Презентация на тему Лаборатория радиоэкологии животных. Эффекты воздействия хронического облучения в малых дозах

О.В.
в.н.с., д.б.н. Кудяшева А.Г.
в.н.с., д.б.н. Ермакова О.В.
с.н.с., к.б.н.

Башлыкова Л.А.
с.н.с, к.б.н. Велегжанинов И.О.
асп., ст. лаб.-иссл. Ермакова А.В.
ст. лаб. Башлыкова Г.В.
ст. лаб. Старобор Н.Н.
ст. лаб. Мыльникова С.П.

Название темы НИР 2018-2020: «Механизмы биогенной миграции радионуклидов и закономерности возникновения отдаленных последствий индуцированных у растений и животных в условиях хронического радиационного и химического воздействия» Регистрационный номер темы НИР: АААА-А18-118011190102-7
Тема лаборатории: «Закономерности и механизмы формирования и возможности модификации биологических эффектов тяжелых естественных радионуклидов и других физико-химических факторов»

животных организмов на воздействие факторов физической и химической природы

низкой интенсивности.

В УСЛОВИЯХ ЕСТЕСТВЕННОЙ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ

Основной целью является изучение эффектов хронического облучения в малых дозах у животных организмов в условиях естественной среды их обитания.

Задачи: 1. Изучение динамики изменений численности животных, половозрастной структуры популяций животных, морфофизиологических показателей, процессов размножения и развития.
2. Выявление особенностей гисто- и цитоморфологического состояния кроветворной и эндокринных систем, энергетического обмена в тканях животных.
3. Характеристика изменений исследуемых параметров в зависимости от пола, возраста, фазы популяционного цикла и радиоэкологических условий обитания животных.

Результаты многолетнего радиоэкологического мониторинга северо-таежных экосистем с повышенным фоном естественной радиоактивности представляют собой уникальную основу для развития представлений о биологическом действии радиационного фактора на животный мир и формировании систем защиты биосферы от техногенного воздействия.  

Количество публикаций в базе Scopus по запросу «radiation effects in high doses in animals» в 15 раз больше чем по запросу “chronic radiation exposure in low doses in animal». 

В.Г. Зайнуллин
Куратор к.б.н. О.В. Раскоша
В Коллекции поддерживаются животные, соответствующие

научной тематике отдела радиоэкологии и предназначенные для исследования закономерностей и механизмов развития ответных реакций на воздействие факторов физической и химической природы низкой интенсивности в природной среде и в эксперименте.

Коллекция состоит из: - мышей линии Af; - мышей линии СВА; - мышей линии Ваlb/С; - мышей линии С57BL/6; - белых беспородных мышей; - крыc линии Wistar; - полевок-экономок (Alexandromys oeconomus Pall.) и рыжих полевок (Myodes glareolus), отловленных в природных условиях на территориях с повышенным
и нормальным уровнем радиоактивности.

https://ib.komisc.ru/rus/animals

потенциальному числу пометов
Стратегия размножения полевок-экономок, обитающих на участках

с повышенным уровнем радиоактивного загрязнения

На территориях с повышенным уровнем радиации популяция полевок характеризуется снижением продолжительности жизни, высокими показателями эмбриональной и постэмбриональной смертности и укорочением репродуктивного периода. Эти внутрипопуляционные сдвиги компенсируются более высокой интенсивностью размножения и повышением плодовитости самок, что способствует сохранению численности популяции.

Определение фазы эстрального цикла

ЧАСТОТА КЛЕТОК С МИКРОЯДРАМИ
РАДИЕВЫЙ УЧАСТОК
В ПЕРВЫЙ ГОД ПОСЛЕ

АВАРИИ НА ЧАЭС

НАДПОЧЕЧНИКИ

ЩИТОВИДНАЯ ЖЕЛЕЗА

участков, и у их необлученных потомков (F1-F4).
а - уровень

клеток с микроядрами; б - частота клеток на стадии апоптоза; в – доля двунитевых разрывов ДНК (по оси абцисс: момент хвоста по П. Оливе) и г – доля однонитевых разрывов ДНК (по оси абцисс: момент хвоста по П. Оливе).

эксперимента

воздействия ионизирующего излучения в малых дозах в природной среде

и в эксперименте

Гистограммы распределения ДНК в хвосте «кометы» (%ТДНК) в клетках щитовидной железы мышей линии Af (А) и полевок-экономок (Б) после хронического воздействия γ-излучения в малых дозах.

Частота встречаемости клеток , %

Частота встречаемости клеток, %

%ТДНК

Частота микроядер

А

Б

Обнаружены различия в проявлении радиационно-индуцированных эффектов у животных из природных популяций и у лабораторных мышей. У полевок-экономок при длительном обитании в условиях повышенного радиационного фона прослежен генотоксический эффект воздействия ионизирующей радиации на фолликулярный эпителий щитовидной железы, заключающийся в усиленном формировании клеток с микроядрами по сравнению с контролем, а в модельных экспериментах на мышах линии Af после хронического облучения (дозы 20 и 30 сГр) выявлены изменения в тиреоидных клетках по фрагментации ДНК.

‰

оценка и прогнозирование состояния потомства, рожденного от облученных родителей.

– количество животных

их потомков (за 3 мес).

Различия с контролем статистически значимы

при *р<0.05, **р<0.01 и ***р<0.001.

