УДК 616-009.623

ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА РАЗВИТИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКИХ И РЕГЕНЕРАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ В СЕМЕННИКАХ КРЫС ПРИ РАДИАЦИОННОМ ОБЛУЧЕНИИ

№17, 01.02.2019

Медицинские науки

Королев Юрий Николаевич (Доктор медицинских наук, профессор)

Михайлик Любовь Васильевна

Никулина Людмила Анатольевна (Кандидат биологических наук)

Ключевые слова: НИЗКОИНТЕНСИВНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ СВЕРХВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ; РАДИАЦИЯ; КРЫСЫ; СЕМЕННИКИ; МЕТАБОЛИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ; ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ РЕГЕНЕРАЦИЯ; LOW-INTENSITY ELECTROMAGNETIC RADIATION OF ULTRAHIGH FREQUENCY; RADIATION; RATS; TESTES; METABOLIC PROCESSES; INTRACELLULAR REGENERATION.

Экспериментальными исследованиями показано, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение (ЭМИ) сверхвысокой частоты (СВЧ) обладает регенеративным действием за счет развития антиоксидантного и мембраностабилизирующего эффектов (1,2,3). При направленном действии ЭМИ СВЧ на надпочечники можно оказать стимулирующее влияние на органы нейро-эндокринной регуляции, различные функциональные системы, ткани и клетки (4,5). Этот фактор целесообразно использовать для разработки методов активации адаптивных и компенсаторно-восстановительных процессов, в частности, при нарушении функций органов репродуктивной системы. Вместе с тем механизмы действия низко интенсивного ЭМИ СВЧ изучены еще недостаточно, особенно на развитие процессов клеточной и внутриклеточной регенерации.

Цель исследования – выявить лечебно-профилактическое действие ЭМИ СВЧ на развитие метаболических и регенеративных процессов в семенниках крыс в условиях радиации.

Материал и методы.

Эксперименты были проведены на 20 половозрелых нелинейных крысах-самцах массой 180-220г. Животные содержались в обычных условиях вивария и свободного доступа к воде и пище. Все манипуляции осуществляли в соответствии с правилами работы с животными. Все крысы были разделены на 3 группы: Животных 1-ой (опытной ) группы подвергали радиационному облучению с последующим действием ЭМИ СВЧ, 2-й (контрольной) группы — только радиационному облучению, 3-ю группу составляли интактные крысы, которые никаким воздействиям не подвергались. Животных опытной и контрольной групп облучали с помощью аппарата Агат-Р (ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н.Блохина Минздрава России» гамма-лучами ⁶⁰Со в дозе 2 Гр. Лечебно-профилактические мероприятия начинали проводить через 3 недели (21 день) после радиационного облучения. Курс воздействия низкоинтенсивным ЭМИ СВЧ (10 процедур) проводили на поясничную область (зона проекции надпочечников) животных с помощью аппарата Акватон-2 (плотность потока мощности менее 1 мкВт/см², частота около 1000 МГц, время воздействия 2 минуты. Забой животных осуществляли на следующий день после окончания процедур (через 1 месяц после радиационного облучения).

Объектом исследования являлись семенники. Для исследования антиоксидантной активности (АОА) использовали модельную систему в виде суспензии липопротеидов желтка куриного яйца ( 6 ). Содержание белка определяли биуретовым методом ( 7 ) , рибонуклеиновой кислоты (РНК) — двуволновым спектрофотометрическим методом в модификации ( 8 ). Для светооптических исследований семенники фиксировали в смеси Буэна, заливали в парафин, срезы окрашивали гематоксилином Эрлиха с докраской эозином. Оценка состояния сперматогенеза проводилась по общепринятой методике( 9 ). Подсчитывали количество извитых семенных канальцев (ИСК) с различным числом генераций половых клеток (от 4 до 0), определяли число ИСК и индекс сперматогенеза. Для электронно-микроскопических исследований семенники фиксировали в 4% ОsО_{4 .}После обезвоживания образцы заключали в смесь эпон-аралдит. Исследование образцов проводили на электронном микроскопе Libra 120 (Германия) с программой Carl Zeiss STM Nano Texnology system Division, которая включает в себя как режим трансмиссионного исследования, так и математическую обработку внутриклеточных структур. Морфометрический анализ митохондрий осуществляли в клетках Сертоли. Для статистической обработки данных использовали параметрический t-критерий Стьюдента и непараметрический U-критерий Манна-Уитни.

Результаты.

Через 1 месяц после радиационного облучения у животных контрольной группы в семенниках были обнаружены явления деструкции в сперматогенном эпителии, уменьшение количества ИСК с 4 генерациями половых клеток, нарушение процессов микроциркуляции в гематотестикулярном барьере, снижение содержания общего белка. В клетках Сертоли обнаруживались фрагментация и расширение профилей гранулярной эндоплазматической сети, уменьшение размеров и суммарной площади митохондрий. Таким образом, в относительно позднем пострадиационном периоде были выявлены различные структурно-функциональные нарушения, свидетельствующие о нарушении регенерации и снижении уровня компенсаторно-восстановительных процессов.

Применение ЭМИ СВЧ вызывало усиление ряда метаболических и регенеративных реакций. В таблице 1 представлены результаты исследований метаболических изменений.

Таблица 1.

Метаболические процессы в семенниках крыс при действии ЭМИ СВЧ в условиях радиационного облучения

Примечание:⁺-р<0,01 по сравнению с интактной группой;*-р<0,05,**-р<0,01, ***-р<0,001 по сравнению с контрольной группой.
 
Исходя из этих данных можно считать, что при действии ЭМИ СВЧ происходило усиление активности системы антиоксидантной защиты — АОА возрастала на 28,3% (р < 0,05). При этом содержание белка повышалось на 76,4% (р < 0,05), однако содержание РНК, наоборот, становилось сниженным. На светооптическом уровне наблюдалось улучшение процессов сперматогенеза, о чем свидетельствовало увеличение числа ИСК с 4 генерациями (наиболее дифференцированные клетки) и уменьшение числа ИСК с 3 генерациями. Снижались также явления деструкции в сперматогенном эпителии, индекс сперматогенеза проявлял тенденцию к увеличению.

На ультраструктурном уровне положительные сдвиги отмечались со стороны гематотестикулярного барьера, при этом уменьшалась толщина собственной оболочки ИСК и ее отдельных слоев, что указывало на улучшение процессов микроциркуляции. В клетках Сертоли происходило достоверное увеличение количества митохондрий ( на 34,3%, р < 0,01) и их средней площади (на 20,0%, р<0,01), что вызывало увеличение их суммарной площади как по сравнению с животными контрольной (р< 0,01), так и интактной (р< 0,01) групп (таблица2).

Таблица 2.

Морфологическая характеристика митохондрий клеток Сертоли при воздействии ЭМИ СВЧ в условиях радиационного облучения

Примечание:⁺-р<0,01 по сравнению с интактной группой;*-р<0,01 по сравнению с контрольной группой.
 
Такие митохондрии характеризовались крупными размерами с увеличенным числом крист, что может свидетельствовать об усиление их функциональной активности. Следовательно, при применении ЭМИ СВЧ отчетливо активизировались как органоидная, так и внутриорганоидная формы регенерации митохондрий, что способствовало повышению их биоэнергетического потенциала. Кроме того, регенеративные сдвиги претерпевали также сперматогонии, с размножения которых начинается процесс сперматогенеза. При радиационном облучении количество этих клеток уменьшалось на 16,3% (р<0,01), при действии ЭМИ СВЧ их численность возрастала на 12,1% (р<0,01). Эти структурные признаки усиления биоэнергетики в клетках Сертоли сочетались с активацией белоксинтезирующих органелл: в отдельных зонах цитоплазмы наблюдалась пролиферация новых мембран гранулярной эндоплазматической сети, а также гиперплазия рибосом и полисом. Вместе с тем иногда встречались явления дегрануляции и фрагментации мембран гранулярной эндоплазматической сети, но значительно реже, чем в контроле. Отмечалось также расширение просветов цистерн как гранулярной, так и гладкой эндоплазматической сети. Таким образом, в клетках Сертоли под влиянием ЭМИ СВЧ возрастала численность функционально активных митохондрий и белоксинтезирующих органелл.

