Вплив низькоінтенсивного випромінювання на систему крові при хронічному запаленні

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОХОРОНИ ЗДОРОВ'Я УКРАЇНИ

ХАРКІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ МЕДИЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук

14.03.04 - патологічна фізіологія

ВПЛИВ НИЗЬКОІНТЕНСИВНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА СИСТЕМУ КРОВІ ПРИ ХРОНІЧНОМУ ЗАПАЛЕННІ

Виконав Золотухін Віталій Вікторович

Харків - 2007

АНОТАЦІЯ

лейкоцитарний запалення кров випромінювання

Золотухін В.В. Вплив низькоінтенсивного випромінювання на систему крові при хронічному запаленні. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата медичних наук за фахом 14.03.04 - патологічна фізіологія. - Харківський державний медичний університет МОЗ України, Харків, 2006.

Дисертація присвячена вивченню впливу низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні.

У роботі використані цитоморфологічні, цитохімічні й статистичні методи дослідження.

У результаті проведеного дослідження встановлено, що загальне низькоінтенсивне г-опромінення, не тільки в класичній радіобіологічній дозі (1 Гр), але й в малій (0,1 Гр) й у проміжній (0,5 Гр) дозах, значно впливає на усі ланки системи крові при запаленні, чинить виражений стимулюючий (горметичний) вплив на вогнище хронічного запалення, гемопоез й функціональну активність нейтрофілів периферичної крові. Крім негайних ефектів, спостерігаються виражені віддалені. Вони полягають у стимуляції відновлення природної клітинної динаміки запалення, зміненої у негайних ефектах опромінення. Більші негайні й віддалені зміни відбуваються при опроміненні до ранішого терміну запалення (3-я доба), ніж до пізнішого (7-а доба). Має місце як практична відсутність, так і наявність дозозалежності ефектів. Дозозалежність менш виражена при опроміненні до ранішого терміну запалення, з боку кількості лейкоцитів у вогнищі, мабуть, через більшу радіочутливість механізмів запалення у цей час. При наявності дозозалежності - вона головним чином нелінійна, у тому рахунку бімодальна.

Ключові слова: хронічне запалення, низькоінтенсивне випромінювання, реакції системи крові.

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Запалення, як типовий патологічний процес, є основою більш 70% відомих захворювань людини, тому становить центральну й актуальну проблему медицини впродовж всієї її історії. Особливе значення має проблема затяжного (підгострого, первинно та вторинно хронічного) запалення, оскільки воно характеризується невідповідністю між еволюційно-біологічною захисно-пристосувальною сутністю запальної реакції та її користю для конкретного організму [Маянский Д.Н., 1991; Серов В.В., Пауков В.С., 1995; Пауков В.С., Б.Б. Салтыков, Н.Г. Ермакова, Шашлов С.В., 1998; Ляшев Ю.Д., 2000]. Гострі запальні процеси у теперішній час частіше, ніж раніше, набувають затяжного перебігу, та збільшується кількість первинно хронічних запальних захворювань, мабуть, у зв'язку зі зниженням загальної та імунологічної реактивності внаслідок несприятливого впливу факторів зовнішнього середовища [Петров Р.В., 1999; Робинсон М.В., Труфакин В.А., 1999; Хаитов Р.М., 1999; Хаитов Р.М., Пинегин Б.В., 1999; Нагорнев В.А., Яковлева О.А., Мальцева С.В., 2000]. Разом з тим механізми виникнення, розвитку, перебігу та виходу хронічного запалення вивчені недостатньо.

У той же час має велике значення питання про вплив іонізуючого випромінювання на живі організми. Особливого значення набуло вивчення закономірностей впливу низькоінтенсивного випромінювання у малих дозах, які до недавнього часу вважались відносно безпечними [Эйдус Л.Х., 2001; Brenner D.J., Elliston C.D., 2004]. Вважають, що саме таке іонізуюче випромінювання є основним фактором ризику виникнення онкологічних захворювань [Preston D., Hiroo K., 1986; Бурлакова E.Б., Ерохин В.Н., 2001]. У той же час такі параметри опромінення характерні для радіаційно забруднених територій, зокрема, України, Білорусі та Росії після аварії на ЧАЕС, а також для радіаційнонебезпечних об'єктів, на котрих працівники постійно зіштовхуються з професійним низькоінтенсивним опроміненням [Henshaw L., 1996; Доклады Генеральной Ассамблеи ООН, 1998, 1999; Richter H.E., Lohrer H.D., Hieber l., 1999; Richardson D, Wing S, Hoffman W., 2001; Cardis E., Richardson D., Kesminiene A., 2001; Committee to Assess Health Risks from Exposure to Low Levels of Ionizing Radiation, 2006].

Окремо треба підкреслити, що хронічне запалення саме має виражений онкогенний потенціал та вважається передпухлинним станом [Ames B.N., Swirsky Gold L., Willett W.C., 1995; Бурлакова E.Б., Ерохин В.Н., 2001], та те , що значна частина населення, яка піддається постійному впливу іонізуючого випромінювання у невеликих дозах, має хронічні запальні захворювання.

Загальним у патогенезі запалення та опромінення є вирішальна роль системи крові у реалізації запалення та пошкоджуючої дії іонізуючого випромінювання. Тому при вивченні впливу низькоінтенсивного іонізуючого випромінювання на тлі хронічного запалення першочерговий інтерес становить з'ясування реакцій системи крові, що до теперішнього часу не досліджувалось. Крім того, такі дослідження важливі для пояснення механізмів отриманих у останній час даних щодо клітинних реакцій вогнища хронічного запалення при дії низькоінтенсивного г-випромінювання, у тому рахунку і в малих дозах, які свідчать про посилення онкогенного потенціалу вогнища хронічного запалення [Клименко М.О., Онищенко М.І., 2004-2006].

