Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид

Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии сперматид

Палыга Г.Ф., Чибисова О.Ф., Иванов В.Л., Дергилев А.А., Жаворонков Л.П.

Панфилова В.В., Колганова О.И.

ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России, Обнинск

В исследованиях на крысах Вистар изучено антенатальное и постнатальное развитие потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены 60Со в нестерилизующих дозах 0,5-1,5 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) на стадии сперматид. Наибольшие нарушения выявлены в эмбриональном развитии потомства обоих поколений облучённых самцов, что свидетельствует о нестабильности генома потомства.

Ключевые слова: крысы Вистар, самцы, облучение сперматид, потомство.

Введение

В продолжение исследования влияния для потомства в ряду поколений радиационного воздействия в нестерилизующих дозах на различные стадии сперматогенеза родителей, целью настоящей работы стала оценка последствий для потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены на стадии сперматид в малых, нестерилизующих дозах.

Материал и методики

В работе использовано 120 половозрелых самцов крыс линии Вистар, из них 75 были подвергнуты однократному общему гамма-облучению на установке «Луч» в дозах 1,5; 1,0 и 0,5 Гр (мощность дозы 0,003 Гр/с) и 350 половозрелых самок для получения потомства первого поколения от подопытных и контрольных самцов. Для получения потомства первого поколения интактных самок подсаживали к облучённым самцам либо в течение 16-22 дней после радиационного воздействия на них, когда в оплодотворении принимают участие их половые клетки, облучённые на стадии сперматид [4], либо, на эти же сроки, к необлучённым самцам для получения показателей биологического контроля для каждой из подопытных групп. Потомство второго поколения получали от скрещивания интактных самцов с половозрелыми самками потомства первого поколения от облучённых в исследуемых дозах самцов. Анализ последствий лучевых нарушений в сперматидах для потомства проводили по общепринятым для этого критериям [2]. Все данные подвергали общепринятому методу статистической обработки с использованием для оценки степени достоверности получаемых результатов у облучённых животных с контролем 1-критерия Стьюдента. Достоверность различий с контролем признавали при р<0,05. В представленных в статье таблицах приведены лишь те показатели, которые исключают субъективизм в их оценке.

Палыга Г.Ф.* - гл. научн. сотр., д.м.н., профессор; Чибисова О.Ф. - научн. сотр.; Иванов В.Л. - ст. научн. сотр., к.в.н.; Дергилев А.А. -аспирант; Жаворонков Л.П. - зав. лаб., д.м.н.; Панфилова В.В. - аспирант; Колганова О.И. - ст. научн. сотр. ФГБУ МРНЦ Минздравсоцразвития России.

* Контакты: 249036, Обнинск Калужской обл., ул. Королёва, 4. Тел.: (48439) 9-70-45; e-mail: palyga@mrrc.obninsk.ru.

Результаты исследования и их обсуждение

Репродуктивная функция интактных самок крыс Вистар, покрытых самцами, половые клетки которых были подвергнуты радиационному воздействию на стадии сперматид (таблица 1), нарушена более существенно после облучения самцов в дозе 1,5 Гр. Об этом свидетельствуют, во-первых, нарушение прироста массы беременных самок к родам в этой подопытной группе, и, во-вторых, значительное сокращение числа живых новорожденных в помётах. Доза радиационного воздействия 1,0 Гр на самцов вызывает нарушения родового акта у покрытых ими самок, выражающиеся в тенденции увеличения потерь массы их тела во время родов в расчёте на одного новорожденного крысёнка в помётах и в достоверном сокращении численности особей в помётах. Репродуктивная функция самок потомства первого поколения самцов, половые клетки которых были облучены на стадии сперматид, практически не изменена, за исключением достоверного нарушения родового акта в подопытной группе, в которой половые клетки самцов-прародителей были облучены в дозе 0,5 Гр (таблица 1), выразившегося в увеличении потери массы тела самками в расчёте на одного крысёнка в помётах.

