КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 23-26-10018

НазваниеПрогнозирование реакции сельскохозяйственных животных на низкоинтенсивную радиацию и применение радиопротекторов. Экспрессный биолюминесцентный скрининг радиобиологических эффектов

Руководитель Федотова Арина Сергеевна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Красноярский государственный аграрный университет" , Красноярский край

Конкурс №76 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс)

Область знания, основной код классификатора 06 - Сельскохозяйственные науки; 06-203 - Ветеринария

Ключевые слова Сельскохозяйственные животные, низкоинтенсивное радиоактивное воздействие, тритий, радиопротекторы, гуминовые вещества, фуллеренол, радиотоксичность, биотесты, люминесцентные бактерии

Код ГРНТИ68.41.51


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
К настоящему времени известно, что радиобиологические эффекты определяются не только видом и дозой облучения, но и присутствием химических соединений, способных смягчать радиоактивное воздействие (радиопротекция). Данный проект предлагает (1) сравнение радиопротекторных свойств гуминовых веществ и фуллеренолов на примере фуллеренола С60Оу(ОН)х (где х+у=24-28); (2) выявление условий использования простейшего клеточного биотеста для предварительного скрининга радиобиологических эффектов радионуклидов и радиопротекторов с целью прогнозирования их воздействия на высшие организмы; (3) сравнение откликов на радиационное и радиопротекторное воздействия одноклеточных и высших организмов на примере люминесцентных бактерий и сельскохозяйственных животных. Предлагаемый подход связан с преимуществами использования люминесцентных биотестов на основе морских бактерий - с высокой скоростью, чувствительностью и простотой анализа, что определяет возможность большого количества измерений в сопоставимых условиях, высокую скорость получения результатов биотестирования и их надежную статистическую обработку. Для моделирования низкоинтенсивных радиационных воздействий выбран радионуклид тритий, он будет использован в рационе животных виде тритиевой воды. Двухлетний план проекта включает: 1 год. Изучение воздействия радионуклида трития на физиологические параметры сельскохозяйственных животных (кроликов) в отсутствии, и присутствии гуминовых веществ в качестве радиопротекторов. Сравнение радиопротекторных характеристик гуминовых веществ в отношении высших организмов и одноклеточного биотестового организма (морских светящихся бактерий), подбор условий в целях использования клеточного биотеста для прогнозирования биоэффектов радионуклида и радиопротектора для высших организмов. 2 год. Изучение радиопротекторных свойств фуллеренола в отношении сельскохозяйственных животных (кроликов) в растворах трития в условиях низкодозового воздействия. Сравнение радиопротекторных характеристик фуллеренола в отношении высших организмов и одноклеточного биотестового организма (морских светящихся бактерий), подбор условий в целях использования клеточного биотеста для прогнозирования биоэффектов радионуклида и радиопротектора для высших организмов. Рекомендации использования радиопротекторов для сельскохозяйственных животных. Для изучения низкодозового воздействия трития на гомеостаз организма животных будут оценены клинические эффекты, гематологические, биохимические изменения, хемилюминесцентные и иммунобиологические характеристики периферической крови Будут определены: (1) Значения поглощенных доз для животных, параметры гематологических и биохимических изменений, суммарная продукция АФК в периферической крови животных. Будет проведено сравнение биолюминесцентного отклика бактерий и радиобиологического эффекта в организме животных при различных активностях трития. (2) Изменение гематологических и биохимических показателей, а также суммарной продукции АФК в периферической крови животных в присутствии радиопротекторов (гуминовых веществ) различной концентрации. Фундаментальным результатом работы будет обоснование использования экспрессных клеточных биотестов для прогнозирования радиобиологических эффектов в организме сельскохозяйственных животных при: (1) низкоинтенсивном радиационном воздействии, (2) подборе радиопротекторов различной химической структуры и физико-химических характеристик. Прикладной результат работы будет связан с (1) выявлением радиобиологических эффектов при низкоинтенсивном радиационном воздействии на сельскохозяйственных животных, включая положительные (адаптационные) и отрицательные (токсические) эффекты; (2) разработкой принципов подбора радиопротекторных агентов с учетом их химической структуры, физико-химических характеристик, а также экспрессного скрининга с помощью простейших экспрессных одноклеточных биотестов на основе люминесцентных морских бактерий.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


 

Публикации

1. Федотова А.С. Хемилюминесцентные характеристики периферической крови при воздействии «in vitro» ионизирующего излучения в дозах 5 мГр, 50мГр и 500 мГр Вестник РГАТУ, Том 15, №3 С 45-53 (год публикации - 2023)
10.36508/RSATU.2023.59.14.007

2. Федотова А.С., Турицына Е.Г. Изменение гематологических, биохимических и иммунологических показателей крови при внешнем гамма-облучении "in virto" в дозах 100-500 мГр Вестник РГАТУ (год публикации - 2023)

