Ответ сетчатки глаза мышей на облучение

Декабрь 8, 2015 / Комментарии 0

Гамма-облучение и облучение протонами в дозе 14 Гр не вызывают дегенерации сетчатки в течение 7 дней, что прослеживается на микроскопических срезах сетчатки (рис. la-д) и подтверждается результатами морфометрии (рис. 1е,ж). Небольшое понижение толщины ядерного слоя фоторецепторов спустя 7 дней после облучения протонами не сопровождалось морфологическими изменениями ядер и сегментов фоторецепторов (см. рис. 1д).

Для интактных и облученных в дозе 14 Гр животных определяли зависимость амплитуды электроретинограммы от интенсивности возбуждающей вспышки белого света с интервалом между ними 3 мин (рис. 2Б). Как видно, и для контрольных, и для облученных животных зависимость выходит на плато в области интенсивностей от -1,5 до -0,5 лог. ед. Это делает правомочным усреднение амплитуды ЭРГ в этом диапазоне интенсивностей. Найденные таким образом средние значения амплитуды ЭРГ отражены в гистограмме (рис. 2В). Из гистограммы следует, что достоверные отличия между контрольными и облученными животными отсутствуют (см. рис. 2В).

р1

Тем не менее, несмотря на отсутствие изменений в морфологии и функциональной активности сетчатки в облученных мышах, у- и протонное облучение 14 Гр вызывало увеличение экспрессии генострессовых белков Р53 и ATM (рис. 3А,Б, соответственно). Отметим также, что для обоих видов облучения наблюдалась нормализация уровней экспрессии 12-14 ч после воздействия.

Поскольку р53 и ATM являются сенсорами одно- и двунитевых разрывов в ДНК (OP и ДР), была исследована динамика накопления и репарации таких разрывов в сетчатке. Как видно из рис. 4, возникающие в ответ на облучение OP и ДР в ДНК эффективно удаляются в течение 10-12 ч после воздействия γ-излучения и протонами, что коррелирует с динамикой угасания экспрессии белков Р53 и ATM (см. рис. 4).

Локализация облучения протонами только на голову позволила увеличить дозу облучения до 25 Гр, после которой мыши сохраняли жизнеспособность в течение 6 дней. В результате удалось наблюдать нарастающую во времени дегенерацию фоторецепторного слоя сетчатки в виде разупорядочения и деструкции сегментов и снижения плотности упаковки ядерного слоя (рис. 5) и его толщины (рис. 6).

р2 р4 р6

Эти изменения достоверны (р<0,01) спустя 6 дней после облучения (см. рис. 6) и отражают нарастающую во времени гибель фоторецепторов в сетчатке глаза мышей после облучения ускоренными протонами в дозе 25 Гр.

Как показывает TUNEL-тестирование, снижение клеточности слоя фоторецепторов сопровождается их массовой гибелью (см. рис. 5). Гибель фоторецепторов после облучения протонами по механизму апоптоза подтверждается наличием в ядерном слое фоторецепторов характерных фрагментированных ядер и ядер, содержащих конденсированный хроматин (см. рис. 5).

Облучение в дозе 25 Гр увеличивает экспрессию FasR каспазы 3 и Р53 в клетках сетчатки (рис. 7). Функциональные изменения облученной 25 Гр сетчатки глаза представлены на рис. 8: снижается амплитуда ЭРГ во времени и во всем диапазоне интенсивности светового стимула.

В этом блоке экспериментов был подтвержден тезис о высокой радиоустойчивости сетчатки глаза: морфологические изменения и снижение функциональной активности сетчатки наблюдаются спустя несколько дней после воздействия 25 Гр и при дозе 14 Гр, не вызывающей таких изменений за время наблюдения, в ДНК сетчатки формируются радиационные разрывы, которые успешно репарируются. Симбатно с ходом репарации изменяется экспрессия генострессовых белков. Из этого наблюдения можно сделать вывод, что Р53 и ATM при «низких» дозах облучения стимулируют репарацию, но не апоптоз, что оставляет возможность сетчатке восстановить структуру ДНК и параллельно с этим функцию. С возрастанием дозы облучения увеличивается поврежденность всех клеточных структур, и в ответ на это активируется процесс апоптоза фоторецепторов, наиболее чувствительных к повреждениям клеток, составляющих сетчатку. Апоптоз подтвержден возрастанием экспрессии белков, сопутствующих апоптозу (см. рис. 7) (Р53, FasR, Casp3), и необратимым снижением функциональной активности сетчатки глаза (см. рис. 8А).

р8

Подпишитесь на свежую email рассылку сайта!

Читайте также