Научные статьи \ Математика. Естественные науки \ Биологические науки в целом \ Материальные основы жизни. Биохимия. Молекулярная биология. Биофизика

Значимость синергического взаимодействия ионизирующего излучения и других вредных факторов для усиления последствий Чернобыльской аварии

Значимость синергического взаимодействия ионизирующего излучения и других вредных факторов для усиления последствий Чернобыльской аварии

Автор: Петин В.Г., Комарова Л.Н.

Журнал: Радиация и риск (Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра) @radiation-and-risk

Рубрика: Научные статьи

Статья в выпуске: 1-2 т.15, 2006 года.

Бесплатный доступ

Главная цель данной статьи - продемонстрировать возможную значимость синергического взаимодействия ионизирующего излучения и других вредных для здоровья факторов для усиления последствий чернобыльской аварии. На основании многочисленных экспериментальных данных формулируются общие закономерности синергизма, которые не зависят от применяемых агентов, биологических объектов и наблюдаемых эффектов. Предлагается новая концепция механизма синергического взаимодействия и математическая модель, основанная на этой концепции. Сопоставления этой модели с экспериментальными данными продемонстрировали приемлемость предложенной модели для прогнозирования синергизма, его максимальной величины и условий, при котором он достигается. Выявлены и доказаны многие универсальные предсказания этой модели, главнейшие из которых можно резюмировать следующим образом. Во-первых, имеется оптимальное соотношение воздействующих агентов для проявления максимального синергизма. Во-вторых, любое отклонение соотношения воздействующих агентов от оптимального приводит к снижению синергизма. И, наконец, синергизм зависит от интенсивности применяемых агентов: при меньшей интенсивности ионизирующего излучения или других физических факторов (или концентрации химических агентов), необходимо уменьшить интенсивность другого фактора (например, действующую температуру), чтобы сохранить максимальный синергический эффект. Эти данные, в принципе, указывают на возможность синергического взаимодействия вредных факторов, встречающихся в естественной природе. Приводятся примеры значимости синергического взаимодействия различных агентов для усиления последствий чернобыльской аварии.

Еще

Короткий адрес: https://sciup.org/170169908

IDR: 170169908

Significance of synergistic interaction of ionizing radiation and other unhealthy factors for strengthening of Chernobyl accident consequences

The main aim of this paper is to demonstrate a possible significance of synergistic interaction of ionizing radiation and other unhealthy factors for strengthening of Chernobyl accident consequences. Basing on a numerous experimental data, the universal lows of synergism are derived, which are independent on agents applied, biological objects and effects observed. A new conception of mechanism of synergistic interaction is proposed. A mathematical model based on this conception is developed. The comparison of this model with experimental data demonstrated the applicability of the model proposed for prediction of the synergy, its highest value and the condition under which it can be achieved. A lot of universal predictions of this model have been revealed, the cardinal of which being formulated as follows. First of all, there is an optimal ratio of acting agents providing the highest synergistic effect. Secondly, any deviation of this ratio from optimal one resulted in a decrease of the synergy. And at last, the synergy depends on the intensity of the agents employed: at a smaller intensity of ionizing radiation or other physical factors (or the concentration of the chemical agents), one has to reduce the intensity of another factor (for instance, the acting temperature) to preserve the highest synergistic effect. These data, in principle, indicate a potential significance of synergistic interaction at low intensity of adverse factors encountered in the natural environment. Some examples of the significance of synergistic interaction of various agents for strengthening of Chernobyl accident consequences are presented.

Еще

Список литературы Значимость синергического взаимодействия ионизирующего излучения и других вредных факторов для усиления последствий Чернобыльской аварии

