При гострому у-опроміненні рачків виду Daphnia magna Straus зареєстровані дозонезаві-сімие ефекти в діапазоні 0,01-0,1 Гр з пороговим сальтаціонно переходом на новий 25% -ний рівень летальності при дозах до 1,0 Гр, який зберігався на рівні дозонеза -вісімого плато до 100 Гр з подальшим другим сальтаціонно переходом до 100% -ному рівню летальності при дозах 250-600 Гр. Аналогічні дозонезавісімий порогові ефекти отримані при аналізі фертильності, кількості приплодів і частоти серцебиття Daphnia magna. Отримані результати лінійно-порогового дії у-випромінювання служать виключно важливим аргументом на користь екологічної безпеки функціонування об'єктів атомної енергетики в безаварийном режимі, так само як і безпеки методів медичної радіології, заснованому на епігенетичні нерепараціонном елімінування генетичних ушкоджень.

Анотація наукової статті з фундаментальної медицини, автор наукової роботи - Сарапульцева Е. І., Малина Ю. Ю., Сарапульцев Б. І.


Linear threshold effects of Daphnia magna y-irradiation at low doses

With y-irradiation of Daphnia magna Straus, dose-independent effects were observed in the range 0.01-0.1 Gy with a threshold transition to a new lethality level at 1.0 Gy. This 25% lethality level was retained for doses up to 100 Gy and was followed by the second transition to the 100% lethality level at doses 250-600 Gy. Similar dose-independent threshold effects were found for Daphnia magna fertility, number of litters and cardiac rate. The mechanism of nonlinear effects of irradiation at low doses has been connecting with the epigenetic processes in the cells and the elimination of genetic damages. The obtained results provide a crucial argument in support of environmental safety of nuclear facilities at normal operation and of medical radiology techniques.


Область наук:
  • фундаментальна медицина
  • Рік видавництва: 2007
    Журнал: Радіація і ризик (Бюлетень Національного радіаційно-епідеміологічного регістру)

    Наукова стаття на тему 'лінійно-порогові ефекти? -Опромінення Daphnia magna в діапазоні малих доз'

    Текст наукової роботи на тему «лінійно-порогові ефекти? -опромінення Daphnia magna в діапазоні малих доз»

    ?Лінійно-порогові ефекти Y-опромінення Daphnia magna в діапазоні малих доз

    Сарапульцева Є.І., Малина Ю.Ю., Сарапульцев Б.І. *

    Обнінський державний технічний університет атомної енергетики (ІАТЕ), Обнінськ;

    * Південно-Уральський державний університет, Челябінськ

    При гострому у-опроміненні рачків виду Daphnia magna Straus зареєстровані дозонезавісімий ефекти в діапазоні 0,01-0,1 Гр з пороговим сальтаціонно переходом на новий 25% -ний рівень летальності при дозах до 1,0 Гр, який зберігався на рівні дозонезавісімий плато до 100 Гр з подальшим другим сальтаціонно переходом до 100% -ному рівню летальності при дозах 250-600 Г р. Аналогічні дозонезавісімий порогові ефекти отримані при аналізі фертильності, кількості приплодів і частоти серцебиття Daphnia magna. Отримані результати лінійно-порогового дії у-випромінювання служать виключно важливим аргументом на користь екологічної безпеки функціонування об'єктів атомної енергетики в безаварийном режимі, так само як і безпеки методів медичної радіології, заснованому на епігенетичні нерепараціонном елімінування генетичних ушкоджень.

    Можливість існування специфічних ефектів при опроміненні клітин дріжджів, найпростіших, рослин і ссавців, включаючи людину в області малих доз, відмінних від загальноприйнятих уявлень лінійного безпорогового дії набуває дедалі більшого експериментальне підтвердження.

    У роботах І.Б. Бичковський з співавт. [1, 2] на амебі, інфузорій і клітинах ссавців продемонстровано відсутність ефектів летальності в діапазоні доз до 100 Гр (амеба) з подальшим сальтаціонно пороговим переходом на новий рівень стійкості (дозонезавісімий плато) аж до 800 Гр з наступною дозозависимой лінійної загибеллю при суб летальних і летальних дозах.

    При дослідженні радіаційної надійності генома від вірусів до клітин еукаріот, включаючи людину, показано, що накопичення інформаційного потенціалу відбувається за гра-дуалистическому (дарвиновскому) механізму з сальтаціонно скиданням надлишкової генетичної інформації поліпотентних геномів після досягнення порогу надійності (точок біфуркації) [5].

