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

В сообщении [2] нами было показано снижение спонтанной двигательной активности (СДА) инфузорий Spirostomum ambiguum после γ-облучения в широком диапазоне доз, включая малые значения. Минимальная доза, вызывающая эффект, составляла 0,01 Гр и была получена на установке «γ-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 γ-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 лабо раторией 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 «γ-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 γ-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 Microsoft®Excel'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 Гр, полученной на разных установках.

Сначала рассмотрим изменение СДА у спиростом после облучения на установке «γ-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 Гр на установке «γ-cell» ( 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 ± n – средние значения величин с квадратичной ошибкой, при n=20. В графе «Среднее значение» n=60; p<0,05.

При расчете мощности дозы на установке «γ-cell» 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 Гр. 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 %.

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

Таблица 2

№ 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 ± n – средние значения величин с квадратичной ошибкой, при n=20. В графе «Среднее значение» n=60; p<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 γ-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 γ-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 γ-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 ± n – средние значения величин с квадратичной ошибкой, при n=20. В графе «Среднее значение» n=60; p<0,05.

На рисунке, где приведены резул ьтаты 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 γ-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 исследова- ния.