Некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий

Восканян, Каринэ Шаваршовна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий
ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий"

19-2003-222

На правах рукописи

ВОСКАНЯН Каринэ Шаваршовна

НЕКОТОРЫЕ ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ИОНИЗИРУЮЩИХ И ЛАЗЕРНЫХ ИЗЛУЧЕНИЙ НА КЛЕТКИ БАКТЕРИЙ

Специальность: 03.00.01 —радиобиология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора биологических наук

Обнинск 2003

Работа выполнена в Объединенном институте ядерных исследований (г. Дубна, РФ)

Официальные оппоненты

Доктор биологических наук, профессор, академик РАЕН Корогодин Владимир Иванович

Доктор биологических наук, профессор Веселовский Владимир Александрович

Доктор биологических наук Ульяненко Степан Евгеньевич

Ведущая организация

Государственный научный центр - Институт биофизики Министерства здравохранения Российской Федерации

Защита состоится " —" "..............." 2004г. в "-" часов

на заседании диссертационного совета Д 001.011.01 при государственном учреждении Медицинском радиологическом научном центре РАМН (249036, г. Обнинск Калужской области, ул. Королева, 4) С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Медицинского радиологического научного центра Российской академии медицинских наук.

Автореферат разослан " —" "...........

Ученый секретарь диссертационного совета Доктор медицинских наук, профессор

2003г.

В.А. Куликов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

Начиная с первых минут своего существования все живые организмы подвергаются воздействию разных видов излучений и поэтому исследование воздействия этих излучений на биологические объекты представляет большой интерес.

Известно, что человек находящийся в средних широтах на уровне моря, подвергается воздействию отдельных видов лучистой энергии в следующих количествах: инфракрасной радиации около 0,5-0,7 кал /см2.мин; видимого света

- порядка 20000-30000 лк или около 0,4 кал /см2.мин; ультрафиолетовой радиации

- около 50-60 мкал /см2, мин, и наконец, радиоактивных излучений в пределах 100-118 мрад/год или 30-60 мкрад/ч. Защита живых организмов от повреждающего действия этих излучений является одной из актуальных и чрезвычайно сложных проблем в современной биологии и радиобиологии, в частности. Оценка радиационной опасности космического излучения представляет сложную и многогранную задачу. Трудности ее решения, обусловлены с одной стороны, отсутствием достаточно полных данных о стохастических и нестохастических эффектах, обусловленных отдельными видами космического излучения, а с другой стороны, чрезвычайно высокими материальными затратами. Это особенно касается излучений видимого и инфракрасного диапазонов светового спектра (область от 0,38 - 10 мкм). Литературных данных по действию этих излучений на биологические объекты мало, они не систематизированы, выполнены на различных биологических объектах, что существенно затрудняет их анализ, механизмы их воздействия непонятны. Между тем, именно такого характера сведения необходимы для разработки и обеспечевания допустимых уровней воздействия различных видов излучения на организм человека. Кроме того, актуальность изучения биологических эффектов, обусловленных воздействием электромагнитных

НОС. НАЦИОНАЛЬНА« БИБЛИОТЕКА

излучений различных спектральных диапазонов, определяется широким кругом и практических задач в таких областях науки как общая радиобиология, фотобиология, радиология, генетика, радиационная гигиена, лазерная медицина, космическая биология и др.

