно-клеточном уров-не, носят обратимый характер. Более того, на ранних этапах развития нарушений можно проводить их коррекцию биохимико-фармакологическими препаратами, блокаторами мембранного транспорта двухвалентных катионов, адаптогенами и физическими факторами нерадиационной природы.

Облучение сельскохозяйственных животных характеризуется активацией процесса свободнорадикального ПОЛ и снижением концентрации антиоксидантов и ненасыщенных жирных кислот. Уровень антиоксидантов имеет существенное значение в формировании резистентности млекопитающих, поэтому их использование может быть одним из эффективных способов защиты организма от действия токсичных продуктов свободнорадикального ПОЛ.

Оценка  роли  жирорастворимых  витаминов  А и  Е  в  профилактике  биологического

действия ионизирующих излучений выявила радиопротекторный эффект -токоферола [Паранич А.В. и др., 1992]. Терапия препаратами ретинол-ацетат, -токоферол, тривит способствовала снижению интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ и повышению содержания антиоксидантов в организме животных [Белов А.Д. и др., 1997]. Аналогичные данные получены на супоросных свиноматках при использовании витаминных препаратов тривит и элеовит [Мирзоев Э.Б. и др., 2008а; Мирзоев Э.Б. и др., 2008б].

Препараты, содержащие вододисперсные формы -каротина, витамины Е и С, защи-щали тимус мышей от клеточного опустошения, индуцированного -излучением и стрессом, увеличивали эффективность репарации ДНК в клетках селезенки [Рябченко Н.И. и др., 1996б].

Для защиты организма от лучевых повреждений используют модификаторы продук-ции оксида азота (аминокислота l-аргинин, фенитоин). Фенитоин ослабляет повышенную продукцию оксида азота в тканях печени, слизистой оболочки тонкого кишечника, легких, сердца, головного мозга мышей в ранние сроки (6 и 24 час) после облучения [Конопляников А.Г. и др., 1999]. Предполагается, что уменьшение уровня индуцированных γ-излучением NO-радикалов в тканях животных обусловлено модификацией интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ и проницаемости плазматической мембраны клеток для ионов Са2+. Экспериментальное подтверждение этого нами было получено на крысах. Введение фенитоина в дозе 0,01 мг/г приводило к  снижению проницаемости плазматической мембраны клеток для ионов Са2+ и интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ. Аналогичные результаты были получены при действии импульсного электромагнитного поля [Мирзоев Э.Б. и др., 2001в], УФ- и ИК-излучений на организм животных [Мирзоев Э.Б. и др., 2004а].

Таким образом, выявление нарушений на молекулярно-клеточном уровне у сельско-хозяйственных животных при дополнительном стресс-воздействии и их своевременная коррекция биохимико-фармакологическими препаратами представляется наиболее эффективным способом обеспечения устойчивого развития животноводства на техногенно загрязненных территориях. Это позволит рационально использовать животных и сформировать физиологически здоровое стадо. На техногенно загрязненных территориях  рекомендуется составлять рацион для сельскохозяйственных животных на основе анализа кормов по содержанию микро- и макроэлементов, антиоксидантов, незаменимых амино- и жирных кислот и проводить вакцинацию на фоне применения витаминных препаратов. Максимальную эффективность мероприятий можно получить за счет оптимизации затрат на её проведение с учетом метаболизма и механизма действующего агента, величины и мощности дозы (концентрации) и длительности воздействия, индивидуальных особенностей каждого животного и специфики ведения сельскохозяйственного производства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Современная экологическая ситуация характеризуется техногенным загрязнением окружающей среды радионуклидами и тяжелыми металлами и различается по уровням и масштабам их воздействия. Циркуляция различного рода инфекций в регионах РФ и неблагоприятная ситуация по ряду заболеваний сельскохозяйственных животных позволяет выделить и биологический фактор воздействия. При ведении животноводства на техногенно загрязненных территориях на продуктивных животных оказывают влияние физические, химические и биологические факторы с невысоким уровнем экспозиции радиоактивных и токсичных веществ. Поэтому актуальность исследования биологических эффектов ионизи-рующего излучения и кадмия в малых дозах на млекопитающих не вызывает сомнений.

Представленные в настоящем исследовании результаты свидетельствуют о том, что пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр ингибирует процесс свободнорадикального ПОЛ и приводит к снижению в плазме крови концентрации МДА, ДК, ТК и -токоферола при одновременном повышении уровня ретинола. Следствием модификации процесса свободнорадикального ПОЛ является изменение состава и свойств липидов мембран клеток, что отражается на их функциональных характеристиках, в частности на способности к удалению избыточных количеств ионов Са2+.

