Сравнение эффективности малых доз после γ-облучения Spirostomum ambiguum на установках «γ-cell» и «Луч». Дозиметрический контроль

Сравнение эффективности малых доз после у-облучения Spirostomum ambiguum на установках «y-cell» и «Луч». Дозиметрический контроль

Сарапульцева Е.И., Бровин А.И.1, Лычагин А.А.1

Обнинский государственный технический университет атомной энергетики (ИАТЭ), Обнинск;

1 ГУ - Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск

На установках для проведения радиобиологических экспериментов с использованием Y-квантов 60Со («Луч», Латвия и «y-cell», Канада) экспериментально показано достоверное снижение спонтанной двигательной активности беспозвоночных гидробионтов Spirostomum ambiguum после облучения в дозе 0,01 Гр. Величина эффекта не изменялась с увеличением дозы в 100 раз. Полученные результаты представляют интерес в свете решения вопроса о действии малых доз радиации на биоту.

Ключевые слова: эффективность малых доз; у-облучение; двигательная активность; беспозвоночные гидробионты; дозиметрический контроль.

В сообщении [2] нами было показано снижение спонтанной двигательной активности (СДА) инфузорий Spirostomum ambiguum после у-облучения в широком диапазоне доз, включая малые значения. Минимальная доза, вызывающая эффект, составляла 0,01 Гр и была получена на установке «y-cell» (Канада, 60Со, 21 сГр/мин) за время спуска-подъема тест-объекта в камеру для облучения. Эффект снижения СДА оставался неизменным в широком дозном интервале, вплоть до дозы 850 Гр, полученной на установке «Исследователь» (60Со, 53,1 Гр/мин). Было подчеркнуто, что обнаруженные эффекты, а именно: эффективность очень низкой дозы; возникновение изменений практически вслед за воздействием; независимость эффекта от величины дозы радиации в чрезвычайно большом дозовом интервале - не укладываются в рамки традиционных радиобиологических представлений. Вызывало несомненный интерес установление наименьшей дозы, при которой происходит нарушение СДА у спиростом и изучение характера дозовой зависимости в этой области.

В данной работе рассмотрены эффекты изменения СДА у спиростом после облучения при еще меньших дозах. Проведен расчет доз облучения на разных установках у-квантов и осуществлены прямые дозиметрические измерения.

Материалы и методика

В работе использовали инфузорий Spirostomum ambiguum Ehrbg, методика культивирования которых в лабораторных условиях подробно описана в работах [1-3].

Облучали спиростом в массовой культуре на логарифмической фазе роста в пробирках в объеме 6 мл. Облучение проводили на терапевтической установке «Луч-1» (Латвия) в дозах

Сарапульцева Е.И.* - научный сотрудник ИАТЭ; Бровин А.И. - ведущий инженер ГУ - МРНЦ РАМН; Лычагин А.А. - заведующий лабораторией ГУ - МРНЦ РАМН.

* Контакты: 249040, Калужская обл., Обнинск, Студгородок 1. Тел.: (48439) 3-69-31; e-mail: bioeco@iate.obninsk.ru.

0,002, 0,006, 0,01; 0,017 и 0,038 Гр и «у-cell» (Канада, 60Со, 21 сГр/мин) в дозах 0,01; 0,1 и 1 Гр. Таким образом, доза 0,01 Гр была продублирована на разных установках у-квантов, что позволило сравнить биологические эффекты. Сразу после облучения приступали к учету СДА у облученных и контрольных особей в соответствии с имеющимися методическими разработками [1-3]. Количественной мерой СДА служило число пересечений инфузорией визира окуляра микроскопа МБС-10 за 1 мин.

Было проведено по 3 серии наблюдений при каждой дозе. В каждой серии экспериментов исследовали 20 спиростом в контроле и по 20 в каждой дозе. Результаты обработаны статистически с использованием компьютерной программы MicrosoftExcel'2003 SR-2 Origin по критерию Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Особый интерес в проведенном исследовании представляли данные об изменении СДА у спиростом после облучения в дозе 0,01 Г р, полученной на разных установках.