3. Влияние малых доз трития на показатели венозной крови кроликов Влияние малых доз трития на показатели венозной крови кроликов Вестник КрасГАУ, № 2. С.170-180. (год публикации - 2024)
10.36718/1819-4036-2024-2-170-180

4. Татьяна Сергеевна Синякова, Александр Владимирович Райков и Надежда Сергеевна Кудряшева Water-Soluble Polymer Polyethylene Glycol: Effect on the Bioluminescent Reaction of the Marine Coelenterate Obelia and Coelenteramide-Containing Fluorescent Protein International Journal o f Molecular Sciences, Int. J. Mol. Sci. 2023, 24, 6345 (год публикации - 2023)
10.3390/4076345


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В 2024 году завершена работа изучению радиопротекторных свойств гуминовых веществ, определены радиопротекторные свойства фуллеренола при потреблении тритиевой воды животными. Исследования проводили на группах клинически здоровых кроликов калифорнийской породы. Клинический осмотр, дозиметрический контроль, ультразвуковое исследование печени, почек; оценка гематологические, биохимические исследования и оценка фагоцитарной активности клеток крови проведена по стандартным методикам А.А. Жигаревым. Статистическая обработка полученного цифрового материала проведена Федотовой А.С. методом вариационной статистики и оценки t-критерия Стьюдента, регрессионного и корреляционного анализов по методу Спирмена и оценке функциональной связи по шкале Чеддока с помощью пакета прикладных программ Microsoft Office Excel 2019. В результате работы доказаны радиопротекторные свойства «Гумата калия 80» в дозе 10-4 г/л при тритиевом воздействии на организм кроликов. Применение препарата в дозе 10-4 г/л восстанавливает количество форменных элементов крови, биохимические показатели и фагоцитарную активность лейкоцитов, до контрольных значений. Подготовлены научно-практические рекомендации Федотова А.С., Жигарев А.А. «Применение «Гумата калия 80» в качестве радиопротектора»/ А.С. Федотова, А.А. Жигарев;Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2025. – 32с., рекомендованы к изданию Научно-техническим советом ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ, выписка от 25. 12.2025 №1. http://www.kgau.ru/vestnik/2024_2/content/21.pdf Применение фуллеренола при тритиевом воздействии стабилизирует на 8 сутки количество эритроцитов, гемоглобина, АЛТ, фосфора, что свидетельствует о восстановлении функции печени и поджелудочной железы. Фуллеренол восстанавливает фагоцитарную активность клеток крови, ингибирует продукцию первичных спонтанных АФК. В качестве радиопротектора рекомендуется использование фуллеренола в концентрации 1х10-11 при тритиевом воздействии, при этом следует уточнить влияние фуллеренола на функцию почек. В 2024 году Колесник О.В. и Кудряшевой Н.С. проведено сравнение радиопротекторных свойств фуллеренола в отношении бактерий и высших животных. Перед проведением биолюминесцентного тестирования проведена оценка интенсивности биолюминесценции в зависимости от концентраций фуллеренола (10-16–10-1 г/л). Установлено, что фуллеренол в интервале концентраций 10-16–3·10-3 г/л не изменяет интенсивность бактериальной биолюминесценции, а концентрации выше 3·10-3 г/л ингибируют свечение. Поэтому для дальнейших экспериментов выбраны низкие концентрации фуллеренола: <3·10-3 г/л, показано, что в отсутствие фуллеренола происходит активация биолюминесцентного отклика. Фуллеренол смещает кинетическую кривую ближе к контролю, смягчая воздействие трития. Этот эффект связан с антирадикальными свойствами фуллеренола, то есть способностью уменьшать количество свободных радикалов в среде, которые способны накапливаться в радиоактивной среде, стимулируя интенсивность биолюминесценций тритием https://www.mdpi.com/1422-0067/25/2/708 Федотовой А.С. в результате расчета ранговой корреляции Спирмена выявлена прямая высокая (0,91) тесная связь между фагоцитарной активности лейкоцитов в периферической крови кроликов и биолюминесцентной активностью бактерий при использовании фуллеренола, установлена заметная корреляционная связь (R=0,67) по шкале Чеддока. https://www.elibrary.ru/download/elibrary_75108700_33962228.pdf Кудряшевой Н.С. проведен анализ влияния фуллеренола С60Оу(ОН)х (где х+у=24-28) на содержание АФК в бактериальной суспензии в присутствии трития отобранных радиоактивностей: варьирование концентрации фуллеренола, определение интервалов его концентраций, изменяющих содержание АФК. Колесник О.А. проведена оценка связи интенсивности биолюминесценции и содержания АФК в бактериальной среде. Для выявления механизма радиозащитного действия было изучено влияние фуллеренола на содержание АФК в бактериальной суспензии в растворе HTO (500 МБк/л). В результате зарегистрировано незначительное, но достоверное увеличение содержания АФК в бактериальной суспензии при воздействии трития, этот процесс связан с интенсификацией метаболических процессов бактерий, которая приводит к дополнительной продукции АФК. Добавление фуллеренола приблизило содержание АФК к контролю, вероятно, данный процесс объясняется антирадикальной активностью фуллеренола и связанного с этим уменьшения количества ионно-радикальных молекул кислорода (представителя группы АФК). https://ejc.buketov.edu.kz/index.php/ejc/article/view/134 Федотовой А.С. установлена зависимость генерации АФК в одноклеточном и высшем организме при использовании радиопротекторов (гуматы, фуллеренол). Определено, что в периферической крови кроликов при использовании «Гумата каля 80» уменьшалось количество спонтанных и увеличивалось количество антиген активированных первичных и вторичных АФК. В периферической крови кроликов при применении фуллеренола в качестве радиопротектора снижалась продукция спонтанных первичных АФК и увеличивалась спонтанная генерация вторичных АФК, что является негативным фактом, так как повышение количества спонтанных АФК может обладать деструктивным действием на клеточные структуры. В результате проведенного корреляционного анализа между генерацией АФК бактериальными клетками и клетками периферической крови кроликов в присутствии гуматов установлена заметная корреляционная связь (R=0,72), согласно ранговой корреляции Спирмена выявлена прямая высокая (0,88) взаимосвязь между продукцией вторичных радикалов бактериальными клетками и клетками периферической крови кроликов при применении «Гумата кали 80» в качестве радиопротектора. В результате выполненного корреляционного анализа между суммарной продукции АФК бактериальными клетками и клетками периферической крови кроликов при использовании фуллеренола установлена низкая корреляционная связь (R≤0,4), что доказывает отсутствие взаимосвязи в генерации АФК одноклеточным и многоклеточным организмом в присутствии фуллеренола. http://www.humus.ru/hit-2024/abstractbook/HIT-2024-abstractbook.pdf Результаты работы позволили опубликовать 1 статью в рейтинговом (Q1) 2 статьи в рейтинговых (Q4) журналах, 4 статьи в изданиях Russian Science Citation Index, 3. тезиса к конференции.