Оценка пассивной проницаемости плазматической мембраны нейтрофилов перифе-рической крови облученных овец для ионов Са2+ выявила нелинейный характер изменений. Интенсивность внутриклеточного накопления ионов Са2+ в нейтрофилах была увеличена, хотя в начальные сроки исследования в зависимости от дозы -излучения регистрировали разнонаправленный характер изменений. В эритроцитах периферической крови наблюдали повышение пассивной  проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+, которое косвенно подтверждает структурные перестройки мембраны [Мирзоев Э.Б. и др., 2002].

У облученных овец отмечали снижение активности аденилатциклазы в лимфоцитах периферической крови, хотя  в тромбоцитах регистрировали фазовый характер изменений. Предполагается, что это обусловлено внутриклеточным содержанием ионов Са2+, так как лимфоциты и тромбоциты различаются структурой системы поддержания Са2+-гомеостаза (митохондрии в тромбоцитах присутствуют в минимальном количестве). Это предположение подтверждают результаты, полученные при использовании в качестве активаторов аденилатциклазы PGE1 и форсколина. Стимулирование фермента PGE1 и форсколином связано со снижением внутриклеточной концентрации ионов Са2+ и опосредовано цАМФ, вызывающим реаккумуляцию Са2+ во внутриклеточное депо и уменьшение гидролиза фосфотидилинозитола. Кроме того, цАМФ-зависимые реакции поддерживают низкий уровень внутриклеточного Са2+ путем усиления его транспорта из клетки и связывания специфическими белками.

Передача информации от вторичных посредников, в частности от ионов Са2+ и цАМФ, различным белкам внутри клеток происходит путем их фосфорилирования и осуществляется протеинкиназой С. При действии ионизирующего излучения в малых дозах активность протеинкиназы С, за счет  увеличения внутриклеточной концентрации ионов Са2+, поддерживается аномально продолжительное время, что повышает скорость фосфори-лирования клеточных белков. С увеличением активности протеинкиназы С связывают индукцию АО, так как ингибиторы фермента подавляют его развитие [Гильяно Н.Я. и др., 2001].

Действительно, предварительное пролонгированное облучение овец в дозах 0,1 и 0,5 Гр за девять мес до острого воздействия -излучения в сублетальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах модифицировало реакцию организма, что свидетельствует об индукции АО. В плазме крови повторно облученных овец отмечали уменьшение интенсивности СХЛ, тенденцию к повышению концентрации МДА и слабое изменение содержания ДК и ТК, уровней -токоферола и ретинола. Напротив, однократное облучение овец в сублетальной и летальной дозах инициировало процесс свободнорадикального ПОЛ в плазме крови, которое характеризовалось усилением интенсивности СХЛ, увеличением концентрации МДА, ДК и ТК, -токоферола при одновременном снижении уровня ретинола.

Сравнительный анализ ответных реакций организма овец при действии -излучения в малых и больших дозах позволяет говорить об их различиях. Так, облучение овец в дозах 2 и 6 Гр характеризуется активацией процесса свободнорадикального ПОЛ, а пролонгированное воздействие в малых дозах (0,1 и 0,5 Гр) – ингибированием. Аналогичные различия выявлены при исследовании активности аденилатциклазы. Активность фермента в клетках периферической крови овец, облученных в дозах 2,4 и 6 Гр, была  повышена [Шевченко А.С., 1994], а в дозах 0,1 и 0,5 Гр – снижена [Мирзоев Э.Б. и др., 2002].

В рамках исследования биологических эффектов техногенных факторов в малых дозах изучали действие нитрата кадмия на млекопитающих. В опытах с однократным воздействием кадмия на крыс показаны стабилизация уровня МДА и тенденция к увеличению интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ при одновременном снижении пассивной проницаемости плазматической мембраны тимоцитов [Мирзоев Э.Б. и др., 2005а].

Ионы Cd2+ являются антагонистами ионов Са2+ и подавляют их поступление в клетки. Об этом свидетельствует уменьшение значений пассивной проницаемости плазматической мембраны. В то же время отмечается тенденция к росту интенсивности  внутриклеточного накопления ионов Са2+. Учитывая это, можно предположить, что кадмий ингибирует системы ион-транспортирующих АТФаз.

Анализ ответной реакции организма млекопитающих при воздействии кадмия в больших и малых дозах выявляет различия: большие дозы активируют процесс свободнорадикального ПОЛ [Karmakar R. et al., 1998; Hussain T. et al., 1987], а малые – стабилизируют (тенденция к снижению) [Мирзоев Э.Б. и др., 2005а]. Это положение подтверждается данными по содержанию МДА в тимоцитах в начальные сроки исследования при хроническом воздействии металла [Мирзоев Э.Б. и др., 2004в]. Фактически, основным механизмом цитотоксического действия кадмия при однократном воздействии в больших дозах является активация процесса свободнорадикального ПОЛ (данные о нарушении Са2+ -гомеостаза отсутствуют).  В то же время при однократном и хроническом воздействиях в малых дозах жизнеспособность клеток зависит от модификации интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ и Са2+-зависимых систем регуляции клеточного метаболизма.