    При масовому скринінгу різних видів захворюваності ліквідаторів аварії на Чорнобильській АЕС в залежності від поглиненої дози і термінів після радіаційного впливу однозначно спостерігалася тенденція існування дозонезавісімий ефектів в діапазоні доз від 5 до 30 СГ р [4].

    Нами також було продемонстровано особлива форма реакції клітин інфузорій Spirostomum ambiguum Ehrbg на радіаційний вплив в широкому діапазоні доз, включаючи малі від 0,01 до 1 Гр [3], яка полягала в «стрибкоподібному» переході спіростом на новий більш низький, ніж в контролі рівень спонтанної рухової активності вже при дозі в 0,01 Гр. При цьому ефект зберігався на одному і тому ж пороговому рівні в діапазоні доз до 850 Гр включно.

    Метою даної роботи було продемонструвати общебиологические закономірності цих особливих клітинних ефектів.

    матеріали та методи

    Рід Daphnia (клас Crustacea, загін Cladocera) включає 50 видів і має повсюдне поширення. У роботі використовували рачків виду Daphnia magna Straus. Вони мають великі розміри (новонароджена молодь 0,7-0,9 мм в довжину, до моменту статевої зрілості - 2,2-6,0 мм). Короткий біологічний цикл розвитку (5-8 днів) дозволяє простежити зростання і розвиток дафнії в декількох поколіннях за 21 (30) на добу.

    Культивували дафній в лабораторних склянках з відстояною водопровідної дехлорірованной водою (рН ~ 7,7; вміст кисню 5,8 мг О2 / л; загальна жорсткість 4 мг-екв. / Л) в лю-міностатах з освітленням 400 лк при оптимальній температурі 20 ± 2 ° С. Годували раз на добу суспензією водоростей з розрахунку 1 мл (щільність 600-1000 млн.кл / мл) на 1 л води. В експеримент відбирали генетично однорідних особин, використовуючи молодь одного посліду у віці 4 діб.

    Для вивчення дії ІІ дафній поміщали в скляні біологічні пробірки в об'ємі води 20 мл в кількості 15 штук. Опромінення проводили на установках «Дослідник» (Росія, 60Co, 53,1 Гр / хв) і «Гамма-цел» (Канада, 60Co, 21 сГр / хв) на базі Медичного радіологічного наукового центру РАМН в дозах 0,01; 0,1; 1; 10; 100; 250 і 600 Г р. Після опромінення по 5 шт. Дафна пересаджували в стаканчики з 100 мл води.

    Летальні ефекти оцінювали на 4 і 14 діб, фертильність (кількість молоді на 1 самку) і кількість виводків на 21 діб після гострого у-опромінення. Зміна частоти серцебиття фіксували через 1 год після впливу за допомогою системи відеоспостереження, що складається з відеоокуляра до мікроскопа МБС-10, з'єднаному з комп'ютером, забезпеченим програмою Pinnacle Studio Plus.

    Було проведено по 3 серії дослідів для кожної дози. Функціональні параметри прораховували на 15 Дафна в пробі. Результати обробляли статистично з використанням програми Microsoft®Excel'2003 SR-2 Origin® з параметричного критерію Стьюдента.

    Результати та обговорення

    У роботі вперше проведено дослідження зміни функціональних показників дафній, які зазнали впливу у-радіації в широкому діапазоні доз, включаючи малі дози від 0,01 до 1,0 Гр. При цьому отримані результати, які цікаві для розробки методів біотестування води в зонах радіаційного забруднення, і в більш широкому плані - в зв'язку з проблемою дії малих доз радіації на біоту.

    На рис. 1 представлено зміна летальності дафній зі збільшенням дозового навантаження від 0,01 до 600 Г р. Видно, що при опроміненні в дозах до 0,1 Гр летальні ефекти не реєструються. В діапазоні 0,1 -1,0 Гр виявляється перший сальтаціонно пороговий перехід на але-

    вий 25% -вий рівень летальності, що не змінюється з ростом дозового навантаження аж до 100 Гр, з подальшим другим сальтаціонно пороговим переходом і лінійним дозозалежним досягненням 100% -ної летальності при дозах 250-600 Г р.

    Летальність,%

    Мал. 1. Летальність дафній на 4 (|) і 14 (?) Добу після у-опромінення в дозах 0,01 -600 Г р.

    По осі абсцис - доза у-опромінення, Г р.

    На рис. 2 показані подібні дозонезавісімий (порогові) ефекти в діапазоні малих доз від 0,01 до ~ 1,0 Гр, де фертильність дафній зберігалася на рівні контролю (9,2 ± 0,4 особини на одну самку) з подальшим компенсаторним збільшенням фертильності до ( 16,0 ± 1,3 особини) при дозі 10 Гр і лінійним дозозалежним зниженням фертильності до нульового рівня при дозі 100 Гр.