Необходимо отметить, что появление оптических квантовых генераторов открыло широкие возможности для проведения исследований по биологическому воздействию широкого спектра электромагнитных излучений. Лазеры представляют собой удобный инструмент для осуществления оптического воздействия на живую материю. Современные лазерные установки дают возможность получить оптическое излучение нужного спектрального диапазона, варьировать мощностью излучения, частотой повторения импульсов, их длительностью, размером сечения лазерного пучка и т.д. Лазерное излучение может использоваться как для стимулирования жизненно важных процессов в клетках и организмах, так и для их подавления. Последствия таких воздействий исследуются различными методами современной биологии и медицины. Начиная с 1965 года, начался буквально шквал работ по исследованию действия лазерного излучения на различные биологические объекты. В конце 60-х годов в СССР зародилось и в дальнейшем получило широкое применение лазеров в медицине. Сейчас трудно найти такую область медицины, где не применялись бы лазерные установки. Лазеры широко используются также в различных областях науки и техники, и в связи с этим, значительно увеличилось количество людей работающих с лазерами. В настоящее время, исследования биологического действия лазерных излучений разных длин волн представляют научный интерес не только как фундаментальные и прикладные исследования, но и как фактор воздействия, требующего обеспечения безопасности людей работающих с лазерами. Важнейшими областями таких исследований, на наш взгляд, являются исследования по летальному, мутагенному и канцерогенному действию лазерных излучений. О способности УФ света оказывать на клетки летальное, мутагенное и канцерогенное воздействие известно давно, чего нельзя сказать об излучениях видимого и инфракрасного диапазонов. Долгое время считалось, что эти

излучения могут оказать летальное и мутагенное воздействие на биологические объекты только по механизму фотодинамического эффекта при наличии фотосенсибилизаторов. Результаты исследований последних лет, в частности экспериментальные материалы полученные нами, показали, что видимый свет разных длин волн, а также инфракрасное излучение способны оказать биологическое воздействие на живые организмы также путем прямого фотовозбуждения, без присутствия фотосенсибилизаторов:

Большой интерес представляют также исследования по фоторадиационным воздействиям. В литературе данных по комбинированным и одновременным облучениям биологических объектов ионизирующими излучениями и излучениями в диапазоне оптических частот очень мало. Исключение составляют исследования с использованием широкого спектра УФ излучения. Это проблема имеет особое значение в тех случаях, когда биологический объект оказывается в естественном комбинированном поле излучений с различными физическими свойствами.

Нам представляется, что одним из путей понимания механизмов биологического воздействия излучений различных спектральных областей (в том числе и лазерных излучений) является поиск общих закономерностей действия всего спектра электромагнитных излучений на биологические объекты. Сопоставление эффектов ионизирующего излучения и света с различной длиной волны существенно расширит границы наших представлений о механизмах, лежащих в основе реакции клеток на воздействие излучений. Для этого необходимо проведение систематических исследований действия ионизирующих и оптических излучений на одном определенном биологическом объекте. Прежде всего, необходимо детально исследовать воздействие излучений видимого и инфракрасного диапазонов на биологические объекты, поскольку, как уже отмечалось выше, о воздействии излучений именно этих спектральных областей на биологические объекты известно очень мало.

Цель и задачи исследования

Целью данной работы являлось выявление общих закономерностей действия на клетки бактерий ионизирующих излучений и лазерных излучений различных спектральных областей. При выполнении работы было необходимо решить следующие задачи:

- исследовать радиобиологическое действие гамма лучей и альфа-частиц на клетки бактерий E.coli К-12 разных генотипов;

- исследовать биологическое действие лазерных излучений видимой (633 нм, 532 нм), ультрафиолетовой (270 нм, 216 нм) и инфракрасной (1220 -1320 нм) областей на клетки E.coli K-12 разных генотипов;

определить зависимости биологического действия лазерных излучений различных спектральных областей на клетки E.coli K-12 от дозы и мощности дозы облучения;

изучить последовательное и одновременное действие ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий Ecoli К-12 разных генотипов;

проверить предположение о том, что при биологическом действии на бактерии E.coli видимого излучения первичными фоторецепторами являются клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему этих клеток.

- сопоставить результаты по действию ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий Ecoli K-12 разных генотипов с целью выявления общих закономерностей их действия

Научная новизна и практическое значение работы 1. Впервые проведены систематизированные исследования по биологическому действию ионизирующих и лазерных излучений на одном биологическом объекте.

2. Впервые показано, что лазерные излучения видимой спектральной области (532 нм и 633 нм) оказывают на клетки бактерий E.coli К-12 разных генотипов летальное и мутагенное воздействие.

3. Установлено, что облучение клеток бактерий E.coli К-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм приводит к задержке первого после облучения деления клеток: время задержки зависит от дозы облучения.