Оценка ответной реакции крыс (поколение F1), подвергнутых хроническому воздей-ствию кадмия в антенатальный и постнатальный периоды онтогенеза, выявила компенсаторно-приспособительный характер изменений в течение первых 120-и сут исследования, что свидетельствует о формировании адаптивно-защитных реакций организма [Мирзоев Э.Б. и др., 2005б]. Дальнейшее поступление нитрата кадмия с питьевой водой в организм крыс приводит к развитию негативных  реакций на клеточном уровне [Мирзоев Э.Б. и др., 2006б].

Длительное воздействие кадмия на фоне развития патологических процессов в орга-низме родителей оказывало негативное влияние на потомство во втором поколении [Мирзоев Э.Б. и др., 2007б]. Сравнительный анализ биологических эффектов у крыс первого и второго поколений позволяет предположить, что формирование адаптивно-защитных и/или патологических реакций организма зависит от концентрации кадмия в питьевой воде, продолжительности и периода воздействия (антенатальный и/или постнатальный).

Необходимо отметить, что первое поколение животных было получено от крыс, которые за месяц до спаривания были подвергнуты хроническому воздействию кадмия. Показано, что поступление кадмия с питьевой водой в организм крыс в течение 60-и сут не приводит к изменению молекулярно-клеточных показателей [Мирзоев Э.Б. и др., 2004в]. Поэтому можно утверждать, что потомство F1 было получено от здоровых животных. Развитие негативных реакций отмечали на 210-е сут исследования (увеличение содержания МДА в эритроцитах периферической крови, рост интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ и ингибирование синтеза ДНК в тимоцитах). 

Второе поколение животных было получено от крыс, у которых регистрировали негативные реакции, обусловленные хроническим воздействием кадмия в антенатальный и постнатальный периоды развития (365 сут). Более того, не от всех  крыс-самцов было получено потомство, что свидетельствует о нарушении их репродуктивной функции.

Следовательно, ответная реакция организма крыс при длительном хроническом воздействии нитрата кадмия зависит не только от концентрации металла,  продолжительности и периода (антенатальный и/или постнатальный) воздействия, но и, возможно, от  физиологического состояния родителей. Механизм цитотоксического действия при этом, вероятно, обусловлен активацией процесса свободнорадикального ПОЛ и ионами Cd2+, которые  замещают ионы Са2+ во внутриклеточных пулах. Рост внутриклеточной концентрации Cd2+  влияет на  актин цитоскелета [Jeong S.H. et al., 2000]. Более того, имеются сведения о прямом дейcтвии ионов Cd2+  на аденин и гуанин [Hossain Z. and Hug F., 2002]. Не исключается и цитотоксическое действие ионов Cd2+ по Са2+-зависимым путям воздействия на геном, в частности активация эндонуклеазы с последующей фрагментацией ДНК.

Ответная реакция организма млекопитающих при воздействии ионизирующего излучения и кадмия в малых дозах может иметь различия в модельных и натурных исследованиях. Если в модельных исследованиях параметры действующих агентов контролируются, то в реальных условиях животные подвергаются одновременному воздействию факторов физической, химической и биологической природы. Кроме того, не исключается влияние сопутствующих факторов, в частности для сельскохозяйственных животных технологии содержания и кормления, сбалансированность рациона, эндемичность региона по ряду элементов, проведение селекционной работы и ветеринарно-санитарных мероприятий.

Обследование коров через 10 лет после аварии на Чернобыльской АЭС в хозяйствах “Новая жизнь”, “Боевик”, “Волна революции” Новозыбковского района Брянской области с разным уровнем радиоактивного загрязнения территории по 137Cs обнаружило увеличение пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ и концентрации МДА. Необходимо отметить, что проницаемость плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ у животных из хозяйства “Волна революции” была на уровне контроля. Однако при инкубировании клеток в гипертонической среде наблюдали достоверное увеличение значений показателя. Это позволяет нам говорить об изменениях в мембране, которые выявляются при дополнительном стресс-воздействии.

В качестве дополнительных стресс-воздействий могут выступать сопутствующие факторы, в частности вакцинация животных. В практике ведения животноводства для формирования колострального иммунитета у потомства и повышения их устойчивости к различным заболеваниям в постнатальный период развития проводят вакцинацию стельных коров и супоросных свиноматок.

Показано, что перед опоросом содержание МДА в эритроцитах периферической крови супоросных свиноматках увеличивается на 60%, а после опороса - уменьшается. Очевидно, что модификация интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ до и после опороса является физиологическим процессом и характеризует период супоросности [Мирзоев Э.Б. и др., 2004в]. Аналогичные данные получены на стельных коровах [Мяльдзин А.Р., 1990].