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом науково-дослідних робіт Харківського державного медичного університету МОЗ України та є окремим фрагментом у рамках наукових напрямків університету „Вивчення загальних закономірностей патологічних процесів і розробка способів їх корекції” та кафедри патологічної фізіології. Комплексні теми кафедри: „Міжклітинні взаємодії вогнища запалення та їх механізми”, номер державної реєстрації U 004546, 2003-2005 р.р., та „Гематологічні механізми хронізації запалення”, 2006-2008 р.р.

Мета і завдання дослідження. Мета дослідження - з'ясування впливу низькоінтенсивного г_випромінювання в різних дозах на систему крові при хронічному запаленні.

Завдання дослідження:

1. Вивчити лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення при дії низькоінтенсивного г-випромінювання.

2. Визначити стан кістково-мозкового кровотворення при хронічному запаленні в умовах дії низькоінтенсивного г-випромінювання.

3. Вивчити лейкоцитарну реакцію периферичної крові при дії низькоінтенсивного г-випромінювання на тлі хронічного запалення.

4. Дослідити вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на систему крові при хронічному запалення в залежності від дози опромінення, клітинної динаміки запалення, негайних та віддалених ефектів радіації.

Об'єкт дослідження - механізми хронічного запалення в умовах дії низькоінтенсивного г-випромінювання.

Предмет дослідження - клітинні реакції системи крові при хронічному запаленні та дії низькоінтенсивного г_випромінювання.

Методи дослідження: цитоморфологічні, цитохімічні, статистичні.

Наукова новизна отриманих результатів. Вперше вивчено вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на систему крові при хронічному запаленні. Встановлено, що загальне низькоінтенсивне г-випромінювання, не тільки в класичній радіобіологічній дозі (1 Гр), але й в малій (0,1 Гр) та проміжній (0,5 Гр) дозах, значно впливає на усі ланки системи крові при запаленні: лейкоцити вогнища та периферичної крові, кістковомозкове кровотворення. Виявлено, що низькоінтенсивне г-випромінювання в зазначених дозах чинить в цілому стимулюючий (горметичний) вплив на вогнище хронічного запалення, гемопоез та функціональну активність лейкоцитів периферичної крові. Показано, що горметичний ефект властивий не тільки дозі 0,1 Гр, але навіть 1 Гр, а також 0,5 Гр, мабуть, через низьку інтенсивність опромінення. Разом з тим, виявлено, що він найбільш виражений в дози 0,1 Гр. Показані негайні та віддалені ефекти низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні, залежність ефектів від дози опромінення, виду клітин та терміну запалення, до якого зроблено опромінення.

Практичне значення отриманих результатів. Одержані результати розширюють існуючі уявлення щодо ефектів і механізмів дії низькоінтенсивного г-випромінювання, зокрема, при хронічному запаленні, і, таким чином, мають значення для патофізіології і радіобіології. Вони можуть бути використані у викладанні, подальшій науково-дослідній роботі, враховані при удосконаленні принципів профілактики радіаційних впливів та патогенетичної терапії при хронічних запальних захворюваннях та дії іонізуючого випромінювання.

Результати роботи впроваджено в навчальний процес на кафедрах патофізіології Харківського, Донецького, Кримського, Луганського, Одеського державних медичних університетів, Сумського державного університету, Дніпропетровської державної медичної академії та Української медичної стоматологічної академії, м. Полтава.

Особистий внесок здобувача. Автором самостійно розроблений план роботи і методологія проведення досліджень, проведений патентно-інформаційний пошук за темою, виконані експерименти, обробка одержаних в ході експерименту біологічних зразків з використанням цитоморфологічних, цитохімічних методів дослідження, статистична обробка, аналіз і узагальнення одержаних результатів, сформульовані основні положення і висновки, написані всі розділи дисертації.

Апробація результатів дослідження. Матеріали дисертації були оприлюднені й обговорювалися на засіданні Харківського товариства патофізіологів (2006), науково-практичній конференції з міжнародною участю, присвяченій 200-річчю з дня заснування Харківського державного медичного університету (Харків, 2005), Міжнародному молодіжному форумі „Радіоелектроніка та молодь у XXI сторіччі” (Харків, 2005), V Міжнародному конгресі з патофізіології (Китай, 2006), V читаннях ім. В.В. Підвисоцького (Одеса, 2006), міжвузівській конференції молодих вчених „Медицина третього тисячоліття” (Харків, 2006), науковій конференції „Актуальні питання патофізіології”, присвяченій 110-річчю з дня народження академіка М.М. Сиротиніна (Ялта, 2006), III Всеукраїнській науковій конференції, присвяченій 70-річчю з дня народження Г.М. Чайченка (Київ, 2006), науково-практичній конференції з міжнародною участю „Вчені майбутнього” (Одеса, 2006), Всеукраїнській науково-практичній конференції з міжнародною участю „Внесок молодих вчених у розвиток медичної науки та практики” (Харків, 2006).