Показатели репродуктивной системы самцов мышей после хронического облучения в

малых дозах, и их потомков

Масса семенников

Количество эпидидимальных сперматозоидов

Частота АГС

Первое поколение

дозах более выраженные цитогенетические эффекты установлены в костном мозге

по сравнению со щитовидной железой. Важным является выявленная в костном мозге нелинейная зависимость проявления нестабильности генома от дозы облучения, когда большая эффективность наблюдалась после более низких доз радиационного воздействия (10 и 20 сГр по сравнению с 30 сГр). Результаты, полученные на потомках F1, подтверждают данные о наследуемости эффектов радиационно-индуцированной нестабильности генома - обнаруженные в потомстве нарушения, проявлялись, как и у родителей, преимущественно в клетках костного мозга с наследованием нелинейного характера зависимости доза-эффект.

Костный мозг

Щитовидная железа

Микроядра, ‰

Цитогенетические эффекты в клетках костного мозга и щитовидной железы мышей линии Af, подвергнутых хроническому γ-облучению в малых дозах (Р), и у их необлученных потомков (F1).

полученных от облученных животных

Распределения ДНК в хвосте «комет» (%ТДНК)

в клетках костного мозга потомков (F1-F3) мышей линии Af, облученных в дозе 30 сГр.

и тканей животных, находящихся под воздействием неблагоприятных факторов среды,

что определяет готовность организма адекватно реагировать на новое непредвиденное воздействие.

Содержание ДНК в «хвосте кометы» (%ТDNA) в клетках щитовидной железы половозрелых полевок экономок из природных популяций, и модификация после дополнительных воздействий.

Объемная плотность фолликулярного эпителия в щитовидной железе полевок-экономок, обитающих на разных участках после дополнительного воздействия холодом.

ИЗМЕНЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ КЛЕТОК И ТКАНЕЙ ЖИВОТНЫХ ПОСЛЕ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Влияние холодового воздействия (-5°С ) в течение двух часов на уровень фрагментации ДНК в тироцитах половозрелых самцов мышей линии СВА/lac.

условия
суммарная доза 1.2–24.0 сЗв/год
(полевки-экономки)
Хроническое

γ – облучение в дозах 1,4-5,4 сГр
(мыши линии CBA)

Увеличение количества мелких фолликулов, обладающих повышенным пролиферативным потенциалом и уровнем метаболизма, может быть расценено, как неспецифическая адаптивная реакция органа на хроническое радиационно-индуцированное повреждение железистых клеток.

УCКОPЕНИЮ
ПPОЛИФЕPАЦИИ ИX ПОТОМКОВ
Впеpвые показано, что однокpатное воздейcтвие γ-излучения в

дозе 3 cГp на фибpоблаcты легкиx эмбpиона человека ФЛЭЧ-104 на pанниx паccажаx пpиводит к отдаленной cтимуляции пpолифеpации потомков облученныx клеток чеpез 31-37 cуток. Пpи этом общие изменения динамики пpолифеpации в pезультате облучения в малыx дозаx (3 и 5 cГp) оказалиcь более выpаженными, чем в pезультате облучения в выcокой дозе (2 Гp).

1-11 дней после облучения

31-37 дни после облучения

* и *** - Различия с контролем (0 сГр) достоверны при p < 0.05 и p < 0.001 соответственно (t-критерий Стьюдента с поправкой Бонферрони). Проанализировано по 288 микрокультур для каждой точки данных.

пролиферативный потенциал эмбриональных фибробластов человека «in vitro»
Цель: поиск механизмов

нового феномена радиационно-индуцированного замедления клеточного старения. Кроме того, в исследовании поставлена задача проанализировать, не приводит ли радиационно-индуцированная стимуляция пролиферации к ускорению истощения пролиферативного потенциала и раннему наступлению клеточного старения.
Методы:
Облучение ФЛЭЧ-104 в дозаx 0 (имитация облучения), 1, 3, 5, 9, 12, 15, 20, 50 сГр, а так же 1, 2 и 6 Гр (в различных комбинациях в разных экспериментах), c использованием устройства «Theratron Equinox» (Best Theratronics Ltd, Канада).
Долю стареющих клеток оценивали с помощью окрашивания X-gal.
Световая микроскопия (простой подсчет динамики пролиферации клеток) с помощью микроскопа БИОЛАМ П1 («ЛОМО», Россия).
FMCA - флуориметрический анализ цитотоксичности в микрокультурах (верификация динамики пролиферации клеток).
ИФА - иммуноферментный анализ общего уровня и уровня фосфорилированной формы белков ERK1 и ERK2.
Ингибирование сигнальных каскадов MAPK/ERK (U0126) и PI3K/AKT/mTOR (LY294002) как вместе, так и по отдельности.
ОТ-ПЦР (оценивали экспрессию генов р21 и р19).
Метод ДНК-комет в щелочной модификации.

изданные за рубежом – 1
Учебники, учебные пособия – 1
Статьи

в рецензируемых журналах ВАКа – 28 (из них WoS, Scopus - 16)
Статьи в прочих научных журналах – 2

Гранты
РФФИ – 2 (руководство – 2)
УрО РАН – 2 (руководство – 1)
Президентский грант – 1 (руководство – 1)
Стипендия Правительства Республики Коми – 1
Договоры о сотрудничестве с другими организациями – 2