Ответная реакция организма сельскохозяйственных животных на вакцинацию также характеризуется повышением интенсивности процесса свободнорадикального ПОЛ [Шахов А.Г., 2004]. Одновременное воздействие этих факторов в период супоросности животного может усилить их реакцию и привести к срыву защитно-компенсаторного потенциала, что чревато возникновением различных форм пре- и постнатальной патологии. Известно, что эффективным способом защиты организма от токсичных продуктов ПОЛ является использование антиоксидантов, поэтому вакцинацию супоросных свиноматок против паратифа и лептоспироза проводили на фоне применения витаминных препаратов.

Витаминные препараты снижали содержание МДА в эритроцитах периферической крови супоросных свиноматок. Исследование пассивной проницаемости плазматической мембраны эритроцитов для ионов Са2+ обнаружило тенденцию к уменьшению значений показателя. Предполагается, что это связано не только со стабилизацией структуры мембраны клеток, но и снижением концентрации кальция в плазме крови. Определение интенсивности синтеза ДНК в лимфоцитах периферической крови выявило уменьшение значений показателя до опороса свиноматок, что, возможно, обусловлено проведением вакцинации.

Следовательно, при ведении животноводства на техногенно загрязненных территориях на сельскохозяйственных животных оказывают влияние не только факторы физической, химической и биологической природы, но и сопутствующие, в частности физиологические изменения во время супоросности (стельности) и вакцинация. Поэтому нами была предложена методология оценки воздействия техногенных факторов на продуктивных животных.

Для этого изучают экологическую ситуацию и физиологическое состояние сельскохозяйственных животных на разных уровнях биологической организации: клетка, орган, организм, популяция с учетом метаболизма и механизма действующего агента, величины и мощности дозы (суточной концентрации), длительности и периода воздействия, наличия сопутствующих факторов [Мирзоев Э.Б., 2007].

Учитывая ключевую роль процесса свободнорадикального ПОЛ и рост внутриклеточной концентрации ионов Са2+ в патогенезе различных заболеваний, модификацию их можно рассматривать в качестве фактора риска развития патологии сельскохозяйственных животных. В большинстве случаев изменения, регистрируемые на молекулярно-клеточном уровне, носят обратимый характер. Более того, обнаруженные нарушения на ранних этапах развития поддаются коррекции биохимико-фармакологическими препаратами. Поэтому для обеспечения устойчивого развития животноводства на техногенно загрязненных территориях предлагается оценивать молекулярно-клеточные показатели сельскохозяйственных животных при дополнительном стресс-воздействии, что позволит выявить негативные изменения на ранних этапах их развития и осуществить своевременную коррекцию биохимико-фармакологическими препаратами.

