DANIO RERIO (ZEBRAFISH) КАК МОДЕЛЬ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ МИКРОЯДЕРНОГО ТЕСТА С ЦЕЛЬЮ БИОИНДИКАЦИИ В РАДИОБИОЛОГИИ
- Авторы: Ливанова А.А.1, Есин Т.А.1, Ильичев И.В.2, Завирский А.В.1, Ракин А.И.1, Кравцов В.Ю.1
-
Учреждения:
- Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова
- Военно-инновационный технополис «ЭРА»
- Выпуск: Том 39, № 2 (2020)
- Страницы: 51-54
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.eco-vector.com/RMMArep/article/view/60323
- DOI: https://doi.org/10.17816/rmmar60323
- ID: 60323
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Ключевые слова
Полный текст
Диобиологии в качестве экспериментальных животных наиболее часто используют млекопитающих [1], однако в последнее время все больше работ выполняется на рыбах Danio rerio. Выделяют следующие их преимущества, определяющие перспективу использования рыб Danio rerio 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 ч 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 их применения 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 их эритроцитах в 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 (контроль), 10, 20, 30, 40 или 50 Гр с помощью рентгеновского аппарата «РУМ-17» с мощностью 0,31 Гр/мин. Для определения ЛД50/30 подсчитывали количество погибших в течение 30 сут со дня облучения особей в каждой группе. 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 (контроль), 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 3,0, 4,0, 6,0, 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%-ном 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, вычисленный по итогам наблюдения погибших особей в пяти группах, оказался равен 24,91 Гр. Частота встречаемости микроядер, обнаруженных в эритроцитах периферической крови облученных рыб разных групп (0 (контроль), 0,5, 1,0, 1,5, 2,0, 3,0, 4,0, 6,0, 8,0 Гр), представлена в табл. 2. Статистически достоверные отличия частоты встречаемости микроядер от контрольной группы оказались характерными для групп рыб, облученных в дозах 4,0, 6,0, 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). ОБСУЖДЕНИЕ Полученное значение полулетальной дозы ЛД50/30, а также низкие значения частоты встречаемости микроядер даже при облучении в больших дозах указывают на крайнюю радиорезистентность рыб Danio rerio. Это сопоставимо с такими показателями у других представителей семейства: большого индийского карпа Catla сatla (22,38 Гр) и золотой рыбки Carassius auratus (23 Гр) [10, 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 возможность 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
А. А. Ливанова
Военно-медицинская академия имени С. М. КироваСанкт-Петербург, Россия
Т. А. Есин
Военно-медицинская академия имени С. М. КироваСанкт-Петербург, Россия
И. В. Ильичев
Военно-инновационный технополис «ЭРА»
А. В. Завирский
Военно-медицинская академия имени С. М. КироваСанкт-Петербург, Россия
А. И. Ракин
Военно-медицинская академия имени С. М. КироваСанкт-Петербург, Россия
В. Ю. Кравцов
Военно-медицинская академия имени С. М. КироваСанкт-Петербург, Россия
Список литературы
- 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. J. Radiol. Prot. 2004; 24 (4): 123.
- 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): 8172-81.
- Sanger Institute. Zebrafish genome project. Available at: http://www.sanger.ac.uk/Projects/D_rerio/ (accessed 08.04.2020).
- 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.
- 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.
- 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.
- Hoo J. Y., Kumari Y., Shaikh M. F., Hue S. M., Goh B. H. Zebrafish: a versatile animal model for fertility research. Biomed. Res. Int. 2016; 2016: 9732780. doi: 10.1155/2016/9732780
- 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.
- 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): 63-9.
- Anbumani S., Mohankumar M. N. Gamma radiation induced micronuclei and erythrocyte cellular abnormalities in the fish Catla catla. Aquatic Toxicology. 2012; 122-123: 125-32.
- Driver C. J. Ecotoxicity literature review of selected Hanford site contaminants. 1994. Pacific Northwest Lab, Richland, WA, USA.
Дополнительные файлы
![](/img/style/loading.gif)