Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Клинико-гематологические проявления острой лучевой патологии у млекопитающих на фоне воздействия фенолом и тимогеном

ОРЕНБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Семенова Екатерина Григорьевна

КЛИНИКО-ГЕМАТОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЯВЛЕНИЯ ОСТРОЙ ЛУЧЕВОЙ ПАТОЛОГИИ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ НА ФОНЕ

ВОЗДЕЙСТВИЯ ФЕНОЛОМ И ТИМОГЕНОМ

16.00.02 - патология, морфология, онкология ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор В. А Сафонова.

ОРЕНБУРГ - 1999

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы 4

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7

1.1. Радиочувствительность млекопитающих 7

1.2. Факторы, усиливающие поражающее действие радиации 15

1.3. Факторы, ослабляющие радиационньйэффекты у млекопитающих 23

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 40

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1. Определение ЛДзо/зо при однократном общем гамма-облучении

крыс на установке «Агат Р-» 45

3.2. Определение ЛД50/30 при однократном общем гамма- облучении

собак на установке «Агат Р-1» 46

3.3. Влияние сочетанного воздействия на организм крыс фенола и ионизирующей радиации 47

3.3.1. Выживаемость и средняя продолжительность жизни при сочетанном воздействии на организм крыс фенола и ионизирующей радиации 47

3.3.2. Клинико-гематологические показатели организма крыс при сочетанном воздействии фенола и ионизирующей радиации 48

3.4. Радиозащитное действие тимогена на облученных крыс 69

3.4.1. Выживаемость и средняя продолжительность жизни облученных

крыс на фоне применения тимогена 69

3.4.2. Клинико-гематологические показатели организма облученных

крыс на фоне применения тимогена 70

3.5. Радиозащитное действие тимогена на облученных собак 83 3.5.1. Выживаемость и средняя продолжительность жизни облученных

собак на фоне применения тимогена 83

3.5.2. Влияние тимогена на клинико-гематологические показатели

облученных собак 85

4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ 105

5. ВЫВОДЫ 125 ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРЕДЛОЖЕНИЯ 126 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 127

1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Загрязнение среды обитания человека и животных различными химическими веществами - одна из наиболее актуальных проблем современной медицины и ветеринарии. Многие из токсических веществ при попадании в атмосферный воздух, водоисточники, пищевые продукты могут оказать вредное влияние на живой организм, нарушая деятельность различных органов и систем. Экологически неблагоприятные факторы часто имеют различную природу происхождения. В связи с этим возрос интерес исследователей к механизму их совместного действия. В первую очередь это относится к ионизирующей радиации в сочетании с токсическими химическими соединениями (Фадеев В.К. и др., 1986).

Известно, что аварии на предприятиях ядерного топливного цикла зачастую могут сопровождаться загрязнением воздуха, воды, почвы не только радионуклидами, но и ядохимикатами. В научной литературе очень мало сведений о степени модификации радиочувствительности под влиянием сопутствующего неблагоприятного фактора химической природы, а именно фенола. Последний довольно часто попадает в естественные водоемы и питьевую воду в различных концентрациях. Поэтому исследования, направленные на изучение сочетанного влияния фенола и ионизирующей радиации на организм экспериментальных животных, являются весьма актуальными.

Изыскание средств и методов, способных защитить организм животных от негативного действия радиации, является задачей первостепенной важности. С этой точки зрения определенный интерес представляют биологические радиопротекторы или природные противолучевые препараты. Они должны изменять саму биосистему, повышать общую устойчивость организма к неблагоприятным факторам среды, в том числе и к облучению (Ярмоненко С.П.

и др., 1984; Киршин В.В., Бударков В.А., 1990; Портнов B.C. и др., 1993; Сафонова В.А. ,1999).

Цель исследований:

Изучить клинико-гематологические показатели острой лучевой патологии крыс и собак на фоне хронической фенольной интоксикации и применения тимогена.

Задачи исследований:

1. Определить ЛД50/30 при однократном общем гамма-облучении крыс и собак (щенят) на телегамматерапевтической установке «Агат Р-1» от источника излучения Со-60.

2. Определить степень поражения крыс по выживаемости, средней продолжительности жизни, клиническим, гематологическим и иммунологическим показателям при сочетании хронического воздействия фенола и однократного гамма-облучения.

3. Разработать метод повышения радиорезистентности крыс с помощью тимогена.

4. Испытать различные схемы перорального применения тимогена собакам в радиозащитных целях.

5. Изучить клинические, гематологические и некоторые иммунобиологические показатели у облученных крыс и собак с предварительным применением тимогена, в различных дозовых и временных диапазонах.

Научная новизна. Определены величины полулетальных доз для крыс и собак при общем однократном облучении на телегамматерапевтической установке «Агат Р-1» от источника излучения Со-60.

Изучен эффект повышенной радиочувствительности крыс на фоне хронической фенольной интоксикации.

Впервые разработаны схемы перорального метода применения тимогена для повышения радиорезистентности организма животных.

Впервые изучен ряд клинических и гематологических показателей у облученных животных на фоне токсического действия фенола и применения радиозащитного препарата тимогена.

Теоретическая и практическая значимость. Выполненная работа дает обоснование необходимости разработки физиологического подхода к оценке сочетанного воздействия факторов физической и химической природы на организм животных по клиническим, гематологическим, иммунологическим и другим показателям.

Практическое значение работы состоит в том, что разработан новый подход к применению тимогена с целью повышения как радиорезистентности, так и общей резистентности организма.

Апробация работы. Результаты проведенных исследований доложены на научной итоговой конференции профессорско-преподавательского состава ОГАУ (1997), обсуждались на заседании кафедры радиобиологии и на расширенном заседании кафедр факультета ветеринарной медицины ОГАУ (1999).

1.7 .Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 работ.

Основные положения , выносимые на защиту:

1. Степень повышенной радиочувствительности организма на фоне хронической фенольной интоксикации.

2. Клинико-гематологические изменения облученных крыс при токсическом действии фенола.

3. Оптимальные радиозащитные схемы перорального применения тимогена.

4. Клиническое состояние и гематологические показатели облученных животных с применением радиозащитных схем, включающих тимоген.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 150 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литературы, материал и методы исследований, собственные исследования, обсуждение результатов собственных исследований, выводы и практические предложения, список литературы. Работа иллюстрирована 23 таблицами, 15 рисунками. Список литературы включает 203 названия, в том числе 51 иностранных авторов.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Радиочувствительность млекопитающих

После общего равномерного кратковременного лучевого воздействия в дозах свыше 1 Гр у животных возникает определенный симптомокомплекс, характерный для развития острой лучевой болезни (Гуськова А.К., 1997).

В организме при этом происходит расстройство сложных межорганных и межсистемных коррелятивных процессов, характеризующихся в норме сложившимися непосредственными и опосредованными, прямыми и обратными взаимными связями. При нарушении их создаются условия для возникновения функциональных «порочных кругов», обладающих склонностью к само-и взаимоусилию, что ведет к развитию той или иной формы лучевых поражений. Реакция животного организма на ионизирующее излучение весьма многообразна и определяется радиоционной чувствительностью самого организма (Портнов B.C., Сафонова В.А., Киршин С.В.,1993).

Проблема видовой и индивидуальной чувствительности млекопитающих к действию ионизирующего облучения - одна из широких общебиологических проблем, актуальных в радиобиологии. Решение ее может определить подходы к модификации лучевого поражения и тактике проведения лечебных мероприятий (Щербова E.H., 1987).