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Матеріал і методи дослідження. Дослідження виконані на 96 щурах-самцях лінії Wіstar масою 180 - 200 г, віком 3-4 місяці, розведених у віварії Харківського державного медичного університету. Піддослідних тварин утримували на звичайному харчовому раціоні з вільним доступом до води по 6 голів у стандартних металевих клітках. Для усунення впливу сезонних і добових коливань на показники, що вивчались, основні дослідження були проведені в осінньо-зимовий період, у ранкові години. Дослідження здійснювалися відповідно до принципів Гельсінської декларації, прийнятої Генеральною асамблеєю Всесвітньої медичної асоціації (1964-2000 рр.), Європейської конвенції по захисту хребетних тварин (Страсбург, 18.03.1986 р.), директиви Ради Європейського економічного товариства по захисту хребетних тварин (Страсбург, 24.11.1986 р.), Статуту Української асоціації з біоетики та нормами GLP (1992 р.). Використовували мінімально допустиму для статистичної обробки і отримання вірогідних результатів загальноприйняту кількість тварин (по 6 на групу), а також мінімально достатню для досягнення мети та вирішення завдань дослідження кількість експериментальних груп, тобто загальну кількість тварин. Усі болючі і стресові процедури виконували під легким ефірним наркозом. Умертвіння тварин здійснювали шляхом декапітації під ефірним наркозом. Як матеріал для досліджень було використано ексудат з порожнини, утвореної стінкою запальної гранульоми, кістковий мозок стегна та периферичну кров.

Моделлю запалення було карагіненове асептичне гранулематозне запалення, яке викликали за принципом попереднього створення підшкірного повітряного мішка. Для цього під шкіру спини вводили 8 мл стерильного повітря і через 24 години - 4 мл 2% розчину л_карагінену (Sіgma, США) в ізотонічному розчині хлориду натрію (Ghosh A.K., Hirasawa N., Niki H., 2000). Розчин карагінену автоклавували при 121⁰С протягом 15 хвилин.

Для опромінення використовували джерело гамма-випромінення OB-6, Німеччина (¹³⁷Cs, 20 Ci) з потужністю дози 14,3 мкГр/год на відстані 1 м. Тваринами були отримані дози 0.1, 0.5 і 1.0 Гр протягом 4.8, 24 і 48 годин відповідно. Доза в 0.1 Гр лежить в області т.зв. малих доз (менш 0.2 Гр або 1 трек на ядро), доза в 1.0 Гр є класичною радіобіологічною дозою, доза в 0.5 Гр знаходиться в проміжній області. Щури першої серії були опромінені до 3-ї доби запалення. Їхнє виведення з експерименту здійснювали відразу після опромінення і на 7-у добу запалення. Тварини другої серії були опромінені до 7-ї доби. Виведення їх з експерименту проводили по закінченні опромінення і на 14-у добу запалення. Контролем були тварини, у яких викликали запалення, але опроміненню не піддавали.

Лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення вивчали на підставі визначення відносної кількості гранулоцитів, моноцитів та лімфоцитів в ексудаті, отриманому з порожнини, утвореної стінкою гранульоми, та їхньої функціональної активності. Підрахунок кількості клітин в ексудаті робили в мазках, забарвлених за Романовським-Гімзою. Функціональний стан лейкоцитів визначали за активністю маркерних ферментів: мієлопероксидази (МПО) та кислої фосфатази (КФ) у нейтрофілах, б-нафтилацетат-естерази (б-НАЕ) в моноцитах та лімфоцитах, які визначали цитохімічно за методами Грехема-Кнолля, Берстона та Леффлера відповідно і виражали у середніх цитохімічних коефіцієнтах (СЦК), за винятком активності б-НАЕ у лімфоцитах, яку виражали у вигляді відносної кількості лімфоцитів, що містять б-НАЕ [В.В. Меньшиков, 1987].

Стан кістковомозкового кровотворення вивчали шляхом підрахунку загальної кількості каріоцитів (ЗКК) у кістковому мозку стегна та клітинного складу кісткового мозку. Для отримання кісткового мозку виділяли стегнову кістку щура, відчищали її від м'яких тканин стегна та ретельно промивали канал 1 мл 3% оцтової кислоти. Підрахунок ЗКК здійснювали за допомогою камери Горяєва. Клітинний склад кісткового мозку досліджували шляхом підрахунку мієлограм в мазках кісткового мозку зі стегнової кістки з наступним перерахунком на абсолютну кількість клітин на підставі ЗКК. Для приготування мазків кісткового мозку його видавлювали з дистального кінця стегнової кістки на знежирене скло й розводили ізологічною сироваткою. Мазки фіксували в етанолі й забарвлювали азуром II-еозином за методом Романовського-Гімзи. Підраховували кількість бластних клітин, зрілих та незрілих нейтрофільних гранулоцитів, еозинофілів, моноцитів, лімфоцитів, еритроїдних клітин та мегакаріоцитів [В.В. Меньшиков, 1987].

Лейкоцитарну реакцію периферичної крові вивчали на підставі визначення загальної кількості лейкоцитів (ЗКЛ), лейкоцитарної формули (з наступним перерахунком на абсолютну кількість клітин на підставі ЗКЛ) й функціонального стану лейкоцитів. Підрахунок ЗКЛ здійснювали за допомогою камери Горяєва, для визначення лейкоцитарної формули мазки крові фіксували у метанолі й забарвлювали азуром II-еозином. Функціональний стан лейкоцитів визначали аналогічно такому лейкоцитів ексудату [В.В. Меньшиков, 1987].

Статистичне оброблення результатів дослідження проводили на комп'ютері IBM PC/AT Pentium 4 з використанням t - критерію Стьюдента за допомогою комп'ютерної програми „Біостатистика”, пакета прикладних програм для ПЕВМ „Excel”, статистично вірогідним вважали результати с р ? 0.05.

