БИОФИЗИКА, 2023, том 68, № 1, с. 120-124

БИОФИЗИКА CЛОЖНЫX CИCТЕМ

УДК 577.34

ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И МАССЫ ТЕЛА У ОБЛУЧЕННЫХ

МЫШЕЙ: ЗАВИСИМОСТИ «ДОЗА-ЭФФЕКТ» И «ВРЕМЯ-ЭФФЕКТ»

Т.А. Караулова*, А.А. Иванов*^, ***

*ГНЦ РФ - Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России,

ул. Живописная, 46, Москва, 123098, Россия

**Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова РАН,

ул. Косыгина, 4, Москва, 119991, Россия

***ГНЦ РФ - Институт медико-биологических проблем РАН, Хорошевское шоссе, 76а, Москва, 123007, Россия

^#E-mail: uzrilova@gmail.com

Поступила в редакцию 07.09.2022 г.

После доработки 13.09.2022 г.

Принята к публикации 14.09.2022 г.

В эксперименте на аутбредных мышах-самцах ICR CD-1, облученных в широком диапазоне доз γ-

облучения ⁶⁰Со от 7.4 до 9.4 Гр, при 30-суточной выживаемости от 100 до 5% исследованы

зависимости «доза-эффект» и «время-эффект» показателей температуры и массы тела животных

при острой лучевой болезни. В ходе развития острой лучевой болезни уже в латентный период

происходит снижение температуры тела, определяемой с помощью дистанционного

инфракрасного термометра, на фоне снижения массы тела. Максимальное дозозависимое

снижение температуры тела отмечено в разгар лучевой болезни, в период выраженной гибели

животных. В восстановительный период отмечена нормализация температуры тела на фоне

восстановления массы тела. Показатель температуры тела облученных мышей рассматривается в

качестве важного критерия их астенизации и может быть использован как в теоретических, так и в

прикладных исследованиях.

Ключевые слова: лучевая болезнь, мыши, инфракрасная термометрия, энергетический потенциал, доза-

эффект, время-эффект.

DOI: 10.31857/S0006302922060131, EDN: OAWSHK

В ходе экспериментов на облученных мышах

Целью нашей работы стало сравнение дина-

мы обнаружили принципиальное различие в из-

мики снижения температуры и массы тела у мы-

менении их температуры тела по сравнению с со-

шей, облученных в широком диапазоне доз ради-

баками и человеком в ходе острой лучевой болез-

ации. Достижение поставленной цели позволит

ни [1, 2]. В острый период лучевой болезни у че-

получить сведения о главных радиобиологиче-

ловека и собак отмечено повышение

ских зависимостях: «доза-эффект» и «время-эф-

температуры тела, тогда как у мышей обнаружено

фект». Полученные при этом данные должны

ее понижение [3]. Динамическое дистанционное

расширить наши представления о роли энергети-

измерение температуры тела мышей стало воз-

ческого потенциала организма животных в пато-

можным после широкого распространения в ме-

генезе острого лучевого поражения. Решение

дицинской практике ручных инфракрасных тер-

этой задачи позволит дать экспериментаторам

мометров и появления отдельных сообщений [4]

простой инструмент для объективной оценки

о применении этих приборов в эксперименталь-

уровня астенизации животных в ходе лучевой бо-

ной работе. Как известно [5, 6], важным призна-

лезни, а также использовать этот тест для допол-

ком развития острой лучевой болезни является

нительной характеристики эффективности про-

астенизация, выражающаяся, в частности, в сни-

тиволучевых средств.

жении массы тела. В то же время снижение массы

тела у мышей приводит к истощению их энерге-

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

тического потенциала [7], что, в свою очередь,

обуславливает невозможность поддержания тем-

Работа выполнена на аутбредных мышах-сам-

пературы тела на нормальном уровне.