ВЫВОДЫ

  1. Впервые на овцах показано, что пролонгированное облучение в дозах 0,1 и 0,5 Гр ингибирует процесс свободнорадикального ПОЛ, увеличивает проницаемость плазмати-ческой мембраны для ионов Са2+ и модифицирует активность аденилатциклазы в клетках периферической крови. Ионизирующее излучение в малых дозах приводит к уменьшению в плазме крови содержания малонового диальдегида, диеновых и триеновых коньюгатов, -токоферола при одновременном увеличении уровня ретинола. При этом повышение проницаемости плазматической мембраны клеток для ионов Са2+ оказывает влияние на базальную и стимулируемую форсколином и простагландином Е1 активность аденилатциклазы  и косвенно подтверждает структурные изменения в мембране.
  2. Пролонгированное облучение овец в малых дозах модифицирует реакцию организ-ма при повторном остром воздействии -излучения, которое свидетельствует об индукции адаптивного ответа. Впервые установлено, что при остром воздействии -излучения в суб-летальной (2 Гр) и летальной (6 Гр) дозах через девять мес после пролонгированного облуче-ния овец в дозах 0,5 и 0,1 Гр отсутствует выраженная активация процесса свободнорадикаль-ного ПОЛ. В то же время однократное облучение овец в дозах 2 и 6 Гр инициировало процесс свободнорадикального ПОЛ в плазме крови. При развитии лучевой патологии отмечали повышение интенсивности спонтанной хемилюминесценции и концентрации малонового диальдегида, диеновых и триеновых коньюгатов. Содержание -токоферола в плазме крови возрастало в 2-3 раза при одновременном снижении уровня ретинола.
  3. Формирование адаптивно-защитных и/или негативных реакций у млекопитающих при хроническом поступлении кадмия с питьевой водой зависит от концентрации металла, длительности и периода воздействия. При хроническом поступлении раствора нитрата кадмия в концентрациях 0,05 и 0,1 мг/л в организм крыс на 90-е сут исследования  отмечали  увеличение интенсивности внутриклеточного накопления ионов Cd2+  и уровня малонового диальдегида при одновременном ингибировании синтеза ДНК в тимоцитах.
  4. Установлено, что хроническое воздействие нитрата кадмия в антенатальный и пост-натальный периоды онтогенеза характеризуется развитием адаптивно-защитных реакций у крыс  (поколение F1) в течение первых 120-и сут исследования. Дальнейшее поступление кадмия приводит к формированию негативных реакций на клеточном уровне (ингибирование синтеза ДНК в тимоцитах). В то же время у крыс второго поколения (F2)  развитие негативных реакций как на клеточном уровне (снижение интенсивности синтеза металлотионеинов в тканях печени, почек, селезенки и ДНК в тимоцитах), так и в системе кроветворения (лейкопения) регистрировали в течение всего срока наблюдения (365 сут).
  5. В механизмах цитотоксического действия малых доз кадмия ключевую роль играют процесс свободнорадикального ПОЛ и Са-зависимые реакции клеточного метаболизма. При внутрибрюшинном введении нитрата кадмия в дозе 0,5 мг/кг в тимоцитах крыс показаны стабилизация уровня малонового диальдегида и тенденция к повышению интенсивности внутриклеточного накопления ионов Са2+ при одновременном снижении пассивной проницаемости плазматической мембраны. Напротив, при хроническом воздействии кадмия в малых дозах в тимоцитах крыс отмечали увеличение концентрации малонового диальдегида и интенсивности внутриклеточного накопления ионов Cd2+, что не исключает  их цитотоксическое воздействие.
  6. При обследовании коров на радиоактивно загрязненных территориях в эритроцитах периферической крови регистрировали увеличение проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+ и уровня малонового диальдегида. Инкубирование эритроцитов в гипертонической среде обнаружило изменения функционального состояния клеток, которые проявляются при дополнительном стресс-воздействии.
  7. На интенсивность процесса свободнорадикального ПОЛ оказывают влияние физиологические изменения во время беременности сельскохозяйственных животных и проведение ветеринарно-санитарных мероприятий. Установлено, что содержание малонового диальдегида в эритроцитах периферической крови супоросных  свиноматок перед опоросом повышается, а после – снижается. Применение витаминных препаратов перед вакцинацией животных способствует уменьшению уровня малонового диальдегида в эритроцитах до опороса.
  8. Разработана методология оценки воздействия техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении животноводства в экологически неблагополучных регионах. Для обеспечения устойчивого развития животноводства на техногенно загрязненных территориях предлагается оценивать молекулярно-клеточные показатели сельскохозяйственных животных при дополнительном стресс-воздействии с целью выявления нарушений на ранних этапах их развития и своевременной коррекции биохимико-фармакологическими препаратами.