4. Впервые обнаружено, что кривые частоты мутирования клеток бактерий (lac"' —> lac" мутации) в случаях их облучения видимым (532 и 633 нм) и УФ (270 и 216 нм) излучениями имеют одинаковую форму.

5. Показано, что эффективность воздействия всех исследованных видов лазерных излучений на клетки бактерий E.coli К-12 генетически детерминирована - зависит от репарационного генотипа клеток.

6. Впервые проведены эксперименты по последовательному и одновременному облучению клеток бактерий E.coli K-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм и ионизирующими излучениями, показывающие, что результаты фоторадиационных воздействий зависят от варианта комбинации, дозы каждого вида излучения и временного интервала между этими облучениями.

7. Впервые установлено, что предварительное, последующее и одновременное с ионизирующим излучением облучения клеток бактерий E.coli K-12 разных генотипов лазерными излучениями видимого диапазона (633 и 532 нм) снижают повреждающее действие ионизирующих излучений.

8. Впервые показано, что лазерные излучения ближней инфракрасной области света (1220 - 1320 нм) оказывают на клетки бактерий летальное воздействие, которое максимально эффективно при длине волны излучения 1270 нм (соответствующему главному максимуму поглощения молекулярного кислорода). Эффективность лазерного воздействия зависит от мощности дозы и генотипа клеток.

9. Впервые выявлены некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий.

Результаты проведенных исследований важны для обеспечения радиационной безопасности людей, представляют большой научный интерес для понимания механизмов и закономерностей биологического действия электромагнитных излучений видимой и ИК областей спектра. Полученные результаты могут быть использованы в лазерной медицине, радиационной защите, микробиологии, в области космической биологи и медицины, в различных областях народного хозяйства. Они также могут быть использованы при разработке вопросов санитарно-гигиенического нормирования для лиц, работающих с лазерами в профессиональных условиях.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав и выводов; изложена на 243 страницах машинописного текста, иллюстрируется 29 рисунками и 8 таблицами. Список литературы содержит 325 наименований.

Апробация работы.

Научные результаты и выводы, сформулированные в , диссертации докладывались на первой (г. Дубна, Россия, 1997) и второй (г. Дубна, Россия, 2001.) международных конференциях «Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии», на III (Будапешт, Венгрия, 1989), VII (Стреза, Италия, 1997), VIII (Гранада, Испания, 1999) и IX-ом (Лилхаммер, Норвегия, 2001) конгрессах Европейского общества по Фотобиологии, на Европейской Неделе Биомедицинской Оптики (EBIOS 2000, Амстердам, Нидерланды), на международных конференциях «Лазеры 97» (Ню-Орлеан, США), «Лазеры 95» (Чарлстон, США), «Лазеры 94» (Кюбек, Канада), «Лазеры 93» (Невада, США), «Лазеры 90» (Болгария), на 4-ом симпозиуме по Биохимии (Айзенах, Германия, 1988) и на многих других международных конференциях. Результаты работы докладывались также на научных семинарах Объединенного института ядерных исследований, на ежегодных конференциях НПО «Лазерная техника»

Ереванского госуниверситета, на семинарах Лаборатории радиационной биофизики Ереванского физического института.

На защиту выносятся: Результаты экспериментов по действию ионизирующих излучений на клетки бактерий Е. coli K-12 разных генотипов.

Результаты опытов по действию лазерных излучений видимого диапазона (633 нм и 532 нм) на клетки бактерий Е. coli К-12 разных генотипов.

Результаты фоторадиационных воздействий ионизирующих

излучений и лазерных излучений видимой области на клетки бактерий Е. coli К-12 разных генотипов.

Экспериментальные результаты по действию лазерных УФ излучений с длинами волны 216 нм и 270 нм клетки бактерий Е. coli K-12.