  • Динева СБ., Абрамов В.И., Шевченко В.А. Генетические последствия действия нитрата свинца на семена хронически облучаемых популяций Arabidopsis thaliana//Генетика. -1993. -Т. 29. -С. 1914-1920.
  • Жураковская Г.П., Петин В.Г. Влияние мощности дозы на синергизм комбинированного действия ионизирующего излучения и гипертермии//Радиобиология. -1987. -Т. 27. -С. 487-492.
  • Жураковская Г.П., Петин В.Г. Зависимость степени синергизма одновременного действия УФ-света и гипертермии на дрожжевые клетки от интенсивности УФ-света//Цитология. -1988. -Т. 30. -С. 1276-1280.
  • Калугина А.В., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Математическое описание синергического взаимодействия температуры окружающей среды и микроволн при нагреве животных//Радиационная биология. Радиоэкология. -2002. -Т. 42. -С. 223-227.
  • Капульцевич Ю.Г. Количественные закономерности лучевого поражения клеток. -М.: Атомиздат, 1978.-232 с.
  • Колганова О.Н., Жаворонков Л.П., Петин В.Г., Дрозд А.И., Глушакова B.C., Парфенова Т.А. Термокомпенсаторные реакции кроликов на микроволновое облучение при различных температурах окружающей среды//Радиационная биология. Радиоэкология. -2001. -Т. 41. -С. 712-717.
  • Комарова Л.Н., Жураковская Г.П., Петин В.Г. Зависимость синергизма одновременного действия ультразвука и гипертермии от интенсивности ультразвука//Биофизика. -2000. -Т. 45. -С. 125-129.
  • Комарова Л.Н., Петин В.Г., Тхабисимова М.Д. Восстановление дрожжевых клеток после воздействия ионизирующего излучения и гипертермии//Радиационная биология. Радиоэкология. -2002. -Т. 42. -С. 54-59.
  • Комарова Л.Н., Петин В.Г., Тхабисимова М.Д. Восстановление клеток китайского хомячка под влиянием комбинированного воздействия рентгеновского излучения и химических препаратов//Медицинская радиология и радиационная безопасность. -2002. -Т. 47. -С. 17-22.
  • Корогодин В.И. Проблемы пострадиационного восстановления. -М.: Атомиздат, 1966. -391 с.
  • Красавин Е.А. Проблема ОБЭ и репарация ДНК. -М.: Энергоатомиздат, 1981. -192 с.
  • Кузин A.M. Проблема синергизма в радиобиологии//Известия АН СССР, серия биологическая. -1983.-Т. 4.-С. 485-502.
  • Петин В.Г. Генетический контроль модификаций радиочувствительности клеток. -Москва: Энергоатомиздат, 1987. -208 с.
  • Петин В.Г., Дергачева И.П., Жураковская Г.П. Комбинированное действие ионизирующих излучений и других вредных факторов окружающей среды//Радиация и риск. -2001. -Вып. 12. -С. 117-134.
  • Петин В.Г., Дергачева И.П., Романенко А.Г., Рябова СВ. Новая концепция оптимизации и прогнозирования эффектов синергизма при комбинированном воздействии химических и физических факторов окружающей среды//Российский химический журнал. -1997. -Т. 41. -С. 96-104.
  • Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н., Рябова С.В. Зависимость синергизма факторов окружающей среды от их интенсивности//Экология. -1998. -№ 5. -С. 383-389.
  • Петин В.Г., Жураковская Г.П., Лисовский М.А. Некоторые радиобиологические аспекты комбинированных воздействий//Медицинская радиология. -1993. -Т. 38. -С. 18-22.
  • Петин В.Г., Комаров В.П. Количественное описание модификации радиочувствительности. -М.: Энергоатомиздат, 1989. -192 с.
  • Петин В.Г., Комаров В.П., Жураковская Г.П. Теоретическое описание и экспериментальная проверка зависимости синергизма от мощности дозы.//В кн.: «Эвристичность радиобиологии». -Киев, 1988. -С. 68-81.
  • Петин В.Г., Рябченко Н.И., Суринов Б.П. Концепции синергизма в радиобиологии//Радиационная биология. Радиоэкология. -1997. -Т. 37. -С. 482-487.
  • Рассохина А.В., Петин В.Г., Жураковская Г.П. Одновременное действие УФ-света и гипертермии на выживаемость и рекомбинацию дрожжей: влияние интенсивности применяемых агентов на их синергическое взаимодействие//Радиационная биология. Радиоэкология. -2000. -Т. 40. -С. 99-104.
  • Рябова С.В., Петин В.Г. Математическое описание выхода мутаций при комбинированном воздействии различных мутагенов//Генетика. -1998. -Т. 34. -С. 1151-1156.
  • Рябова С.В., Петин В.Г. Возможность прогнозирования синергических эффектов комбинированных воздействий на организменном уровне//Радиационная биология. Радиоэкология. -2000. -Т. 40. -С. 192-196.