Таблица 1

Основные показатели репродуктивной функции самок крыс Вистар, оплодотворённых самцами, половые клетки которых облучены на стадии сперматид

Условия Число оплодотворен- Индекс Прирост массы тела Потеря массы тела самками в родах (%) Продолжи- тельность Число живых новорожденных крысят в помёте

экспериментов ных самок в группе сти

Самки Р0 + 1,5 Гр 49 85,7±5,0 38,4±1,1* 5,58±0,42 0,54±0,06 22,2±0,06 6,7±0,4*

сперматиды самцов- Контроль 58 87,9±4,3 54,1 ±2,1 5,94±0,62 0,63±0,09 22,0±0 9,2±0,5

1,0 Гр 93 87,4±3,4 42,5±1,8 4,57±0,27 0,57±0,05 22,0±0,06 8,1±0,2*

родителей, Контроль 52 90,4±4,1 43,5±2,5 4,26±0,74 0,44±0,08 22,0±0 10,3±0,5

облучённых в дозе: 0,5 Гр 53 94,3±3,2 51,6±2,5 7,34±0,53 0,64±0,03 22,1±0,05 8,0±0,6

Контроль 45 88,9±4,7 51,8±2,0 6,64±0,43 0,80±0,07 22,1±0,07 8,8±0,5

Самки Р1 + 1,5 Гр 51 94,1±3,3 52,6±2,2 5,91 ±0,52 0,63±0,09 22,2±0,11 8,1±0,7

сперматиды самцов- Контроль 45 88,9±4,7 51,8±2,0 6,64±0,43 0,80±0,07 22,1±0,07 8,8±0,5

1,0 Гр 50 94,0±3,4 45,5±1,6 4,60±0,31 0,52±0,06 22,0±0,12 10,1±0,5

прародителей, Контроль 58 87,9±4,3 54,1 ±2,1 5,94±0,62 0,63±0,09 22,0±0 9,2±0,5

облучённых в дозе: 0,5 Гр 58 98,3±1,3* 51,9±2,0 4,07±0,38 0,50±0,05* 22,0±0,05 9,0±0,5

Контроль 64 92,2±3,4 44,6±2,1 3,65±0,36 0,37±0,04 22,0±0,1 10,2±0,4

Примечание: здесь и в последующих таблицах знаком (*) обозначены показатели, достоверно (р<0,05) отличающиеся от значений биологического контроля.

Нельзя не заметить, что отклонения от нормальных показателей в течении эмбриогенеза выявлены как у потомства первого поколения облучённых самцов-родителей, так и у их потомства второго поколения (таблица 2). После дозы радиационного воздействия на самцов в 1,5 Гр снижается овуляторная активность яичников у потомства их первого поколения, сопровождаемая повышением внутриутробной гибели зародышей (как предимплантационной, так и постим-плантационной), а также существенным снижением числа жизнеспособных особей в помётах у таких самок. После облучения самцов в дозе 1,0 Гр, хотя предимплантационная гибель заро-

дышей была достоверно ниже контрольных значений, но за счёт достоверного преобладания постимплантационной гибели в подопытной группе, показатели суммарной внутриутробной гибели и в подопытной, и в контрольной группах не различаются между собой. Возрастание суммарной внутриутробной гибели потомства первого поколения после дозы облучения самцов-родителей 0,5 Гр за счёт пред- и постимплантационной гибели зародышей приводит к достоверному снижению, по сравнению с контрольными значениями, числа живых плодов на 20-е сутки их внутриутробного развития, а сами плоды в этой подопытной группе имели меньший краниокаудальный размер и массу тела. У потомства второго поколения отмечены нарушения в течении эмбриогенеза как после дозы облучения самцов-прародителей 1,5 Гр, так и после дозы 0,5 Гр. После дозы облучения самцов-прародителей 1,5 Гр у самок второго их поколения отмечается гиперовуляция, с явной тенденцией возрастания внутриутробной гибели зародышей, а 19-суточные плоды были достоверно меньше по размерам и массе их тела. После дозы 0,5 Гр у самок второго поколения облучённых самцов-прародителей достоверно снижена овуляторная активность яичников, возрастает суммарная внутриутробная гибель зародышей за счёт постимплантационной гибели, что приводит к снижению числа живых плодов у подопытных самок, а за счёт относительно меньшего числа зародышей у этих самок краниокаудальные размеры и масса тела зародышей существенно не отличаются от показателей контрольных зародышей.