Сначала рассмотрим изменение СДА у спиростом после облучения на установке «у-cell». В табл. 1 представлены результаты наблюдений в 3-х сериях опытов при дозе 0,01 Гр. Видно, что различия с контролем хорошо воспроизводятся. Это подтверждает полученные ранее результаты о снижении СДА у спиростом при облучении в столь малой для объекта дозе [3].

Таблица 1

Показатели СДА в контроле и после облучения в дозе 0,01 Г р на установке «у-ов!!» (Канада) в трех сериях опытов

№ серии Контроль Опыт Изменения, %

1 1,9±0,4 1, 1 ±0,5 57,9±11,0*

2 2,2±0,1 1,4±0,3 63,6±6,2*

3 2,5±0,2 1,6±0,1 64,0±10,7*

Среднее значение 2,2±0,2 1,4±0,3 61,8±6,3*

М±п - средние значения величин с квадратичной ошибкой, при п=20. В графе «Среднее значение» п=60; р<0,05.

При расчете мощности дозы на установке «у-сэП» учитывали время изготовления источников (апрель 1962 г.). Активность составляла 5200 Ки. Доза облучения объекта при проведении эксперимента теоретически составляла 0,915-1,018 сГр за время спуск-подъем. Это было подтверждено методами химической дозиметрии. Прямые измерения аппаратурой невозможны из-за конструктивных особенностей установки.

Теперь рассмотрим изменения СДА у спиростом после облучения на терапевтической установке «Луч-1». В табл. 2 представлены результаты наблюдений в 3-х сериях опытов при дозе

0,01 Г р. Видно, что и в этом случае средние показатели СДА спиростом достоверно ниже, чем в контроле. Они хорошо воспроизводятся во всех сериях опытов, отличаясь от контроля в среднем на 40 %.

Таблица 2

Показатели СДА в контроле и после облучения в дозе 0,01 Г р на установке «Луч-1» (Латвия) в трех сериях опытов

№ серии Контроль Опыт Изменения, %

1 2,1±0,8 1,4±0,8 64,3±10,7*

2 1,9±0,6 1,2±0,5 63,2±10,8*

3 2,1±0,2 1,1±0,3 52,4±11,2*

Среднее значение 2,0±0,5 1,2±0,5 60,0±6,3*

М±п - средние значения величин с квадратичной ошибкой, при п=20. В графе «Среднее значение» п=60; р<0,05.

Важно, что в данном случае был проведен полный дозиметрический контроль выбранной дозы. При расчете необходимой мощности дозы учитывали следующие факторы: паспортные данные на радиоактивный источник, время, прошедшее со дня изготовления источника до дня его использования; требования экспериментатора к коллимации излучения, учета влияния отраженного излучения; желаемая мощность дозы облучения для снижения временного фактора нахождения объекта под излучением.

Для проведения эксперимента на у-терапевтической установке «Луч-1» были использованы:

1. Источник 60Со типа ГИК-8-4. По паспорту измеренное значение мощности экспозиционной дозы - МЭД (в терминах 1999 г.), на расстоянии 1 м от рабочей поверхности источника

(дно) составляло 3,21 -10-4 А/кг.

2. Доверительные границы суммарной погрешности результата измерения МЭД при доверительной вероятности 0,95 % составляли ±10.

3. Активность 60Со в источнике 4270 Ки (1,6-1014 Бк).

4. Размер источника в мм: Ф = 23,0; Н = 22,5.

На время проведения эксперимента, в соответствии с таблицей распада изотопа 60Со, коэффициент снижения активности нуклида составила 0,314, что позволило создать мощность дозы 0,01 Гр за время 15-16 с на расстоянии 171,8 см от источника. Теоретические расчеты подтверждены прямыми дозиметрическими измерениями клиническим дозиметром типа 27012 с камерой 1 см3 и универсальным дозиметром ДКС-101 (свидетельство о поверке

№ 41150.6.Д1235).