цах ICR CD-1 (n = 260) SPF-категории с исход-

120

ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И МАССЫ ТЕЛА

121

Таблица. Выживаемость мышей ICR CD-1, облученных γ-квантами⁶⁰Со и средняя продолжительность жизни

павших животных

Группа

Доза облучения, Гр

Число

Выживаемость за 30

Средняя продолжительность жизни

мышей

суток, %

павших мышей (M ± m), сут

7.4

100

7.8

20 ± 0

8.2

15 ± 4

8.6

15 ± 5

9.0

14 ± 2

9.4

13 ± 2

Ложнооблученные

100

ной массой тела 36-37 г, полученных из Питом-

щью вычисления средневзвешенного значения

ника экспериментальных животных РАН (Пущи-

показателей в программе Microsoft Excel.

но, Московская обл.).

Мышей содержали на стандартном кормовом

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

рационе ad libitum и водопроводной воде в кон-

венциональных условиях по десять особей в клет-

Данные о 30-суточной выживаемости облу-

ке при температуре 20-23°С. Группы облученных

ченных мышей и средней продолжительности

(n = 40) и ложнооблученных (n = 20) животных

жизни павших животных показаны в табл. 1, а

формировали из равнозначных по массе мышей.

данные о динамике выживаемости - на рис. 1.

Учет гибели животных проводили ежедневно в

Как видно, по данным в табл. 1 и на рис. 1 вид-

течение 30 суток.

на отчетливая дозовая зависимость по 30-суточ-

ной выживаемости облученных мышей и средней

Тотальное облучение мышей γ-квантами ⁶⁰Со

проводили в специально изготовленной клетке

продолжительности жизни павших животных.

из радиационно-проницаемого материала, по

При сопоставлении динамики выживаемости в

одному животному в ячейке, по десять мышей в

различных дозовых группах, снижении выживае-

клетке, в боковом положении по отношению к

мости, а также снижении продолжительности

направлению излучения источника, в дозах: 7.4,

жизни павших после облучения животных отчет-

7.8, 8.2, 8.6, 9.0 и 9.4 Гр, одновременно в тече-

ливо проявляется S-образный характер дозовой

ние 406 с, при переменной мощности дозы в

зависимости радиобиологических эффектов,

подтверждаемый прямолинейной зависимостью

зависимости от удаленности клетки с мышами

от источника излучения. Контрольных (ложно-

облученных) животных помещали в установку

без включения источника.

Для определения температуры тела мышей ис-

пользовали бесконтактный инфракрасный тер-

мометр марки GP-300 (Harbin Xiande Technology

Development, Китай), диапазон измерений 32.0-

42.9°С, точность измерений ±0.2°С, а также более

совершенный термометр модели WF-1000 (B.Well

Swiss AG, Швейцария), диапазон измерений 10-

50°С, точность измерений ±0.2°С. Температуру

тела у мышей измеряли в области живота еже-

дневно. Массу тела измеряли на электронных ве-

сах SF-400 с ценой деления 1 г.

Статистический анализ с определением сред-

ней арифметической (М), скользящей средней

(SMA) и средней ошибки (m), а также оценка ре-

зультатов функциональных зависимостей и ко-

Рис. 1. Динамика выживаемости мышей, облучен-

эффициента корреляции (R²) проведены с помо-

ных γ-квантами ⁶⁰Со в разных дозах.

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

122

ЗРИЛОВА и др.

нее выражено. В восстановительный период тем-

пература тела практически нормализовалась, за

исключением группы 9.4 Гр, в которой выжило

одно животное.

Динамика температуры тела в ходе острой лу-

чевой болезни (рис. 3а) хорошо согласуется с ди-

намикой массы тела у этих животных (рис. 3б).

Однако следует отметить, что в восстановитель-

ный период наблюдается значительное колеба-

ние средней массы тела, проявляющееся в нело-

гичном временном повышении показателя, что

связано с гибелью наиболее слабых животных.

Представление о зависимости «доза-эффект»

на десятые и семнадцатые сутки после облучения,

т.е. в период разгара острой лучевой болезни, по

Рис. 2. Зависимость «доза-эффект» выживаемо-

показателям температуры тела и массы тела дает

сти облученных мышей ICR CD-1 (пробиты).

