EFFECT OF LOW LEVELS OF RADIATION ON THE CONTENT OF SERUM IMMUNOGLOBULIN

Сафонова В. Ю.

Доктор  биологических наук, Оренбургский государственный педагогический университет

ВЛИЯНИЕ МАЛЫХ УРОВНЕЙ РАДИАЦИИ НА СОДЕРЖАНИЕ ИММУНОГЛОБУЛИНОВ В СЫВОРОТКЕ КРОВИ

Аннотация

Представлены результаты экспериментальных исследований по изучению влияния малых уровней ионизирующего излучения на содержание основных классов иммуноглобулинов (G, M, A) в сыворотке крови подопытных животных. Показаны изменения в их содержании при воздействии пролонгированного и однократного воздействия в сопоставимых дозах. Выявленные изменения могут служить  прогностическим тестом, характеризующим неблагоприятное действие ионизирующих излучений.

Ключевые слова: Ионизирующие излучения, дозы, иммуноглобулины.

Safonova V. Yu.

Doctor of Biological Sciences, Orenburg State Teacher Training University

EFFECT OF LOW LEVELS OF RADIATION ON THE CONTENT OF SERUM IMMUNOGLOBULIN

Abstract

The results of experimental studies on the effects of low levels of ionizing radiation on the content of the main classes of immunoglobulins (G, M, A) in the serum of treated animals. The changes in their contents when exposed to prolonged and a single exposure at comparable doses. The identified changes may serve as a prognostic test that characterizes the adverse effects of ionizing radiation.

Keywords: Ionizing radiation, dose, immunoglobulins.

Открытие ядерных реакций повлекло за собой изготовление  атомного оружия и испытание его в  первые десятилетия после войны.  За счет этого произошло обширное загрязнение окружающей среды,  способствующее увеличению естественного радиационного фона. Наряду с этим вторая половина двадцатого века характерна тем, что ионизирующие излучения и радиоактивные изотопы широко стали применяться в различных направлениях деятельности человека. Достиг своего совершенства ядерный топливный цикл. Но при всех достоинствах и необходимости использования атомной энергии в мирных целях, всегда существовала и существует опасность загрязнения внешней среды радиоактивными веществами и появления зон повышенного радиационного фона. Примером может служить авария на Чернобыльской атомной электростанции (1986) и на Фукусиме (2011). Вышеизложенные причины явились основанием для проведения данных исследований.

Иммунная система, в общебиологической оценке влияния ионизирующих излучений на организм, занимает основополагающее значение (1). В связи с этим целью работы явилось изучение влияния длительного гамма-облучения низкой мощности на некоторые показатели гуморального иммунитета у животных в экспериментальных условиях.

Материалы и методика. Исследования выполнены на 80  белых нелинейных крысах с массой тела 150-220 грамм. Используя для опытов крыс, исходили из общебиологической точки зрения закономерностей развития радиобиологического эффекта. При одинаковых уровнях доз облучения организм крыс проявляет относительно малую степень различия радиационных эффектов, в частности, в уровнях эффективных доз для различных тканей, продолжительности жизни, изменений показателей иммунологической реактивности и других. Белые крысы имеют несущественные  сезонные изменения биологических процессов и  по ряду физиологических функций и морфологических особенностей, схожи с человеком.  Для моделирования воздействия радиационных факторов при хроническом облучении использовали  ГУБ-20 (гамма-установка биологическая, экспериментальная). Условия хронического облучения крыс в малых дозах представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Условия  хронического облучения крыс

Группы	Количество (шт.)	Время  облучения (сутки)	Мощность дозы (мГр/ч)	Суммарная доза (Гр)
1	20	30	0,39	0,28
2	20	60	0,39	0,56
3	20	90	0,39	0,84
4  контроль	20	нет	нет	нет

 

Методы оценки показателей гуморального иммунитета. Кровь для исследования брали при убое животных через сутки после прекращения облучения. Количественное определение иммуноглобулинов различных классов в сыворотке крови проводили методом радиальной иммунодиффузии в геле по Манчини. Для постановки реакции использовали моноспецифические антисыворотки  против иммуноглобулинов (ИГ) G, М, А.

Результаты и обсуждение. Как показывают результаты исследований  уровень иммуноглобулинов класса G  в сыворотке крови крыс, на протяжении всего периода нахождения под облучением,  соответствовал контрольным величинам. Это свидетельствует  о том, что  данный показатель гуморального звена иммунитета является  радиорезистентным  в отношении  действия пролонгированного облучения малой мощности.

Что касается иммуноглобулинов класса М, то незначительное снижение их отмечалось через 30 дней. Затем в последующие сроки этот показатель колебался в пределах биологического контроля или несколько превосходил его (90-е сутки). Условия непрерывного облучения при заданной мощности дозы 0,39 м Гр/час (мГрей/час)  способствовали незначительному увеличению содержания иммуноглобулинов класса А  через 30 и  90 суток. По-видимому, полученные суммарные дозы 0,28 и 0,84 Гр, в течение  длительного времени не оказывали депрессивного действия на синтез данного класса иммуноглобулинов, а напротив, способствовали их стимуляции. Иммуноглобулины класса А  играют ключевую роль в невоспалительном удалении антигена и создании местного иммунитета. В кишечнике он обезвреживает попавшие с пищей токсические микроорганизмы, в дыхательных путях препятствует инфицированию слизистых оболочек носоглотки, в  репродуктивной системе создает заслон развитию инфекции. Можно предположить, что активация  иммуноглобулинов класса А происходит за счет аутоантигенной стимуляции, произошедшей в ответ на воздействие ионизирующего излучения. Выявленные  особенности соотношения различных классов иммуноглобулинов в разные сроки после хронического облучения в малых дозах, вероятно, свидетельствуют о наличии адаптационных процессов, протекающих в гуморальном звене иммунитета. Наряду с этим можно считать, что у подопытных крыс, находившихся в условиях длительного облучения в течение 30, 60 и 90 суток в суммарных дозах 0,28; 0,56 и 0,84 Гр, сохраняются защитные функции организма, характерные для иммуноглобулинов данного класса.

Сравнительный анализ результатов исследований разных временных диапазонов показал, что однократное облучение, в тех же примерно дозах, вызывает заметные нарушения в показателях, характеризующих гуморальное  звено иммунитета. Сравнительная характеристика однократного и пролонгированного облучения  учитывала разную мощность излучения. Для однократного облучения использовался источник излучения Cs-137 с  мощностью 0,08 Гр/мин. Результаты исследований свидетельствуют о разном реагировании основных классов иммуноглобулинов в ответ на однократное воздействие  радиации большой мощности.

Дозы однократного облучения  0,5 и 0,8 Гр принято в радиобиологии считать малыми, поскольку они не вызывают видимых клинических и  явных гематологических изменений. Поэтому полученные результаты представляют определенный интерес в плане  выявленных  изменений в составе основных классов иммуноглобулинов, имеющих определенное значение  в формировании общей резистентности организма к любым неблагоприятным факторам внешней среды.

В наших исследованиях при однократном облучении ИГ G имели тенденцию к повышению (недостоверно) на 5-10 сутки после облучения, а в большинстве случаев сохраняли относительную стабильность по отношению к контрольным  величинам. Такую стабильность, вероятно можно объяснить  большим удельным весом, который они занимают среди других классов иммуноглобулинов. Для того, чтобы сдвинуть их концентрацию  в сторону понижения  необходимы более высокие дозы воздействия.

Что касается ИГ М, то их достоверное снижение отмечалось на 10 день. В остальные сроки их содержание в сыворотке крови находилось в пределах контрольных величин. Отмеченное  снижение   концентрации  ИГ М на 10 день может свидетельствовать о гипо- и агаммаглобулинемии и нестабильности лимфоидной системы в этот период.

Выраженную реакцию на  облучение в дозах 0,5-0,8 Гр проявили иммуноглобулины класса А. В отличие от хронического облучения, где мы не наблюдали снижения  их концентрации в пределах этих дозовых величин,  однократное внешнее облучение вызывало угнетение синтеза иммуноглобулинов данного класса. Достоверное снижение  ИГ А наблюдалось  через 10, 20, 30  суток после облучения как при дозе 0,5 Гр, так и  0,8 Гр. При этом общее состояние животных было вполне удовлетворительным в течение всего периода наблюдения, вплоть до 90 суток. Они адекватно реагировали на внешние раздражители, охотно поедали корм, прибавляли в  массе. Но при внешнем благополучии  происходили изменения в сторону понижения концентрации иммуноглобулинов классов А и М в сыворотке крови облученных животных.  У того и другого класса эта особенность   наиболее была выражена на 10 сутки после облучения. Если рассматривать острую лучевую патологию по периодам ее проявления, то 10 сутки приходятся  на разгар болезни. В данном случае видимых клинических признаков острой лучевой болезни не наблюдалось. Следовательно,   изменения в гуморальном звене иммунитета со стороны  ИГ  А и ИГ М  могут служить дополнительным  прогностическим тестом, характеризующим неблагоприятное действие ионизирующих излучений. Следует отметить, что пониженное  содержание их в сыворотке крови может способствовать развитию различных инфекций в организме.

Таким образом, облучение крыс  мощностью дозы 0,39 мГр/час в течение 30, 60 и 90 суток не вызывает заметных  изменений в концентрации сывороточных иммуноглобулинов классов G, М, А. Однократное внешнее облучение в дозах от 0,5 до 0,8 Гр при  мощности дозы 0,08 Гр/мин вызывает иммунодефицитное состояние у животных, которое обусловлено понижением сывороточных иммуноглобулинов классов  М и А  на 10, 20  и 30 сутки  после воздействия радиации.

 

Литература

1. Ярилин А.А. Изменения в иммунной системе пострадавших от действия факторов аварии на ЧАЭС //Радиац. биология. Радиоэкология. -1996. -Т.36, в.4. -С.587-598.
2. Сафонова В.Ю., В.А.Сафонова Влияние предварительного воздействия ионизирующего излучения в низкой дозе и эраконда на выживаемость, клиническое состояние и гемопоэз повторно облученных летальной дозой животных /В.Ю Сафонова, //Вестник Красноярского ГАУ. -2008. -Вып. 4. -С.196-201.
3. Сафонова, В.Ю., Сафонова В.А. Влияние ионизирующего излучения в низкой дозе на гистоморфологию печени крыс //Известия Оренбургского ГАУ. -2008. -№ 4(20). –С.122-124.
4. Сафонова В.А., Сафонова В.Ю. Биологическое влияние малых доз радиации, аспекты безопасности //Известия Оренбургского ГАУ. -2011. -№ 3. – С. 308-310.
5. Сафонова В.Ю., Сафонова В.А. Противолучевые свойства экстракта пихты сибирской //Известия Оренбургского ГАУ. -2012. -№ 2. –С. 215-217.