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

  1. Мирзоев Э.Б., Кругликов Б.П.,  Суханова Н.Н. Динамика свободнорадикального окисле-ния липидов в плазме крови облученных овец // Тезисы докладов 2-го Радиобио-логического съезда (Киев, 20-25 сентября 1993 года). -Пущино.-1993. -Т.1. -С.664-665.
  2. Mirzoev A.B., Shevchencko A.S., Suchanova N.N. Estimation of indices of free radical oxidation lipids in blood plasma of sheeps after the chronic external g-irradiation in low doses // Abstracts:2nd International  Conference  "RADIOBIOLOGICAL CONSEQUENCES OF NUCLEAR ACCIDENTS" 25-26 Octorber 1994. Russian-Norwegian Satellite Symposium on Nuclear Accidents, Radioecology and Health  27-28 Octorber, 1994. -Moscow. -1994. -P.161.
  3. Мирзоев Э.Б., Кругликов Б.П. Оценка показателей свободнорадикального окисления липидов в плазме крови облученных овец // Радиационная биология. Радиоэкология. -1995. -Т.35. -Вып. 2. -С.189-194.
  4. Шевченко А.С., Мирзоев Э.Б. Оценка свободнорадикального окисления липидов в крови крупного рогатого  скота  в  районах с радиоактивным загрязнением территории // II Обнинский симпозиум по радиоэкологии. Тезисы рефератов. -Обнинск.-1996. -С.283-284.
  5. Мирзоев Э.Б., Шевченко А.С. Изменение интенсивности перекисного окисления липидов в плазме крови овец при повторном γ-облучении после хронического γ-воздействия // Радиационная биология. Радиоэкология. -1997. -Т.37. -Вып.2. -С.143-147.
  6. Мирзоев Э.Б., Шевченко А.С. Содержание продуктов свободнорадикального окисления липидов и антиоксидантов в плазме крови овец при облучении в малых дозах // Сельскохозяйственная биология. -1997. -№6. -С.82-86.
  7. Мирзоев Э.Б., Шевченко А.С. Изменение жирно-кислотного состава ли­пидов плазмы крови облученных овец // Тезисы докладов. 3-й съезд по радиационным исследованиям. Москва. 14-17 октября 1997. -Пущино.-1997. -Т.3.-С.203.
  8. Мирзоев Э.Б., Шевченко А.С. Содержание витамина А и Е в плазме крови овец, облученных в больших и малых дозах // Тезисы докладов. 3-й съезд по радиационным исследованиям. Москва. 14-17 октября 1997. -Пущино.-1997. -Т.1. -С.372.
  9. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Иванов В.Л., Шевченко Т.С., Ипатова А.Г. Оценка показателей  Са-обмена и перекисного окисления липидов при профилактическом действии ультрафиолетового облучения на организм супоросных свиноматок // Материалы 2-го Всеросс. съезда фотобиологов. -Пущино. -1998. -С.240-242.
  10. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О. Оценка перекисного окисления липидов и проницаемости плазматической мембраны для Са2+ в клетках крови облученных сельскохозяйственных животных // Доклады межд. научно-практической конф. “Эколого-генетические пробле-мы животноводства и экологически безопасные технологии производства продуктов питания”. -Дубровицы. -1998. -С.33-34.
  11. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О, Шевченко Т.С. Оценка перекисного окисления липидов и проницаемости плазматической мембраны для Са2+ в эритроцитах крови крупного рогатого скота при длительном нахождении на радиоактивно загрязненных территориях // Тезисы докладов конф. "Проблемы противолучевой защиты". -Москва, 16-17 ноября 1998. -С.120.
  12. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Сироткин А.Н. Принципы защиты организма сельскохозяйственных животных от ионизирующих излучений при ведении животноводства на радиоактивно загрязненных территориях // Тезисы докладов конференции "Проблемы противолучевой защиты". -Москва, 16-17ноября 1998. -С.12.
  13. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Исамов Н.Н., Шевченко Т.С. Физиологическое состояние крупного рогатого скота при длительном нахождении на радиоактивно загрязненных тер-риториях // Матер. межд. научно-практ. конф. “Проблемы ведения агропромышленного производства на радиоактивно загрязненных сельскохозяйственных землях в отдаленный после чернобыльской катастрофы период”. -Москва. Информагротех. -1999. -С.38-39.
  14. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Исамов Н.Н., Шевченко Т.С. Физиологическое состояние крупного рогатого скота в отдаленный период после аварии на ЧАЭС // Сборник тезисов докладов. Региональная научно-практическая конференция, посвященная Дню Науки. ”Инновационное развитие: достижения ученых Калужской области для народного хозяйства”. -Обнинск.-1999. -С.62-63.
  15. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С., Коноплева И.В. Биологические эффекты при облучении овец в малых дозах // Междунар. научно-практическая конф. “Актуальные проблемы экологии на рубеже третьего тысячелетия и пути их решения” Ч.1. -Брянск.

-1999. -С.238-245.

  1. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С. Оценка перекисного окисления липидов и проницаемости плазматической мембраны для Са2+ в эритроцитах крови крупного рогатого скота при длительном нахождении на радиоактивно загрязненных территориях // Радиационная биология. Радиоэкология.-1999.- Т.39. -№6. -С.609-612.
  2. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О. Жирно-кислотный состав липидов плазмы крови облученных овец // Сельскохозяйственная биология. -2000.- №2. -С.79-84.
  3. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Исамов Н.Н., Шевченко Т.С. Физиолого-биохимические  по-

казатели крови поголовья крупного рогатого скота при длительном содержании на радио-

активно загрязненных территориях // Сельскохозяйственная биология.-2000.-№6.-С.69-73.

  1. Кобялко В.О., Мирзоев Э.Б.  Оценка  показателей  системы  Са2+  -обмена  в  эритроцитах

овец при тотальном внешнем γ-облучении // ”Биосфера и человечество”:Матер. конф., посвященной 100-летию со дня рождения Н.В. Тимофеева-Ресовского. -Обнинск, 20-21 сентября. -2000. -С.223-226.

