Радіаційні пошкодження ізольованих сперматозоїдів різних видів експериментальних тварин та людини

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДЕРЖАВНА УСТАНОВА

“НАУКОВИЙ ЦЕНТР РАДІАЦІЙНОЇ МЕДИЦИНИ

АКАДЕМІЇ МЕДИЧНИХ НАУК УКРАЇНИ”

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата біологічних наук

Радіаційні пошкодження ізольованих сперматозоїдів різних видів експериментальних тварин та людини

03.00.01 - радіобіологія

Ватліцов Денис Володимирович

Київ - 2009

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в ДУ “Науковий центр радіаційної медицини Академії медичних наук України”, м. Київ.

Науковий керівник: доктор біологічних наук, доцент Андрейченко Сергій Вадимович, ДУ “Науковий центр радіаційної медицини АМН України”, завідувач лабораторії радіаційної біохімії.

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Дружина Микола Олександрович, Інститут експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького НАН України, завідувач лабораторії радіобіології;

доктор біологічних наук, старший науковий співробітник Міхєєв Олександр Миколайович, Інститут клітинної біології та генетичної інженерії НАН України, завідувач лабораторії радіаційної епігеноміки.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Чоловіча статева система є однією з найбільш чутливих до іонізуючого випромінювання, що зумовлено високою проліферуючою активністю проміжних статевих клітин, які зрештою диференціюються в інертні до поділу сперматозоїди. Водночас сперматозоїди відіграють ключову роль у транспортуванні чоловічого геному до яйцеклітини та заплідненні.

Радіочутливість сперматозоїдів значно менша порівняно з іншими статевими клітинами [С.П. Ярмоненко, 1988; А.Ф. Цыб и соавт., 2005]. Завдяки цьому сперматозоїди можуть бути більш резистентними до великих доз зовнішнього опромінення [С.В. Андрейченко, 1991] та зберігати свою функцію в умовах радіаційної стерилізації або навіть загибелі цілісного організму. Із створенням сучасних технологій довготривалої кріоконсервації сперми та штучного запліднення сперматозоїди, що уникли радіаційного пошкодження, згодом можуть бути використані для відновлення генофонду природних популяцій тварин та реалізації репродуктивної функції людини за наявності радіаційно зумовленого чоловічого безпліддя.

Результати досліджень щодо вивчення впливу іонізуючої радіації у широкому діапазоні доз на ізольовані сперматозоїди представлені поодинокими публікаціями, присвяченими, у більшості з них, аналізу рухливості та фертильності сперми після попереднього опромінення тварин, а також у хворих на онкопатологію та осіб, які зазнали впливу іонізуючого випромінювання внаслідок аварії на ЧАЕС [И. Ю. Нефедов, 1995; Е. Ф. Палыга и соавт., 1999; Н.О. Карпенко та співавт., 2000; В. М. Індик та співавт., 2001; Weinberg et al., 2001; de Rooij et al., 2002]. Удосконалення технологій, що надають можливість досліджувати властивості сперматозоїдів відокремлено від організму, висуває на сучасному етапі розвитку науки нову потребу у вивченні всього спектру реакцій на опромінення, а також встановленні дозових меж щодо реалізації та прояву радіаційних ефектів у ізольованих чоловічих гаметах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у лабораторії радіаційної біохімії Інституту експериментальної радіології ДУ “Науковий центр радіаційної медицини АМН України” у рамках науково-дослідних робіт “Дослідити вплив іонізуючої радіації на статеві клітини тварин” (№ держреєстрації 0106U002355) та “Дослідити вплив іонізуючої радіації на фертилізаційний потенціал та фізіолого-біохімічні характеристики сперми людини” (№ держреєстрації 0109U001562).

Мета роботи. Дослідити вплив іонізуючого випромінювання та визначити закономірності формування змін функціональної активності та структурної організації опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів експериментальних тварин та людини.

Задачі дослідження.

1. Дослідити вплив іонізуючого випромінювання на функціональну активність та структурну організацію опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів шляхом визначення їх рухової активності, морфологічної та ультраструктурної будови, кислотної та сольової резистентності.

2. Дослідити вплив іонізуючої радіації на стан іон-транспортної (активність Na⁺/K⁺-АТФази та Mg²⁺-залежної Ca²⁺-АТФази), гормон-продукуючої (вміст простагландинів Е та F_2б), про- та антиоксидантної систем (вміст ТБК-активних продуктів, ферментативна активність каталази, супероксиддисмутази, глутатіонредуктази, глутатіонпероксидази) опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів.

3. Вивчити особливості перебігу процесів клітинної загибелі опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів.

4. Охарактеризувати видові відмінності у пошкодженні ДНК опромінених in vitro сперматозоїдів.

5. Визначити особливості перебігу і видові закономірності розвитку радіаційно-індукованих пошкоджень та з'ясувати дозові інтервали прояву радіаційних ефектів в ізольованих чоловічих гаметах експериментальних тварин та людини.

Методи дослідження: цитологічні, радіоімунологічні, біохімічні, статистичні. ізольований сперматозоїд випромінювання радіаційний

Об'єкт дослідження: вплив іонізуючого випромінювання на функціональні та структурні зміни в опромінених in vitro сперматозоїдах експериментальних тварин (щура, миші, кролика) та людини.

Предмет досліджень: радіаційно-індуковані зміни фізіологічних, біохімічних та морфологічних характеристик сперматозоїдів експериментальних тварин та людини.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше проведено порівняльну оцінку змін структурно-функціональних властивостей ізольованих сперматозоїдів різних видів експериментальних тварин (щура, миші, кролика) та людини за дії іонізуючого випромінювання у діапазоні доз 1-100 Гр. Встановлено, що згідно із параметрами рухливості та загибелі внаслідок апоптозу, сперматозоїди миші є найбільш радіорезистентними, а сперматозоїди людини - найбільш радіочутливими.

Визначені закономірності змін рухової активності опромінених in vitro сперматозоїдів експериментальних тварин та людини за дії гамма-випромінювання в діапазоні доз 1-100 Гр показали, що зі зростанням дози опромінення відбуваються зміни рухової активності сперматозоїдів тварин нелінійного характеру.