 

Публикации

1. А.С. Федотова, Е.Г. Турицына Гематологические, биохимические и иммуно- логические показатели крови при действии малых поглощенных доз радиации Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева, Т.16, № 2, С.90-99. (год публикации - 2024)
10.36508/RSATU.2024.46.75.012

2. Евсей А. Степин, Сушко Екатерина Сергеевна, Внукова Наталья Георгиевна, Чурилов Григорий Николаевич, Рогова Анастасия Владимировна, Томилин Феликс Николаевич и Кудряшева Надежда Сергеевна. Effects of Endohedral Gd-Containing Fullerenols with a Different Number of Oxygen Substituents on Bacterial Bioluminescence International Journal of Molecular Sciences, International Journal of Molecular Sciences. – 2024. – Vol. 25, Iss. 2. – P. 708 (год публикации - 2024)
10.3390/ ijms25020708

3. А.С. Федотова, Г.В. Макарская Хемилюминесцентные характеристики периферической крови при облучении invitro в диапазоне доз 100-500 мГр Аграрный вестник Урала, Т. 24 № 03. С. 368-380 (год публикации - 2024)
10.32417/1997-4868-2024-24-03-368-380

4. Рожко Т.В, Колесник О.В, Сачкова А.С, Романова Н.Ю, Стом Д.И., Кудряшева Н.С. Воздействие тория-232 на биолюминесцентную ферментативную систему и радиопротекторная активность гуминовых веществ Биофизика, Т. 69, № 3. – P. 444-454 (год публикации - 2024)
10.31857/S0006302924030034

5. А.С. Федотова, Е.Г. Турицына Влияние малых доз ионизирующего излучения при облучении invitro на показатели крови Аграрный вестник Урала, Т. 24 № 09. С. 1214-1224. (год публикации - 2024)
10.32417/1997-4868-2024-24-09-1214-1224

6. Ольга Владимировна, Колесник, Алексей Сергеевич Грабовой, Геннадий Александрович Бадун,Григорий Николаевич Чурилов, Надежда Степановна Кудряшева Radioprotective Properties of Fullerenol: Cellular, Biochemical and Physicochemical Approaches Eurasian J. Chem, Vol. 29, № 3(115). – P. 72-81. (год публикации - 2024)
10.31489/2959-0663/3-24-9


Возможность практического использования результатов
По итогам работы созданы научно-практические рекомендации авторы А.С. Федотова, А.А. Жигарев «Применение «Гумата калия 80». Рекомендации предназначены для специалистов, работающих в области сельскохозяйственной радиобиологии, сотрудников радиологических отделов ветеринарных лабораторий, могут быть полезны для аспирантов и студентов ветеринарных и биологических специальностей. В рекомендациях обоснована эффективности применения препарата «Гумат калия 80» в дозе 10-4 г/л в качестве радиопротектора при тритиевом воздействии на организм кроликов.