DANIO RERIO (ZEBRAFISH) КАК МОДЕЛЬ ДЛЯ РАДИОБИОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ



Цитировать

Полный текст

Аннотация

Цель: анализ возможности применения рыб Danio rerio как лабораторной тест-системы для оценки эффектов ионизирующего излучения с помощью эритроцитарного микроядерного теста.

Материалы и методы: 6 групп рыб (n=120) подвергались воздействию рентгеновского излучения в дозах 0, 10, 20, 30, 40, 50 Гр для вычисления показателя полулетальной дозы ЛД50/30. 9 групп рыб (n=27) подвергались воздействию рентгеновского излучения в дозах 0 Гр (контроль), 0,5 Гр, 1,0Гр, 1,5 Гр, 2,0 Гр, 3,0 Гр, 4,0 Гр, 6,0 Гр, 8,0 Гр для построения предварительной дозозависимой кривой встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови.

Результаты: полулетальная доза (ЛД50/30) для Danio rerio была подсчитана и оказалась равна 24,9 Гр. Значения частот встречаемости микроядер в эритроцитах Danio rerio носили дозозависимый характер. Достоверно отличные от контроля показатели частоты встречаемости микроядер были обнаружены при облучении рыб в дозах 4,0 Гр, 6,0 Гр и 8,0 Гр.

Заключение. Рыбы Danio rerio характеризуются крайней радиорезистентностью, ввиду чего мы предполагаем перспективу их использования в радиобиологии в качестве тест-системы для оценки эффективности факторов, индуцирующих мутагенное воздействие ионизирующего излучения.

(1 рис., 1 табл., библ.: ист.)

Полный текст

Подбор оптимальной экспериментальной животной модели лежит в основе радиобиологического эксперимента и определяет возможность интерпретации результатов как на организм человека, так и на компоненты дикой природы. В радиобиологии в качестве экспериментальных животных наиболее часто используют млекопитающих [1], однако в последнее время все больше работ выполняется на Danio rerio. Выделяют следующие преимущества рыб Danio rerio, определяющие перспективу их использования в радиобиологии:

1. Высокая степень функциональной гомологии генома с геномом млекопитающих и, в частности, человека [2-4].

2. Широкая распространенность в природе, а также легкое поддержание аквакультуры и уход [5].

3. Зародыши и мальки рыб Danio rerio полностью прозрачны [6].

4. Большое потомство. Одна пара взрослых особей Danio rerio дает 200-300 потомков [7].

5. Быстрое развитие. Большинство органов Danio rerio становятся различимыми спустя 72 часа после оплодотворения [8].

6. Высокая чувствительность эмбрионов к геноповреждающим агентам [9]

7. Наличие широкого ряда трансгенных линий Danio rerio.

Ввиду перечисленных преимуществ Danio rerio мы предположили перспективу использования этих рыб в радиобиологии. Целью данной работы является анализ возможности применения рыб Danio rerio как тест-системы для оценки воздействия ионизирующего излучения с помощью эритроцитарного микроядерного теста. В рамках этой цели были поставлены следующие задачи: подсчет полулетальной дозы (ЛД50/30) взрослых особей Danio rerio, а также построение кривой частоты встречаемости микроядер в эритроцитах рыб Danio rerio зависимости от дозы облучения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. Для исследования использовались пресноводные аквариумные рыбы Danio rerio мужского и женского пола. Для определения ЛД50/30 120 особей были разделены на 6 групп по 20 особей в каждой. Каждая группа была подвергнута воздействию рентгеновского излучения в дозах 0 Гр (контроль), 10 Гр, 20 Гр, 30 Гр, 40 Гр или 50 Гр с помощью рентгеновского аппарата «РУМ-17» с мощностью 0,31 Гр/мин. Для определения ЛД50/30 подсчитывали количество погибших особей в каждой группе в течение 30 сут со дня облучения. Расчет ЛД50/30 проводился с помощью компьютерной программы «Probit analysis».

Для определения встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови 9 групп рыб (n=27) были подвергнуты воздействию рентгеновского излучения в дозах 0 Гр (контроль), 0,5 Гр, 1,0 Гр, 1,5 Гр, 2,0 Гр, 3,0 Гр, 4,0 Гр, 6,0 Гр, 8,0 Гр. После облучения особи возвращались в условия аквакультуры. Через 72 ч после облучения кровь из хвостовой вены забирали путем обрезания хвостового плавника и наносили на чистое предметное стекло, распределяя ровным слоем, затем фиксировали в 96% этиловом спирте в течение 25-30 мин до полного высушивания. Затем мазки окрашивались азур II эозином по методу Романовского. В каждом мазке светомикроскопически подсчитывали 3000 эритроцитов, после чего вычисляли среднее значение частоты встречаемости микроядер каждой группы. Статистическая обработка данных для проверки достоверности отличий частот встречаемости микроядер от контроля проводилась с помощью t-критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ. В группах рыб, подвергнувшихся воздействию рентгеновского излучения в разных дозах для подсчета ЛД50/30, наблюдались следующие показатели смертности: при облучении в дозе 0 Гр – нет погибших (контрольная группа), 10 Гр – нет погибших, 20 Гр – 3 погибших, 30 Гр – 17 погибших, 40 Гр – 19 погибших, 50 Гр – 20 погибших особей. В целом, наблюдался дозозависимый эффект: при увеличении дозы количество погибших особей увеличивалось. Показатель ЛД50/30, подсчитанный по итогам наблюдения погибших особей в пяти группах, оказался равен 24,91 Гр.

