Основы общей и сельско-хозяйственной радиобилогии - Гудков И.Н.
ISBN 5-7987-0005-4
Скачать (прямая ссылка):
Остановимся на характеристике основных физических факторов, определяющих состояние растения в момент его облучения.
5.1.1. Газовая среда
Изменение газового состава атмосферы, в которой находится растение при облучении, в значительной степени влияет на его радиоустойчивость. Так, еще в 1921—23 гг. немецкий физиолог растений Е. Петри, работая с проростками пшеницы с целью выявления влияния активности обмена веществ на чувствительность к рентгеновским лучам, показал, что облучение в атмосфере углекислого газа понижает радиочувствительность. Он пришел к заключению, что в отсутствие кислорода с замедлением реакций метаболизма в растении наступает состояние, напоминающее до некоторой степени анабиоз, которое способствует повышению радиоустойчивости. Несколько позднее английские исследователи С. Хеншоу и Д. Френсис также в опытах с пшеницей и Д. Моттрэм в опытах с конскими бобами показали, что свойством ослаблять лучевое поражение обладает газообразный азот. В последующем было установлено, что замена кислорода любым газом приводит к радиозащитному эффекту. Это явление, названное «кислородным эффектом», является крупнейшим открытием в радиобиологии, сыгравшим огромную роль в ее становлении на теоретическую основу.
Первое глубокое изучение кислородного эффекта было проведено в 30-х годах известным английским радиобиологом Л. Г. Греем, именем которого названа единица поглощенной дозы ионизирующего излучения. Работая также с растениями, он показал, что максимум кислородного эффекта достигается при содержании его в атмосфере около 20 % (содержание кислорода в воздухе у земной поверхности составляет 20,9 %). В последующем это было подтверждено многими иследователями
(рис. 21). Эксперименты с растениями позволили ему сделать ряд открытий, касающихся радиобиологических свойств опухолевых тканей млекопитающих и лучевой терапии.
В настоящее время существует два определения кислородного эффекта. Под первым из них понимается явление усиления радиационного поражения при повышении концентрации кислорода в среде по сравнению с наблюдаемым в результате облучения в анаэробных условиях (аноксия). действие пониженного содержания кислорода (гипоксия) при облучении живых организмов ионизирующей радиацией. Легко заметить, что обе формулировки не противоречат друг другу, а лишь рассматривают одно явление с разных сторон.
Кислородный эффект ¦— универсальное явление в радиобиологии. Он проявляется у всех биологических объектов и на всех уровнях организации живой материи, значительно ослабляя все радиобиологические реакции и повышая выживаемость организмов при уменьшении в ;среде концентрации кислорода. Но то, что именно растения стали объектом, на котором эффект был открыт и впервые изучен, нельзя считать случайным. Растение—¦ весьма удобный объект для решения подобных задач. Даже в вегетирующем состоянии оно может переносить условия глубокой многочасовой гипоксии. Совершенно уникальными особенностями в этом отношении обладают семена. Так, в одном из наших опытов семена гороха сохраняли способность к прорастанию после двухлетнего хранения в вакууме при 1,33 Па, то есть в условиях ано-ксии.
В этом отношении их можно сравнить лишь со спорами некоторых микроорганизмов. Но в отличие от последних семена являются многоклеточными организмами, и их зародыши несут в себе зачатки корня, стебля, нескольких первых листьев и других органов.
л A se/ю, Гр 30
20
10
о
о W го зо ьо Содержание кислорода, %
Рис. 21. Полулетальные дозы гамма-радиации для проростков гороха в зависимости от концентрации в среде кислорода
Под вторым — защитное
Рис. 22. Зависимость кислородного эффекта от стадии прорастания семян гороха:
1 — облучение в атмосфере азота;
2 — облучение в воздухе; 3 — коэффициент кислородного усиления (ККУ)
Механизм защитного действия гипоксии объясняется обычно тем, что при облучении в присутствии кислорода образуются перекисные свободные радикалы типа Н0'2 или О^, усиливающие действие излучений на жизненно важные макромолекулы и структуры клеток и ослабляющие эффективность внутриклеточных защитных систем. Четкая зависимость между содержанием в среде кислорода и радиобиологическим эффектом, приведенная на рис. 21, является достаточно весомым подтверждением этому.
Количественным выражением изменения эффективности облучения под влиянием кислорода является величина, называемая коэффициентом кислородного усиления (ККУ), представляющая собой отношение величины дозы при облучении в условиях гипоксии к дозе, обусловливающей такой же радиобиологический эффект при облучении в воздухе. Иногда его выражают и другим показателем ¦—фактором изменения дозы (ФИД), который обычно используется для оценки эффективности действия радиозащитных и радиосенсибилизирующих факторов. Он представляет собой отношение величины дозы при облучении объекта с использованием такого фактора (в случае с кислородным эффектом им является гипоксия) к дозе облученного контроля, вызывающей такой же эффект.
