ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА РАДИОЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ МЕЛАНИНА НА СОМАТИЧЕСКОЕ И ПСИХОФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ РАЗВИТИЕ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ В АНТЕНАТАЛЬНОМ ПЕРИОДЕ ОНТОГЕНЕЗА

к.б.н. Изместьева О.С., д.м.н. Жаворонков Л.П., Горячева А.С., д.м.н. Дубовик Б.В.

ФГБУ Медицинский радиологический научный центр Минздрава России, г. Обнинск

Ежедневное пероральное введение экзогенного меланина в дозе 10 мг/кг веса беременным самкам крыс Вистар устраняло функциональный дефицит соматического развития и когнитивных функций у потомства при хроническом g-облучении в дозе 1,00-1,25 Гр за весь период беременности. На основании полученных данных делается заключение о наличии радиоэмбриозащитного действия меланина. Учитывая малую токсичность меланина, препарат может быть перспективным для практического применения.

Один из новых подходов в изыскании мер профилактики отдаленных последствий низкоинтенсивного облучения, включая влияние на потомство, - разработка генных протекторов, предназначаемых для снижения уровня радиационных мутаций в соматических клетках, приводящих к накоплению отрицательного генетического груза в популяции. Одним из протекторов такого типа является природный пигмент меланин, снижающий уровень наследуемых мутаций (транслокаций) в половых клетках при остром и хроническом радиационном воздействии (Моссэ И.Б., 1997; Mosse I.B., 2000), который может обладать эмбриозащитной активностью.

Такой подход к модификации эффектов облучения на пренатальном уровне является новым и актуальным, ибо достижение длительной антенатальной и постнатальной защиты с помощью классических радиопротекторов (аминотиолов, аминотиофосфонатов, индоламинов) вследствие их токсичности и неэффективности при хроническом облучении (Чертков К.С. 1997), представляется бесперспективным.

Изучение эмбриозащитного эффекта меланина проведено в опытах на крысах на модели хронического антенатального γ-облучения в суммарной дозе 125 сГр на установке панорамного типа. В представленной работе был использован высокоочищенный препарат меланина полимерной структуры, выделенного из черной шерсти овец, характеризующийся содержанием стабильных парамагнитных центров в концентрации >3^•10¹⁸ спин^•г^-1. Меланин вводили перорально беременным самкам ежедневно 1 раз в сутки в дозе 10 мг/кг в виде суспензии на 1 % крахмальном геле на протяжении 20 дней.

В данной работе представлены результаты комплексного исследования, позволяющие оценить физиологическое состояние организма в анте- и постнатальном периоде развития, включая такие показатели как внутриутробная гибель плода и смертность новорожденных, соматический рост и процессы координированного развития, физическая выносливость (по длительности принудительного бега на третбане), а также состояние когнитивных функций, оцениваемое инструментальным методом по параметрам выработки условного рефлекса избегания (УРИ) в автоматической челночной камере. Результаты исследований обработаны методами вариационной статистики с использованием параметрического t-критерия Стьюдента и альтернативного t-критерия при сравнении выборочных долей. Уровень значимости различий был принят равным 0,95.

Проведенные исследования показали, что все варианты изолированного и сочетанного воздействия γ-облучения в дозе 125 сГр и меланина в дозе 10 мг/кг не оказывают эмбриотоксического действия по изученным параметрам – приросту массы тела за беременность, потери массы тела в родах, количеству желтых тел яичников и плодов, количеству крысят в помете.

Анализ соматического развития крысят в пострадиационном онтогенезе, оцениваемый по динамике набора массы тела, также не выявил существенных отклонений от физиологической нормы.

Одной из возможных причин патологии эмбрионального развития при действии низкоинтенсивного g-излучения может быть гипоплазия и нарушение взаимопоследовательности развития внутренних органов [Рогов,1993], внешне проявляющееся в снижении весовых коэффициентов внутренних органов. Процессы координированного развития отдельных органов и систем по их весовым коэффициентам оценивали у части крыс в возрасте 3,5 мес. Следует отметить, что у самок во всех экспериментальных группах не выявлено существенного нарушения процессов координированного роста и развития. В то же время в группе антенатально облученных самцов отмечена тенденция к снижению массы головного мозга, семенников и надпочечников. Однако в случае применения меланина (10 мг/кг) на фоне антенатального действия g-квантов показатели соматического развития крысят в пострадиационном онтогенезе восстанавливались до уровня в контрольной группе (Табл. 1).

Таблица 1. Весовые коэффициенты (% от массы тела, M±m) внутренних органов крыс-самцов в возрасте 3,5 месяцев после совместного воздействия меланина и γ-облучения в антенатальном периоде развития

Группа	Головной мозг	Почки, х10 ^-2	Надпочечники х 10^-2	Семенники
Контроль g-облучение Меланин Меланин + g-облучение	0,81±0,05 0,6±0,03* 0,67±0,02 0,7±0,03	73±3 64±2* 68±2 68±2	1,81±0,01 1,65±0,01* 1,86±0,01 1,81±0,01^о	1,31±0,04 0,84±0,08* 1,22±0,06 1,14±0,03^о
Примечание: В группах по 10 животных; * - р < 0,05 по t- критерию Стьюдента при сравнении с контролем; о - р < 0,05 по t- критерию Стьюдента при сравнении с облучением

Эмбриозащитные свойства меланина оценивали и по физической работоспособности. Выносливость к физической нагрузке является тестом, интегрально характеризующим состояние ведущих функциональных систем организма, обеспечивающих нервно-мышечную и вегето-сосудистую регуляцию, а также биохимизм мышечной работы. В опытах на 190 животных установлено, что изолированное g-облучение в суммарной дозе 125 сГр снижает среднюю по группе продолжительность бега как в раннем (40 дней), так и в отдаленном возрастном периоде при достижении 2,5 месяцев (Табл. 2).