В результаті - спочатку виникає посилення активності з максимумом при дозі 32 Гр, а надалі активність поступово пригнічується. Динаміка змін рухової активності сперматозоїдів людини характеризується її максимальними значеннями за дози 1 Гр з наступним зниженням за лінійною залежністю від дози опромінення. Виявлено залежність між активністю мембранних іон-транспортних АТФаз та реакцією опромінених сперматозоїдів на збільшення іонної сили та кислотності середовища. Вперше визначені на молекулярному та субклітинному рівнях закономірності формування цито- і генотоксичних ефектів та стимулюючий вплив іонізуючого випромінювання на фізіологічні та біохімічні характеристики ізольованих чоловічих гамет. Встановлено стимулюючий ефект гострого гамма-опромінення в дозі 8 Гр на активність ферментів антиоксидантної системи (каталази, супероксиддисмутази, глутатіонредуктази, глутатіонпероксидази) ізольованих сперматозоїдів експериментальних тварин, що позначається посиленням їх функціональних властивостей. Встановлено, що сперматозоїди здатні ліквідувати сублетальні та потенційно летальні пошкодження мембранних структур, проте неспроможні репарувати розриви ДНК, що може спричинити анеуплоїдизацію їх геному.

Практичне значення отриманих результатів. Отримані результати розширюють уявлення щодо ефектів іонізуючого випромінювання у широкому діапазоні доз на ізольовані чоловічі гамети експериментальних тварин і людини та визначають перспективні напрямки у визначенні науково обґрунтованих критеріїв оцінки запліднюючої здатності сперматозоїдів. Розроблений метод визначення функціонального резерву сперматозоїдів надає можливість дослідження ефектів іонізуючого випромінювання на функціональні властивості чоловічих гамет. Отримані результати можуть скласти підґрунтя у використанні ефектів гамма-опромінення для підвищення плодючості лабораторних тварин (захищено патентом на корисну модель).

Особистий внесок здобувача. Автором особисто виконано інформаційно-патентний пошук, проведені експерименти та дослідження, здійснено статистичну обробку отриманих даних, науковий аналіз та узагальнення результатів. Визначення актуальності, мети та завдань дослідження, розробка методичних підходів, формулювання основних положень та висновків роботи здійснено за участі наукового керівника.

Апробація результатів дисертації. Основні положення та результати досліджень оприлюднені на науково-практичній конференції молодих дослідників та вчених “Актуальні проблеми радіаційної медицини та радіобіології” (Київ, 2005); міжнародній конференції “Радіобіологічні ефекти: ризики, мінімізація, прогноз” (Київ, 2005); міжнародній конференції “Двадцять років Чорнобильскої катастрофи. Погляд у майбутнє” (Київ, 2006); 6^th Parnas Conference “Signal system and defects in signalling” (Krakiv, 2007); 13^th International Congress of Radiation Research (San-Francisco, 2007); ЭкоФорум-2008 “Проблемы радиационной экологии и безопасность человека” (Санкт-Петербург, 2008).

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опублікована 22 наукові праці, у тому числі, 6 - статей, з них 4 у фахових виданнях, рекомендованих ВАК України, 14 - тез доповідей на наукових конференціях, 1 патент.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація викладена на 123 сторінках друкованого тексту (102 сторінки основного тексту), складається із вступу, огляду літератури, опису матеріалів та методів дослідження, трьох розділів результатів власних досліджень, аналізу та узагальнення результатів дослідження, висновків, списку використаних джерел літератури, що містить 198 посилань (46 - кирилицею, 152 - латиницею), ілюстрована 39 рисунками.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ

Матеріал та методи досліджень. Дослідження проведені на статевозрілих білих безпородних щурах-самцях, мишах-самцях та кроликах, що утримувались на стандартному раціоні віварію. Експерименти здійснено у відповідності до конвенції Ради Європи щодо захисту хребетних тварин, яких використовують у наукових цілях. Для проведення експериментів було використано 200 щурів-самців, 150 мишей-самців та 20 кроликів.

Еякулят від чоловіків-донорів отримували за дотримання умов медичної етики. Дослідження еякуляту чоловіків-донорів проводилось після забору матеріалу, транспортування здійснювалось при температурі +4^оС.

Опромінення ізольованих епідидимісів та сперматозоїдів проводили гамма-променями ⁶⁰Со на установці „ИССЛЕДОВАТЕЛЬ” при потужності дози 20 сГр/с на базі Інституту клітинної біології та генної інженерії НАН України.

Тестування рухової активності сперматозоїдів здійснювали за показниками кількості рухливих клітин (у %), частотою коливальних рухів та лінійною швидкістю [О.В. Волкова и соавт., 1982], що визначали шляхом перегляду під мікроскопом МБИ-15 з термостатуючим столиком на збільшенні х600. Сперматозоїди вважали рухливими, якщо вони могли переміщуватись або хоча б здійснювати коливальні рухи хвостом. У протилежному випадку сперматозоїди класифікували як такі, що втратили життєздатність.

Морфологічні дослідження проводили на фарбованих нітратом срібла мазках сперматозоїдів [О.В. Волкова и соавт., 1982].

Ультраструктуру сперматозоїдів досліджували за допомогою растрової та трансмісійної електронної мікроскопії. Виготовлені зразки аналізували на скануючому електронному мікроскопі JSM-35 C (Японія) при прискорюючій напрузі 20 кВ та збільшенні х2000-20000 [Г. Гайер, 1974]. Дослідження виконані у Інституті ботаніки НАН України. Зразки для трансмісійної електронної мікроскопії готували за Міллом [Б. Уикли, 1975]. Дегідратацію сперматозоїдів та заключення у смолу епон-аралдит проводили за загальновизнаною методикою [Г.А. Меркулов, 1961]. Перегляд та фотографування зрізів проводили на електронних мікроскопах JEOL1200EX, JEM100B, ПЕМ100 при прискорювальній напрузі 50-70 кВ та збільшенні х5000-150000.

Визначення сольової резистентності сперматозоїдів до розчину хлориду натрію різної концентрації (1-4 %), проводили в умовах постійної температури 37°С [В.Я. Карупу, 1984]. Кислотну резистентність сперматозоїдів визначали до розчинів соляної кислоти [David et al., 1989]. Препарати переглядали під мікроскопом МБИ-15 при збільшенні х400-2000.