Радиочувствительность животных зависит от физических характеристик излучения, дробности облучения, величины и распределения поглощенных доз

и мощности дозы, физиологического состояния организма и т.д. Известно, что радиочувствительность довольно адекватно характеризуется дозой излучения, вызывающей 50-процентную гибель того или иного вида млекопитающих. Из сводки, представленной в работе В. Бонд. (1974), следует, что ЛД50/30-45 для разных видов животных (при учете поглощенной среднетканевой дозы) различается в 10 раз - от 1,5 Гр для овец и ослов до 15 Гр для одной из линий мышей. Человек занимает промежуточное положение. Принято считать, что гибель животных в диапазоне доз до 10 Гр. обусловлена, главным образом, поражением системы крови. Естественно, чем резистентнее к облучению вид млекопитающих, тем большее значение даже при ЛД50/зо приобретает поражение желудочно-кишечного тракта, но основным, доминирующим в картине болезни и причинах гибели в указанном диапазоне остается гематологический синдром. Это положение достаточно хорошо и четко иллюстрируется фактическими данными: период наибольших клинических проявлений болезни совпадает с выраженной нейтро - и тромбоцитопенией, а начало восстановления системы крови влечет за собой улучшение клинического состояния больных людей и животных (Жербин Е .А., Чухловин А. Б., 1989). Кроме того, хорошо известно, что экранирование части кроветворной ткани или расширение плацдарма кроветворения, вызванное каким либо воздействием до облучения, способно ослабить реакцию кроветворной ткани и увеличить выживаемость животных. Наконец, самым доказательным фактом служит высокая эффективность миелотрансплаятации, проведенная животным после облучения даже сверхлетальными дозами (Бутомо Н.В. и др., 1976).

Непосредственной причиной смерти облученных животных является, как правило, развитие эндогенной нейтропении и у некоторых видов животных геморрагического синдрома вследствие тромбоцитопении и непосредственного поражения сосудов. Поскольку гибель организма зависит в первую очередь от поражения двух систем - кроветворной и сосудистои, а дозы излучения, приводящие к гибели разные виды млекопитающих, неодинаковы, постольку и сама радиочувствительность указанных систем должна быть разной.

Целый ряд исследователей (Домарова О.П. и др., 1973; Попова Г.П. и др.. 1978) пытались увязать разницу в чувствительности к облучению с радиопоражаемости генома. Было показано, что у более радиочувствительного вида или линии животных уровень хромосомных аберраций в аналогичных тканях выше, чем у радиорезистентных, и что сами чувствительные к облучению ткани по указанному критерию поражаются значительнее, чем резистентные. Однако анализ работ других исследователей (Груздев Г.П., 1965; и др., Ярмоненко С.П. и др., 1968) показывает, что в самых разных тканях у различных по радиочувствительности видов млекопитающих, уровень хромосомных аберраций приблизительно одинаков и зависит только от дозы излучения. Разноречивость приведенных данных свидетельствует о том, что четкого ответа на вопрос, одинаково или различно поражение генома в идентичных клетках разных по радиочувствительности видов млекопитающих, пока нет.

Исходя из значимости лимфоидной системы в жизнедеятельности организма и посылки о том, что стволовые кроветворные клетки морфологически сходны с клетками именно этой системы, было выдвинуто положение о том, что радиочувствительность видов млекопитающих коррелирует с исходным уровнем лимфоцитов периферической крови (Patt Н.Р. et al., 1967). Однако из представленных в указанной литературе материалов следует, что одинаковый уровень лимфоцитов (50-60%) имеют морская свинка, овца, обезьяна, опоссум, меньший - кролик и самый низкий - человек и собака, т.е. при одном и том же процентном уровне лимфоцитов ЛД50 животных различается почти в два раза. Это обстоятельство свидетельствует о том, что корреляция между уровнем лимфоцитов в периферической крови и радиочувствительностью не существует.