- Результаты исследований по действию лазерных излучений ИК области (1220-1320 нм) на клетки бактерий Е. coli К-12 разных генотипов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Материалы иметоды исследований

1. Штаммы. - В работе использованы следующие штаммы бактерий Escherichia coli K-12: дикий тип АВ 1157 (thr-1 leu-6 рго-А2 his-4 arg ЕЗ lacYl gal K2 ага-14 xyl-5 mtl-1 tsx-33 str A31 sup E37): у - резистентный мутант BL 1114 (Gamr 444); радиочувствительные мутанты АВ 2463 (rec A 13 ) и Р 3478 (pol А Г) а также штамм HS Ecoli K-12 H(все штаммы из коллекции ЛИЯФ РАН). 2 Среды - Использовали среды - МПА (мясо - пептонный агар производства Института микробиологии им.-Гамалеи, г. Москва) и голодный агар (агар - агар -

10 г/л). Разведение клеточной суспензии проводили в физиологическом растворе (0,85 % №С1)

3 Источники излучений - Для решения поставленных перед настоящим исследованием задач были использованы разные типы лазеров, источник а -частиц и рентгеновская установка.

Лазерное облучение - Были использованы гелий-неоновые лазеры непрерывного действия ЛГ-52-3 и ЛГ-75 с мощностями излучения 2 мВт и 4,8 мВт соответственно. Длина волны излучения 633 нм. Использовался также лазер ЛТИ-501 с длиной волны 1060 нм. Для получения излучения с длиной волны 532 нм (частота повторения импульсов 7 кГц, диаметр пучка 6 мм) излучение этого лазера преобразовывалось с помощью нелинейного кристалла УОз Мощность излучения измеряли с помощью прибора ИМО-2Н. Энергию считали умножением средней мощности на время облучения, плотность энергии — делением энергии на площадь сечения пучка. В качестве источника УФ излучения использовали пикосекундный Иттриум алюминат № лазер с двумя усилителями и преобразованием частоты в четвертую и пятую гармоники

нм). Используемое УФ излучение имело следующие параметры: энергия одного импульса Е = 0,1 - 1 мДж, длительность импульса т = 15 пс, частота повторения импульсов Г = 2 Гц. При исследовании мутагенного действия лазерных излучений видимого диапазона использовали непрерывный гелий-неоновый лазер ЛГ-75 (Львов, Украина) с длиной волны = 633 нм и квазинепрерывный лазер ЛТИ-702 (г. Саратов, НПО "Полярон", Россия) с длиной волны Х= 532 нм (длительность импульса х =175 не). В качестве источника ИК излучения использовали ПГС (параметрический генератор света) на П№СЬ накачиваемый излучением второй гармоники №УАв лазера. Длина волны излучения Я. = 1220 - 1320 нм, длительность импульса т = 15 не, мощность дозы 24 мВт или 40 мВт. Облучение клеток лазерным излучением проводили в монослое на поверхности "голодного " агара. Размер облучаемой клеточной суспензии (0,07 см2) всегда был меньше размера сечения лазерного пучка.

а - облучение - В качестве источника а - частиц использовали плоский, толстый а - источник 239 Ри. Облучение клеток проводили на поверхности "голодного " агара. Расстояние между источником и монослоем клеток составляло 4,5 мм, энергия частиц - 5, 5 МэВ, значение ЛПЭ - 101 КэВ/мкм, мощность дозы — 0,35 Гр/с.

Рентгеновское облучение - Облучение клеток рентгеновскими лучами проводили с использованием аппарата РУП-200-20-5 ( нефильтрованное излучение, напряжение на трубке — 200 кВ, сила тока - 14 мА, мощность дозы -0,58 Гр/с).

4.Определение радиочувствительности - Выращивание бактериальных культур проводили на полноценной питательной среде МПА до стационарной фазы роста. Облучение клеток бактерий проводилось при комнатной температуре в монослое на поверхности "голодного " агара. Разведения клеточной суспензии для облучения и контроля готовили с таким расчетом, чтобы в каждой чашке вырастало от 100 до 300 колоний. Выживаемость клеток определяли подсчетом макроколоний, вырастающих через 2 суток при 37 °С. Каждый опыт повторялся 510 раз. Стандартная ошибка определения средних значений выживаемости клеток при усреднении результатов разных опытов, как правило, не превышала 5 %. 5 Комбинированное облучение В экспериментах по последовательному облучению клеток бактерий ионизирующим и лазерным излучениями временной интервал между этими видами облучения не превышал 120 с. Одновременное облучение клеток лазерным и а - излучениями осуществляли следующим образом: облучаемые пробы бактерий помещали в камеру а - источника, куда призмой направлялся лазерный пучок.

6. Определение частоты мутирования - Для определения мутированных клеток использовали так называемый метод "бутербродного посева ". Облученные образцы бактерий смывались с поверхности твердого агара с помощью физиологического раствора и сеялись на чашки Петри заполненные 12 мл селективной среды МПА (для получения селективной среды в среду МПА добавляли 50 мл трифенилтетразолинхлорида до автоклавирования и 50 мл 20 %

лактозы на 1 литр селективной среды после нее). Затем чашки Пери заливались вторым слоем питательной среды в количестве 10 мл при температуре агара 42 °С. Параллельно осуществляли посев клеток для определения выживаемости. Растущие на полной питательной среде клетки Ecoli восстанавливают бесцветный тетразолий до ярко-красного формазана. При низких значениях рН, при сбраживании лактозы, биологическое восстановление тетразолия подавляется. В результате на такой среде (в присутствии лактозы) колонии 1ас+ имеют белый цвет, а колонии lac - ярко красный. Счет мутированных колоний проводили с помощью микроскопа МВС-9. Для подсчета колоний под микроскопом использовали специально изготовленную сетку, разделенную на 287 квадратов размером 5x5 мм. Частоту мутирования определяли как соотношение числа мутированных колоний (Nm) к числу выживших клеток (N). Число спонтанных мутаций определенных по той же методике в контрольной (необлученной) культуре было в среднем ровно 10-7. Проводилось 5-7 независимых экспериментов, и стандартная ошибка для каждой экспериментальной точки не превышала 5 %.

7 Регистрация времени задержки первого деления клеток. - Для регистрации времени задержки деления контрольные и облученные клетки рассевали на лавсановые ядерные фильтры (диаметр пор 0,53 мкм), нанесенные на поверхность твердой питательной среды, и помещали в термостат при 37 °С. Через определенные сроки клетки смывали с пленок и высевали на твердую питательную среду. О делении судили по увеличению числа колониеобразующих клеток. Каждый опыт повторялся 5-10 раз. Стандартная ошибка, определения средних значений колониеобразующих клеток при усреднении результатов опытов, как правило, не превышала 5 %.

8. Статистическая обработка результатов - Результаты экспериментов обрабатывали на вычислительном комплексе Искра-1256 с использованием метода наименьших квадратов и t - критерия Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 1. Действие ионизирующих излучений с разными ЛПЭ на клетки бактерий Escherichia coil К— 12разныхгенотипов.

Кривые выживания клеток 4-х штаммов бактерий E.coli К-12 при облучении их рентгеновскими лучами и а - частицами приведены на рис.1 и 2. Форма представленных кривых хорошо совпадает с формой кривых выживания клеток этих штаммов, описанных в литературе: наибольшей чувствительностью к рентгеновским лучам обладают клетки гес А" - и pol А' - мутантов. Высокая радиочувствительность гес А' - мутанта связана с тем, что продукт гена rec A необходим для регулирования процесса деградации в дорепликативной репарации ДНК. При подавлении гес А функции наблюдается резкое возрастание деградации ДНК. Однако быстрая система репарации у этого штамма функционирует столь же эффективно, как и у клеток "дикого" типа. Радиочувствительность pol А" мутанта обусловлена недостаточностью ДНК полимеразы 1, которой принадлежит ведущая роль в инцизионном репарационном пути (быстрая репарация).

Известно, что облучение ионизирующим излучением клеток, относящихся к разным таксономическим группам, может привести к временной задержке их первого пострадиационного деления. Результаты наших опытов с выдерживанием клеток бактерий E.coli К-12 " дикого" типа на поверхности твердой питательной среды при температуре 37 °С показали, что интактные клетки делятся примерно через 1,5 часа после посева, в то время как клетки бактерий облученные а- частицами в дозе 210Гр делятся только через 2,5 часа.

