Рекомендации по использованию эмбрионов осетровых рыб в исследованиях in vitro (на примере изучения поляризации и когерентности оптического излучения)


2.11.1. Исследование зависимости биологического действия излучения от типа его поляризации


Количественные данные, свидетельствующие о различии фотобиологических эффектов (размерновесовые характеристики и показатели жизнестойкости 50дневной молоди осетровых рыб в неблагоприятных условиях среды обитания), индуцированных воздействием на эмбрионы при оптимальных условиях линейнополяризованным и неполяризованным квазимонохроматическим излучением (P = 2,9 мВт/см2, t = 60 c) красного светодиода с длиной волны λ = 631 нм (Δλ = 15 нм), представлены в табл. 17.


Таблица 17. Влияние облучения эмбрионов на стадии органогенеза линейно поляризованным и неполяризованным квазимонохроматическим светом светодиодного источника на показатели жизнестойкости 50-дневной молоди осетровых рыб в неблагоприятных условиях среды обитания

Влияние облучения эмбрионов на стадии органогенеза линейно поляризованным и неполяризованным квазимонохроматическим светом светодиодного источника на показатели жизнестойкости 50-дневной молоди осетровых рыб в неблагоприятных условиях среды обитания

Из табл. 17 видно, что 50-дневная молодь рыб, полученная из эмбрионов, подвергнутых кратковременному одноразовому воздействию поляризованного света, значительно превосходит контрольных особей по устойчивости к дефициту кислорода в среде обитания, терморезистентности и токсикоустойчивости. Достоверность отличий от контроля P < 0,001. По некоторым из указанных показателей достоверные отличия от контроля (P < 0,05) вызывает и неполяризованное излучение. Однако при тех же условиях облучения величина стимулирующего действия для излучения с естественной поляризацией значительно ниже по всем показателям, чем в случае использования излучения с линейной поляризацией. При этом если летальный исход за счет нехватки кислорода в среде обитания для особей контрольной группы наблюдается при пороговой концентрации [О2]к = (2,13 ± 0,02) мг/мл, то соответствующие показатели для группы рыб, эмбрионы которых подвергались воздействию поляризованного и неполяризованного излучения, составляют: [О2]о = (1,78 ± 0,05) мг/мл (γО2 = (83,6 ± 3,0) %) и [О2]о = (2,06 ± 0,02) мг/мл (γО2 = (96,5 ± 0,8) %) соответственно. То есть молодь, полученная из облученных эмбрионов, характеризуется повышенной жизнестойкостью (по сравнению с контрольной группой) в среде обитания с недостаточным содержанием кислорода, и этот эффект наиболее выражен для поляризованного излучения. Различие в действии линейно поляризованного и неполяризованного света наблюдается и при контроле токсикоустойчивости и терморезистентности молоди. Так, если после воздействия токсиканта (сульфата меди в концентрации 0,1 мг/л) в течение 7 сут наблюдается гибель всех особей контрольной группы (γтокс = 0), то среди молоди, полученной из эмбрионов, облученных поляризованным и неполяризованным светом, процент выживших особей составляет (5,6 ± 1,1) и (2,2 ± 1,1) % соответственно. При контроле параметров терморезистентности отмечается, что гибель молоди, эмбрионы которой подвергались воздействию поляризованного излучения, наблюдается при более продолжительном воздействии (tо = (159,7 ± 4,1) мин, γт = (109,9 ± 2,8) %) на нее экстремальной температуры в 32 °С, чем у особей, эмбрионы кото рых облучались неполяризованным светом (tо = (149,8 ± 2,2) мин, γт = (103,1 ± 1,5) %) или у особей контрольной группы (tк = = (145,3 ± 1,1) мин).
С учетом сильной зависимости регуляторного действия оптического излучения от дозовой нагрузки представляет интерес проведение сравнения биологического действия линейно поляризованного и неполяризованного света в зависимости от времени облучения эмбрионов. Дозовые кривые, отражающие влияние облучения эмбрионов линейно поляризованным (кривая 1) и неполяризованным (кривая 2) светом квазимонохроматического красного светодиода (λ = 631 нм, Δλ = 15 нм, P = 2,9 мВт/см2) на их устойчивость к неблагоприятным условиям среды обитания (дефициту кислорода, экстремальной температуре, токсикантам), представлены на рис. 115.
Влияние времени облучения оплодотворенной икры на устойчивость 50-дневной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода (а), действию экстремальной температуры (б) и токсикантов в среде обитания (в) для линейно поляризованного и неполяризованного квазимонохроматического красного светодиода
Рис. 115. Влияние времени облучения оплодотворенной икры на устойчивость 50-дневной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода (а), действию экстремальной температуры (б) и токсикантов в среде обитания (в) для линейно поляризованного и неполяризованного квазимонохроматического красного светодиода
Из графиков следует, что все приведенные дозовые зависимости представляют собой кривые с ярко выраженными максимумами стимулирующего действия при t = 60 с (доза E = 0,17 Дж/см2) в узком диапазоне доз (0–0,5 Дж/см2). Однако, по всей видимости, кроме данного максимума в дозовой кривой могут регистрироваться и другие точки экстремумов, соответствующие оптимальному биологическому действию света. На это, в частности, указывает достоверно наблюдаемое при действии поляризованного излучения увеличение размерновесовых показателей и параметров жизнестойкости молоди при времени облучения икры, равном 600 с (доза E = 1,7 Дж/см2). При этом следует отметить, что для неполяризованного излучения при использовании в качестве тестов параметров токсикоустойчивости и терморезистентности, а также устойчивости молоди рыб к дефициту кислорода при указанной дозе фотобиологический эффект отсутствует. Обращает на себя внимание тот факт, что в целом для всех контролируемых в настоящей работе параметров молоди осетровых рыб величина фотобиологического эффекта, индуцируемого неполяризованным излучением, весьма незначительна и ее достоверное отличие от контроля (P < 0,05) наблюдается лишь при оптимальных условиях облучения (t = 60 с, E = 0,17 Дж/см2).
Таким образом, совокупность представленных данных свидетельствует о том, что наблюдаются существенные различия в биологической активности линейно поляризованного и неполяризованного света в отношении эмбрионов осетровых рыб при контроле размерновесовых показателей и параметров жизнестойкости в неблагоприятных условиях среды обитания 50дневной молоди рыб, полученной из указанных эмбрионов.
Как известно, важная информация о первичных механизмах фотобиологических процессов может быть получена в результате анализа результатов влияния на биообъекты излучения с линейной и круговой поляризацией. Количественные данные, отражающие действие на эмбрионы лазерного излучения (λ = 632,8 нм, P = 2,9 мВт/см2, t = 60 с) с линейной, круговой и естественной поляризациями и основанные на контроле весовых показателей 50-дневной молоди рыб, а также ее устойчивости к дефициту кислорода в среде обитания, представлены на рис. 116.

Влияние типа поляризации лазерного излучения, воздействующего на оплодотворенную икру, на устойчивость 50дневной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода (а) и массу особей (б)
Рис. 116. Влияние типа поляризации лазерного излучения, воздействующего на оплодотворенную икру, на устойчивость 50дневной молоди осетровых рыб к дефициту кислорода (а) и массу особей (б): 1 – контроль; 2 – циркулярно
поляризованное излучение; 3 – линейно поляризованное излучение;
4 – неполяризованное излучение
Из рис. 116, а видно, что облучение оплодотворенной икры, отражающееся на эмбриональном и постэмбриональном развитии особей, 139
приводит к снижению (по сравнению с контролем) пороговых концентраций кислорода, при которых наблюдается гибель стандартной молоди. При этом максимальный стимулирующий эффект (γО2 = (81,4 ± 2,5) %, достоверность отличий от контроля P < 0,001) наблюдается при воздействии линейно поляризованного излучения, минимальный – неполяризованного (γО2 = (96,0 ± 1,8) %, P < 0,05); излучение с круговой поляризацией по биологической активности занимает промежуточное значение (γО2 = (91,2 ± 2,1) %, P < 0,001). Аналогичная закономерность прослеживается и при контроле массы тела молоди (рис. 116, б). Стимулирующий эффект в данном случае заключается в превышении весовых показателей особей, полученных из облученных эмбрионов, над показателями особей, полученных из эмбрионов, не подвергавшихся действию излучения. При этом показатели стимулирующего действия, индуцированного излучением с линейной, круговой и естественной поляризациями, характеризуются следующими численными значениями: γm = (120,4 ± 2,9) %, P < 0,001; γm = (111,2 ± 2,4) %, P < 0,001; γm = (104,5 ± 1,8) %, P < 0,05.
Следует отметить, что, согласно полученным данным, достоверные отличия наблюдаются не только между каждой опытной группой и контролем, но и между опытными группами (P < 0,001), что свидетельствует о различной биологической активности линейно поляризованного, циркулярно поляризованного и неполяризованного излучения.