Кислородный эффект – универсальное явление в радиобиологии

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Международный экологический институт имени

А.Д. Сахарова» БГУ

Заочная форма обучения

Специальность «Медицинская экология»

Кафедра общей биологии и генетики

Контрольная работа по дисциплине «Основы радиобиологии и радиационная безопасность»

Тема: «Кислородный эффект – универсальное явление в радиобиологии»

Студента 3 курса Фостий М.Д.

Группа: А92МЕЭ3

Номер зачетной книжки: 1949363

Оценка_________

    Дата_________

          Подпись преподавателя_________        

Минск 2021

Кислородным эффектом в радиобиологии называют явление усиления поражающего действия ионизирующего излучения в присутствии кислорода в момент облучения. То есть кислород проявляет радиосенсибилизирующее действие, является радиосенсибилизатором. Однако на практике часто приходится обсуждать не сенсибилизирующие свойства кислорода, а радиозащитное действие гипоксии. Кислородный эффект наблюдается при облучении различных объектов — целых организмов, клеток и простых модельных систем. Для количественной оценки кислородного эффекта используют величину ФИД (фактор изменения дозы), который в данном случае называют также коэффициентом кислородного усиления (ККУ). ККУ при облучении животных рассчитывается как отношение ЛД50 в условиях гипоксии к ЛД50 в нормальных условиях:

[pic 1]

Рисунок 1 – Расчет ККУ при облучении животных.

 Кривая гибели животных после облучения в условиях гипоксии сдвигается в область более высоких доз как показано на рис. 2.

[pic 2]

Рисунок 2 – Кривые гибели животных при облучении в нормальных условиях и при гипоксии.

При облучении животных заметное снижение радиочувствительности, по сравнению с нормальным атмосферным воздухом, наблюдается примерно при 10%-ном содержании кислорода и ниже. Максимальный ФИД при гипоксии для животных не превышает 2. Длительность кислородного эффекта у животных невелика, т.е. защитное действие гипоксии снижается при длительном нахождении в гипоксических условиях. При облучении клеток, микроорганизмов и макромолекул ККУ рассчитывается как отношение доз, вызывающих одинаковый радиобиологический эффект в условиях гипоксии (или аноксии) и при нормальной аэрации. Часто для определения ККУ используется соотношение доз D0 в условиях гипоксии (или аноксии) к D0 в нормальных условиях:

[pic 3]

Рисунок 3 –  расчет ККУ при облучении клеток, микроорганизмов и макромолекул.

Кривые выживаемости клеток китайского хомячка, облученных на воздухе и в азоте. Как видно из рисунка, для снижения фракции выживших клеток до 0.01 (1%) от исходной при облучении на воздухе потребовалась доза 8.9 Гр, а при облучении в аноксии (отсутствие кислорода) – 25 Гр. Величина D0 равна 1.5 и 4.5 Гр, соответственно. Таким образом, кислород повысил радиочувствительность клеток в 2.8 раза (25/8.9 = 2.8), т.е. он сенсибилизировал клетки с ФИД = 2.8.

[pic 4]

Рисунок 4 – Кривые выживаемости клеток китайского хомячка.

Наиболее четко кислородный эффект наблюдается при облучении редкоионизирующими излучениями, т.е. когда линейная плотность ионизации (ЛПИ) низкая. С увеличением ЛПИ кислородный эффект быстро уменьшается и полностью отсутствует при α‑облучении, характеризующимся высокой ЛПИ. Представлены различные варианты проявления кислородного эффекта в зависимости от применяемого вида ионизирующего излучения. Как видно из рисунка, самая высокая величина ККУ = 2.5 наблюдается при действии рентгеновского излучения.