Для визначення активності К⁺,Na⁺- (КФ 3.6.3.9) та Са²⁺-АТФаз мембрани сперматозоїдів виділяли методом диференційного центрифугування на ультрацентрифузі Bеckman [А.А. Болдырев, 1990]. Кількісно препарати характеризували за вмістом в них білку, який визначали за методом Лоурі [Lowry et al., 1951]. Активність К⁺,Na⁺- та Са²⁺-АТФаз оцінювали за методом Фіске-Субароу [Chijsen et al., 1980]. Дослідження проводились на базі біологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

Кількісний аналіз Е-простагландинів (ПГЕ) здійснювали за допомогою радіоімунологічного набору фірми “Baxter Travenol Diagnostics”,
F_2б-простагландинів - за допомогою аналітичного набору, виготовленого в Інституті Ізотопів Угорської Академії Наук [Інститут Ізотопів Угорської АН, 1987] на базі Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України.

У ізольованих сперматозоїдах визначали ферментативну активність компонентів антиоксидантної системи: супероксиддисмутази (СОД), (КФ 1.15.1.1) [Т.С. Антоненко, 1977; Bannister, 1987], каталази (пероксид водню: пероксид водню оксидоредуктаза, (КФ 1.11.1.6) [М.А. Королюк та співавт., 1988], глутатіон-пероксидази (ГП), (КФ 1.11.1.9) та глутатіонредуктази (ГР), (КФ 1.6.4.2) [И.Д. Стальная и соавт., 1977].

Пероксидацію ліпідів вивчали за вмістом ТБК-активних продуктів, за якими оцінювали кількість малонового діальдегіду (МДА) [И.Д. Стальная и соавт., 1977]. Реєстрацію продуктів реакції здійснювали на спектрофотометрі “Specol-211” (Німеччина).

Кількісне вивчення різних стадій клітинної загибелі в популяції сперматозоїдів проводили на лазерному протоковому цитометрі PAS фірми Partec (Германія) з використанням набору Annexin V-FITC Apoptosis detection kit I [BDBioscience, 2002]. Визначення плоїдності проводили з використанням пропідій йодиду [Ormerod, 2000]. Зміни в мітохондріальному мембранному потенціалі вивчали з використанням родаміну-123 та пропідій йодиду [Ormerod, 2000]. Для оцінки функціонального резерву сперматозоїдів використовували поняття апоптичний індекс (АІ), що характеризує відсоток Annexin V- позитивних клітин у зразку. Індекс індукції апоптозу (ІІА) визначали за формулою: ІІА = АІ_СП/АІ_ІНД. Експериментальні дані обробляли за допомогою програми FlowMax (Partec, Германія). Дослідження проводили на базі ЦНДЛ НМАПО імені П.Л. Шупика.

Статистичну обробку результатів дослідження виконано за методами варіаційної статистики [С. Гланц, 2006]. Достовірність змін визначали за
t-критерієм Ст'юдента, статистично вірогідною вважали різницю при р<0,05.

Результати досліджень та їх обговорення.

Дослідження функціональної активності та структурної організації опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів експериментальних тварин (щура, миші, кролика) та людини здійснювалося шляхом визначення рухової активності, морфологічної та ультраструктурної будови, кислотної та сольової резистентності.

Рухова активність сперматозоїдів визначається за показниками кількості рухливих гамет (у % від загальної кількості), частоти коливальних рухів та лінійної швидкості. Гамма-опромінення в діапазоні доз 1-100 Гр спричиняє нелінійні зміни динаміки кількості рухливих гамет кролика та щура з мінімальним значенням при дозі 1 Гр. При дозі 32 Гр кількість рухливих сперматозоїдів щура та кролика досягає максимального значення і складає 93 % та 83 % від їх загальної кількості, відповідно (рис. 1 а). Рухливість сперматозоїдів миші також змінюється нелінійно, проте максимум кількості рухливих сперматозоїдів спостерігається при дозі опромінення 60 Гр і дорівнює 96 %. Динаміка зниження кількості рухливих сперматозоїдів людини характеризується лінійною залежністю від дози опромінення (рис. 1 б).

Рис. 1. Рухливість сперматозоїдів щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення; * - вірогідна відмінність від контролю, р<0,05

Частота коливальних рухів сперматозоїдів щура рівномірно зростає та досягає максимального значення при дозі 32 Гр, що перевищує контрольні значення на 46 %. Збільшення дози опромінення призводить до зниження частоти коливальних рухів сперматозоїдів щура до контрольного рівня при дозі 80 Гр з подальшим зниженням. За таких саме умов динаміка змін частоти коливальних рухів сперматозоїдів кролика в залежності від величини дози має схожий вигляд, проте максимальне значення кількості рухливих сперматозоїдів реєструється за дози 8 Гр (рис. 2 а).

Рис. 2. Частота коливальних рухів сперматозоїдів щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення; * - вірогідна відмінність від контролю, р<0,05

Частота коливальних рухів сперматозоїдів миші збільшується повільно та рівномірно з максимумом при дозі 60 Гр, а надалі рівномірно зменшується до значень контролю при дозі 100 Гр (рис. 2 б).

Лінійній швидкості сперматозоїдів щура також притаманний нелінійний характер змін з максимумом при 32 Гр, з перевищенням контрольного значення на 13 % (р<0,05) та з поступовим зменшенням при вищих дозах. Зміни лінійної швидкості сперматозоїдів кролика мають схожий характер, проте, від максимального значення при 32 Гр зниження величини цього показника відбувається більш стрімко, і вже при дозі 60 Гр дорівнює значенню контролю, а при дозі опромінення 100 Гр стає у понад 2 рази меншою (рис. 3 а). За порівнянням величин лінійної швидкості сперматозоїди миші є більш радіорезистентними, ніж сперматозоїди людини (рис. 3 б).



Рис. 3. Лінійна швидкість сперматозоїдів щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення; * - вірогідна відмінність від контролю, р<0,05

Опромінення сперматозоїдів щура гамма-променями ⁶⁰Со з потужністю дози 20 сГр/с в діапазоні доз 1 - 100 Гр не викликає зниження рухової активності сперматозоїдів щура, миші та кролика в ізотонічному розчині хлориду натрію із зростанням дози опромінення, у той час як кількість рухливих сперматозоїдів людини помітно знижується.