рис. 4. Как видно на рис. 4а, на десятые сутки по-

сле облучения в период, предшествующий массо-

вой гибели животных (рис. 1), отмечается прямая

«доза облучения - выживаемость», выраженной в

зависимость снижения температуры тела от дозы

пробитах (рис. 2). Таким образом, выбранный на-

облучения. Небольшое отклонение от этой зако-

ми диапазон доз облучения и шаговый интервал

номерности отмечено при дозе 8.6 Гр. По нашему

по дозе облучения 0.4 Гр убедительно описывает

мнению, повышенная температура тела у этих

зависимость «доза-эффект» по классическим ра-

животных может быть связана с развитием оп-

диобиологическим показателям.

портунистической инфекции [8] при достаточно

высокой сохранности массы тела у этих живот-

На рис. 3а показана динамика температуры те-

ных (рис. 4б), т.е. энергетического потенциала.

ла мышей в ходе 30-суточного наблюдения. Наи-

большее снижение температуры тела мышей от-

На семнадцатые сутки после облучения, завер-

мечается в группах мышей со средней и высокой

шающие период массовой гибели облученных

летальностью (от 8.6 до 9.4 Гр). У мышей, облу-

мышей, отмечено временное повышение темпе-

ченных в минимально летальных дозах и неле-

ратуры тела в группе мышей, облученных в дозе

тальной дозе (от 7.4 до 8.2 Гр), также отмечено

7.8 Гр (рис. 4а), что также может быть обусловле-

снижение температуры тела, однако оно было ме-

но развитием оппортунистической инфекции на

Рис. 3. Динамика температуры тела (а) и массы тела (б) мышей ICR CD-1, облученных γ-квантами ⁶⁰Со в дозах:

7.4, 7.8, 8.2, 8.6, 9.0 и 9.4 Гр (скользящая средняя SMA).

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

ДИНАМИКА ТЕМПЕРАТУРЫ И МАССЫ ТЕЛА

123

Расходы энергетического потенциала на поддер-

жание температуры тела пропорциональны по-

верхности тела и величине основного обмена. По

литературным данным [5] мыши и крысы отно-

сятся к видам с высоким уровнем основного об-

мена - более 100 кал/кг сутки, тогда как человек

и собаки имеют основной обмен порядка 30-

40 кал/кг сутки. Таким образом, вполне вероят-

но, что выявленная у мышей температурная реак-

ция будет характерна и для крыс, но не характер-

на для овец, ослов и обезьян, имеющих низкий

основной обмен. Высказанное предположение

может стать предметом дополнительного иссле-

дования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Суммируя вышеизложенное, следует заклю-

чить, что в диапазоне доз облучения, вызываю-

щих костномозговую форму острой лучевой бо-

лезни у мышей, отмечены следующие закономер-

ности.

В период разгара острой лучевой болезни про-

исходит резкое дозозависимое снижение темпе-

ратуры тела мышей.

Максимальное снижение температуры тела

облученных мышей совпадает по времени с мак-

симальным снижением их массы тела, что указы-

вает на зависимость температуры тела грызунов

от энергетического потенциала.

Показатель температуры тела облученных мы-

шей является важным критерием их уровня асте-

низации, что может быть использовано для оцен-

Рис. 4. Зависимости «доза-эффект» снижения

ки динамики развития лучевой болезни при раз-

температуры тела (а) и массы тела (б) мышей ICR

личных видах облучения, а также эффективности

CD-1 в разгар острой лучевой болезни на десятые

противолучевых средств.

и семнадцатые сутки после облучения γ-квантами

Исходя из полученных данных представляется

⁶⁰Со. Температура тела ложнооблученных мышей

целесообразным в качестве лечебных средств при

составляла на десятые сутки

34.4°С, на

острой лучевой болезни применение препаратов,

семнадцатые сутки - 34.7°С.

восполняющих энергетический потенциал орга-

низма, в частности, аденозинтрифосфат.

