Россия
Россия
Екатеринбург, Россия
Екатеринбург, Россия
Аннотация. Целью данного исследования было оценить влияние низких доз ионизирующего (ИИ) и неионизирующего излучения на созревание ооцитов КРС in vitro (IVM) и их последующее эмбриональное развитие. Материалы и методы. В экспериментальном исследовании яичники КРС первой группы подвергались облучению на ускорителе электронов. Яичники второй группы располагались внутри катушки и подвергались воздействию магнитного поля. После воздействия из яичников получали ооциты и проводили IVM и ЭКО с последующим наблюдением развития эмбрионов в системе time laps. Эмбрионы третьей группы находились под воздействием электромагнитного излучения (ЭМИ) маршрутизатора (2,4 ГГц) на протяжении всего периода культивирования эмбрионов от оплодотворения до стадии бластоцисты. Результаты. Полученные результаты облучения яичников не позволили достоверно утверждать о наличии негативного эффекта воздействия малых доз ИИ и ЭМИ. Однако в обеих экспериментальных группах ИИ наблюдалась тенденция к снижению уровня сформированных бластоцист по сравнению с контрольной группой. Воздействие магнитного поля на яичники вызывает небольшое, но значимое увеличение сроков первого деления эмбриона. Кроме того, наблюдалась тенденция к уменьшению количества зрелых ооцитов и сформировавшихся бластоцист, что свидетельствует о повышении уровня дегенерации ооцитов и эмбрионов крупного рогатого скота. Прямое воздействие ЭМИ на эмбрионы на предимплантационном этапе не оказывало отрицательного влияния на развитие эмбрионов и не снижало количество бластоцист, образующихся in vitro. Научная новизна. Впервые проведен сравнительный анализ влияния ионизирующего излучения малых доз от различных источников, значительно отличающихся мощностью дозы излучения, на развитие ранних доимплантационных эмбрионов крупного рогатого скота in vitro.
ооцит крупного рогатого скота, созревание in vitro, экстракорпоральное оплодотворение, магнитное поле, электромагнитное излучение
1. Augustianath T., Evans D. A., Anisha G. S. Teratogenic effects of radiofrequency electromagnetic radiation on the embryonic development of chick: A study on morphology and hatchability. Research in Veterinary Science. 2023; 159: 93–100. DOI:https://doi.org/10.1016/j.rvsc.2023.04.015.; ; EDN: https://elibrary.ru/BXGKQB
2. Barkova A. S., Makutina V. A., Modorov M. V., Isaeva A. G., Krivonogova A. S. Features of the preparation of biological material for genome editing in cattle. Agrarian Bulletin of the Urals. 2019; 12 (191): 40–44. DOI:https://doi.org/10.32417/1997-4868-2019-191-12-40-4.; DOI: https://doi.org/10.32417/1997-4868-2019-191-12-40-44; EDN: https://elibrary.ru/KMEVXS
3. Beraldi R., Sciamanna I., Mangiacasale R., Lorenzini R., Spadafora C. Mouse early embryos obtained by natural breeding or in vitro fertilization display a differential sensitivity to extremely low-frequency electromagnetic fields. Mutation Research – Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2003; 538 (1-2): 63–70.; DOI: https://doi.org/10.1016/S1383-5718(03)00093-7; EDN: https://elibrary.ru/BJHCSR
4. Bodgi L., Foray N. The nucleo-shuttling of the ATM protein as a basis for a novel theory of radiation response: Resolution of the linear-quadratic model. International Journal of Radiation Biology. 2016; 92 (3): 117–131.
5. Borhani N., Rajaei F., Salehi Z., Javadi A. Analysis of DNA fragmentation in mouse embryos exposed to an extremely low-frequency electromagnetic field. Electromagnetic Biology and Medicine. 2011; 30 (4): 246–252.