  1. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Коноплева И.В., Шевченко Т.С., Губина О.А. Оценка проницаемости плазматической мембраны для ионов Са2+  и активности аденилатциклазы в клетках крови овец, облученных в малых дозах // ”Биосфера и человечество”: Матер. конф., посвященной 100-летию со дня рождения Н.В. Тимофеева-Ресовского. -Обнинск, 20-21 сентября. -2000. -С.230-233.
  2. Мирзоев Э.Б., Исамов Н.Н., Кобялко В.О., Шевченко Т.С. Принципы защиты сельскохо-зяйственных животных от ионизирующих излучений // Материалы научно-практической конф. “Роль творческого наследия академика ВАСХНИЛ В.М. Клечковского в решении современных проблем сельскохозяйственной радиологии” ХХIХ Радиоэкологические чтения, посвященные памяти ученого (Москва, 5-6 декабря 2000 г).  Под ред.  академика РАСХН Р.М. Алексахина и чл.-кор. РАСХН В.Г. Сычева.:  ЦИНАО. - 2001. -С.240-246.
  3. Шевченко Т.С., Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О. Исследование молекулярно-клеточных показателей у сельскохозяйственных животных, длительно находящихся на  радиоактив-но загрязненных территориях // Матер. междунар. науч. конф. “Биотехнология на рубеже двух тысячелетий. -Саранск, 12-15 сентября 2001. -С.261-263.
  4. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Сироткин А.Н. Защита сельскохозяйственных животных от ионизирующих излучений и получение экологически чистых продуктов животноводства на радиоактивно загрязненных территориях: Обзор // Сельскохозяйственная биология. Сер. Биология животных. -2001. -№4. -С.55-63.
  5. Мирзоев Э.Б., Коноплянников А.Г., Кобялко В.О. и др. Оценка проницаемости плазматической мембраны тимоцитов для Са2+ и процесса  перекисного окисления липидов после воздействия импульсного электромагнитного поля // Тезисы докладов  4-го съезда по радиационным исследованиям. -Москва, 20-24 ноября 2001.-Т.3. -С.791.
  6. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Коноплева И.В., Шевченко Т.С., Губина О.А., Верховский Ю.Г. Оценка проницаемости плазматической мембраны для Са2+ и  активности аденилатциклазы в клетках периферической крови овец, облученных в малых дозах // Радиационная биология. Радиоэкология. -2002. -Т. 42. -№3. -С.274-278.
  7. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С. Губина О.А., Шичков Э.П. Исследование биологического действия кадмия в больших и малых дозах // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Выпуск 4. -Калуга: Издательский дом ”Эйдос”. -2003. -С.228-232.
  8. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С. Губина О.А., Дроздова А.И. Исследование биологического действия кадмия при хроническом поступлении в организм крыс с питьевой водой // Тезисы докладов 1-ой междунар. конф.“Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами” г. Тула, Россия. 30-31 октября 2003 г. Изд.: Тульский Государственный университет. -2003.-С.174-179.
  9. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Иванов В.Л., Ипатова А.Г., Губина О.А., Зейналов А.А., Верховский Ю.Г. О физиологическом состоянии супоросных свиноматок при профи-лактическом воздействии электромагнитных излучений в области ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов // Сельскохозяйственная биология. -2004. -№ 6. -С.107-109.
  10. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Губина О.А., Валейчик А.И. Оценка интенсивности свободнорадикального окисления липидов и концентрация антиоксидантов в плазме крови облученных в малых дозах овец // Материалы междунар. научно-практической конференции “Свободные радикалы, антиоксиданты и здоровье животных” г. Воронеж. 21-22 сентября 2004. -С.106-109.
  11. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С. Губина О.А., Шичков Э.П., Дроздова А.И.  Исследование биологического действия кадмия в больших и малых дозах на организм крыс // Труды регионального конкурса научных проектов в области  естественных наук.

Выпуск 6. -Калуга: Издательский дом ”Эйдос”.- 2004. -С.374-381.

  1. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С., Губина О.А., Дроздова А.И. Биологические эффекты кадмия при хроническом поступлении в организм крыс с питьевой водой // Материалы сборника “Медико-биологические проблемы противолучевой и противохими-ческой защиты”. Санкт-Петербург, 20-21 мая 2004 . Изд. Фолиант. -2004 г. -С.117-118.
  2. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Губина О.А., Валейчик А.И., Силкина Н.А., Верховский Ю.Г. Оценка проницаемости плазматической мембраны тимоцитов для ионов Са2+ и интенсивности процесса перекисного окисления липидов при внутрибрюшинном введении крысам кадмия // Материалы 2-й междунар. конф. “Геоэкологические проблемы загрязнения окружающей среды тяжелыми металлами”  г. Тула. 30-31 октября 2004.

-С.211-214. Перевод на англ. -С.214-217.