Таблица 2

Основные показатели эмбриогенеза потомства двух поколений отцов крыс Вистар, половые клетки которых облучены на стадии сперматид

Условия экспериментов Число беремен- Число желтых Внутриутробная гибель зародышей, % Число живых Кранио- каудаль- Масса тела

предим- плантаци- онная постим- плантаци- онная суммарная

Потомство первого поколения самцов, облучённых в дозе: 1,5 Гр Контроль в гр2іпе 23 од0іу> £0$*у 12,5±0,4 10,4±2,1* 5,3±1,3 18,8±2,9* 7,7±1,6 27,2±3,3* 12,6±1,9 одному 11,0±0,6 м7р5йлс2- 2|7>,в|,±0м! 2,21 ±0,05 2,22±0,03

1,0 Гр Контроль 26 24 11,6±0,3 12,2±0,6 6,9±1,5* 11,6±1,8 17,0±2,3* 9,3±1,8 22,8±2,5 19,8±2,3 9,0±0,3 9,8±0,8 30,7±0,2 30,0±0,3 2,33±0,03 2,41 ±0,09

0,5 Гр Контроль 21 18 10,6±0,3 10,4±0,3 7,6±1,8* 2,8±1, 1 16,0±2,6* 5,7±1,7 22,4±2,8* 7,7±2,0 8,2±0,5* 9,8±0,3 27,1 ±0, 1 * 30,6±0,1 2,23±0,02* 2,30±0,02

Потомство второго поколения самцов, облучённых в дозе: 1,5 Гр Контроль 25 18 11,7±0,4* 10,4±0,3 4,1±1,2 2,8± 1, 1 9,6±1,9 5,7±1,7 13,0±2,1 7,7±2,0 10,0±0,5 9,8±0,8 27,6±0,2* 30,6±0,1 2,20±0,03* 2,30±0,02

1,0Гр Контроль 23 23 11,7±0,5 12,5±0,4 5,4±1,4 5,3±1,3 7,4±1,7 7,7±1,6 12,4±2,1 12,6±1,9 10,3±0,4 11,0±0,6 26,8±0,2 27,4±0,3 2,13±0,04 2,22±0,03

0,5 Гр Контроль 27 22 10,8±0,3* 12,0±0,4 9,7±1,8 9,2±1,8 10,7±2,0* 2,2±1,0 19,3±2,5* 12,0±2,1 8,8±0,4* 10,5±0,6 30,0±0,2 30,1±0,2 2,28±0,02 2,30±0,02

Постнатальное развитие крысят первого поколения самцов, облучённых в дозах 1,5 и 1,0 Гр, не отличается от развития потомства контрольных животных (таблица 3), а снижение числа живых крысят в помётах в этих подопытных группах при практически одинаковой их выживаемости с контрольными особями, отражает их различия, обусловленные различиями в числе живых новорожденных крысят в этих подопытных группах после рождения. У потомства второго поколения облучённых самцов-прародителей наиболее значимые нарушения постна-

тального онтогенеза проявляются лишь после дозы радиационного воздействия на самцов 1,5 Гр, когда снижаются выживаемость крысят и число живых особей к концу наблюдения. Отмеченное достоверное снижение массы тела новорожденных крысят второго поколения сам-цов-прародителей, облучённых в дозе 0,5 Гр, к концу наблюдения не отличается от значений биологического контроля к этому сроку развития крысят.

Таблица 3

Основные показатели раннего постнатального онтогенеза потомства двух поколений отцов крыс Вистар, половые клетки которых облучены на стадии сперматид

Условия Число живых новорожден- Величина Масса тела, г Выживаемость Число живых крысят в по-

экспериментов ных крысят в группе одну самку новорожденных крысят 28-суточных крысят сут. жизни, % мёте к 28 сут. жизни