За умов підвищення дози опромінення до значень, за яких сперматозоїди втрачають рухливість, найвищу радіорезистентність проявляють сперматозоїди миші, а проміжні позиції посідають сперматозоїди щура та кролика (рис. 4).



Рис. 4. Рухливість сперматозоїдів експериментальних тварин та людини в залежності від дози гострого гамма-опромінення із потужністю 20 сГр/с. Побудовано в логарифмічному масштабі

Встановлено, що повна втрата рухливості сперматозоїдів миші реєструється за дози близько 2500 Гр, сперматозоїдів щура - 2000 Гр, кролика - 1500 Гр, а людини - 400 Гр.

Збереження рухливості при високих дозах опромінення відбувається за рахунок гіперактивованих сперматозоїдів, котрі визначають за здатністю змінювати тип коливальних рухів із синусоїдального до асинусоїдального. Кількість гіперактивованих сперматозоїдів щура при дозі опромінення 100 Гр становить 15 % від загальної популяції рухомих сперматозоїдів, при 400 Гр - 65 %, при 1000 Гр - 100 %. Близькі за значенням показники встановлені для сперматозоїдів миші та кролика. Водночас кількість гіперактивованих сперматозоїдів людини сягає рівня 100 % вже при 100 Гр. При переході в діапазон підпорогових доз в суспензії сперматозоїдів рухомими залишаються лише ті з них, що здійснюють асинусоїдальні хвостові коливання. В такому стані сперматозоїди втрачають здатність до лінійного пересування в ізотонічному розчині, проте зберігають властивість виконувати функції з передачі генетичного матеріалу.

Дослідження структурних та ультраструктурних змін у чоловічих гаметах внаслідок гострого гамма-опромінення у діапазоні доз 1-100 Гр показало, що плазматична мембрана сперматозоїда є основною мішенню пошкодження.
В діапазоні низьких доз реєструється зростання мобільності плазматичних мембран та поверхневого білково-ліпідного матриксу, а з підвищенням дози до 40-50 Гр набуває виразності ефект утворення ліпідних гранул. Зі збільшенням дози опромінення до 50-100 Гр спостерігається процес “стікання” ліпідного матриксу з поверхні гамети та гранулоутворення, що призводить до появи клітин з оголеною мітохондріальною спіраллю. Транслокація мембран відбувається як шляхом звичайного відшарування, так і шляхом везикуляції. Зростання дози опромінення понад 100 Гр призводить до локалізації гранулоутворення, що поступово захоплює внутрішні структури сперматозоїда. Процес набуває некротичного характеру, супроводжується взаємним нашаруванням гранул, обумовлює витікання структур сперматозоїда та їхній розпад. Радіаційно-індукована загибель при опроміненні сперматозоїдів у дозі понад 500 Гр відбувається за появи некротичних процесів у головному й хвостовому відділах, що спричиняє викид зруйнованих мікрофібрил та мікротрубочок, мітохондрій та акросомних ферментів у зовнішнє середовище.

Оцінка функціонального стану сперматозоїдів за показниками сольової та кислотної резистентності визначила здатність опромінених сперматозоїдів протистояти підвищеним концентраціям хлориду натрію та соляної кислоти у поживному середовищі. Показано, що протидіюча здатність сперматозоїдів щура підвищеним концентраціям хлориду натрію зростає та набуває найбільшого значення при дозі 8 Гр, перевищуючі контрольні значення майже у два рази. Опромінення у більш високих дозах зменшує сольову резистентність до рівня контролю при дозі 60 Гр, після чого, із збільшенням дози опромінення, відбувається її повільне зниження. Подібна закономірність характерна для змін сольової резистентності сперматозоїдів кролика, проте реєструється менш виражене її зростання при дозі опромінення 8 Гр. Сольова резистентність сперматозоїдів миші та людини характеризується поступовим зростанням її величини із максимумом при дозі опромінення 60 Гр, а надалі, із збільшенням дози опромінення, - поступовим зменшенням. Динаміка змін сольової резистентності сперматозоїдів людини в залежності від дози опромінення в діапазоні доз 1-100 Гр подібна до результатів, отриманих для сперматозоїдів щура та кролика, проте, на відміну від цих даних, реєструється стрімке зростання їх опірної здатності вже при дозі опромінення 1 Гр. Подальше зростання дози гамма-опромінення призводить поступово до зниження величини показника сольової резистентності сперматозоїдів людини, досягаючи значення контролю при дозі опромінення 32 Гр.

Дослідження кислотної резистентності показало, що після опромінення в дозах 1 та 8 Гр сперматозоїди щура та кролика набувають толерантності до високої концентрації іонів водню в середовищі. При дозі 60 Гр критична кількість соляної кислоти щодо збереження здатності опромінених сперматозоїдів до руху дорівнює величині контролю. Кислотостійкість опромінених сперматозоїдів миші відображає зростання їх опірної спроможності, що сягає максимального значення за дози 8 Гр, а надалі, із зростанням дози - поступове зниження, що дорівнює значенням контролю за дози 60 Гр. Зміни кислотостійкості сперматозоїдів людини характеризуються подібною динамікою, проте її максимальне значення реєструється за дози 1 Гр, а поступове зниження до рівня контролю - за дози 8 Гр.

Дослідження стану іон-транспортної системи опромінених сперматозоїдів за визначенням ферментативної активності Na⁺/K⁺-АТФази та Mg²⁺-залежної
Ca²⁺-АТФази дозволили встановити дозозалежні ефекти динаміки змін мембранних АТФ-аз.

Активність К⁺,Na⁺-АТФ-ази опромінених у низьких дозах сперматозоїдів помітно зростає і досягає максимального значення при дозі 8 Гр, перевищуючи рівень контролю у 1,6 рази в сперматозоїдах щура та у 1,2 рази в сперматозоїдах кролика. Із збільшенням дози активність ферменту знижується, досягаючи рівня контролю при дозі 32 Гр, а потім поступово спадає до 60 % та 40 % від контрольного значення за дози 60 Гр, відповідно, у сперматозоїдах щура та кролика, а за дози 80 Гр знижується до 43 % та 35 %, відповідно (рис. 5 а). Подібний характер змін активності К⁺,Na⁺-АТФ-ази спостерігається у сперматозоїдах миші, відрізняючись тим, що повільне зростання активності К⁺,Na⁺-АТФази реєструється максимальним значенням за дози 60 Гр (рис. 5 б).