Действие ионизирующих излучений на клетки бактерий E.coli К-12 хорошо изучено, и для сравнения полученных данных при использовании других видов излучения всегда можно найти для этого литературные источники. Исходя из таких соображений, мы ограничились вышеприведенными экспериментами действия ионизирующих излучений на эти клетки.

Доза, Гр 100 30» 500 700 900

Рис. 1. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ 1157 (1), Р 3478 (2), ВЬ 1114 (3) и АВ 2463 (4), облученных рентгеновскими лучами.

По оси абсцисс - доза облучения, Гр; по оси ординат - выживаемость, %.

Доза, Г)? 100 300 500 700

Рис. 2. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ 1157 (1), Р 3478 (2), ВЬ 1114 (3) и АВ 2463 (4),облученных а - частицами.

По оси абсцисс - доза облучения, Гр;по оси ординат - выживаемость, %.

2. Действие лазерных излучений видимого диапазонана на клетки бактерий Е.соН К-12 разных генотипов.

Для изучения биологического воздействия лазерных излучений видимого диапазона, нами были выбраны две длины волны — X = 633 нм и X = 532 нм. Выбор наш пал на эти длины волны не случайно. В клинической практике получило широкое применение низкоинтенсивное излучение He-Ne лазера (X — 632,8 нм), которое, несомненно, является успешным в лечении ряда заболеваний, где традиционное медикаментозное лечение является малоэффективным. Однако, систематические исследования (зависимости от длины волны, дозы, интенсивности) о воздействии низкоинтенсивного видимого монохроматического света на клеточном уровне практически отсутствуют. Вторая длина волны - 532 нм была выбрана с целью проверки имеющегося в литературе предположения о том, что клеточные. цитохромы, входящие в дыхательную систему бактерий могут быть первичными фоторецепторами ответственными за биологические эффекты, вызванные излучением с длиной волны 633 нм. На наш взгляд, такой выбор позволяет исследовать закономерности воздействия лазерных излучений видимой области на клетки бактерий, одновременно получая информацию, которая может быть очень полезной для лазерной медицины.

На рис.3 показана зависимость выживаемости клеток 4-х штаммов бактерий .Е.соН К-12 от дозы их облучения гелий-неоновым лазером. Как следует из рис.3, чувствительность клеток к лазерному излучению в ряде исследованных штаммов уменьшается в следующем порядке: радиочувствительные мутанты, дикий тип, суперрезистентный мутант, т.е. чувствительность клеток изученных нами штаммов Е.соН К-12 к редкоионизирующему излучению и к излучению с длиной волны 633 нм описываются сходной по направленности картиной.

При количественном изучении биологического действия радиации обычно

исследуют зависимость биологического эффекта от дозы облучения. Однако, для

ряда реакций эффект облучения зависит и от мощности дозы. Эта зависимость

характеризуется в радиобиологии понятием "фактор времени ". Для того чтобы

выяснить играет ли существенную роль "фактор времени " в условиях наших

экспериментов, нами были проведены эксперименты по изучению влияния

мощности излучения гелий-неонового лазера на выживаемость клеток Е coli K-12 "дикого" типа (при комнатной температуре 25 °С). Результаты экспериментов показали, что эффект, вызванный данной дозой, определяется только величиной этой дозы, интенсивность излучения не играет практически никакой роли.

Были проведены также исследования по влиянию излучения гелий-неонового лазера на срок деления клеток бактерий Е coli K-12. Они показали, что облучение клеток лазерным излучением приводит к задержке деления. Контрольные клетки, так же, как и клетки облученные лазерным излучением в дозе 1,3- 10 мДж/см2, делились через 1,5 часа, а клетки, подвергнутые лазерному воздействию в большей дозе делились только через 2,5 ч.