Результати дослідження та їхній аналіз. При вивченні лейкоцитарної реакції вогнища запалення встановлено, що при опроміненні до 3-ї доби запалення й виведення тварин з експерименту негайно після опромінення має місце значне й практично однакове для усіх доз радіації, які досліджуються, зростання кількості нейтрофілів у вогнищі. Збільшується також кількість еозинофілів, знижується кількість моноцитів й особливо - лімфоцитів. При опроміненні до 3-ї доби й вивченні віддалених ефектів на 7-у добу запалення не спостерігається помітних відмінностей кількості усіх видів клітин, які досліджуються, від контролю. При опроміненні до 7-ї доби запалення й вивченні негайних ефектів радіації виявляється бімодальна дозозалежність коливань у кількості нейтрофілів й моноцитів - тенденції до збільшення змісту нейтрофілів при дозах 0,1 та 1 Гр й відсутність змін при 0,5 Гр, вірогідне зменшення кількості моноцитів при 0,1 Гр, тенденція до зниження при 1 Гр й відсутність змін при 0,5 Гр; найбільшими змінами є вірогідне зменшення вмісту моноцитів при дозі 0,1 Гр й еозинофілів - при 1 Гр. Віддалений (на 14-у добу) ефект опромінення до 7-ї доби запалення полягає, головним чином, також у зниженні кількості моноцитів при дозі 0,1 Гр й збільшенні кількості еозинофілів - при 0,1 та 1 Гр.

Спостерігаються також зміни функціональної активності лейкоцитів. Так, при опроміненні до 3-ї доби запалення та забої відразу після опромінення відмічається деяке зниження активності маркерних ферментів нейтрофілів й збільшення - моноцитів й лімфоцитів. У якості віддалених (на 7-у добу) ефектів опромінення до 3-ї доби запалення звертають на себе увагу вірогідне зниження активності МПО у нейтрофілах при 1 Гр й збільшення активності б-НАЕ в моноцитах при 0,1 Гр. При опроміненні до 7-ї доби запалення та виведенні з експерименту відразу після опромінення спостерігається вірогідне збільшення активності МПО у нейтрофілах при 0,1 Гр та зниження активності КФ при 1 Гр, при забої на 14-у добу (віддалений ефект) - зниження активності МПО при 1 Гр й збільшення активності КФ при дозі 0,5 Гр.

Збільшення кількості сегментоядерних нейтрофілів у вогнищі запалення можна пояснити посиленням їх утворення у кістковому мозку й еміграції. Як відомо, зрілий нейтрофіл відноситься до числа найбільш спеціалізованих клітин. Про слабкий проліферативний потенціал свідчить морфологія зрілого нейтрофіла: в ньому відсутні ознаки активного геному (згорнуті брилі хроматину), рибосомального синтезу (немає ядерця), рибосом, які функціонують (редукована ендоплазматична мережа, незначна кількість полірибосом, які мабуть, не функціонують, мікротрубочки розходяться від центриолей до периферії, що притаманно для клітин, які не діляться) [Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1989]. Також можна казати про посилення функціональної активності МПО й КФ у нейтрофілах. Нейтрофіл не здатен до синтезу й має готовий набір біологічно активних речовин (БАР), які зосереджені у гранулах, що утворюються під час гранулоцитопоезу, й вивільнюються при дегрануляції. У цілому, збільшення активності ферментів у нейтрофілах свідчить про збільшення притоку клітин, а зниження - про зниження притоку або посилення дегрануляції [Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1989].

Зниження кількості моноцитів у вогнищі запалення може пояснюватися зменшенням як їх проліферації, так і еміграції у вогнище запалення, а збільшення активності б-НАЕ у моноцитах може свідчити як про зниження дегрануляції, так й про посилення їх синтетичної активності, оскільки моноцити (макрофаги) не тільки секретують, а й здатні синтезувати широкий спектр БАР [Davies P, Bonney R.J., 1979; Фрейдлин И.С., 1983; Манько В.М., Хаитов Р.М., 1985; Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1989].

Як відомо, лімфоцити не проліферують у вогнищі запалення (якщо запалення спостерігається не в лімфоїдній тканині), й зміна їх кількості може спостерігатися тільки внаслідок змін у їх продукції та еміграції у вогнище запалення. Лімфоїдна тканина та зрілі лімфоцити, як клітини, здатні до подальшого диференціювання (на відміну від інших зрілих лейкоцитів), є найбільш чутливими до дії іонізуючого випромінювання [Жербин Е.А., Чухловин А.Б., 1989]. Усе це може мати значення у особливо значному зниженні кількості лімфоцитів у вогнищі запалення при опроміненні до 3-ї доби в усіх дозах, які вивчаються, й дослідженні відразу після опромінення. Разом з тим, спостерігається тенденція до збільшення активності б-НАЕ у лімфоцитах, що може свідчити як про зниження секреторної, так і про посилення їх синтетичної активності, оскільки лімфоцити також здатні до синтезу БАР. Також слід зазначити, що отримані дані про зміни кількості лімфоцитів узгоджуються з результатами, отриманими при гістологічному дослідженні стінки гранульоми при аналогічній постановці експерименту [Клименко М.О., Онищенко М.І., 2004].