6. Chen Y., Hong L., Zeng Y., Shen Y., Zeng Q. Power frequency magnetic fields induced reactive oxygen species-related autophagy in mouse embryonic fibroblasts. The International Journal of Biochemistry and Cell Biology. 2014; 57: 108–114. DOI:https://doi.org/10.1016/j.biocel.2014.10.013.; ; EDN: https://elibrary.ru/USYDDV
7. Chen J. S., et al. Effects of electromagnetic waves on oocyte maturation and embryonic development in pigs. Journal of Reproduction and Development. 2021; 67 (6): 392–401. DOI:https://doi.org/10.1262/jrd.2021-074.; DOI: https://doi.org/10.1262/JRD.2021-074; EDN: https://elibrary.ru/ZNTETK
8. Dasdag S., Taş M., Zulkuf Akdag M., Yegin K. Effect of long-term exposure of 2.4 GHz radiofrequency radiation emitted from Wi-Fi equipment on testes functions. Electromagnetic Biology and Medicine. 2015; 34: 37–42. DOI:https://doi.org/10.3109/15368378.2013.869752.; ; EDN: https://elibrary.ru/XPHIAV
9. Desai N. R., Kesari K. K., Agarwal A. Pathophysiology of cell phone radiation: oxidative stress and carcinogenesis with focus on male reproductive system. Reproductive Biology and Endocrinology. 2009; 7 (114): 1–9. DOI:https://doi.org/10.1186/1477-7827-7-114.; ; EDN: https://elibrary.ru/OBAJTP
10. Dama M. S., Bhat M. N. Mobile phones affect multiple sperm quality traits: a meta-analysis. F1000Research. 2013; 2: 40. DOI:https://doi.org/10.12688/f1000research.2-40.v1.
11. D’Silva M. H., et al. Assessment of DNA Damage in Chick Embryo Brains Exposed to 2G and 3G Cell Phone Radiation using Alkaline Comet Assay Technique. Journal of Clinical & Diagnostic Research. 2021; 15; 1. DOI:https://doi.org/10.7860/JCDR/2021/47115.14441.
12. Cameron I. L., Hardman W. E., Wendell D. W., Zimmerman S., Zimmerman A. M. Environmental magnetic fields: Influences on early embryogenesis. Journal of Cellular Biochemistry. 1993. DOI:https://doi.org/10.1002/jcb.2400510406.
13. Gamze A., Ömür G. D., Kıymet K. Y., Devra D., Süleyman K. Effects of mobile phone exposure on metabolomics in the male and female reproductive systems. Environmental Research. 2018; 167: 700–707. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.02.031.; ; EDN: https://elibrary.ru/WYBBGN
14. Hessels A. C., Langendijk J. A., Gawryszuk A., Heersters M. A. A. M., van der Salm N. L. M., Tissing W. J. E., van der Weide H. L., Maduro J. H. Review – late toxicity of abdominal and pelvic radiotherapy for childhood cancer. Radiotherapy and Oncology. 2022; 170: 27–36. DOI:https://doi.org/10.1016/j.radonc.2022.02.029.; ; EDN: https://elibrary.ru/YVUWGF
15. Hosseinimehr S. J. The protective effects of trace elements against side effects induced by ionizing radiation. Radiotherapy and Oncology. 2015; 33 (2): 66–74.
16. Kocaman A., Altun G., Kaplan A. A., Deniz Ö. G., Yurt K. K., Kaplan S. Genotoxic and carcinogenic effects of non-ionizing electromagnetic fields. Environmental Research. 2018; 163: 71–79. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envres.2018.01.034.; ; EDN: https://elibrary.ru/VEEBUD
17. Koyama S., Narita E., Shinohara N., Miyakoshi J. Effect of an intermediate-frequency magnetic field of 23 kHz at 2 mT on chemotaxis and phagocytosis in neutrophil-like differentiated human HL-60 cells. International Journal of Environmental Research and Public Health. 2014; 11: 9649–9659.
18. Baatout S. (ed.). Radiobiology: textbook. Cham, Switzerland: Springer International Publishing, 2023. 667 p. DOI:https://doi.org/10.1007/978-3-031-18810-7.; ; EDN: https://elibrary.ru/BVCONF
19. Kumari K., Capstick M., Cassara A.M., Herrala M., Koivisto H., Naarala J., Tanila H., Viluksela M., Juutilainen J. Effects of intermediate frequency magnetic fields on male fertility indicators in mice. Environmental Research. 2017; 157: 64–70. DOI:https://doi.org/10.1016/j.envres.2017.05.014.
20. Levine J. M., Whitton J. A., Ginsberg J. P., Green D. M., Leisenring W. M., Stovall M., Robison L. L., Armstrong G. T., Sklar C. A. Nonsurgical premature menopause and reproductive implications in survivors of childhood cancer: a report from the childhood cancer survivor study. Cancer. 2018; 124 (5): 1044–1052.17. DOI:https://doi.org/10.1002/cncr.31121.
21. Makutina V. A., Krivonogova A. S., Isaeva A. G., Moiseeva K. V., Petropavlovsky M. V. Morphokinetic development parameters of cattle pre-implantation embryos in vitro. International Transaction Journal of Engineering, Management, & Applied Sciences & Technologies (ITJEMAST). 2022; 13 (6): 1–9. DOI:https://doi.org/10.14456/ITJEMAST.2022.111.
