Относительная биологическая эффективность альфа-облучения хлореллы при различных условиях культивирования клеток

• Автор: Ляпунова, Елена Романовна
• Шифр специальности: 03.01.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 102 с. : ил.

Содержание
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1Л. Действие ионизирующего излучения

1.2. Характеристика гамма-излучения

1.3. Характеристика альфа-излучения

1.4. Относительная биологическая эффективность ионизирующих излучений

1.5. Действие ионизирующего излучения на клетки

1.6. Радиационно-индуцированная нестабильность генома (РИНСГ)

1.7. Механизм пострадиационного восстановления

1.8. Положительное действие ионизирующего излучения
1.9. Действие ионизирующего излучения на растения
1.10. Микроводоросли как объект исследования действия ИИ
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
2.1. Характеристика объекта
2.2. Технология выращивания культуры
2.3. Техника облучения
2.4. Изучение пострадиационного восстановления
2.5. Статистическая обработка данных
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
3.1. Сравнение выживаемости клеток на разных стадиях роста после действия ионизирующих излучений
3.2. Анализ форм гибели облученных клеток
3.3. Расчет относительной биологической эффективности (ОБЭ) альфа-излучения для клеток хлореллы
3.4. Пострадиационное восстановление хлореллы
3.5. Изучение радиационно-индуцированной нестабильности генома хлореллы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ СОКРАЩЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение.
Актуальность исследования
Загрязнение значительных территорий радионуклидами в результате ядерных инцидентов приводит не только к увеличению внешнего фона излучения, но и их накопления в тканях организма. Это предопределяет сложную картину радиационной нагрузки на биоту. Исследования биологических эффектов различных видов ионизирующего излучения в широком диапазоне доз, определение типичных изменений и особенностей структурных и функциональных нарушений в биологических системах актуальны в связи с все возрастающим негативным техногенным влиянием на различные экосистемы. Особую актуальность приобретает изучение действия редко- и плотноионизирующего излучения на биообъекты разной степени сложности, а также проблема относительной биологической эффективности (ОБЭ) ионизирующих излучений с разной линейной передачей энергии (ЛПЭ). Интенсивное изучение действия излучений, различающихся по ЛПЭ в широком диапазоне, на клетки про- и эукариот было начато в конце 50-х годов, после создания первых ускорителей многозарядпых ионов. В результате этих исследований было установлено, что зависимость ОБЭ от ЛПЭ носит сложный и неоднозначный характер. Для её объяснения были предложены многочисленные математические модели, основанные на учёте особенностей передачи энергии излучений чувствительным мишеням клеток. Однако в рамках развитых представлений оказалось невозможным объяснить неоднозначную зависимость ОБЭ от ЛПЭ. Затем было установлено, что на величину ОБЭ излучений оказывают влияние не только их физические характеристики, но и свойства клеток восстанавливаться от лучевых повреждений. Хорошо известно повышение ОБЭ плотноионизиругощих излучений в области малых доз. Именно поэтому в нормах радиационной безопасности констатируют, что ОБЭ действия нейтронов в области малых доз ионизирующих излучений составляет около 10, а еще более плотноионизирующих излучений — около 20. Однако известно, что фактически биологическая эффективность плотноионизирующих излучений на единицу дозы является постоянной величиной, а возрастание ОБЭ обусловлено резким снижением эффективности редкоионизирующего излучения в области малых доз. Как правило, экспериментальные данные, подтверждающие эти выводы, получены на клетках, которые облучали в логарифмической стадии роста. Облучение клеток млекопитающих в стационарной стадии роста в эксперименте затруднено из-за значительного понижения эффективности роста клеток (50-80%). Известно также, что эффективность роста культивируемых клеток растений мало зависит от стадии их роста.