Активність Са²⁺-АТФ-ази в сперматозоїдах щура збільшується в діапазоні доз 1-32 Гр. При дозі 32 Гр був відмічений максимальний рівень активності ферменту, що перевищував контрольне значення в 1,5 рази. Більш високі дози опромінення викликали пригнічення активності Са²⁺-АТФ-ази до 40 % від контролю при дозі 100 Гр. В сперматозоїдах кролика найвища активність Са²⁺-АТФ-ази спостерігається за дози 8 Гр, після чого реєструється повільне зниження активності в залежності від дози опромінення до 20 % від контрольного значення за дози
100 Гр (рис. 6 а).



Рис. 5. Активність К⁺,Na⁺-АТФази плазматичних мембран сперматозоїдів щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення



Рис. 6. Активність Са²⁺-АТФази плазматичних мембран сперматозоїдів щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення

Підвищення активності Са²⁺-АТФ-ази в гаметах миші відбувається поступово з максимумом при дозі опромінення в 60 Гр та знижується до значення контролю за дози 100 Гр. В сперматозоїдах людини найвища активність Са²⁺-АТФ-ази спостерігається за дози 8 Гр, найменша - 100 Гр (рис. 6 б).

Помітне зростання активності Са²⁺- АТФази в зазначеному діапазоні свідчить про нагромадження іонного кальцію всередині опромінених сперматозоїдів внаслідок його вивільнення із мембранних структур клітини. Активація Са²⁺-АТФази спрямована на підтримання внутрішнього гомеостазу в сперматозоїдах шляхом компенсаторного посилення виходу ендогенного кальцію назовні. В свою чергу, збільшення внутрішньоклітинного пулу кальцію обумовлює стимуляцію аденилатциклази та Са²⁺-АТФази, що призводить до збільшення рухової активності гамет.

Визначення вмісту простагландинів Е та F_2б (ПГЕ та ПГF_2б) у сперматозоїдах щура при дозах гамма-опромінення в діапазоні 1-100 Гр не виявило чіткого зв'язку між рівнем ендогенних простагландинів та рухливістю. Для виявлення порогових доз опромінення діапазон було розширено до 2000 Гр. Максимальна концентрація ПГЕ в сперматозоїдах визначається за дози 400 Гр, а її подальше зростання до 2000 Гр призводить до зниження концентрації, що відповідає рівню контролю (рис. 7).

Рис. 7. Концентрація простагландинів Е та простагландинів F_2б в сперматозоїдах після гострого гамма-опромінення

Зростання дози опромінення призводить до лінійного збільшення концентрації ПГF_2б, що відповідає зниженню рухливості сперматозоїдів та збільшенню відсотку гіперактивованих сперматозоїдів при підпорогових дозах опромінення, - до значення величини дози 1000 Гр. При дозі гамма-опромінення 2000 Гр спостерігається стрімке зростання кількості гіперактивованих сперматозоїдів.

З'ясовано, що зменшення рухливості сперматозоїдів пов'язане з радіоіндукованим посиленням альтернативних шляхів біосинтезу простагландинів ПГF_2б, котрі, на відміну від ПГЕ, не активують аденилатциклазу і не викликають гіперактивацію сперматозоїдів.

Дослідження стану про- та антиоксидантної систем сперматозоїдів щура визначило помірне зростання вмісту ТБК-активних продуктів за умов гамма-опромінення в діапазоні доз 1-60 Гр та стрімке - від величини дози 60 Гр та вище,
і за дози 100 Гр перевищення контрольного рівня в 2,5 рази. Зміни вмісту ТБК-активних продуктів в сперматозоїдах кролика мають схожу динаміку, проте відрізняються кількісно, в сперматозоїдах кролика стрімке збільшення починається від дози 60 Гр, за дози 80 Гр перевищує значення контролю в 3 рази, за дози 100 Гр - понад 3,5 рази. Вміст ТБК-активних продуктів, за якими визначається концентрація МДА, в сперматозоїдах миші та людини змінюється майже лінійно із збільшенням дози опромінення, і при дозі опромінення 32 Гр перевищує контрольні значення
в 2 рази, а при 100 Гр - майже в 4 рази. В сперматозоїдах миші рівень ТБК-активних продуктів визначається найнижчим і характеризується поступовим підвищенням із зростанням дози опромінення.

Активність супероксиддисмутази (СОД) в сперматозоїдах експериментальних тварин та людини має схожу динаміку: підвищується з максимумом за дози 8 Гр (щур, кріль, людина) та 32 Гр (миша), а надалі поступово знижується і складає мінімальні значення за дози 32 Гр в сперматозоїдах кролика та 60 Гр - щура (рис. 8).



Рис. 8. Активність супероксидисмутази в сперматозоїдах щура та кролика (а), миші та людини (б) після гострого гамма-опромінення

Активність глутатіонпероксидази (ГП) має схожу динаміку дозозалежних змін в сперматозоїдах миші, щура, кролика та людини: опромінення в більших дозах призводило до зменшення активності за дози 32 Гр та подальше незначне її збільшення. Активність глутатіонредуктази (ГР) також змінюється в залежності від дози та має схожі закономірності зі зміною активності ГП. Виявлені розбіжності в активності ГР в статевих клітинах не мають суттєвих міжвидових відмінностей в закономірності зміни активності, крім кількісних. Так, найвища активність ГР в сперматозоїдах миші реєструється за дози 8 Гр, в сперматозоїдах людини - за дози 100 Гр.

Каталаза запобігає нагромадженню в клітині перекису водню, проте кількість її в сперматозоїдах незначна, і тому вона не може відігравати значної ролі в процесах відновлення клітин після опромінення. Отримані результати підтверджують дані про незначний вміст каталази в сперматозоїдах тварин та людини.

Дослідження особливостей перебігу процесів клітинної загибелі опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів. Порівняння розвитку апоптичних процесів в гамма-опромінених сперматозоїдах різних видів тварин та людини в діапазоні доз 1-100 Гр виявило зниження кількості інактивованих сперматозоїдів у всіх видів, проте при різних дозах опромінення. Загалом зміни кількості сперматозоїдів щура, кролика та людини, що знаходяться на різних стадіях клітинної загибелі, мають подібні дозові закономірності. Так, при дозі 32 Гр спостерігається незначний спад кількості, а подальше зростання дози опромінення призводить до збільшення кількості змінених клітин (рис. 9).