Таблица 2. Основные показатели принудительного бега крыс линии Вистар в возрасте 40 дней, облученных в антенатальном периоде развития g-квантами (125 сГр за 20 сут) при назначении экзогенного меланина беременным самкам в дозе 10 мг/кг

Группа		Средняя по группе продолжительность бега, мин		Доля крыс с физической астенией, %
		а	б	А	б
♀	Ложное облучение g-облучение Меланин Меланин+g-обл.	13,1±1,7 8,4±1,2* 17,5±1,9* 17,4±1,8**	23,0±1,5 17,8±1,3* 25,4±1,6 20,3±1,4	45 60 23,3 28,6 ^оо	0 5,2 0 5,9
♂	Ложное облучение g-облучение Меланин Меланин+g-обл.	13,8±1,1 10,3±0,9* 12,6±0,9 12,0±0,7	16,5±1,6 12,5±1,9 20,3±2,0 23,9±1,8**	10 45,5 ^о 15,8 5,5 ^оо	10 45,5^о 15,8 5,5^оо
Примечание: а – тестирование животных в возрасте 40 сут; б – тестирование животных в возрасте 2,5 мес; *- достоверные различия при сравнении с ложным облучением по t-критерию Стьюдента; ** - достоверные различия при сравнении с g-облучением по t-критерию Стьюдента; ^о– достоверные различия при сравнении с ложным облучением по альтернативному t-критерию при сравнении выборочных долей; ^оо- достоверные различия при сравнении с g-облучением по альтернативному t-критерию при сравнении выборочных долей; в группах по 20-30 животных.

У самцов в эти же сроки возрастает доля крыс с физической астенией, у которых продолжительность бега животных не превысила 10 мин. Изолированное действие меланина, так и его сочетание с g-облучением статистически значимо увеличивает среднюю продолжительность бега животных, при этом происходит и существенное снижение доли крыс с выраженной физической астенией (бег менее 10 минут). Полученные данные позволяют считать, что применение меланина в антенатальном периоде развития приводило не только к защите организма от повреждающего действия ионизирующей радиации, но и к появлению потомства, по физическим кондициям превосходящего контрольных крысят.

У крысят, облученных в антенатальном периоде развития, в процессе выработки условного рефлекса избегания с болевым подкреплением через 3,5 месяца после рождения отмечены эмоциональная неустойчивость, повышенная реактивность на условный и безусловные сигналы, что в целом негативно сказывалось на скорости и эффективности обучения. Эмбриозащитный эффект меланина в когнитивном тесте проявлялся устранением дефицита обучаемости животных, оцениваемого по ряду интегративных и скоростных показателей выработки условных рефлексов избеганий (УРИ), что наглядно иллюстрируют данные, представленные на рисунке.

Рисунок. Влияние антенатального γ-облучения, введения меланина и их сочетанного применения у крыс в период беременности на способность к обучению. Штриховкой показана доля особей в пометах (%), способных в возрасте 3,5 месяцев к выработке серийно воспроизводимых УРИ. В группах по 16-21 животных.

Таким образом, совокупный анализ полученных данных показывает, что отрицательное влияние низкоинтенсивного облучения на потомство может быть в существенной мере ослаблено химическими радиозащитными препаратами типа меланина, разработка которых представляет большой практический интерес.

ЛИТЕРАТУРА

1. Моссэ И.Б. Сравнение антимутагенной эффективности токоферола и меланина при однократном и длительном облучении/ И.Б. Моссэ, С.И. Плотникова, Л.Н. Кострова//III съезд по радиационным исследованиям Сб. тез. Докл. – Пущино, 1997. - Т.2. – С.198-200

2. Mosse I.B. Melanin decreases clastogenic effects of ionizing radiation in human and mouse somatic cells and modifies the radioadaptive response /I/B/ Mosse, L.N. Kostrova, S.T. Subbot, I. Maksimenya, V.P. Molophei // Radiation and Envir. Biophysics. 2000. -V.39, -N1. -P.47-52.

3. Чертков К.С. Основные пути медицинского обеспечения радиационной безопасности при межпланетных полетах/К.С. Чертков// III съезд по радиационным исследованиям Сб. тез. Докл. – Пущино, 1997. - Т.2. – С.216-217

4. Рогов Ю.И. Ионизирующая радиация в относительно малых дозах и процессы морфогенеза органов у зародышей крыс /Ю.И. Рогов, А.П. Амвросьев, Р.И. Дорохина, С.А. Жадан, В.С. Павленко, И.Н. Рубченя, А.И. Яцук //Морфология. 1993. Вып. 105. № 9-10. С. 141

Исследование выполнено при финансовой поддержке РГНФ в рамках научно-исследовательского проекта РГНФ «Разработка средств профилактики генетических и онтогенетических последствий острого и хронического облучения» № 05-06-90601 а/Б.