Таким образом, на разных установках у-квантов получено экспериментальное подтверждение снижения СДА у спиростом, что является важным аргументом, подчеркивающим опасность действия радиации в столь малой дозе на исследованных представителей биоты.

Теперь перейдем к рассмотрению не менее важного вопроса об установлении наименьшей эффективной дозы у-радиации. В табл. 3 представлены результаты наблюдений в 3-х сериях опытов при минимальной использованной в эксперименте дозе 0,0021 Гр. Заметна тенденция к снижению СДА у спиростом, но эффект не значим при р<0,05.

Показатели СДА в контроле и после облучения в дозе 0,0021 Гр на установке «Луч-1» (Латвия) в трех сериях опытов

Таблица 3

№ серии Контроль Опыт Изменения, %

1 2,1±0,8 1,9±1,0 90,5±6,6

2 1,9±0,6 1,7±0,6 89,5±6,9

3 2,1±0,2 1,8±0,2 85,7±7,8

Среднее значение 2,0±0,5 1,8±0,6 88,6±4,1

М±п - средние значения величин с квадратичной ошибкой, при п=20. В графе «Среднее значение» п=60; р<0,05.

На рисунке, где приведены результаты изменения СДА у спиростом после облучения в дозном интервале 0,0021-1,0 Гр, видно, что эффект снижения СДА происходит «скачкообразно» при дозе 0,01 Гр и сохраняется примерно на одном уровне при дозах у-облучения 0,01-1,0 Гр (максимальная используемая в эксперименте доза), т.е. при увеличении дозы в 100 и даже, как было показано в работах [2, 3], в 10000 раз.

Рис. Зависимость изменения СДА спиростом (в % относительно контроля) от величины дозы радиации от 0,0021 до 1,0 Гр в полулогарифмическом масштабе.

Полученные результаты еще раз подтверждают, что уже весьма малые уровни радиационной загрязненности водоемов опасны в отношении индукции изучаемого повреждения у использованного в работе представителя биоты и подчеркивают прикладной характер исследования.

Литература

1. Мелехова О.П., Сарапульцева Е.И., Евсеева Т.Н. и др. Биологический контроль окружающей среды: биоиндикация и биотестирование: Учебное пособие /Под ред. О.П.Мелеховой и Е.И. Сарапульцевой. М.: Академия, 2008. С. 216-220.

2. Сарапульцева Е.И. Спонтанная двигательная активность инфузорий Sp¡rostomum ambiguum после у-облучения в широком диапазоне доз как информативный метод биотестирования //Радиационная биология. Радиоэкология. 2008. Т. 48, № 3. С. 346-348.

3. Сарапульцева Е.И., Иголкин Ю.В. Наследование снижения спонтанной двигательной активности у одноклеточных гидробионтов Spirostomum атЫдиит после у-облучения в малых дозах //Радиация и риск. 2008. Т. 17, № 3. С. 54-58.

Comparison of the low doses efficiency of 7-irradiation to the Spirostomum ambiguum at the “y-celr and “Lutch Irradiator”. Doses control

Sarapultseva E.I., Brovin A.I.1, Lychagin A.A.1

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

1 Federal Institution - Medical Radiological Research Center of RAMS, Obninsk

The decrease of the spontaneous motional activity of paramecium Spirostomum ambiguum Ehrbg was observed just after irradiation in the 0.01 Gy at the different irradiators with 60Co y-rays ("Lutch Irradiator”, Latenergo, Latvia and “y-Cell”, Canada). It was approximately on the similar level (about 40 % below control) in variety of doses (to 1.0 Gy inclusive). The present result has been interesting in the question of the low doses irradiation activity on the biota.

Ключевые слова: low doses efficiency; y-irradiation; motional activity; paramecium hydrobiontes; doses control.