    фертильність,

    особин

    Мал. 2. Фертильність дафній на 21 добу після у-опромінення в дозах від 0,01 до 100 Г р. По осі абсцис - доза у-опромінення, Г р.

    З рис. 3 видно, що кількість приплодів на контролі на 21 діб було дорівнює чотирьом і залишалося на плато не залежно від дози аж ~ 10 Гр з подальшим лінійним дозозалежним зниженням до нульового рівня при 100 Гр.

    Кількість виводків, од.

    Мал. 3. Динаміка зміни кількості приплодів (штук) дафній на 21 добу після у-опромінення в дозах від 0,01 до 100 Г р. По осі абсцис - доза у-опромінення, Г р.

    Аналіз змін частоти серцевих скорочень (рис. 4) показав, що в діапазоні доз від 0,01 до 10 Гр через 1 год після опромінення (перший поріг) спостерігається дозонезавісімий плато на рівні (96,4 ± 6,8) уд / хв з подальшим сальтаціонно переходом на новий функціональний рівень з частотою серцебиття (36,7 ± 5,9) уд / хв в діапазоні доз 10-100 Гр зі збереженням дозонезавісімий плато аж до максимальної в експерименті дози 600 Г р.

    частота серцебиття,

    Мал. 4. Динаміка зміни частоти серцебиття (уд / хв) через 1 год після у-опромінення в дозах від 0,01 до 600 Г р. По осі абсцис - доза у-опромінення, Г р.

    При цьому необхідно підкреслити, що ефект достовірного зниження частоти серцебиття дафній був зареєстрований через 1 год після впливу. Це відкриває можливість практичного використання даного методу як експрес-тесту при біотестування радіаційного забруднення.

    Таким чином, результати проведеного дослідження вказують на існування особливої ​​форми реакцій цілого організму на радіаційний вплив, яке виражається в реєстрації дозонезавісімий плато і сальтаціонно переході при досягненні порогових значень доз в новий стійкий стан.

    Можливість існування специфічних форм реакції живих організмів при дії іонізуючих випромінювань, які спостерігаються нами та іншими дослідниками на різних біологічних об'єктах (найпростіших, дріжджах, клітинах рослин і ссавців, включаючи людину), дозволяє висунути обгрунтовану гіпотезу про екологічну безпеку функціонування об'єктів атомної енергетики в безаварийном режимі і прийнятний ризик використання технологій медичної радіології. При цьому феномен лінійно-порогового дії малих доз у-випромінювання можна розглядати як общебиологическую закономірність, засновану на епігенетичних взаємодіях і обумовлену здатністю організмів елімінувати клітини з генетичними пошкодження.

    література

    1. Бичковська І.Б. Проблема віддаленій радіаційної загибелі клітин. - М .: Вища школа, 1986. -160 с.

    2. Бичковська І.Б., Федорцева Р.Ф., Антонов П.В. та ін. Особливі клітинні ефекти і соматичні наслідки опромінення в малих дозах. - С.Пб .: Спікс, 2006. - 150 с.

    3. Єгорова О.І. Зміна рухової активності інфузорій після у-опромінення в широкому діапазоні доз як інформативний методів біотестування // Радіаційна біол. Радіоекологія. - 2007 (у пресі).

    4. Іванов В.К., Циб А.Ф. Медичні радіологічні наслідки Чорнобиля для населення Росії: оцінка радіаційних ризиків. - М .: Медицина, 2000. - 392 с.

    5. Сарапульцев Б.І., Гераськин С.А. Генетичні основи радиорезистентности і еволюції. -М .: Вища школа, 1993. - 208 с.

    Linear threshold effects of Daphnia magna 7-irradiation at low doses

    Sarapultseva E.I., Malina Ju.Yu., Sarapultsev B.I. *

    Obninsk State Technical University for Nuclear Power Engineering (IATE), Obninsk;

    * South Ural State University, Chelyabinsk

    With y-irradiation of Daphnia magna Straus, dose-independent effects were observed in the range 0.01-0.1 Gy with a threshold transition to a new lethality level at 1.0 Gy. This 25% lethality level was retained for doses up to 100 Gy and was followed by the second transition to the 100% lethality level at doses 250-600 Gy. Similar dose-independent threshold effects were found for Daphnia magna fertility, number of litters and cardiac rate. The mechanism of nonlinear effects of irradiation at low doses has been connecting with the epigenetic processes in the cells and the elimination of genetic damages. The obtained results provide a crucial argument in support of environmental safety of nuclear facilities at normal operation and of medical radiology techniques.


    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити