В середине 60-х годов прошлого века в СССР под руководством академика Н.Д. Девяткова и проф. М.Б. Голанта были разработаны устройства, генерирующие электромагнитное излучение миллиметрового диапазона (ММ-излучение)[1]. Далее началось изучение влияния ММ-излучения на различные биологические объекты [2], а также клинические испытания[1, 2], которые показали положительное влияние этого излучения на многие параметры живых систем, в том числе и на заживление ран. Поэтому мы решили испытать воздействие ММ-излучения на процесс регенерации у холоднокровных позвоночных, выбрав процесс регенерации хвоста у личинок шпорцевой лягушки.
Объект и методы
Объектом исследования служили головастики шпорцевой лягушки Xenopus laevis одного из популярных международных лабораторных объектов[3]. Для получения икры применили гормональную стимуляцию лягушек путем однократной инъекции хориогонина. Икру, а затем и личинок содержали в стеклянных 1л кристаллизаторах с отстойной водопроводной водой. Кристаллизаторы размещали на полке стеллажа с искусственным люминесцентным освещением. Шпорцевые лягушки не любят яркий свет, поэтому интенсивность освещения понижали примерно до 200 люкс у поверхности воды путем оборачивания трубчатого корпуса осветителя несколькими листами белой фильтровальной бумаги. Световой период был равен 16 часам (6-20 час). Кормом служила пудра сушеной крапивы и сухое молоко с добавлением пивных дрожжей, кормили головастиков 6 раз в неделю, воду меняли 3 раза в неделю. Спустя примерно месяц после откладки яиц личинки достигли 53-54 стадии развития по Ньюкупу и Фаберу [3]. Затем примерно из сотни головастиков (из одной кладки) с интервалом длины тела 34-50 мм отобрали 35 животных длиной 40-42 мм и рассадили по 7-8 штук в 4 кристаллизатора. Для определения длины животных усыпляли, помещая их в раствор анестетика MS-222 (Serva) в концентрации 1:4000 — 1:5000 до обездвиживания, споласкивали чистой водой, переносили в чашку Петри и, используя стереомикроскоп МБС-9 и линейку, проводили измерения. Ампутацию примерно одной трети хвоста предварительно усыпленных головастиков проводили с помощью лезвия безопасной бритвы. В качестве источника облучения использовали генератор 8 мм излучения с коническим рупором, имевшим квадратный конец. Для проведения облучения головастиков помещали в 5 см пластиковую чашку Петри с таким количеством воды, чтобы она лишь покрывала животных, чашку накрывали пластиковой сеткой и ставили под рупор с небольшим зазором. Облучение в течение 1 часа проводили 2-3 раза в неделю. Контрольных животных подвергали таким же манипуляциям, но без включения генератора.
Результаты и обсуждение
На рис.1А, Б приведены кривые роста необлученных и облученных головастиков шпорцевой лягушки, не подвергавшихся ампутации части хвоста.
Рис. 1 Изменение средней длины тела (мм) неоперированных и оперированных (частичная ампутация хвоста) головастиков шпорцевой лягушки, неподвергавшихся и подвергавшихся в ходе развития (дни) действию ММ-излучения.
А – неоперированные, необлучавшиеся животные; Б – неоперированные, облучавшиеся животные; а – оперированные, необлучавшиеся животные; б – оперированные, облучавшиеся животные. По оси абсцисс – длина тела животных, мм. По оси ординат – время от начала опытов, дни. Стрелками отмечены даты облучений.
Достоверное различие между этими кривыми выявилось уже спустя двое суток после начала эксперимента. Однако следует обратить внимание на то, что в группе облучавшихся животных (рис. 1Б) оказались немного более мелкие особи. Если учесть исходную разницу длины животных, то достоверное различие рассматриваемых кривых появляется лишь спустя 14 дней после начала измерений и 12 дней после начала облучений. Как видно на рис. 1А, Б, в это время выявилось небольшое замедление роста облучавшихся животных по сравнению с необлучавшимися. Кроме того, мы обнаружили, что у облученных головастиков происходило не только замедление роста, но и замедление развития. Так на 21 день все необлучавшиеся животные достигли стадии 57, тогда как среди облучавшихся лишь половина. На 27 день из шести необлучавшихся головастиков пять прошли стадию 58 и один был на 57 стадии, тогда как среди облучавшихся головастиков только один прошел стадию 58, еще один был на 58 стадии, а оставшиеся четыре – на 57 стадии.
Здесь необходимо дать ряд сведений о развитии личинок шпорцевой лягушки. Личинки появляются на третий день после откладки яиц на стадии 35\36. Далее происходит рост и развитие личинок в течение 42 дней и более до стадии 58, во время которой у животных появляются передние конечности, и начинается процесс метаморфоза, одним из результатов которого является резорбция хвоста. Из вышесказанного ясно, что мы использовали животных во второй половине личиночного развития вплоть до начала метаморфоза.
На рис. 1а, б приведены кривые роста оперированных головастиков шпорцевой лягушки, соответственно неподвергавшихся и подвергавшихся мм-облучению. Если поднять кривую «а» до совмещения исходной точки с началом кривой «А», то эти кривые фактически совпадут. Это говорит о том, что необлучавшиеся головастики, как неоперированные, так и оперированные развивались с одинаковой скоростью. Достоверное различие между кривыми «а» и «б» появилось с 10-го дня. Как видно на рис.1 а, б, облучение животных с частично ампутированным хвостом привело к их более быстрому росту по сравнению с необлучавшимися. Скорость же развития обеих групп животных существенно не различалась.
У оперированных головастиков кроме измерения общей длины тела мы постарались оценить и изменение длины регенерата. К сожалению, уже к концу первой недели начало регенерата становилось трудно различимым, так что лишь около половины животных оказались пригодными для измерений. Измерения длины регенерата на 17 и 21 день не выявили достоверного различия между облучавшимися и необлучавшимися оперированными головастиками. Следовательно, оказалось, что более быстрый рост облучавшихся оперированных головастиков по сравнению с необлучавшимися был связан с более быстрым ростом основной части тела животных, а не регенерата. Возможно, что такой результат объясняется близостью начала метаморфоза, во время которого хвост резорбируется. Для проверки этого предположения было бы интересно провести опыт с использованием головастиков более ранних стадий развития.
Список литературы
- Бецкий О.В., Котровская Т.И.. Лебедева Н.Н. Миллиметровые волны в биологии и медицине. III Всероссийская конференция «Радиолокация и радиосвязь». М.: ИРЭ РАН, 2009. – с. 146-150.
- Девятков Н.Д., Голант М.Б., Бецкий О.В. Миллиметровые волны и их роль в процессах жизнедеятельности. М.: Радио и связь, 1991. — 169 с.
- Детлаф Т.А., Руднева Т.Б. Шпорцевая лягушка Xenopus laevis Daudin: Объекты биологии развития. М.: Наука, 1975. – с. 392-441.[schema type=»book» name=»Действие миллиметрового излучения на регенерацию хвоста у личинок шпорцевой лягушки» author=»Стародубов Сергей Михайлович, Голиченков Владимир Александрович» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-05-31″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 30.12.2014_12(09)» ebook=»yes» ]