22. Mavragani I. V., Nikitaki Z., Kalospyros S. A., Georgakilas A. G. Ionizing radiation and complex DNA damage: from prediction to detection challenges and biological significance. Cancers. 2019; 11 (11): 1789. DOI:https://doi.org/10.3390/cancers11111789.; ; EDN: https://elibrary.ru/GIFYCB
23. Mladenova V., Mladenov E., Stuschke M., Iliakis G. DNA Damage Clustering after Ionizing Radiation and Consequences in the Processing of Chromatin Breaks. Molecules. 2022; 27 (5): 1540. DOI:https://doi.org/10.3390/molecules27051540.; ; EDN: https://elibrary.ru/MYJDJQ
24. Meador J. A., Morris R. J., Balajee A. S. Ionizing Radiation-Induced DNA Damage Response in Primary Melanocytes and Keratinocytes of Human Skin. Cytogenetic and Genome Research. 2022; 162 (4): 188–200. DOI:https://doi.org/10.1159/000527037.; ; EDN: https://elibrary.ru/VZNAAG
25. Nishimura I., Oshima A., Shibuya K., Negishi T. Lack of teratological effects in rats exposed to 20 or 60 kHz magnetic fields. Birth Defects Research Part B – Developmental and Reproductive Toxicology Overview. 2011; 92: 469–477.
26. Nishimura I., Oshima A., Shibuya K., Mitani T., Negishi T. Acute and subchronic toxicity of 20 kHz and 60 kHz magnetic fields in rats. Journal of Applied Toxicology. 2016; 36: 199–210.
27. Omar Azzouz S., et al. Morphological changes in chick embryos development exposed to electromagnetic radiation emitted by smart mobile phones. Advanced Materials Letters. 2020; 11. 5: 1–8. DOI:https://doi.org/10.5185/amlett.2020.051510.
28. Önal A. G., Güzey Y. Z. Effects of exposure to 2G/3G cell phone radiation on in vitro fertilization, subsequent development and sex distribution of bovine embryos. Mustafa Kemal Üniversitesi Tarım Bilimleri Dergisi. 2023; 28. 2: 427–437. DOI:https://doi.org/10.37908/mkutbd.1205044.; ; EDN: https://elibrary.ru/AGFAMC
29. Park J. I., Jung S. Y., Song K. H., Lee D. H., Ahn J., Hwang S. G., Jung I. S., Lim D. S., Song J. Y. Predictive DNA damage signaling for low dose ionizing radiation. International Journal of Molecular Medicine. 2024; 53 (6): 56. DOI:https://doi.org/10.3892/ijmm.2024.5380.; ; EDN: https://elibrary.ru/FYPGKA
30. Roshangar L., Hamdi B. A., Khaki A. A., Soleimani R. J., Soleimani Rad S. Effect of low-frequency electromagnetic field exposure on oocyte differentiation and follicular development. Advanced Biomedical Research. 2014; 3: 76. DOI:https://doi.org/10.4103/2277-9175.125874.
31. Roshangar L., soleimani Rad J. Electron microscopic study of folliculogenesis after electromagnetic field exposure. Journal of Reproduction and Infertility. 2004; 5 (4): 299–307.
32. Santis M. D., Gianantonio E. D., Straface G., Cavaliere A. F., Caruso A., Schiavon F., Berletti R., Clementi M. Ionizing radiations in pregnancy and teratogenesis: A review of literature. Reproductive Toxicology. 2005; 20 (3): 323–329.; DOI: https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2005.04.004; EDN: https://elibrary.ru/JAYIGN
33. Sharma A. K., et al. Exposure to pulsed electromagnetic fields improves the developmental competence and quality of somatic cell nuclear transfer buffalo (Bubalus bubalis) embryos produced using fibroblast cells and alters their epigenetic status and gene expression. Cellular Reprogramming. 2021; 23. 5: 304–315. DOI:https://doi.org/10.1089/cell.2021.0028.; ; EDN: https://elibrary.ru/FTPBYJ
34. Siddiqi N. A., et al. Mobile Phone Electromagnetic Fields Affected the Hepatocytes in the White Leghorn Chicken Embryo: An Ultra-Structural Study. Biomedical and Pharmacology Journal. 2020; 13 (1): 245–252. DOI:https://doi.org/10.13005/bpj/1882.
35. Vazirov R., Sokovnin S., Musihina N., Moiseeva K. Surface irradiation of hatching eggs with nanosecond electron beam before incubation for stimulation. In International Scientific and Practical Conference “Digital agriculture-development strategy” ISPC. 2019. Pp. 482–485. DOI:https://doi.org/10.2991/ispc-19.2019.108.; ; EDN: https://elibrary.ru/KHYZVB