  1. Алексахин Р.М., Фесенко С.В., Гераськин С.А. и др. Методика оценки экологических последствий техногенного загрязнения агроэкосистем. -Москва. -2004. -87 с.
  2. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Губина О.А., Валейчик А.И., Верховский Ю.Г. Оценка проницаемости  плазматической мембраны тимоцитов для ионов Са2+ и интенсивности процесса перекисного окисления липидов при внутрибрюшинном введении крысам кадмия // Токсикологический вестник. -2005. -№2.-С.35-38.
  3. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С., Губина О.А., Валейчик А.И., Силкина Н.А. Отдаленные биологические эффекты кадмия при хроническом поступлении в организм крыс с питьевой водой // Труды регионального конкурса научных проектов в области  естественных наук. Выпуск 8. -Калуга: Издательский дом “Эйдос”. -2005. -С.277-282.
  4. Алексахин Р.М., Санжарова Н.И., Гераськин С.А. и др. Методические указания по биоиндикации техногенного воздействия на компоненты агроэкосистем. -Обнинск. ВНИИСХРАЭ. -56 с.
  5. Мирзоев Э.Б.,  Кобялко В.О., Губина О.А. и др. Интенсивность внутриклеточного накоп-ления кадмия и репликативного синтеза ДНК в тимоцитах крыс при хроническом поступ-лении металла с питьевой водой //  Токсикологический вестник. -2006.- №2. -С.36-38.
  6. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Губина О.А., Силкина Н.А. Отдаленные биологические эффекты кадмия  при хроническом поступлении в организм крыс в малых и больших дозах // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Выпуск 10. -Калуга: Издательский дом ”Эйдос”. -2006. -С.318-325.
  7. Mirzoev E., Kobyalko B., Gubina O., Frolova  N. A study into biological effects of cadmium nitrate chronically uptaken by rats with drinking water // 3rd International Conference in Lithuania Metals in the environment. -VILNIUS, 26-29 April 2006.- Р.239-240.
  8. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Фролова Н.А., Губина О.А., Мельник А.Д. Содержание металлотионеинов в органах крыс при хроническом воздействии кадмия // Междунар. научно-производственная конференция “Актуальные проблемы ветеринарной патологии и морфологии животных”, посвященную 100-летию со дня рождения профессора Авророва А.А. -Воронеж. 22-23 июня 2006. -С.730-733.
  9. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Шевченко Т.С., Губина О.А., Фролова Н.А. Молекулярно-клеточные механизмы действия ионизирующих излучений в малых дозах на организм млекопитающих // Тезисы докладов 5-го радиобиол. съезда. Москва, 10-14 апреля 2006.

-Т.1. -С.156.

  1. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О. Методология оценки физиологического состояния сельско-хозяйственных животных при ведении животноводства на радиоактивно загрязненных территориях // Тезисы докладов 5-го радиобиол. съезда. Москва, 10-14 апреля 2006. -Т.3. -С.33.
  2. Мирзоев Э.Б. Воздействие техногенных факторов на сельскохозяйственных животных при ведении животноводства в экологически неблагополучных регионах // Сельскохозяйственная биология. -2007. -№2. -С.73-78.
  3. Мирзоев Э.Б.,  Кобялко В.О.,  Зейналов А.А.  и  др.  Рекомендации  по  использованию

комбинированного ультрафиолетового и инфракрасного излучений в технологиях  содер-

жания супоросных свиноматок. -Обнинск: ВНИИСХРАЭ. -2007. -7 с.

  1. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Фролова Н.А., Губина О.А., Мельник А.Д. Отдаленные биологические эффекты кадмия при хроническом поступлении в организм крыс в малых и больших дозах // Труды регионального конкурса научных проектов в области естест-венных наук. Выпуск 11. -Калуга: Изд-во АНО ”КНЦ“. -2007. -С.352-360.
  2. Мирзоев Э.Б., Зейналов А.А., Кобялко В.О., Санжарова Н.И., Дубовая В.Г. Способ профилактического воздействия на супоросных свиноматок комбинированным электромагнитным излучением в области ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов: Патент РФ № 2335894. -2008.
  3. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Зейналов А.А. и др. О возможности применения электро-магнитных излучений ультрафиолетового и инфракрасного диапазонов в технологиях содержания супоросных свиноматок // Сельскохозяйственная биология. -2008. -№ 2.

-С.78-82.

  1. Гераськин С.А., Санжарова Н.И., Селезнева Е.М. и др. Методические указания по оценке устойчивости компонентов агроэкосистем к воздействию техногенных факторов разной природы. -Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. -2008. -66 с.
  2. Гераськин С.А., Санжарова Н.И., Спиридонов С.И. и др. Методы оценки устойчивости агроэкосистем при воздействии техногенных факторов.  -Обнинск: ГНУ ВНИИСХРАЭ. -2009. -134 с.
  3. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О. Интенсивность свободнорадикального перекисного окисления липидов, активность аденилатциклазы и проницаемость плазматической мембраны для ионов Са2+ в клетках периферической крови овец, облученных в малых дозах // Радиационная биология. Радиоэкология. -2009. -Т.49. -№3. -С.261-267.
  4. Мирзоев Э.Б., Кобялко В.О., Губина О.А., Фролова Н.А. Ответная реакция организма крыс при хроническом воздействии кадмия в антенатальный и молочный период вскармливания // Труды регионального конкурса научных проектов в области естест-венных наук. Выпуск 15. -Калуга: Изд-во АНО ”КНЦ“. -2010. -С.151-155.



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.