Таким чином, загальне низькоінтенсивне г-опромінення у дозах 0,1, 0,5 та 1 Гр значно впливає на лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення. Точніше кажучи, загальне низькоінтенсивне г-опромінення значно діє на лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення не тільки в класичній радіобіологічній дозі (1 Гр), але й в малій (0,1 Гр) та проміжній (0,5 Гр) дозах. Більш того, доза 0,1 Гр найчастіше є ефективною стосовно тих чи інших вищенаведених змін лейкоцитарної реакції. Отримані дані також показують, що загальне низькоінтесивне г-опромінення в дозах, які досліджуються, має в цілому стимулюючий, тобто горметичний, вплив на вогнище хронічного запалення, оскільки збільшується кількість й дегрануляція нейтрофілів - ефекторів гострого запалення - й знижується кількість моноцитів та лімфоцитів - ефекторів хронічного запалення. Іншими словами, створюються умови для загострення процесу, підвищується активність, захисно-пристосувальна здатність вогнища хронічного запалення. Як видно, горметичний ефект притаманний не тільки дозі 0,1 Гр, але навіть 1 Гр, а також 0,5 Гр, що, мабуть, пов'язано з низькою інтенсивністю опромінення, зсувом переваги стимуляції над пригніченням в бік більших доз. Разом з тим він найбільш виражений в дози 0,1 Гр, а при збільшенні дози в деяких випадках вже починає проявлятися ефект пригнічення (наприклад, зменшення вмісту еозинофілів у вогнищі при опроміненні в дозі 1 Гр до 7-ї доби запалення й дослідженні відразу після опромінення).

Як видно, більші зміни у лейкоцитарній реакції вогнища хронічного запалення спостерігаються при опроміненні до ранішого терміну запалення (3-я доба), ніж до пізнішого (7-а доба), що, мабуть, пов'язано з більшою її інтенсивністю й активністю інших механізмів запалення й, відповідно, їх радіочутливістю.

Окрім негайних ефектів низькоінтенсивного г-опромінення на лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення, мають місце також виражені віддалені. Особливо звертає на себе увагу той факт, що при опроміненні до 3-ї доби й вивченні віддалених ефектів на 7-у добу запалення не спостерігається помітних відмінностей кількості усіх видів клітин, які вивчаються, від таких при звичайному перебігу запалення у цей строк, що свідчить про сильний віддалений ефект - активацію захисно-пристосувальних реакцій організму й відновлення клітинної динаміки у порівнянні зі змінами у ній, які виявляються у якості негайного ефекту опромінення (до 3-ї доби). У той час як один з негайних ефектів опромінення до 7-ї доби полягає в зменшенні кількості еозинофілів у вогнищі при 1 Гр, віддалений (на 14-у добу) ефект у цьому відношенні полягає, навпаки, у збільшенні кількості еозинофілів при 0,1 та 1 Гр. Як відомо, віддалені ефекти радіації пов'язані з накопиченням активних хімічних продуктів радіаційного впливу. Багато з них є аналогами медіаторів й модуляторів запалення, наприклад, активні форми кисню, ферменти й т.ін., які опосередковують й модулюють різноманітні запальні явища.

Наведені результати показують також, що при низькоінтенсивному г-опроміненні в дозах, які досліджуються, має місце як практична відсутність, так і наявність дозозалежності ефектів на лейкоцитарну реакцію вогнища хронічного запалення. Дозозалежність менш виражена при опроміненні до ранішого строку запалення, з боку кількості лейкоцитів у вогнищі, мабуть, через більшу радіочутливість механізмів запалення у цей час. При наявності дозозалежності - вона головним чином нелінійна, у тому рахунку бімодальна.

При вивченні кістковомозкового кровотворення показано, що низькоінтенсивне г-опромінення у дозах 0,1, 0,5 та 1 Гр також значно й за тими ж закономірностями впливає на кістковомозкове кровотворення при хронічному запаленні.

Так, вірогідне збільшення ЗКК у кістковому мозку спостерігається при опроміненні до 3-ї доби запалення у дозах 0,1 та 1 Гр й забої відразу після опромінення. Відбувається деяке зниження кількості бластних клітин при дозі 0,1 Гр й дослідженні негайного ефекту опромінення, як на 3-ю, так і на 7-у добу, й збільшення при цьому кількості гранулоцитів, моноцитів й лімфоцитів, що може свідчити про посилення диференціювання клітин при впливі цієї дози. Посилене утворення гранулоцитів відбувається при опроміненні до 3-ї доби запалення у дозі 0,1 Гр й забої відразу після опромінення, а при дозі в 0,5 Гр воно знижується за цих умов, а також спостерігається аналогічний віддалений ефект. Зізрівання гранулоцитів посилюється при опроміненні до 3-ї доби запалення у дозі 1 Гр й забої відразу після опромінення; за таких умов при дозі у 0,5 Гр спостерігається аналогічний віддалений ефект. При опроміненні до 7-ї доби запалення негайний стимулюючий ефект на зізрівання гранулоцитів спостерігається при дозах у 0,1 та 0,5 Гр.

Утворення моноцитів посилюється при опроміненні до 3-ї доби у дозах 0,1 та 1 Гр й забої відразу після опромінення; при дозі в 0,1 Гр спостерігається віддалений пригнічувальний ефект (на 7-у добу). При опроміненні до 7-ї доби запалення віддалений (на 14 добу) стимулюючий ефект спостерігається при дозі 0,1 Гр.

Кількість лімфоцитів у кістковому мозку збільшується при опроміненні до 3-ї доби запалення в дозі 1 Гр й забої відразу після опромінення. При опроміненні до 7-ї доби запалення у дозі 1 Гр спостерігається віддалений (на 14-у добу) пригнічувальний ефект.

При опроміненні в дозі 0,1 Гр до 3-ї доби запалення й дослідженні негайного ефекту опромінення відмічено вірогідне збільшення кількості еритроїдних клітин, що також свідчить про значну стимуляцію гемопоєзу при цій дозі. Воно також вірогідно збільшується при опроміненні в дозі 0,5 Гр до 7-ї доби запалення й виведенні з експерименту відразу після опромінення.