Частоты встречаемости микроядер, обнаруженных в эритроцитах периферической крови облученных рыб разных групп (0 Гр (контроль), 0,5 Гр, 1,0 Гр, 1,5 Гр, 2,0 Гр, 3,0 Гр, 4,0 Гр, 6,0 Гр, 8,0 Гр), представлены в табл.2. Статистически достоверные отличия частоты встречаемости микроядер от контрольной группы оказались характерны для групп рыб, облученных в дозах 4,0 Гр, 6,0 Гр, 8,0 Гр. Предварительная калибровочная кривая, отражающая зависимость частоты встречаемости микроядер от дозы ионизирующего излучения, представлена на рис.1. Форма кривой соответствует линейно-квадратичному уравнению: y=0,0354x2 - 0,2237x + 0,7969, где Y – значение частоты встречаемости микроядер (промилле), X – доза (Гр).

Доза (Гр)

Частота встречаемости микроядер (промилле) ± MD

0,0

0,44±0,07

0,5

0,67±0,09

1,0

0,56±0,08

1,5

0,58±0,07

2,0

0,33±0,06

3,0

0,56±0,08

4,0

1,000 ±0,09*

6,0

1,50±0,16*

8,0

1,56±0,13*

Таблица 1. Частоты встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови рыб, подвергнувшихся воздействию рентгеновского облучения в разных дозах. * p<0.05



Рис.1. Калибровочная кривая зависимости частоты встречаемости микроядер в эритроцитах периферической крови Danio rerio при воздействии рентгеновского излучения в разных дозах.

ОБСУЖДЕНИЕ. Полученное значение полулетальной дозы ЛД50/30, а также низкие значения частот встречаемости микроядер даже при облучении в больших дозах указывают на крайнюю радиорезистентность рыб Danio rerio. Это сопоставимо с этими показателями у других представителей семейства: большого индийского карпа, Catla сatla (22,38 Гр, [10]) и золотой рыбки, Carassius auratus (23 Гр, [11]). Форма дозозависимой кривой демонстрирует, что статистически достоверные значения частот встречаемости микроядер наблюдались только при воздействии облучения в дозах 4,0 Гр и более. Это также указывает на крайнюю радиоустойчивость этих рыб. Учитывая это, мы предполагаем перспективу использования Danio rerio в радиобиологии как лабораторных тест-систем для оценки эффективности факторов, индуцирующих мутагенное воздействие ионизирующего излучения, что может быть полезно при разработке агентов, стимулирующих действие лучевой терапии на клетки опухолей.

×

Об авторах

Александра Андреевна Ливанова

Военно-медицинская академия им. С.М. Кирова (Санкт-Петербург)

Автор, ответственный за переписку.
Email: Alexandralivanova@mail.ru

Преподаватель кафедры биологии

Россия

Список литературы

  1. Real A., Sundell-Bergman S., Knowles J. F., Woodhead D. S., Zinger I. Effects of ionizing radiation exposure on plants, fish and mammals: relevant data for environmental radiation protection. Journal of Radiological Protection. 2004; 24(4A): A123.
  2. Geiger G. A., Parker S. E., Beothy A. P., Tucker J. A., Mullins M. C., Kao G. D. Zebrafish as a “biosensor”? Effects of ionizing radiation and amifostine on embryonic viability and development. Cancer research. 2006; 66(16): 8172-8181.
  3. Sanger Institute. Zebrafish genome project. Available online: http://www.sanger.ac.uk/Projects/D_rerio/
  4. Howe K., Clark M. D., Torroja C. F., Torrance J., Berthelot C., Muffato M., … Matthews L. The zebrafish reference genome sequence and its relationship to the human genome. Nature. 2013; 496(7446): 498–503.
  5. Avdesh A., Chen M., Martin-Iverson M. T., Mondal A., Ong D., Rainey-Smith S., Martins R. N. Regular care and maintenance of a zebrafish (Danio rerio) laboratory: an introduction. Journal of Visualized Experiments. 2012; 69: e4196.
  6. Peng W. H., Lee Y. C., Chau Y. P., Lu K. S., Kung H. N. Short-term exposure of zebrafish embryos to arecoline leads to retarded growth, motor impairment, and somite muscle fiber changes. Zebrafish. 2015; 12(1): 58-70.
  7. Hoo J. Y., Kumari Y., Shaikh M. F., Hue S. M., Goh B. H. Zebrafish: a versatile animal model for fertility research. BioMed research international. 2016; 1-20.
  8. Kimmel C. B., Ballard W. W., Kimmel S. R., Ullmann B., Schilling T. F. Stages of embryonic development of the zebrafish. Developmental dynamics. 1995; 203(3): 253-310.
  9. Jarvis R.B., Knowles J.F. DNA damage in zebrafish larvae induced by exposure to low-dose rate -radiation: detection by the alkaline comet assay. Mutation Research. 2003; 542(1-2): 63-69.
  10. Anbumani S., Mohankumar M.N. Gamma radiation induced micronuclei and erythrocyte cellular abnormalities in the fish Catla catla. Aquatic Toxicology. 2012; 122-123: 125–132.
  11. Driver C.J. Ecotoxicity literature review of selected Hanford site contaminants. 1994. Pacific Northwest Lab, Richland, WA, USA.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Ливанова А.А., 2020

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 77760 от 10.02.2020.


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах