Введение к работе
Актуальность темы исследования
Расширяющиеся масштабы применения ядерной энергии в народном хозяйстве, здравоохранении, сельскохозяйственном производстве и в научных исследованиях увеличивают вероятность вредоносного воздействия ионизирующей радиации на человека и сельскохозяйственных животных. В связи с этим возрастает необходимость более глубокого и детального экспериментального изучения влияния на организм млекопитающих относительно невысоких, нелетальных доз радиации, а вместе с тем и практическая потребность в оценке пределов и возможностей модификации лучевых реакций в этих условиях. Весьма удобным и адекватным объектом для подобного рода исследований являются зародышевые клетки экспериментальных животных, лучевые повреждения в которых реализуются не только в них, но и могут передаваться потомству последующих поколений.
Многочисленными исследованиями достаточно подробно изучена радиочувствительность мужских половых клеток экспериментальных животных на разных стадиях сперматогенеза при сравнительно высоких дозах радиационного воздействия по критериям, характеризующим непосредственные эффекты их повреждения, такие, как дегенерация половых клеток, образование мутаций, гибель сперматогенного эпителия и т.д.
Имеющиеся в литературе данные о воздействии относительно невысоких, нестерилизующих доз радиации на половые клетки по тестам пре- и постнатального развития потомства, полученного из облученных клеток, противоречивы и немногочисленны. Практически не изучены последствия более низких доз радиационного воздействия с учетом возможности передачи их негативных эффектов на потомство второго поколения. Данные исследования могут расширить представления о первичных механизмах действия радиации на половые клетки и способствовать пониманию сложного механизма реализации генетических повреждений.
Решение этих вопросов в сочетании с актуальностью проблемы биологической эффективности низких доз ионизирующей радиации представляется чрезвычайно актуальным и перспективным для радиационной биологии и медицины.
Цель и задачи исследования
Целью настоящего исследования явилась сравнительная оценка последствий облучения мужских половых клеток на разных стадиях их развития и дифференцировки по отдаленным эффектам лучевого воздействия в нестерилизующих дозах (эмбриогенез и постнатальный онтогенез потомства первого и второго поколений).
В соответствии с этим для решения поставлены следующие задачи:
1. Изучены последствия для потомства первого и второго поколений однократного гамма-облучения в дозах 0,5-1,5 Гр половых клеток самцов Вистар на разных стадиях сперматогенеза (сперматогонии, сперматоциты, сперматиды и сперматозоиды);
2. Проведена оценка соматического развития потомства двух поколений таких самцов, сравнительный анализ характера и степени выраженности лучевых эффектов в зависимости от поглощенной дозы и стадий сперматогенеза в момент радиационного воздействия на самцов-родителей.
Научная новизна
Решаемые в настоящем исследовании вопросы предоставляют научный интерес с позиции углубленных знаний о различиях в радиочувствительности мужских половых клеток на разных этапах их созревания и дифференцировки, особенно при облучении в диапазоне нестерилизующих доз.
С этих позиций впервые в рамках единого исследования проведено комплексное изучение последствий облучения «ин ситу» в диапазоне 0,5-1,5 Гр сперматогониев, сперматоцитов, сперматид и зрелых сперматозоидов, реализуемых в антенатальном и постнатальном онтогенезе потомства первого и второго поколений. Именно такой подход позволил установить, что уже после дозы 0,5 Гр у потомства облученных самцов-родителей обнаруживаются различные отклонения от нормального онтогенеза, которые нарастают с увеличением дозы радиационного воздействия. Наряду с общеизвестной высокой радиочувствительностью сперматогониев, установленной по непосредственным эффектам, показана высокая радиопоражаемость половых клеток на разных стадиях сперматогенеза, если за ее критерии наряду с эмбриотоксическими эффектами принимается постнатальное развитие потомства.
Методология комплексного онтогенетического подхода, реализованная в эксперименте, позволила проследить состояние потомства на различных этапах развития (зачатие, эмбриональный и плодный периоды антенатального онтогенеза и ранний постнатальный онтогенез) и показать решающую роль процессов, происходящих в эмбриогенезе, для выживаемости потомства первого и второго поколений.
Совокупность полученных результатов позволила оценить роль негативных антропогенных воздействий для проблемы сохранения генофонда человека и животных, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации в нестерилизующих дозах.
Практическая значимость работы
Работа посвящена, в основном, решению ряда вопросов фундаментальной проблемы биологического действия ионизирующих излучений на гаметы и реализации лучевых нарушений в потомстве, т.е. генетическим последствиям радиации. Она восполняет определенный пробел в фундаментальных исследованиях по влиянию на потомство облучения в нестерилизующих дозах мужских клеток, участвующих в оплодотворении и подвергнутых радиационному воздействию на различных стадиях гаметогенеза.
Общие закономерности и особенности последствий для потомства облученных самцов, обусловленные различиями в сроках пострадиационного зачатия, позволят более точно прогнозировать генетические последствия лучевого воздействия на различные контингенты населения.
Выводы, сделанные в настоящей диссертации, могут быть полезны при разработке основ санитарно-гигиенических и медико-генетических консультаций для семей и граждан, проживающих на территориях, подвергающихся радиационному воздействию, принимавших участие в ликвидации последствий атомных катастроф, а также работающих в условиях профессиональной радиационной вредности или подвергшихся медицинским рентгено-радиологическим исследованиям по поводу различной патологии в области малого таза. Это даст возможность обосновать разумные сроки возможного пострадиационного зачатия, соблюдение которых позволит снизить вероятность генетической патологии у потомства, а также отнести детей, родившихся от облученных родителей, к определенной группе риска.
Вместе с тем, результаты исследований могут быть положены в основу прогноза отдаленных (генетических) последствий радиационных воздействий в нестерилизующих дозах на репродуктивную функцию, состояние потомства и численность популяции животных и человека.
Апробация работы
Диссертация апробирована на научной конференции экспериментального радиологического сектора Медицинского радиологического научного центра Министерства здравоохранения Российской Федерации 19 ноября 2012 г.
Публикации
По материалам диссертации опубликовано 5 научных работ.
Структура и объем работы