Як відомо, у цілому іонізуюче випромінювання вважається класичним фактором, який пригнічує як проліферацію, так і зізрівання клітин, у першу чергу лімфоїдних й кістковомозкових. Зазвичай інгібуючу дію г-випромінювання на проліферативну здатність клітин пов'язують зі здатністю фотонів з великою енергією ушкоджувати ДНК за допомогою як комптонівських електронів, так і активних форм кисню, які утворюються внаслідок радіолізу води. Загибель клітин відбувається унаслідок активації білків-регуляторів геному, які призводять до апоптозу клітин й ушкодження ДНК або до вимикання цих клітин з клітинного циклу у фазу спокою G₀, що призводить до зменшення загальної кількості клітин, які поділяються, й загального темпу проліферації. Даний механізм загибелі клітин має місце при достатньо великій потужності дози й при великій дозі, коли відбувається пошкодження ДНК з двонитковими розривами, які не підлягають відновленню й, як правило, стимулюють регуляторну систему геному до ліквідації цих клітин, що пояснює зниження кількості клітин при більш високих дозах г-опромінення. Тим не менш, одночасно для відновлення загальної кількості клітин запускаються механізми, які стимулюють утворення нових клітин, хоча це не може компенсувати ту кількість клітин, які були виведені регуляторною системою геному з клітинного циклу.

Дія г-випромінювання в малій дозі менш пошкоджує ДНК, а кількість активних форм кисню, які накопичуються внаслідок радіолізу води, досить мала для пошкодження ДНК. Таким чином, можна зробити висновок, що опромінення в малих дозах викликає досить незначну кількість пошкоджень ДНК, які можуть відновлюватись, і, відповідно, не вмикаються захисні механізми геному, які мають певний поріг, який не досягається при дозі 0,1 Гр, що приводить не тільки до не ослаблення проліферації, але й до її посилення, за рахунок активних форм кисню, які утворились внаслідок радіолізу молекул води й виступають у якості медіаторів запалення.

Як видно, певно, через низьку інтенсивність опромінення цей, горметичний, ефект починає розповсюджуватися й на більші дози, хоча, знов-таки, поруч зі стимулюючою у цілому дією доз 0,5 та 1 Гр на гемопоез, у деяких випадках вже проявляється їх пригнічувальна дія, тобто ефекти великих доз. Мабуть, ефекти низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні залежать не тільки від дози, а й від інтенсивності випромінювання (потужності дози).

Як вказувалося, у попередніх дослідженнях нашої кафедри [Клименко М.О., Онищенко М.І., 2004] й у цій роботі виявлено зменшення кількості лімфоцитів у вогнищі хронічного запалення при дії низькоінтенсивного г-випромінювання в дозах, які досліджуються (відповідно, у тканині стінки запальної гранульоми та у ексудаті, отриманому з порожнини, утвореної стінкою гранульоми). Отримані нами данні вказують, що це пов'язано не з пригніченням лімфопоезу, який, навпаки, стимулюється, а, мабуть, зі зниженням еміграції лімфоцитів до вогнища.

Низькоінтенсивне г-випромінювання у вказаних дозах помітно впливає також на лейкоцитарну реакцію периферичної крові при хронічному запаленні, знов-таки за тими ж закономірностями, що й для лейкоцитарної реакції вогнища запалення й кістковомозкового кровотворення. Так, вірогідне зменшення ЗКЛ спостерігається при дозі у 0,5 Гр при опроміненні до 3-ї доби та вивченні віддаленного ефекту на 7-у добу. Зменшення кількості ПЯН відбувається при дозі 0,5 Гр при опроміненні до 3-ї доби і забої на 7-у добу, збільшення - при дозі в 0,1 Гр при опроміненні до 7-ї доби й вивченні віддаленого ефекту на 14-у добу. Найбільші зміни спостерігаються знов-таки з боку кількості лімфоцитів. Так, вірогідне збільшення кількості лімфоцитів спостерігається при дозі 0,5 Гр при опроміненні на 3-ю добу і забої відразу після опромінення. При тій же дозі на 7-у добу кількість лімфоцитів вірогідно зменшується. Віддалений ефект у вигляді зменшення кількості лімфоцитів спостерігається також при опроміненні до 7-ї доби у дозі 1 Гр й дослідженні на 14-у добу.

Як відомо, кількість лейкоцитів у крові при запаленні відображає події у всій системі крові: співвідношення між надходженням клітин з кісткового мозку до крові й еміграцією їх з крові до вогнища запалення. Кількість лейкоцитів у крові зменшується при переважанні еміграції й збільшується - при переважанні надходження з кісткового мозку до крові. Надходження лейкоцитів до крові залежить від інтенсивності гемопоезу й вимивання клітин з кісткового мозку, яке, в свою чергу, визначається рівнем кровотоку у кістковому мозку. Останній залежить від ступеня рефлекторної і гуморальної (за рахунок медіаторів запалення - простагландинів, окису азоту, ІЛ, ФНП та ін.) його стимуляції, головним чином із вогнища запалення [Маянский Д.Н., 1991; Дыгай А.М., Клименко Н.А., 1992; Серов В.В., Пауков В.С., 1995; Клименко Н.А., 1998].