Зависимости интенсивности основного обмена и радиочувствительности придают большое значение многие исследователи (Акоев И.Г. ,1970 ; Тяжелова В.Г., 1981). Известно, что интенсивность основного обмена обратно пропорциональна массе животного. Это выработанное эволюцией соотношение

характеристики целого ряда важнейших для организма показателей: продолжительности митоза, времени жизни эритроцитов, времени созревания клеток гранулоцитарного ряда костного мозга, транзитного времени зрелых нейтрофилов в костном мозге и т.д. Чем меньше масса тела животных, тем интенсивнее у них обмен веществ и тем короче время течения того или иного процесса. А так как продолжительность жизни нейтрофилов определяется в основном, временем их нахождения в костном мозге (полупериод пребывания нейтрофилов в кровяном русле равен всего нескольким часам), становится понятной зависимость времени начала восстановления нейтрофилов периферической крови облученных животных разных видов от интенсивности их обмена веществ. E.H. Щербова (1987) на основании результатов проведенных экспериментов заключает, что по мере увеличения массы тела животных, время начала восстановления уровня нейтрофилов в периферической крови удлиняется. Таким образом, один из важнейших для лучевой патологии показатель - время начала истинного восстановления нейтрофилов. Поскольку началу восстановления предшествует выраженная нейтропения, продолжительность, которой зависит от вида животных и дозы облучения, постольку млекопитающие, временные характеристики клеточной кинетики которых больше, находятся в худшем положении. Именно в период выраженной нейтропении животные погибают от инфекции, а так как у крупных млекопитающих этот период длится значительно дольше, вероятность развития у них эндогенной инфекции выше, чем у мелких. Если бы радиочувствительность млекопитающих зависела только от времени восстановления гемопоэза, их среднелетальные дозы должны были бы строго коррелировать с интенсивностью обмена веществ или массой тела. Однако указанное сопоставление имеет множество несоответствий. Так, показатели основного обмена у мышей и крыс значительно выше, чем у кролика, а радиочувствительность последнего ниже; полностью выпадает из этой зависимости морская свинка, скорость обменных процессов у которой ниже, чем у мышей и крыс, а чувствительность к облучению непропорционально

выше; собака более чувствительна к действию ионизирующего облучения, чем человек и т.д. Все эти факты говорят о том, что корреляций между интенсивностью основного обмена и радиочувствительностью видов млекопитающих нет (Щербова Е.Н., 1987).

Исследована роль катехоламинов в определении радиочувствительности различных видов животных (Граевская Б.М., 1974). В опытах на грызунах радиочувстительность сопоставляли с содержанием адреналина и норадреналина в тканях печени, селезенки, крови и моче. Использованные виды и линии животных авторы расположили в порядке возрастающей радиочувствительности в следующей последовательности: рыжие полевки < крысы Вистар < мыши СС57 < золотистые хомяки < мыши Бальб/с < морские свинки. Установлена положительная корреляция природной радиочувствительности этих видов и линий животных с содержанием катехоламинов в надпочечниках, крови и моче и отрицательная - с их содержанием в клетках печени и селезенки. Результаты этих исследований свидетельствуют о том, что катехоламины принимают участие в формировании радиочувствительности организма.

Представляют определенный интерес работы, посвященные видовой радиочувствительности сельскохозяйственных животных.

Исследования, проведенные на 528 годовалых баранах, показали, что при продлении облучения с нескольких минут до 96 часов, ЛД50 для овец увеличилась в два раза, при этом летальную дозу можно представить как функцию мощности дозы, поскольку наблюдалось постепенное линейное ее увеличение приблизительно на 4,4 мКл/кг, при каждом уменьшении мощности дозы на 7,2 мкА/кг, в пределах от 43 до 2,15 мкА/кг (.Page N. P. et al., 1968). ЛД50 для овец возрастает приблизительно на 43% в расчете на каждые 100 часов увеличения продолжительности облучения (.Hanks G. Е. et al, 1966). По другим данным, с уменьшением мощности дозы с 8,6 до 0,43 мкА/кг, ЛД50 для овец увеличивалась на 20%, а для свиней - на 340%. Установлено, что для свиней ЛДso/so при облучении гамма-радиацией с мощностью дозы 3,6 мкА/кг

составляет 159 мКл/кг, а при увеличении интенсивности излучен