Характеристика функціонального стану ізольованих сперматозоїдів різних видів тварин та людини, проведена з використанням індуктора апоптозу, дозволила визначити особливості змін відновного потенціалу гамет. Розподіл індексу індукції апоптозу в залежності від величини дози гамма-опромінення в діапазоні доз 1-60 Гр демонструє збільшення навантаження на відновні системи клітин. При дозах опромінення 80 Гр та 100 Гр показано виснаження клітин, про що свідчить великий розмах індексів індукції апоптозу (рис. 10).

Рис. 9. Кількість сперматозоїдів експериментальних тварин та людини, що знаходяться на різних стадіях інактивації після гострого гамма-опромінення; * - вірогідна відмінність від контролю, р<0,05



Рис. 10. Індекс індукції апоптозу сперматозоїдів після гострого гамма-опромінення; * - вірогідна відмінність від контролю, р<0,05

Оцінка видових відмінностей пошкодження ДНК опромінених in vitro сперматозоїдів. Дослідження цілісності ДНК в сперматозоїдах різних видів тварин та людини визначило, що кількість клітин з неушкодженою ДНК зменшується з підвищенням дози опромінення (рис. 11).

Рис. 11. Кількість сперматозоїдів з неушкодженим генетичним матеріалом експериментальних тварин та людини після гострого гамма-опромінення

Встановлено існування видової відмінності в чутливості генетичного матеріалу до впливу гамма-променів. Найбільш чутливим до дії радіації виявився геном сперматозоїдів миші, а найменш чутливим - геном сперматозоїдів кролика.

Проведений комплекс досліджень впливу іонізуючої радіації на ізольовані сперматозоїди різних видів тварин та людини показав здатність сперматозоїдів відновлювати пошкодження, викликані гамма-опроміненням, здатність виконувати свою фізіологічну функцію з доставки генетичного матеріалу. В залежності від виду спостерігалось навіть підвищення деяких фізіологічних показників, проте дослідження функціонального резерву сперматозоїдів та вивчення фрагментації ДНК визначили наявність критичних пошкоджень та виснаження. Використання розроблених методів визначення функціональних резервів сперматозоїдів надають змогу удосконалити визначення якості сперми, виявлення прихованих пошкоджень та здатності до зберігання й запліднення.

ВИСНОВКИ

У дисертаційній роботі наведено теоретичне узагальнення та нове рішення науково-практичного завдання з дослідження впливу іонізуючого випромінювання на сперматозоїди у широкому діапазоні доз та визначення закономірностей формування кількісних і якісних змін структурної організації та функціональної активності опромінених in vitro ізольованих сперматозоїдів експериментальних тварин (щура, миші, кролика) та людини.

1. Виявлено, що радіочутливість ізольованих сперматозоїдів залежить від видової належності. Гостре опромінення від джерела ⁶⁰Со з потужністю дози
20 сГр/с в діапазоні доз 1-100 Гр не викликає зниження рухової активності сперматозоїдів щура, миші та кролика в ізотонічному розчині хлориду натрію зі зростанням дози опромінення, у той час як кількість рухливих сперматозоїдів людини суттєво знижується.

2. За умов підвищення дози опромінення до значень, за яких сперматозоїди втрачають рухливість, найвищу радіорезистентність проявляють сперматозоїди миші, а проміжні позиції посідають сперматозоїди щура та кролика. Повна втрата рухливості сперматозоїдів миші реєструється за дози близько 2500 Гр, сперматозоїдів щура - 2000 Гр, кролика - 1500 Гр, а людини - 400 Гр.

3. В ізольованих сперматозоїдах експериментальних тварин та людини гостре гамма-опромінення в діапазоні малих доз підвищує мобільність плазматичних мембран та поверхневого білково-ліпідного матриксу, індукує утворення ліпідних гранул, а з підвищенням дози опромінення до 50-100 Гр - процес “стікання” ліпідного матриксу з поверхні гамети та гранулоутворення. Подальше зростання дози опромінення призводить до відшарування ділянок плазмалеми та оголення цитоскелету, і за доз понад понад 500 Гр спостерігаються зміни некрозоподібного характеру та радіаційна загибель гамет.

4. Дослідження стану іон-транспортної системи опромінених в діапазоні доз 1-100 Гр ізольованих сперматозоїдів за визначенням ферментативної активності Na⁺/K⁺-АТФази та Mg²⁺-залежної Ca²⁺-АТФази дозволили встановити схожі дозозалежні ефекти динаміки змін мембранних АТФ-аз, а саме: активацію із зростанням дози і максимальну активність К⁺,Na⁺-АТФ-ази сперматозоїдів щура та кролика за дози 8 Гр, миші - 60 Гр, а людини - 1 Гр із поступовим зниженням до рівня мінімальних значень.

5. Показано, що зменшення кількості сперматозоїдів, які прямолінійно рухаються, та прискорене набуття гіперактивованого стану сперматозоїдами пов'язано з посиленням біосинтезу простагландинів F_2б та пригніченням синтезу простагландинів Е.

6. Іонізуюча радіація прискорює процеси вільнорадикального окиснення в сперматозоїдах, розвиток яких в діапазоні 8-32 Гр ще може ефективно пригнічуватись за рахунок підвищення активності антиокислювальних ферментів (глутатіонпероксидази, глутатіонредуктази, СОД і каталази). Збільшення дози опромінення понад 32 Гр призводить до зниження ефективності ферментного антиоксидантного захисту, котрий втрачає змогу протидіяти в повній мірі швидкому зростанню кількості вільних радикалів в сперматозоїдах.

7. Встановлено існування видової відмінності в чутливості генетичного матеріалу ізольованих сперматозоїдів експериментальних тварин і людини до гамма-опромінення. Найбільш чутливою мішенню до дії радіації виявився геном миші, а найменш чутливою - геном кролів.

СПИСОК ПРАЦЬ, ОПУБЛІКОВАНИХ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Вплив тотального гамма-опромінення тварин на функціональні характеристики сперматозоїдів [Текст] / В. М. Пушкаренко, О. С. Петрова, Д. В. Ватліцов, К. С. Андрейченко, А. В. Клепко, С. В. Андрейченко // Фізика живого. - 2007. - Т. 15, № 2. - С. 73-76.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, статистична обробка результатів, підготовка матеріалу до друку).

2. Кількісні закономірності розвитку клітинної загибелі в г-опромінених сперматозоїдах щурів [Текст] / Д. В. Ватліцов, А. В. Клепко, К. С. Андрейченко, С. В. Андрейченко // Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Біологія. - 2007. - № 49-50. - С. 98-99.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, статистична обробка результатів, підготовка матеріалу до друку).

3. Особенности развития клеточной гибели в сперматозоидах животных при лучевом воздействии [Текст] / Д. В. Ватлицов [та ін.] // Материалы ІІІ Междунар. симпозиума “Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии”. - Дубна, 2007. - С. 34-37.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку).

4. Аналіз механізмів розвитку радіаційних ефектів у сперматозоїдах під дією різних доз іонізуючої радіації [Текст] / С. В. Андрейченко [та ін.] // Проблеми радіаційної медицини та радіобіології. - 2006. - № 12. - С. 231-239.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку

5. Особенности развития радиационного синдрома в сперматозоидах при внешнем облучении гамма-лучами [Текст] / С. В. Андрейченко, [та ін.] // Зб. доп. між. конф. “Двадцять років Чорнобильської катастрофи. Погляд у майбутнє”. - К., 2006. - С. 127-132.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку).

6. Manifestation of irradiation lesions in spermatozoa [Текст] / S. Andreychenko [та ін.] // Проблеми радіац. мед. та радіобіології. - 2005. - Вип. 11. - С. 177-179.

(Внесок здобувача - проведення експерименту, підготовка матеріалу до друку).

7. Особенности развития радиационного поражения в крысиных сперматозоидах под действием гамма-лучей [Текст] / В. М. Булавицкая [та ін.] // Экофорум - 2008 “Проблемы радиационной экологии и безопасность человека”. - Санкт-Петербург, 2008. -Т. 2. - С. 455-456

8. Оцінка поширення чоловічого безпліддя в різних регіонах України за умов впливу радіаційного чинника [Текст] / А. Клепко [та ін.] // Тези доповідей між. наук.-практ. конф. з питань соц. захисту громадян, які постраждали внаслідок Чорнобильської катастрофи. - К., 2008. - С. 54-55.

9. Application of flow cytometry for the assessment of spermatozoid quality after ionizing irradiation [Текст] / D. Vatlitsov [et al.] // Abstr. of Int. conf. “Remote consequences of exposure to ionizing radiation”. - К., 2007. - С. 10-11.

10. Prostaglandin-dependent hyperactivation of gamma-irradiated rat spermatozoa [Текст] / N. Nurishchenko [et al.] // Abstr. of 6^th Parnas Conference “Signal system and defects in signalling”. - Krakov, 2007. - P. 4.25.

11. Application of flow cytometry for the assessment of spermatozoid quality after ionizing irradiation [Текст] / D. Vatlitsov [et al.] // 13^th Int. Congress of Rad. Res. Book of abstracts. - San-Francisco, 2007. - Р. 342

12. Закономірності дії помірних та сублетальних доз радіаії на сперматозоїди експериментальних тварин і людини [Текст] / Д. В. Ватліцов [та ін.] // ХІ конгрес світової федерації українських лікарських товариств : тез. доп. - Полтава-Київ-Чікаго, 2006. - С. 572.

13. Особливості розвитку радіаційного синдрому в сперматозоїдах при зовнішньому опроміненні гамма-променями [Текст] / С. В. Андрейченко [та ін.] // Тез. між. конф. “Двадцять років Чорнобильскої катастрофи. Погляд у майбутнє”. - Київ, 2006. - С. Т1-30 - Т1-31.

14. Radiation-mediated structural and ultrastructural lesions in animal spermatozoa [Текст] / D.Vatlitsov [et al.] // Abstr. of Int. M. “European Radiation Research 2006”. - Kyiv, 2006. - P. 61.

15. Instantaneous hyperactivation of rat spermatozoa under oxidative stress [Текст] / S. Andreychenko [et al.] // 3rd Int. Cong. on oxidative stress in skin medicine and biology : book of abstracts. - Andras, 2006. - P. 81-82.

16. Биофизические аспекты развития лучевого поражения в сперматозоїдах [Текст] / С. В. Андрейченко [та ін.] // IV з'їзд Українського біофізичного товариства : тез. доп. - Донецьк, 2006. - С. 35-36.

17. The influence of ionizing irradiation on the motility of spermatozoa [Текст] / D. V. Vatlitsov [et al.] // Proceedings of Int. Conf.: “Radiobiological effects - risk, minimization, prognosis”. - Kyiv, 2005. - Р. 150.

18. Stimulating effects of mediate irradiation doses on spermatozoa [ТекстD. V. Vatlitsov [et al.] // Book of Abstracts of VIII Congress of Ukrainian Medical Association. - Kyiv, 2005. - Р. 328.

19. Development of radioprotactive preparation from greek tea plant- Sideritis clandestine [Текст] / S. Andreychenko [et al.] // Abstr of the 5^th Іnt. Cong. on food technology. - Thessaloniki, 2007. - Р. 34

20. Оценка оплодотворяющего потенциала сперматозоидов в условиях низкоинтенсивного электромагнитного излучения [Текст] / С. В. Андрейченко [та ін.] // Межд. конф. “Космическое излучение и окружающая среда” : тез. доп. - Судак, 2007. - С. 47.

21. Визначення запліднюючої спроможності сперматозоїдів за умов низькоінтенсивного електромагнітного впливу [Текст] / Д. В. Ватліцов [та ін.] // ХІІ Конгрес Світової федерації українських лікарських товариств. - Івано-Франківськ, 2008. - С. 487.

22. Пат. 40105 Україна, МПК (2009) A61D 19/00. Спосіб підвищення плодючості лабораторних тварин (щурів) / Андрейченко С. В. ; заявник та патентовласник ДУ “НЦРМ АМН України”. - № U200812421 ; заявл. 22.10.2008 ; опубл. 25.03.2009, Бюл. № 6.