Таким образом, применение низкоинтенсивного ЭМИ СВЧ ослабляло степень пострадиационных нарушений и усиливало развитие метаболических и регенеративных процессов в семенниках. Обращает на себя внимание отчетливая активация внутриклеточной регенерации в клетках Сертоли, особенно со стороны митохондрий, которая не ограничивалась только увеличением числа этих органелл, но и проявлялась в значительном усилении гиперплазии субмитохондриальных структур. Этот механизм, приводящий к нарастанию массы митохондрий, являлся, видимо, следствием повышенной функциональной активности клеток Сертоли. Можно полагать, что реализация выявленных эффектов при действии ЭМИ СВЧ осуществлялась в основном через нейрогуморальные механизмы, в том числе через систему гипофиз-семенные канальцы, а также вследствие конформационных перестроек мембран.

Список литературы

1. Терехов И.В., Солодухин К.А., Никифоров В.С. Исследование возможностей использования нетеплового СВЧ-излучения в реабилитационном периоде у больных внебольничной пневмонией // Физиотерапевт.-2011.-№4.-С.12-17.
2. Гудцкова Т.Н., Жукова Г.В., Гаркави Л.Х., Суханова М.И., Евстратова О.Ф., Бартенева Т.А. Морфофункциональные аспекты противоопухолевого эффекта низкоинтенсивного микроволнового резонансного излучения в эксперименте // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины,-2010.-№11.-С.593-598.
3. Королев Ю.Н., Бобровницкий И.П., Гениатулина М.С., Михайлик Л.В., Никулина Л.А., Бобкова А.С., Яковлев М.Ю. Сочетанное действие питьевой минеральной воды и низкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях иммобилизационного стресса (экспериментальное исследование) // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры.-2015.-№6.- С.37-41.
4. Королев Ю.Н., Бобровницкий И.П., Никулина Л.А., Михайлик Л.В., Гениатулина М.С., Бобкова А.С. Применение низкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях иммобилизационного стресса (экспериментальное исследование) // Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры,-2014,-№4.-С.47-52.
5. Королев Ю.Н., Гениатулина М.С., Никулина Л.А. Ультраструктура адренокортикоцитов при профилактическом применении нпзкоинтенсивного электромагнитного излучения в условиях радиации //Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях органических и неорганических наноструктур и нанобиоматериалов: тезисы докл. XXVII Рос. Конф. (Черноголовка, 28-30 августа 2018г.).-Москва.- 2018.-Т.1.-С.217-218.
6. Клебанов Г.И., Бабенков И.В., Теселкин Ю.О. Оценка антиокислительной активности плазмы крови с применением желточных липопротеинов//Лабораторное дело.-1977.-№5.- С.59-62.
7. Панков Ю.А., Усватова И.Я. Флуорометрический метод определения 11-оксикортикостероидов в плазме периферической крови // Методы клинической биохимии гормонов и медиаторов, учебное пособие.-М.,1973.-С. 66-70.
8. Трудолюбова М.Г. Количественное определение РНК и ДНК в субклеточных фракциях клеток животных //Современные методы в биохимии. Под ред. Орехович В.Н. — М.: 1977.- С.313-316.
9. Ухов Ю.И., Астраханцев А.Ф. Морфометрические методы в оценке функционального состояния семенников //Архив анатомии, гистологии и эмбриологии.- 1983.-№84 (3).- С. 66-72.