Низькоінтенсивне г-випромінювання в дозах, які досліджуються, як видно, може модифікувати (у різному ступені в залежності від дози й терміну запалення, негайного або віддаленого ефекту) усі перераховані механізми: вивільнення й утворення медіаторів, гемопоез, еміграцію, а також, як вказувалося, може прямо впливати на лейкоцити (лімфоцити) периферичної крові. При цьому вплив на гемопоез (кровотворні клітини-попередники) може бути як безпосереднім, так і через зміни продукції лейкоцитами колонієстимулюючих факторів (КСФ) й гемопоетичних медіаторів запалення (наприклад, ІЛ), а також медіаторів запалення, які впливають на продукцію КСФ лейкоцитами (ІЛ, ФНП). Вплив на еміграцію може бути опосередкований змінами вивільнення й утворення хемотаксичних медіаторів запалення, а також прямою дією на ендотеліальні клітини й лейкоцити крові, змінами їх адгезивності й інших властивостей, й хемотаксису лейкоцитів [Маянский Д.Н., 1991; Дыгай А.М., Клименко Н.А., 1992; Серов В.В., Пауков В.С., 1995; Клименко Н.А., 1998].

Спостерігаються також зміни функціональної активності лейкоцитів крові, особливо нейтрофілів. Вірогідне зниження активності МПО та КФ у нейтрофілах при опроміненні у всіх дозах до 3-ї доби та вивченні віддаленого ефекту (7-а доба), мабуть, пов'язане з посиленням їх дегрануляції. Схожа картина спостерігається й при вивченні віддаленого ефекту (14-а доба) після дії іонізуючого випромінювання до 7-ї доби. Активність КФ вірогідно знижується при всіх дозах, а активність МПО при дозі в 1 Гр. Також спостерігається вірогідне зниження активності КФ при вивченні негайних ефектів опромінення у дозі 0,5 Гр до 3-ї й 7-ї доби. Вірогідне посилення активності МПО при опроміненні у дозі 0,1 Гр й забої на 7-у добу, при тенденції до зниження активності КФ у цей час, можна пояснити меншою секрецією МПО, у порівнянні з КФ, на тлі посиленного надходження нейтрофілів з кісткового мозку до крові, оскільки МПО необхідна також й всередині клітини для здійснення фагоцитозу.

В меншому ступені, як і у вогнищі хронічного запалення, змінюється функціональна активність моноцитів і лімфоцитів. Окрім посиленого надходження цих клітин з кісткового мозку до крові, не таке значуще зниження активності у них б-НАЕ, як МПО й КФ у нейтрофілах, може пояснюватися здатністю моноцитів і лімфоцитів до синтезу БАР й, відповідно, збільшеним синтезом. Також відомо, що дегрануляція клітин, здатних до синтезу БАР, є пусковим фактором до посилення й надмірного синтезу цими ж клітинами [Маянский А.Н., Маянский Д.Н., 1989; Маянский Д.Н., Цырендоржиев Д.Д., 1990], з чим, окрім зниження секреції, можуть бути пов'язані тенденції, які спостерігаються, до збільшення активності б-НАЕ у лімфоцитах й моноцитах при опроміненні.

Наведені данні показують, що, з одного боку, низькоінтенсивне г-випромінювання у вказаних дозах може позитивно й прямо позначатися на перебігу хронічного запалення, посилюючи його початково знижену захисно-пристосувальну здатність шляхом додаткової стимуляції реакцій системи крові - основної ефекторної системи запалення, а саме шляхом посилення нейтрофільної й зниження моноцитарної й лімфоцитарної реакцій, тобто загострення запалення. Проте, як показано у нашій лабораторії [Клименко М.О., Онищенко М.І., 2004-2006; Онищенко М.І., 2005], з іншого боку, одночасно створюються умови для зростання онкогенного потенціалу вогнища хронічного запалення за рахунок посилення проліферації фібробластів й макрофагів (зростання вірогідності мутацій), утворення факторів пошкодження ДНК (активних форм кисню, продуктів ПОЛ і т.ін.), збільшення кількості пошкоджень ДНК, зниження активності системи регуляції стабільності геному білка р53, зменшення лімфоцитарної інфільтрації (іммунологічного нагляду), причому особливо при малій дозі (0,1 Гр). Тому уявляється необхідною профілактика дії на організм г-випромінювання і в малих дозах, з малою потужністю дози.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення й нове вирішення актуальної наукової медичної задачі - з'ясування впливу низькоінтенсивного г-випромінювання на механізми хронічного запалення, зокрема, реакцій системи крові при загальному низькоінтенсивному опроміненні у різних дозах на тлі хронічного запалення.

1. Загальне низькоінтенсивне г-опромінення, не тільки в класичній радіобіологічній дозі (1 Гр), але й в малій (0,1 Гр) й у проміжній (0,5 Гр) дозах, значно впливає на усі ланки системи крові при запаленні: лейкоцити вогнища й периферичної крові, кістковомозкове кровотворення.

2. Низькоінтенсивне г-опромінення у вказаних дозах чинить виражений стимулюючий (горметичний) вплив на вогнище хронічного запалення (посилює нейтрофільну й послаблює моноцитарну й лімфоцитарну реакції), гемопоез й функціональну активність нейтрофілів периферичної крові. Мабуть, через низьку інтенсивность опромінення горметичний ефект притаманний не тільки дозі 0,1 Гр, але навіть 1 Гр, а також 0,5 Гр. Разом з тим, він найбільш виражений у дози 0,1 Гр.

3. Крім негайних ефектів низькоінтенсивного г-опромінення на реакції системи крові при хронічному запаленні, спостерігаються виражені віддалені (при дослідженні на 7-у добу запалення після опромінення до 3-ї доби й на 14-у добу після опромінення до 7-ї доби). Вони полягають у стимуляції відновлення природної клітинної динаміки запалення, зміненої у негайних ефектах опромінення.

4. Більші негайні й віддалені зміни у реакціях системи крові при хронічному запаленні відбуваються при опроміненні до ранішого терміну запалення (3-я доба), ніж до пізнішого (7-а доба), мабуть, у зв'язку з більшою інтенсивністю реакцій системи крові у ранні строки запалення й, відповідно, їхньою радіочутливістю.