1,5 Гр 133 6,7±0,4* 5,8±0,1 56,6±1,4 87,2±2,9 5,8±0,3*

первого поколения Контроль 261 9,2±0,5 5,5±0,1 53,2±1,4 82,0±2,4 7,5±0,6

1,0 Гр 463 8,1±0,2* 5,6±0,1 60,0±1,1 90,9±1,3 7,4±0,2*

самцов, Контроль 236 10,3±0,5 5,7±0,2 56,9±1,8 92,8±1,7 9,5±0,5

облучённых в дозе: 0,5 Гр 225 8,0±0,6 5,6±0,1 62,0±1,2 96,9±1,2 7,8±0,6

Контроль 185 8,8±0,5 5,8±0,1 62,0±1,6 93,5±1,8 8,2±0,6

1,5 Гр 187 8,1±0,7 6,0±0,1 56,0±1,9 67,4±3,4* 5,5±0,7*

второго поколения Контроль 185 8,8±0,5 5,8±0,1 62,0±1,6 93,5±1,8 8,2±0,6

1,0 Гр 233 10,1 ±0,5 5,9±0,1 54,9±1,1 85,0±2,3 8,6±0,4

самцов, Контроль 261 9,2±0,5 5,5±0,1 53,2±1,4 82,0±2,4 7,5±0,6

облучённых в дозе: 0,5 Гр 271 9,0±0,5 5,6±0,1* 60,0±1,8 95,6±1,3 8,6±0,4

Контроль 357 10,2±0,4 5,9±0,1 58,4±2,0 93,8±1,3 9,3±0,4

Заключение

Представленные материалы свидетельствуют о том, что даже такие относительно малые дозы однократного радиационного воздействия на самцов крыс вызывают объективно регистрируемые нарушения репродуктивной функции оплодотворённых ими самок и антенатального и постнатального развития потомства. Наиболее существенны эти нарушения в эмбриональном развитии потомства обоих поколений. Выявленные нами нарушения развития потомства облучённых самцов-родителей, в сочетании с ранее полученными результатами после облучения зрелых сперматозоидов [3], свидетельствуют о нестабильности генома потомков облучённых родителей [1], которую следует учитывать при разработке мероприятий по сохранности генофонда и животных, и человека.

Литература

1. Дуброва Ю.Е. Нестабильность генома среди потомков облучённых родителей. Факты и их интерпретация //Генетика. 2006. Т. 42, № 10. С. 1-10.

2. Палыга Г.Ф., Закощиков К.Ф., Эпатова Т.В. и др. Влияние общего гамма-облучения самок на беременность и постнатальное развитие потомства //Архив анатомии, гистологии и эмбриологии. 1984. Т. LXXXVII, № 12. С.71-76.

3. Палыга Г.Ф., Чибисова О.Ф., Иванов В.Л. и др. Реализация лучевых эффектов в онтогенезе потомства двух поколений самцов, половые клетки которых облучены однократно в нестерилизующих дозах на стадии зрелых сперматозоидов //Радиация и риск. 2010. Т. 19, № 4. С. 58-62.

4. Clermont Y., Leblond C., Messier B. Dures du cycle de i'epitheheiium seminaliandu Raat //Archiv anat., microsc., morphol. exp. 1959. V. 48. P. 37-56.

Effect of irradiation of male rats on the development of posterities of two generations

Palyga G.F., Chibisova O.F., Ivanov V.L., Dergilev A.A., Zhavoronkov L.P., Panfilova V.V., Kolganova O.I.

Medical Radiological Research Center of the Russian Ministry of Health and Social Development, Obninsk

Study of antenatal and postnatal development of two generations of posterity of male Wistar rats which spermatides were y-irradiated ( Co) with doses below those causing sexual sterility (0.5-1.5 Gy, dose rate 0.003 Gy/s) is presented. The greatest changes are found at embryonic growth of posterity of both generations. This means that y-radiation causes genomic instability.

Keywords: Wistar rats, males, irradiation of spermatides, posterity.

Palyga G.F.* - Main Res., MD, Prof.; Chibisova O.F. - Res. Assistant; Ivanov V.L. - Senior Res., C. Sc., Vet.; Dergilev A.A. - Postgraduate Student; Zhavoronkov L.P. - Head of Lab., MD.; Panfilova V.V. - Postgraduate Student; Kolganova O.I. - Senior Res. MRRC.

‘Contacts: 4 Korolyov str., Obninsk, Kaluga region, Russia, 249036. Tel.: (48439) 9-70-45; e-mail: palyga@mrrc.obninsk.ru.