Эти результаты указывают на существование некоторых общих закономерностей действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий. Поэтому можно было предположить, что в случае лазерного облучения клеток гибель их тоже связана с повреждениями молекул ДНК. Если такое предположение верно, то лазерное облучение должно привести также к образованию мутаций в клетках бактерий.

В связи с этим, нами были проведены эксперименты по исследованию образования прямых мутаций в лактозном опероне мутации) клеток

Е coli K-12 штаммов Hfr Н и Р 3478. Результаты этих экспериментов приведены на рис. 4 и 5. Видно, что излучение с длиной волны Х= 633 нм оказывает на клетки бактерий не только летальное, но и мутагенное воздействие. Для обоих штаммов наблюдается одинаковая по форме кривая частоты мутирования - при плотности энергии равной 3,2-104 мДж/см2 наблюдается максимум частоты мутирования, затем кривая идет на спад, а при более высоких дозах снова наблюдается рост частоты мутирования.

Объяснить механизмы летального и мутагенного воздействия излучения с длиной волны X = 633 нм очень трудно, т.к. известно, что ни белки, ни нуклелновые кислоты не поглощают в данной спектральной области. Очевидно, что воздействие носит опосредованный характер. Предполагается, что первичными фоторецепторами при таком воздействии могут являться

клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему клеток бактерий и имеющие максимум поглощения в красной области спектра. Если на самом деле первичными фоторецепторами в данном случае являются» цитохромы, то подобные эффекты должны наблюдаться при облучении клеток зеленым светом, который, как известно, также йоглощается цитохромами.

Для проверки этого предположения нами были проведены исследования по летальному и мутагенному воздействию зеленного света с длиной волны нм на Hfr H штамм клеток бактерий E.coli. Исследовалось возникновение тех же Iac+ —> lac' мутаций. Результаты этих экспериментов, приведенные на рис.6, показывают, что свет с длиной волны нм также оказывает на клетки

летальное и мутагенное воздействие. Если сравнить кривые выживания клеток этого штамма при действии на них красного и зеленного света, то можно заметить, что зеленный свет обладает более сильным летальным воздействием, чем красный. Летальная доза для 50 % выживаемости (ЛД50) при А,=633 нм составляет 6,4-104 мДж/см2, а для излучения & 5 3 2 нм - 2-104 мДж/см2. Необходимо отметить, что хотя в последнем случае применялся лазер другой мощности, наблюдаемый эффект не может быть связан с этим обстоятельством. В пользу такого утверждения свидетельствуют результаты наших опытов по зависимости летального воздействия излучения нм от мощности лазера.

Они показали, что при изменении мощности лазера на порядок — не наблюдается зависимость эффекта от мощности.

Полученные результаты показывают, что клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему клеток бактерий, могут являться первичными фоторецепторами для излучений с длинами волн нм и нм.

З.Фоторадиационные воздействия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий E.coli К-12 Фоторадиационные исследования представляют большой интерес, т.к. биологические объекты могут находиться под такими воздействиями как в природных условиях, так и в производственных. Кроме того, из научной

а ® -3

* 20

1,6 4,8 9

Доза облучения, х Ю^мДж/см^

Рис.3. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12таммов АВ 1157(2), Р 3478 (4), ВЬ 1114 (1) и АВ 2463 (3) облученных лазерным излучением с длиной волны X = 633 нм.

По оси абсцисс - доза облучения, мДж/см2; по оси ординат - выживаемость, %. Мощность лазерного излучения 2 мВт.

31а* »ш*

До« оАучсмя,

И Ю5

Рис. 4. Кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соИ К-12 Ый- Н при их облучении лазерным излучением с длиной волны к = 633 нм. По оси абсцисс — доза облучения, мДж/см2; по осям ординат — частота мутирования (•); - выживаемость (о), %. Мощность лазерного излучения 10 мВт.