5. Має місце як практична відсутність, так і наявність дозозалежності ефектів низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні. Дозозалежність менш виражена при опроміненні до ранішого терміну запалення, з боку кількості лейкоцитів у вогнищі, мабуть, через більшу радіочутливість механізмів запалення у цей час. При наявності дозозалежності - вона головним чином нелінійна, у тому рахунку бімодальна.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Клименко М.О., Золотухін В.В. Вплив низькоінтенсивного -випромінювання на кістковий мозок при хронічному запаленні //Укр. радіол. журн. - 2006. - Т.14, вип. 1. - С. 42-46 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; інтерпретація отриманих даних здійснена спільно з науковим керівником).

2. Клименко Н.А., Золотухин В.В. Лейкоцитарная реакция периферической крови при действии низкоинтенсивного г-излучения на фоне хронического воспаления //Експерим. і клін. медицина. - 2006. - №2. - С. 22-25 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; інтерпретація отриманих даних здійснена спільно з науковим керівником).

3. Клименко Н.А., Золотухин В.В. Функциональное состояние лейкоцитов периферической крови при действии низкоинтенсивного г-излучения на фоне хронического воспаления //Медицина сьогодні і завтра. - 2006. - №2. - С. 4-7 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; інтерпретація отриманих даних здійснена спільно з науковим керівником).

4. Клименко Н.А., Золотухи В.В. Лейкоцитарная реакция очага хронического воспаления при действии низкоинтенсивного г-излучения // Експерим. і клін. медицина. - 2006. - №3. - С. 5-9 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; інтерпретація отриманих даних здійснена спільно з науковим керівником).

5. Клименко М.О., Ліпшиць Р.У., Єщенко В.Ю., Татарко С.В., Шевченко О.М., Павлова О.О., Кратінова М.А., Онищенко М.І., Козирєва Г.Ф., Шутова Н.А., Литвиненко О.Ю., Золотухін В.В., Бєда О.С. Досягнення і перспективи досліджень Харківської школи патофізіологів // Матер. наук.-практ. конф. з міжнарод. участю, присвяченої 200-річчю з дня заснування Харківського державного медичного університету (Харків, 17 - 18 січня 2005 року). - Харків, 2005. - С. 285 - 286 (здобувачеві належать 20% роботи, а саме: дані про вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні).

6. Тесленко Н.А., Руднева Е.А., Золотухин В.В. Нейросетевая кластеризация данных в изучении хронических воспалений на фоне г-излучения //Матер. 9-го международ. молодежного форума „Радиоэлектроника и молодежь в XXI веке” (Харьков, 2005). - Харьков, 2005. - С. 459 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; статистична обробка даних здійснена спільно зі співавторами).

7. Золотухін В.В. Вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на кістковий мозок при хронічному запаленні //Зб. тез міжвуз. конф. молодих вчених “Медицина третього тисячоліття” (Харків, 2006). - Харків, 2006. - С. 16-17.

8. Золотухин В.В. Влияние низкоинтенсивного г-излучения на лейкоцитарную реакцию периферической крови при хроническом воспалении //Матер. Всеукр. наук.-практ. конф. „Внесок молодих вчених в розвиток медичної науки і практики” (Харків, 2006). - Харків, 2006. - С. 42.

9. Клименко Н.А., Золотухин В.В. Реакции кроветворной ткани при действии низкоинтенсивного г-излучения на фоне хронического воспаления //Бюл. матер. наук. конф. "V читання ім. В.В. Підвисоцького" (Одеса, 2006). - Одеса, 2006. - С. 77-78 (здобувачеві належать 80% роботи: отримані експериментальні результати, проведено їхній аналіз і узагальнення; інтерпретація отриманих даних здійснена спільно з науковим керівником).

10. Klimenko N.A., Onyshchenko V.I., Varvarycheva O.S., Zolotukhin V.V. Cellular response on low dose-rate gamma-irradiation at chronic inflammation in rats //Chin. J. Pathophysiol. - 2006. - Vol. 22, № 13. - Р. 353 (здобувачеві належать 25% роботи: дані про вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні).

11. Клименко М.О., Ліпшиць Р.У., Татарко С.В., Шевченко О.М., Павлова О.О., Онищенко М.І., Золотухін В.В., Шутова Н.А., Литвиненко О.Ю., Варваричева О.С., Савенко І.О., Перін В.О., Лупир М.В. Клітинні та молекулярні, локальні та системні механізми гострого та хронічного запалення //Проблемы, достижения и перспективы развития медико-биологических наук и практического здравоохранения: Тр. Крым. гос. мед. ун-та. им. С.И. Георгиевского. - 2006. - Т. 142, № 3. - С. 218-219 (здобувачеві належать 20% роботи, а саме: дані про вплив низькоінтенсивного г-випромінювання на реакції системи крові при хронічному запаленні).

12. Золотухін В.В. Активність маркерних ферментів лейкоцитів периферичної крові при дії низькоінтенсивного г-випромінювання на тлі хронічного запалення //Тез. доп. III Всеукр. наук. конф., присвяченої 70-річчю з дня народження Г.М. Чайченка „Психофізіологічні та вісцеральні функції в нормі і патології” (Київ, 2006). - Київ, 2006. - С. 49-50.

13. Золотухін В.В. Лейкоцитарна реакція вогнища хронічного запалення при дії низькоінтенсивного г-випромінювання //Тез. доп. наук.-практ. конф. молодих вчених з міжнарод. участю "Вчені майбутнього" (Одеса, 2006). - Одеса, 2006. - С. 44.

Размещено на Allbest.ru