Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ Глава 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Восстановление от радиационных повреждений 9
1.2. Относительная биологическая эффективность
и ЛПЭ излучений 18
1.2. Данные о роли пострадиационного
восстановления в формировании ОБЭ
плотноионизирующих излучений 22
Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объект исследования и методика проведения
опытов 31
2.2. Источники ионизирующих излучений 34
2.3. Кривые выживаемости, формы инактивации и пострадиационное восстановление 35
2.4. Методы обработки результатов 38
Глава 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Сравнительное исследование ОБЭ а-частиц для репродуктивной гибели и гибели без деления дрожжевых клеток дикого типа и радиочувствительных мутантов 42
3.2. ОБЭ <х-частиц условно-термочувствительного мутанта для различных критериев гибели клеток. 59
3.3. Исследование параметров восстановления при повторных Y" и ос- облучениях дрожжевых клеток. 72
3.4. Изучение динамики восстановления клеток после у- и а-облучения в различных температурных условиях 79
3.5. Анализ вклада восстановления от потенциально
летальных и суб-летальных повреждений в
ОБЭ а-частиц 90
ОБСУЖДЕНИЕ 100
ВЫВОДЫ 117
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 119
Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.
Одной из важных проблем в радиационной биологии является проблема относительной биологической эффективности (ОБЭ) ионизирующих излучений. Хорошо известно, что относительная биологическая эффективность излучения определяется не только его физической характеристикой (ЛПЭ), но и различными факторами биологической природы, такими как чувствительность клеток к радиации определенного качества, способностью к пострадиционному восстановлению. Однако эти проблемы были хорошо изучены только для репродуктивной гибели клеток и практически не изучены для формы гибели клеток без деления. Актуальность изучения восстановления клеток и ОБЭ
, плотноионизирующих излучений для гибели клеток без деления определяется тем фактом, что эта форма гибели для клеток различного происхождения, в том числе для дрожжевых клеток, встречается после действия ультрафиолетового излучения, гипертермии и различных химических агентов. Однако после действия ионизирующего излучения эта форма гибели наблюдается только для культивируемых клеток млекопитающих, а для дрожжевых клеток регистрируется лишь в области очень больших доз, снижающих выживаемость на 4-5 порядков. В этой связи актуальным является получение новой информации о восстановлении клеток после действия редко- и плотноионизирующего излучений и зависимость ОБЭ а-частиц от формы гибели клеток. Актуальным является изучение
• восстановления клеток после редко- и плотноионизирующих излучений при повторных облучениях. Также представляло интерес изучение динамики восстановления после повторных облучений и различных температурах, при которых происходило
восстановление. Актуальность и важность исследования причин, обуславливающих различия в биологической эффективности ионизирующих излучений с разной линейной передачей энергии (ЛПЭ), определяются широким кругом научных и практических вопросов, решаемых радиобиологией, радиационной генетикой, онкологией, космической биологией и медициной. К ним прежде всего относятся вопросы нормирования лучевых нагрузок, решение задач, связанных с использованием плотноионизирующих излучений при лечении злокачественных новообразований. Проблема ОБЭ плотноионизирующих излучений актуальна и для всех людей в целом. Известно, что а-излучатель 222 Rn вносит весомый вклад в формирование дозы от естественных источников излучения -примерно 1 мЗв в год и 70% всей внутренней дозовой нагрузки на организм (Лин Дж., 1988).
ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ. Целью данной работы является изучение восстановления клеток и относительной биологической эффективности плотноионизирующих излучений для разных форм инактивации клеток.
В связи с поставленной целью следует решить следующие задачи:
— исследовать зависимость ОБЭ а-частиц от формы гибели гаплоидных и диплоидных дрожжевых клеток дикого типа;
— определить величины ОБЭ а-частиц для репродуктивной гибели и гибели без деления дрожжевых клеток радиочувствительных мутантов гаплоидного и диплоидного типа;
— изучить зависимость ОБЭ плотноионизирующих излучений от температуры пострадиационного культивирования и критериев гибели условно-термочувствительного мутанта;
— оценить параметры восстановления клеток и их
зависимость от ЛПЭ излучения при повторных облучениях редко- и плотноионизирующим излучением;
— исследовать зависимость восстановления клеток от ЛПЭ излучения и температуры, при которой происходило восстановление;
— изучить вклад восстановления от потенциально летальных и сублетальных повреждений в ОБЭ плотнойонизирующих излучений
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. В результате выполнения данной работы были получены следующие новые результаты:
— для теста гибель дрожжевых клеток без деления впервые получены экспериментальные данные, демонстрирующие отсутствие восстановления после их облучения как редко-, так и плотноионизирующим излучениями;
— впервые проведено сравнительное изучение ОБЭ плотноионизирующих излучений для дрожжевых клеток различных генотипов для репродуктивной гибели и гибели без деления;
— показано, что разница в значениях ОБЭ а-частиц для репродуктивной формы гибели и гибели клеток без деления была наибольшей для дикого диплоидного штамма. Эта разница значительно уменьшалась или полностью отсутствовала для гаплоидных клеток дикого типа и радиочувствительных мутантов;
— проведенные экспериментальные исследования условно-термочувствительного штамма дрожжей позволили сделать заключение о зависимости ОБЭ как от температурных условий пострадиационного культивирования клеток при которых наблюдались различные объемы восстановления, так и от различных критериев гибели клеток;
— для повторных Y и а-облучений продемонстрировано, что постоянная восстановления (3 не зависит от типа излучения и количества повторных облучений, в то время как доля необратимо пораженных клеток возрастает с увеличением числа повторных облучений;
— показано, что, как восстановление от потенциально летальных повреждений, так и восстановление от сублетальных повреждений вносят вклад в величину ОБЭ а-частиц, но относительный вклад восстановления от потенциально летальных повреждений в ОБЭ имеет большее значение.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ РАБОТЫ. Представленные в диссертации экспериментальные данные о закономерностях восстановления и относительной биологической эффективности плотноионизирующих излучений для репродуктивной гибели и гибели клеток без деления имеют важное практическое значение для оптимизации эффектов лучевой терапии, использующей плотноионизирующие излучения, а также для постороения математических моделей в радиобиологии, учитывающих
выявленные в данной диссертации закономерности.
Сформулированные в диссертации выводы могут имеют практическую значимость для прикладной радиобиологии, экологии и медицинской радиологии. Результаты работы также имеют фундаментальное значение, поскольку дополняют
современный уровень знания об относительной биологической эффективности плотноионизирующих излучений.
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, ВЫНОСИМЫЕ НА ЗАЩИТУ:
— зависимость ОБЭ а-частиц от форм гибели дрожжевых клеток, модифицирующих способность клеток к восстановлению от радиационных повреждений;
— отсутствие пострадиационного восстановления дрожжевых клеток для. формы гибели без деления;
— независимость скорости восстановления радиационных повреждений от ЛПЭ излучения при различных температурах пострадиационного восстановления;
— оценка вклада сублетальных и потенциально летальных повреждений в ОБЭ плотноионизирующих излучений.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные положения диссертации доложены на: Международном конгрессе "Энергетика-3000" (Обнинск, 12-16 октября, 1998); Втором Съезде Биофизиков России {Москва, 1999); Конференции "Биосфера и человечество", посвященной столетию Тимофеева-Ресовского (Обнинск, 20-21 сентября, 2000); опубликованы тезисы докладов на: Международной конференции "Современные проблемы ядерной медицины и радиофармацевтики" (Обнинск, 23-27 октября, 2000); По теме диссертации опубликованы статьи в журнале Радиационная биология. Радиоэкология: Шведенко В. И., Петин В.Г,, 2000; Шведенко В.И., Кабакова Н. М., Петин В.Г.; 2001.
ОБЪЕМ И СТРУКТУРА ДИССЕРТАЦИИ Работа изложена на 141 страницах и состоит из введения; обзора литературы; описания материалов и методов; главы, содержащей результаты экспериментальных исследований; обсуждения результатов исследования; выводов и списка литературы, содержащего 170 источников, из которых 53 опубликован на русском языке и 117 - на иностранном. Результаты работы иллюстрированы 6 таблицами и 26 рисунками.