Поэтому представляет интерес сравнительное изучение выживаемости клеток хлореллы, облучаемых в различных стадиях роста гамма-квантами 60Со, линейная потеря энергии (ЛПЭ) = 0,2 кэВ/мкм, и альфа-частицами 239Ри (ЛПЭ = 125 кэВ/мкм), а также изучение эффектов дорасгания, определяющих генетическую нестабильность клеток.
Исследование причин, обуславливающих различия в биологической эффективности ионизирующих излучений с разной линейной передачей энергии (ЛПЭ), актуально для широкого круга научных и практических вопросов, решаемых радиобиологией, радиационной генетикой, онкологией, космической биологией и медициной. В первую очередь к ним относятся вопросы нормирования лучевых нагрузок, и использование плотноионизирующих излучений при лечении злокачественных новообразований.
Цель и задачи исследования
Целью данной работы является изучение закономерностей действия редко- и плотноионизирующего излучения на клетки хлореллы при различных условиях культивирования.
В связи с поставленной целью предстояло решить следующие задачи:
1. Изучить зависимость эффективности роста клеток хлореллы от продолжительности их культивирования в питательной среде.
2. Получить кривые доза-эффект клеток хлореллы, облученных гамма-квантами 60Со и альфа-частицами 239Ри в логарифмической и стационарной стадиях роста.
3. Выявить и проанализировать разные формы гибели клеток хлореллы после облучения редко- и плотноионизирующим излучением.
4. Определить относительную биологическую эффективность альфа-излучения при различных условиях культивирования клеток.
5. Выявить способность клеток хлореллы к пострадиационному восстановлению.
6. Сравнить способность клеток хлореллы восстанавливаться на свету и при отсутствии света и количественно оценить параметры восстановления.
7. Оценить проявление генетической нестабильности по критерию позднего появления (дорастания) колоний клеток микроводоросли после воздействия, как у, так и а-излучения.
Научная новизна и практическая значимость работы
Научная новизна работы заключается в экспериментально-теоретическом исследовании действия редко- и плотноионизирующего излучения на клетки микроводоросли Chlorella vulgaris. Следующие новые факты впервые получены в настоящей работе.

не только при действии ионизирующего излучения, но и любого другого фактора. Такое обобщающее определение эффекта свидетеля предложено Б. Джорджевичем в 2000 году. Эффект свидетеля может проявляться и в области больших доз, вызывающих значительную гибель клеток. В области малых доз эффект свидетеля регистрируется после облучения плотноионизирующими частицами. Одними из первых эффект свидетеля наблюдали в своих экспериментах X. Нагасава и Дж. Литтл (1992). Было отмечено, что облучение а-частицами в малой дозе, при которой только через 1% ядер клеток прошел трек частицы, приводило к сестринским хроматидным обменам почти в трети клеток, присутствовавших при облучении. В дальнейшем было показано, что в необлученных клетках-свидетелях увеличивается число хромосомных и хроматидных аберраций, микроядер, генных мутаций, повышается число трансформированных клеток.
Детальное исследование закономерностей повреждающего влияния облученных клеток на необлученные клетки-свидетели выявили три возможных механизма проявления этого явления. Первый из них известен как непрямое действие, связанное с образованием активных форм кислорода и других радикалов. В пользу этой точки зрения свидетельствуют данные о снижении количества повреждений в необлученных клетках при добавлении антиоксидантов перед облучением. Второй механизм реализуется только при тесном контакте облученных и необлученных клеток. Сигнал на повреждение передается через клеточные контакты. В клеточных культурах, в которых исключена передача сигнала через клеточные контакты, клетки-свидетели повреждаются или испытывают злокачественную трансформацию в значительно меньшей степени. Третий механизм заключается в передаче сигнала неповрежденным клеткам через культуральную среду, в которой находились облученные клетки. Перенесение необлученных клеток из нормальной питательной среды в среду, в которой росли облученные клетки, приводило к гибели части нормальных клеток путем апоптоза. Повреждающих факторов в облученной среде в отсутствие клеток обнаружено не было. Следовательно, токсические вещества выделялись в среду облученными клетками (Моссе И.Б. и др., Некоторые подходы к изучению механизмов “bystander” эффекта // Материалы 6-й Международной научной конференции «Экология человека и природа». - Москва-Плёс, 5-11 июля 2004. - Иваново: Изд. ИвГУ. - 2004. - С. 123-125).