фоне достаточного сохранения энергетического

потенциала (рис. 4б).

КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ

Начиная с дозы 8.2 Гр и до 9.4 Гр отмечено

Авторы заявляют об отсутствии конфликта

дозозависимое снижение температуры тела до

интересов.

минимальных значений при максимальной дозе

облучения. В этот срок отмечена удовлетвори-

СОБЛЮДЕНИЕ ЭТИЧЕСКИХ СТАНДАРТОВ

тельная корреляция между показателями темпе-

ратуры и массы тела (рис. 3а,б). Судя по величине

Эксперименты выполнены в соответствии с

коэффициента корреляции R², падение массы те-

Директивой

2010/63/EU Европейского парла-

мента и Совета ЕС по охране животных, исполь-

ла, т.е. снижение энергетического потенциала,

зуемых в научных целях.

опережает снижение температуры тела.

Выявленное в наших экспериментах сниже-

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ние температуры тела мышей в разгар острой лу-

чевой болезни мы склонны объяснить очевид-

1. Г. Д. Селидовкин и А. В. Барабанова, Радиационная

ным, судя по катастрофическому снижению мас-

медицина. Том II. Радиационные поражения челове-

сы тела, снижением энергетического потенциала.

ка (ИздАТ, М., 2001).

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023

124

ЗРИЛОВА и др.

2. П. Д. Горизонтов, В. А. Разоренова, М. Ф. Сбитне-

5. Н. Г. Даренская, Радиационная медицина. Том I.

ва и др., Радиационная биология. Радиоэкология,

Теоретические основы радиационной медицины (Из-

57 (5), 529 (2017).

дАТ, М., 2004).

3. Ю. А. Зрилова, Т. М. Бычкова, Т. А. Караулова и

6. K. Tanigawa, J. Radiat. Res., 62 (1), i15-i20 (2021).

др., Бюлл. эксперим. биологии и медицины, 173

7. J. Terrien, M. Perret, and F. Aujard, Front. Biosci.

(5), 643 (2022).

(Landmark Ed.), 16 (4), 1428 (2011).

4. Y. Kawakami, R. Sielski, and T. Kawakami, J. Visual.

8. В. Н. Мальцев, Количественные закономерности

Exp., (139), e58391 (2018).

радиационной иммунологии (Энергоиздат, М., 1983).

Dynamics of Temperature and Body Weight in Irradiated Mice: the Dose-Effect

and Time-Effect Relationships

Yu.A. Zrilova*^, **, O.V. Nikitenko*^, ***, T.M. Bychkova*^, ***, I.M. Parfenova*,

T.A. Karaulova*, and A.A. Ivanov*^, ***

*A.I. Burnasyan Federal Medical Biophysical Center of Federal Medical Biological Agency,

Zhivopisnaya ul. 46, Moscow, 123098 Russia

***N. N. Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences,

ul. Kosygina 4, Moscow, 119991 Russia

***Institute of Biomedical Problems, Russian Academy of Sciences, Khoroshevskoe shosse 76a, Moscow, 123007 Russia

In an experiment on outbred male ICR CD-1 mice irradiated at a wide range of doses of gamma irradiation

⁶⁰Co from 7.4 to 9.4 Gy with a 30-day survival rate from 100 to 5%, the dose-effect and time-effect relation-

ships in relation to animals’ temperature and body mass index during acute radiation sickness were studied.

The latent phase of acute radiation sickness is already related to a decrease in body temperature, which is de-

termined using a remote infrared thermometer, in presence of body weight loss. A maximum dose-dependent

fall in body temperature was observed in the critical phase of acute radiation sickness, when animals die in

large numbers. In the recovery phase, body temperature returned to normal with subsequent body weight

gain. Body temperature of irradiated mice is considered as an important criterion for their asthenia and can

be used both in theoretical and applied studies.

Keywords: radiation sickness, mice, infrared thermometry, energy potential, dose-effect, time-effect

БИОФИЗИКА том 68

№ 1

2023