  • Тимофеев-Ресовский Н.В., Иванов В.И., Корогодин В.И. Применение принципа попадания в радиобиологии. -М.: Атомиздат, 1968. -228 с.
  • Тиунов Л.А., Жербин Е.А., Жердин Б.Н. Радиация и яды. -М.: Атомиздат, 1977. -144 с.
  • Тхабисимова М.Д., Комарова Л.Н., Петин В.Г. Темновое восстановление диплоидных дрожжевых клеток после одновременного воздействия ультрафиолетового излучения и гипертермии//Цитология. -2002. -Т. 44. -С. 555-560.
  • Ben-Hur E. Mechanisms of the synergistic interaction between hyperthermia and radiation in cultured mammalian cells//J. Radiat. Res. -1976. -V. 17. -P. 92-98.
  • Ben-Hur E., Elkind M.M., Bronk B.V. Thermally enhanced radioresponse of cultured Chinese hamster cells: inhibition of repair of sublethal damage and enhancement of lethal damage//Radiat. Res. -1974. -V. 58.-P. 38-51.
  • Chameaud J., Perraud R., Chretien J., Masse R., Lafuma J. Lung cancerogenesis during in vivo cigarette smoking and radon daughter exposure in rats//Recent Results in Cancer Res. -1982. -V. 82. -P. 11-20.
  • Dethlefsen L.A., Dewey W.C. (Eds.) Third International Symposium: Cancer Therapy by Hyperthermia, Drugs and Radiation. -Bethesda: National Cancer Institute Monograph 61, 1982. -500 p.
  • Hahn G.W. Hyperthermia and Cancer. -N.-Y.: Plenum Press, 1982. -285 p.
  • Haynes R.H. The interpretation of microbial inactivation and recovery phenomena//Radiat. Res. -1966. -Suppl. 6.-P. 1-29.
  • Johnson H.A., Pavelec M. Thermal enhancement of thio-TEPA cytotoxicity//J. Natl. Cancer Inst. -1973. -V. 50. -P. 903-908.
  • Kanno J., Onodera H., Furuta K., Maekawa A., Fasuga Т., Hayashi Y. Tumor-promoting effects of both iodine deficience and iodine excess in the rat thyroid//Toxicol. Pathol. -1992. -V. 20. -P. 226-235.
  • Kim J.K. Petin V.G. Theoretical conception of synergistic interactions//Korean J. Environ. Biol. -2002. -V. 20. -P. 277-286.
  • Kim J.K., Petin V.G., Zhurakovskaya G.P. Exposure rate as a determinant of synergistic interaction of heat combined with ionizing or ultraviolet radiations in cell killing//J. Radiat. Res. -2001. -V. 42. -P. 361-365.
  • Kumar A., Kiefer J., Schneider E., Crompton N.E.A. Inhibition of recovery from potentially lethal damage by chemicals in Chinese hamster V79 A cells//Radiat. Environ. Biophys. -1985. -V. 24. -P. 89-98.
  • Kumar A., Kiefer J., Schneider E., Crompton N.E.A. Enhanced cell killing, inhibition of recovery from potentially lethal damage and increased mutation frequency by 3-aminobenzamide in Chinese hamster V79 cells exposed to X-rays//Int. J. Radiat. Biol. -1985. -V. 47. -P. 103-112.
  • Leenhouts H.P., Chadwick K.H. An analysis of synergistic sensitisation//Br. J. Cancer. -1978. -V. 37, Suppl. 3.-P. 198-201.
  • Leenhouts H.P., Sijsma M.J., Cebulska-Wasilewska A., Chadwick K.H. The combined effect of DBE and X-rays on the induction of somatic mutations in Tradescantia//Int. J. Radiat. Biol. -1986. -V. 49. -P. 109-119.
  • Li G.C., Evans R.G., Hahn G.M. Modification and inhibition of repair of potentially lethal X-ray damage by hyperthermia//Radiat. Res. -1976. -V. 67. -P. 491-501.
  • Murthy M.S.S., Deorukhakar V.V., Rao B.S. Hyperthermic inactivation of diploid yeast and interaction of damage caused by hyperthermia and ionizing radiation//Int. J. Radiat. Biol. -1979. -V. 35. -P. 333-341.
  • Mills M.D., Meyn R.E. Effects of hyperthermia on repair of radiation-induced DNA strand breaks//Radiat. Res. -1981. -V. 87. -P. 314-328.
  • Ohshima M., Ward J. Dietary iodine deficiency as a tumor promotor and carcinogen in male F344/NCr rats//Cancer Res. -1986. -V. 46. -P. 877-883.
  • Pakhomova O.N., Tsyb T.S. Mutagenous effect and the mitotic crossing-over induction in yeasts under combined exposure to alpha-particles and gamma-rays//In: Molecular Mechanisms in Radiation Mutagenesis and Carcinogenesis/Eds. K.H. Chadwick, R. Cox, H.P. Leenhouts, J. Thacker. -Brussels: European Commission, 1994. -P. 203-206.
  • Petin V.G., Berdnikova LP. Effect of elevated temperatures on the radiation sensitivity of yeast cells of different species//Radiat. Environm. Biophys. -1979. -V. 16. -P. 49-61.
  • Petin V.G., Berdnikova LP. Responses of yeast cells to heat applied alone or combined with gamma-rays//Int. J. Radiat. Biol. -1981. -V. 39. -P. 281-290.