АНОТАЦІЇ

Ватліцов Д. В. Радіаційні пошкодження ізольованих сперматозоїдів різних видів експериментальних тварин та людини. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.01 - радіобіологія. - ДУ “Науковий центр радіаційної медицини АМН України”, Київ, 2010.

Досліджено закономірності дії іонізуючого випромінювання на фізіологічні, морфологічні та біохімічні показники сперматозоїдів експериментальних тварин та людини. Встановлено, що сперматозоїди радіорезистентні клітини і мають високі порогові дози, так сперматозоїди мишей повністю втрачали здатність до пересування лише при дозі опромінення 2500 Гр, в той час як сперматозоїди людей втрачали рухливість вже при дозі 400 Гр.

Вивчення морфологічних змін сперматозоїда підтвердило, що основною мішенню гамма-променів є цитоплазматична мембрана, дослідження показали, що під дією ІВ відбувається перфорація плазмалеми, а збільшення дози опромінення призводило до руйнування внутрішніх структур сперматозоїда аж до порушення цілісності та відриву деяких складових частин, зокрема голівки. Було виявлено, що навіть неперфорована плазмалема ушкоджувалась, проте дослідження сольової та кислотної резистентності виявили зростання опірної здатності сперматозоїдів підвищеним концентраціям іонів натрію та водню при певних дозах опромінення, так сперматозоїди щурів після опромінення гамма-променями в дозі 8 Гр виявили найвищу здатність до опору підвищеним концентраціям іонів.

Було виявлено, що опромінення в дозі 8 Гр активує ГП, ГР, СОД та каталазу, що, ймовірно, призводить до активації резервів клітин, і в свою чергу, відображається на фізіологічних показниках сперматозоїдів.

Встановлено, що найбільш радіорезистентними є сперматозоїди мишей, а найбільш радіочутливими - сперматозоїди людини. Вивчено особливості радіаційно зумовленої інактивації та закономірності пошкодження генетичного матеріалу.

Ключові слова: іонізуюча радіація, сперматозоїд, антиоксидантна система, рухливість, апоптоз.

Ватлицов Д. В. Радиационные повреждения изолированных сперматозоидов разных видов экспериментальных животных и человека. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.01 - радиобиология. - ГУ “Научный центр радиационной медицины АМН Украины”, Киев, 2010.

Впервые проведена сравнительная оценка изменений структурно-функциональных свойств изолированных сперматозоидов разных видов экспериментальных животных (крыса, мышь, кролик) и человека после облучения гамма-лучами в диапазоне доз 1-100 Гр. Установлено, что исходя из данных по подвижности и гибели в результате апоптоза, сперматозоиды мыши наиболее радиорезистентные, а сперматозоиды человека - наименее.

Исследованные закономерности изменения двигательной активности облученных in vitro сперматозоидов экспериментальных животных и человека при воздействии гамма-излучения в диапазоне доз 1-100 Гр показали, что с ростом дозы облучения изменения двигательной активности сперматозоидов животных имеют нелинейный характер. Сначала наблюдается усиление активности с максимумом при дозе 32 Гр, а в дальнейшем активность постепенно угасает. Двигательная активность сперматозоидов человека характеризуется ее максимальными значениями при дозе 1 Гр с последующим линейным снижением в зависимости от дозы облучения. Выявлена зависимость между активностью мембранных ион-транспортных АТФаз и реакцией облученных сперматозоидов на увеличение ионной силы и кислотности среды. Впервые определенны на молекулярном и субклеточном уровнях закономерности формирования цито- и генотоксических эффектов, а также стимулирующее действие ионизирующего излучения на физиологические и биохимические характеристики изолированных мужских гамет. Установлен стимулирующий эффект острого гамма-облучения в дозе 8 Гр на активность ферментов антиоксидантной системы (каталазы, супероксиддисмутазы, глутатионредуктазы, глутатионпероксидазы) изолированных сперматозоидов экспериментальных животных, что отображается на усилении их функциональных свойств. Проведенный комплекс исследований влияния ионизирующей радиации на изолированные сперматозоиды разных видов животных и человека показал способность сперматозоидов восстанавливать повреждение, вызванные гамма-облучением, способность выполнять свою физиологическую функцию по доставке генетического материала. В зависимости от вида наблюдалось, даже, повышение некоторых физиологических показателей, тем не менее, исследования функционального резерва сперматозоидов и изучение фрагментации ДНК определили наличие критических повреждений и истощение.

Полученные результаты расширяют представление относительно эффектов ионизирующего излучения в широком диапазоне доз на изолированные мужские гаметы экспериментальных животных и человека и определяют перспективные направления в определении научно обоснованных критериев оценки оплодотворяющей способности сперматозоидов. Использование разработанных методов определения функциональных резервов сперматозоидов предоставляют возможность усовершенствовать определение качества спермы, выявлять скрытые повреждения, а также выяснять перспективность хранения спермы для проведения оплодотворения. Полученные результаты могут быть основой для повышения плодовитости лабораторных животных с использованием эффектов гамма-облучения (защищено патентом на полезную модель).

Ключевые слова: ионизирующая радиация, сперматозоид, антиоксидантная система, подвижность, апоптоз.

Vatlitsov D. V. Radiation induced damages in isolated spermatozoa of different species of experimental animals and human being. - Manuscript.

Thesis for a Ph.D. degree in specialty 03.00.01 - radiobiology. - SI “Research Center for Radiation Medicine of AMS of Ukraine”, Kyiv, 2010.

The ionizing radiation effects on physiological, morphological and biochemical properties of spermatozoa of experimental animals and human have been studied. The accomplished research on isolated spermatozoa of different animal species and human has shown the ability of spermatozoa to repair damages caused by ionizing radiation and the ability to retain a physiological function in delivery genetic material to maternal genome after irradiation in wide dose range. Depending on a species increase of some physiological parameters was observed.

Studying of DNA fragmentation has shown the existence of crucial genome damages and the tendency to exhaustion of sperm functional potential.

The developing of adequate approach for semen quality evaluation in the given work may provide an opportunity to define more accurately sperm quality and to show up the latent damages critical for both storage and fertilization.

Key words: ionizing irradiation, spermatozoa, antioxidant system, motility, apoptosis.

Размещено на Allbest.ru

...