УДК: 611.233:611.018.7
ББК: 28.06
Павлов А.В., Тюмина Н.А., Ермакова О.В.
Функциональная морфология эпителия бронхов крыс после воздействия хронического низкоинтенсивного γ-излучения
Ключевые слова: мерцательный эпителий, бронхи, мукоцилиарный транспорт, хроническое низкоинтенсивное γ-излучение
Выявление реакций клеток и тканей на хроническое радиационное воздействие низкой интенсивности играет важную роль для оценки возможных биологических эффектов техногенных лучевых воздействий на организм.
Цель исследования – количественное изучение микроскопической структуры и двигательной активности эпителия бронхов крыс в условиях экспериментального воздействия хронического низкоинтенсивного ү-излучения.
Материалы и методы. С помощью цифровой технологии прижизненной регистрации показателей двигательной активности цилиарного аппарата в сочетании с методами световой и трансмиссионной электронной микроскопии изучены главные, долевые и сегментарные бронхи 18 крыс-самцов Вистар, подвергнутых экспериментальному хроническому γ-облучению на протяжении 21 суток (суммарные поглощенные дозы – 5 сГр и 50 сГр) и 9 контрольных животных, находившихся в условиях естественного радиационного фона. Определяли частоту в пласте основных типов эпителиоцитов и клеток с экспрессией Ki-67, размерные характеристики реснитчатых клеток.
Результаты исследования. Хроническое ү-облучение в малых дозах вызывает уменьшение частоты биения ресничек на 17–26% за счет удлинения фазы восстановительного удара, рост на 23–29% содержания в эпителии дифференцированных клеточных форм и снижение частоты базальных (камбиальных) клеток в 2–2,5 раза. При электронной микроскопии в опыте обнаружено появление клеток с нарушенной ультраструктурой, участков межклеточного отека, экструзии из пласта эпителиоцитов или их фрагментов.
Облучение в дозе 50 сГр вызывает снижение частоты экспрессирующих Ki-67 эпителиоцитов в 3–3,8 раза во всех типах бронхов. В субпопуляции базальных клеток обнаружено выраженное дозозависимое угнетение их пролиферации в главных и долевых бронхах и полную блокаду клеточного размножения в сегментарных бронхах.
Выводы. Хроническое низкоинтенсивное ү-облучение является потенциальным фактором риска, способным вызвать нарушение структуры и функции эпителиальной выстилки воздухоносных путей.
Прижизненная оценка частоты биения ресничек в сочетании с определением содержания Ki-67-позитивных эпителиоцитов может служить информативным методом биоиндикации эффектов малых доз ионизирующего излучения на организм.
Литература
- Есев Л.И. Функциональная морфология мукоцилиарной транспортной системы трахеи крыс в постнатальном онтогенезе: автореф. дис. … канд. мед. наук. М., 2016. 24 с.
- Журавская А.Н. Биологические эффекты малых доз ионизирующих излучений (обзор) // Наука и образование. 2016. № 2. С. 94–102.
- Карпенко А.А., Ивановский Ю.А. Мерцательный эпителий трахеи крыс чувствителен к γ-облучению в сверхмалых дозах // Радиобиология. 1992. Т. 32, № 5. С. 701–705.
- Кемоклидзе К.Г. Универсальный гистологический счетчик. Версия 2.0: свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ № 2012617618 Российская Федерация / Заявка № 2012615714; дата заявки 09.07.2012; дата регистрации 23.08.2012.
- Павлов А.В., Ермакова О.В., Кораблева Т.В., Фоканова О.А. Функциональная морфология эпителия маточных труб крыс при воздействии хронического низкоинтенсивного γ-излучения // Журнал анатомии и гистопатологии. 2022. Т. 11, № 4. С. 27– DOI: 10.18499/2225-7357-2022-11-4-27-32.
- Шабалин В.В. Двигательная активность ресничек мерцательного эпителия при нарушении мукоцилиарного транспорта у человека: автореф. дис. … канд. биол. наук. СПб., 2002. 20 с.
- Шабалин В.В., Захарова Г.П., Иванов Н.И. Современные подходы к оценке двигательной активности ресничек эпителия верхних дыхательных путей // Российская оториноларингология. 2022. Т. 21, № 6. С. 103–109. DOI: 10.18692/1810-4800-2022-6-103-109.
- Bailey K.L., Bonasera S.J., Wilderdyke M. et al. Aging causes a slowing in ciliary beat frequency, mediated by PKCε. J. Lung. Cell Mol. Physiol., 2014, vol. 306(6), pp. 584–589. DOI: 10.1152/ajplung.00175.2013.
- Karpenko A.A., Ivanovsky Yu.A. Effect of very low doses of gamma radiation on motility of gill ciliated epithelia of Mytilus edulis. Radiat Res., 1993, vol.133(1), pp. 108–1 DOI: 10.2307/3578264.
- Mitchison T.J., Mitchison H.M. Cell biology: How cilia beat. Nature, 2010, vol. 463(7279), pp. 308–309. DOI: 10.1038/463308a.
- O’Sullivan M.J., Mitchel J.A., Das A. et al. Irradiation Induces Epithelial Cell Unjamming. Front Cell Dev Biol., 2020, vol. 8, p. 21. DOI: 10.3389/fcell.2020.00021.
- Pan L., Chen S., Weng C. et al. Stem cell aging is controlled both intrinsically and extrinsically in the Drosophila ovary. Cell Stem Cell, 2007, vol. 1(4), pp. 458–469. DOI: 10.1016/j.stem.2007.09.010.
- Salathe M. Regulation of mammalian ciliary beating. Annu. Rev. Physiol., 2007, vol. 69, pp. 401–422. DOI: 10.1146/annurev.physiol.69.040705.141253.
- Shin E., Lee S., Kang H. et al. Organ-Specific Effects of Low Dose Radiation Exposure: A Comprehensive Review. Genet., 2020, vol. 11, 566244. DOI: 10.3389/fgene.2020.566244.
- Wyatt T.A., Sisson J.H., Allen-Gipson D.S. et al. Co-exposure to cigarette smoke and alcohol decreases airway epithelial cell cilia beating in a protein kinase Cε-dependent manner. J. Pathol., 2012, vol. 181(2), pp. 431–440. DOI: 10.1016/j.ajpath.2012.04.022.
- Yang Y.Y., Liu J., Liu Y.T. et. al. Moderate Dose Irradiation Induces DNA Damage and Impairments of Barrier and Host Defense in Nasal Epithelial Cells in vitro. J Inflamm Res., 2022, vol. 15, pp.3661– DOI: 10.2147/JIR.S369385.
Сведения об авторах
- Павлов Алексей Владимирович
- доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой гистологии, цитологии и эмбриологии, Ярославский государственный медицинский университет, Россия, Ярославль (pavlov@ysmu.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8227-9997)
- Тюмина Наталья Андреевна
- старший преподаватель кафедры гистологии, цитологии и эмбриологии, Ярославский государственный медицинский университет, Россия, Ярославль (Natellamail@mail.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7001-0851)
- Ермакова Ольга Владимировна
- доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник отдела радиоэкологии, Институт биологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук, Россия, Сыктывкар (ermakova@ib.komisc.ru; ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0186-0569)
Ссылка на статью
Павлов А.В., Тюмина Н.А., Ермакова О.В. Функциональная морфология эпителия бронхов крыс после воздействия хронического низкоинтенсивного γ-излучения [Электронный ресурс] // Acta medica Eurasica. – 2024. – №4. – С. 46-55. – URL: https://acta-medica-eurasica.ru/single/2024/4/5/. DOI: 10.47026/2413-4864-2024-4-46-55.