  • Petin V.G., Kim J.K. Universal rules of synergistic interaction and their significance in EMF application//WHO Meeting on EMF Biological Effects and Standards Harmonization in Asia and Oceania. -Seoul, Korea, 2001.-P. 116.
  • Petin V.G., Kim J.K., Rassokhina A.V., Zhurakovskaya G.P. Mitotic recombination and inactivation in Saccharomyces cerevisiae induced by (254 nm) radiation and hyperthermia depend on UV fluence rate//Mutation Research. -2001. -V. 478. -P. 169-176.
  • Petin V.G., Kim J.K., Zhurakovskaya G.P., Dergacheva LP. Some general regularities of synergistic interaction of hyperthermia with various physical and chemical inactivating agents//Int. J. Hyperthermia. -2002.-V.18.-P. 40-49.
  • Petin V.G., Kim J.K., Zhurakovskaya G.P., Rassokhina A.V. Mathematical description of synergistic interaction of UV light and hyperthermia for yeast cells//J. Photochem. Photobiol. B: Biology. -2000. -V. 55. -P. 74-79.
  • Petin V.G., Komarov V.P. Mathematical description of synergistic interaction of hyperthermia and ionizing radiation//Mathem. Biosci. -1997. -V. 146. -P. 115-130.
  • Petin V.G., Zhurakovskaya G.P. The peculiarities of the interaction of radiation and hyperthermia in Saccharomyces cerevisiae irradiated with various dose rates//Yeast. -1995. -V. 11. -P. 549-554.
  • Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Komarova L.N. Mathematical description of combined action of ultrasound and hyperthermia on yeast cells//Ultrasonics. -1999. -V. 37. -P. 79-83.
  • Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Pantukhina, A.G., Rassokhina A.V. Low doses and problems of synergistic interaction of environmental factors//In: "Low Dose of Radiation: Are They Dangerous?"/E.B. Bur-lakova (Editor). -New York: Nova Science Publishers Inc, 2000. -P. 155-180.
  • Raaphorst G.P., Azzam E.I., Feeley M.M. Potentially lethal radiation damage repair and its inhibition by hyperthermia in normal hamster cells, mouse cells, and transformed mouse cells//Radiat. Res. -1988. -V. 113.-P. 171-182.
  • Reynolds M.C., Brannen J.P. Thermal enhancement of radiosterilization//Radiation Preservation of Food. -Vienna: International Atomic Energy Agency, 1973. -P. 165-176.
  • Reynolds M.C., Garst D.M. Optimizing thermal and radiation effects for bacterial inactivation//Space Life Sci.-1970. -V. 2. -P. 394-399.
  • Segaloff A., Pettigrew H.M. Effect of radiation dosage on the synergism between radiation and estrogen in the production of mammary cancer in the rat//Cancer Res. -1978. -V. 38. -P. 3445-3452.
  • Shakhtarin V.V., Tsyb A.F., Stepanenko A.F., Lushnikov E.F., Snykov V.P., Orlov M.Yu., Trofimova S.F. Iodine deficiency and thyroid cancer morbidity following the accident at the Chernobyl power plant//Radiation and Thyroid Cancer/Ed. by G. Thomas, A. Karaoglou, E.D. Williams. -Singapure, New Jersey, London, Hong Kong: Word Scientific, 1999. -P. 277-282.
  • Stewart F.A., Denekamp J. Combined X-rays and heating: is there a therapeutic gain?//In: Cancer Therapy by Hyperthermia and Radiation/Ed. by С Streffer. -Baltimore-Munich: Urban & Schwarzenberg, 1978. -P. 249-250.
  • Streffer C, Miiller W.-U. Radiation risk from combined exposures to ionizing radiations and chemicals//Adv. Radiat. Biol. -1984. -V. 11. -P. 173-210.
  • Streffer C., Vaupel P., Hahn G. Biological Basis of Oncologic Thermotherapy. -Berlin: Springer Verlag, 1990.-418 p.
  • Tobias C.A. The repair-misrepair model in radiobiology: comparison to other models//Radiat. Res. -1985. -V. 104, Suppl. 8, part 2. -P. 77-95.
  • Trujillo R., Dugan V.L. Synergistic inactivation of viruses by heat and ionizing radiations//Biophys. J. -1972.-V. 12.-P. 92-113.
  • Urano M., Kahn J., Majima H., Gerweck L.E. The cytotoxic effect of cis-diamminedichloroplatinum (II) on culture Chinese hamster ovary cells at elevated temperatures: Arrhenius plot analysis//Int. J. Hyperthermia. -1990.-V. 6.-P. 581-590.
  • Zaider, M., Rossi H.H. The synergistic effects of different radiations//Radiat. Res. -1980. -V. 83. -P. 732-739.
  • Zyb A.F., Petin V.G., Rudakov I.A. Some regularities of cell radiosensitivity modification//Studia Bio-physica. -1981. -V. 86. -P. 43-44.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp