Радиационный риск эмбриональной гибели в различных стадиях развития половых клеток мышей-самцов после низкодозного радиационного облучения

DOI: 10.21870/0131-3878-2019-28-3-54-62

Мамина В.П.

«Радиация и риск». 2019. Том 28. № 3, с.54-62

Сведения об авторах

Мамина В.П. – ст. научн. сотр., к.б.н. ФГБУ ИЭРиЖ УрО РАН. Контакты: 620144, Екатеринбург, ул. 8 Марта, 202.
Тел: 8(343)350-26-98; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .

Институт экологии растений и животных УрО РАН, Екатеринбург.

Аннотация

Гонады обладают высокой радиочувствительностью и относятся к 1 группе критических органов облучения, а сперматогенный эпителий, обладая способностью к непрерывному обновлению клеток, является уникальной моделью для исследования радиационных эффектов и оценки их последствий. Нарушения, возникающие в органах репродуктивной системы, могут привести к снижению фертильности и эмбриональным потерям. С целью выявления радиационного риска малых доз гамма-облучения для сперматогенеза проведена комплексная оценка количественных и функциональных показателей сперматогенных клеток и сперматозоидов у мышей линии BALB/c, подвергнутых облучению в дозах 0,1; 0,25; 0,5 и 1,0 Гр (¹³⁷Cs, мощность дозы 0,85 Гр/мин). Количественный анализ сперматогенных клеток в клеточной суспензии семенника и эпидидимальных сперматозоидов проводили с помощью камеры Горяева. Впервые для оценки функционального состояния половых клеток использован метод определения их жизнеспособности. При дозах 0,1 и 0,25 Гр отмечается стимуляция пролиферативной активности сперматогенных клеток (гормезис) – компенсаторно-защитная реакция, способствующая сохранению числа клеток. Выявлена негативная реакция половых клеток на облучение, реализующаяся в снижении фертильности и антенатальной гибели плодов. Представлены данные по эмбриональным потерям на разных стадиях сперматогенеза. Установлено снижение внутриутробной выживаемости эмбрионов при дозе 0,1 Гр на премейотической стадии сперматогенеза, при дозе 1,0 Гр – на постмейотической. Эмбриональная смертность происходит за счёт гибели плодов до имплантации. Постимплантационная гибель плодов достоверно превышает контрольные значения только при воздействии облучения в дозе 1,0 Гр. Повреждающей дозой однократного общего гамма-облучения мужских гонад в экспериментальных условиях является доза 0,1 Гр.

Ключевые слова
облучение, доза, сперматогенез, сперматогенные клетки, сперматозоиды, коэффициент жизнеспособности, апоптоз, фертильность, предимплантационная гибель плодов, гибель плодов после имплантации, эмбриональные потери.

Список цитируемой литературы

1. Никитин А.И. Вредные факторы среды и репродуктивная система человека (ответственность перед будущими поколениями). 2-е издание. СПб: ЭЛБИ-СПб, 2008. 240 с.

2. Цыб А.Ф., Каплан М.А., Лепёхин Н.П. Оценка состояния репродуктивной функции участников аварии на ЧАЭС через 13-14 лет после радиационной катастрофы //Радиация и риск. 2002. № 13. С. 42-44.

3. Grafström G., Jönsson B.A., El Hassan A.M., Tennvall J., Strand S.E. Rat testis as a radiobiological in vivo model for radionuclides //Radiat. Prot. Dosim. 2006. V. 118, N 1. P. 32-42.

4. Monesi V. Relation between x-ray sensitivity and stages of the cell cycle in spermatogonia of the mouse //Radiat. Res. 1962. V. 17, N 6. P. 809-838.

5. Hacker U., Schumann J., Gohde W. Mammalian spermatogenesis as a new system for biology dosimetry of ionizing irradiation //Acta Radiol. Oncol. 1982. V. 21, N 5. P. 349-351.

6. Krausz C., Escamilla A.R., Chianese C. Genetics of male infertility: from research to clinic //Reproduction. 2015. V. 150, N 5. P. 159-174.

7. Russell W.L. The genetic effects of radiation //Peaceful Uses of Atomic Energy. New York, Vienna: IAEA, 1972. V. 13. P. 487-500.

8. Alvantic D., Searle F.G. Effects of post-irradiation interval on translocation frequency in male mice //Mutat. Res. 1985. V. 142, N 1-2. P. 65-68.

9. Van Alphen M.M.A., Davids J.A.G., Warmer C.J., van de Kant H.J.G., Bootsma A.L., de Rooij D.G. Dose-response studies of monkey spermatogonia stem cells after X-irradiation //Int. J. Radiat. Biol. 1988. V. 54, N 5. P. 851-852.

10. Мамина В.П., Семенов Д.И. Метод определения количества сперматогенных клеток семенника в клеточной суспензии //Цитология. 1976. Т. 18, № 3. С. 913-915.

11. Мамина В.П. Содержание циклических нуклеотидов в ткани семенника у мышей в зависимости от дозы ионизирующей радиации //Действие малых доз ионизирующих излучений на гонады и плод: сб. докладов Всесоюзной конференции, 22-26 октября 1988 г. Обнинск: НИИМР АМН СССР, 1988. С. 44-45.

12. Молнар Е. Общая сперматология: пер. с немецкого Марио Сиза /под ред. И.М. Порудоминского. Будапешт: Академия наук Венгрии, 1969. 294 с.

13. Методические указания по изучению эмбриотоксического действия химических веществ при гигиеническом обосновании их ПДК в воде водных объектов. МУ 2926-83. М., 1984.

14. Mossman J.L. Deconstructing radiation hormesis //Health Phys. 2001. V. 80, N 2. P. 263-269.

15. McLachlan R.I., Wreford N.G., Meachem S.J., De Kretser D.M., Robertson D.M. Effects of testosterone on spermatogenic cell populations in the adult rat //Biol. Reprod. 1994. V. 51, N 5. P. 945-955.

16. Liu G., Gong P., Bernstein L.R., Bi Y., Gong S., Cai L. Apoptotic cell death induced by low-dose radiation in male germ cells: hormesis and adaptation //Crit. Rev. Toxicol. 2007. V. 37, N 7. P. 587-605.

17. Jaiswal D., Trivedi S., Agrawal N.K., Singh K. Dysregulation of apoptotic pathway candidate genes and proteins in infertile azoospermia patients //Fertil. Steril. 2015. V. 104, N 3. P. 736-743.

18. Tsuchida W.S.,•Uchida I.A. Radiation-induced chromosome aberrations in mouse spermatocytes and oocytes //Cytogenet. Cell Genet. 1975, V. 14, N 1. P. 1-8.

19. Agarwal A., Said T.M. Role of sperm chromatin abnormalities and DNA damage in male infertility //Hum. Reprod. Update. 2003. V. 9, N 4. P. 331-345.

20. Adler I.D. Spermatogenesis and mutagenicity of environmental hazards: extrapolation of genetic risk from mouse to man //Andrologia. 2000. V. 32, N 4-5. P. 233-237.

Полная версия статьи