б 12 18 Доза облучения, х 104. мДжУсм2

Рис. 5. Кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соН К-12 Р3478 при их облучении лазерным излучением с длиной волны Я. = 633 нм. По оси абсцисс — доза облучения, мДж/см2; по осям ординат — частота мутирования (•); - выживаемость (о), %. Мощность лазерного излучения 25 мВт

10"

б 18 30

Доза облучения. * 10* мДж/см2

Рис. 6. Кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соН К-12 Н1т Н при их облучении лазерным излучением с длиной волны к = 532 нм. По оси абсцисс - доза облучения, мДж/см2; по осям ординат - частота мутирования (•); - выживаемость (о), %. Мощность лазерного излучения 25 мВт.

литратуры известно, что при определенных условиях облучения излучение с длиной волны 633 нм может быть использован как радиопротектор.

Нами были проведены исследования по последовательному и одновременному облучению клеток бактерий Е.соИ К-12 разных генотипов ионизирующими излучениями (рентгеновскими лучами и а - частицами) и излучением гелий-неонового лазера. Для того чтобы исследовать возможность радиозащитного воздействия лазерного излучения, при комбинированных облучениях нами брались дозы лазерного излучения, не приводящие к летальному эффекту (рис. 3). На рис.7 и 8 приведены кривые выживания клеток бактерий при лазерном воздействии в разных экспозициях до и после рентгеновского облучения. Из рисунков видно, что как предварительное, так и последующее облучение клеток лазерным излучением уменьшает повреждающее действие рентгеновских лучей (антагонистическая реакция). В обоих случаях комбинированного облучения и для всех штаммов оптимальная доза лазерной экспозиции, приводящая к максимальному уменьшению повреждающего эффекта рентгеновских лучей наблюдается при плотности энергии 8-10 2 мДж/см2. Можно полагать, что излучение гелий-неонового лазера активирует репарационные системы клетки, и поэтому при совместном действии рентгеновского и лазерного излучений повреждающее действие рентгеновского излучения снижается.

Было также изучено влияние комбинированного облучения клеток бактерий излучением гелий-неонового лазера и - частицами. В этих экспериментах также брались лазерные экспозиции, не приводящие к летальному эффекту. На рис. 9 и 10 приведены кривые выживания клеток бактерий Е.соИ К-12 разных генотипов, подвергшихся лазерному воздействию в разных экспозициях до и после их облучения - частицами. Из рисунков видно, что выживаемость клеток, подвергнувшихся комбинированным - и лазерному облучению выше, чем выживаемость клеток, облученных только - частицами. В обоих вариантах комбинированных облучений и для всех исследованных штаммов, оптимальная доза лазерной экспозиции, приводящая к максимальной фотопротекции или к фотореактивации, как и при комбинированных лазерном и

рентгеновском облучениях соответствует плотности энергии 8-102 мДж/см2. Из рисунков видно также, что модификация повреждающего действия а - частиц с помощью малых доз лазерного облучения зависит от генотипических особенностей клеток.

При изучении летального и мутагенного воздействия лазерных излучений видимого диапазона с длиной волны 633 нм и 532 нм на клетки бактерий, нами были получены результаты в пользу предположения о том, что первичными фоторецепторами при воздействии этих излучений на клетки бактерий могут быть клеточные цитохромы. В таком случаи, возможно, что лазерное излучение с длиной волны 532 нм тоже способно оказать на клетки бактерий фотопротецию и фотореактивацию. На рис. 11 приведены кривые зависимости эффективности радиозащитного действия предварительного и последующего лазерного облучения (с длиной волны 532 нм) на клетки бактерий, подвергнутых воздействию а - частиц в дозе 210 Гр. Видно, что как предварительное, так и последующее лазерное облучение уменьшают повреждающее действие а -частиц. В обоих вариантах облучения максимальный радиозащитный эффект наблюдается при плотности энергии 3,6-10 мДж /см .

На рис.12 приведены кривые выживания клеток бактерий, облученных только а - частицами, а также комбинированно облученных лазерным излучением и а - частицами. Полученные данные свидетельствуют о том, что воздействие лазерного излучения с длиной волны 532 нм уменьшает чувствительность клеток к а - частицам, т.е. в этом случае также наблюдается антагонистическая реакция.

Выше нами проводились исследования по выяснению результатов фотроадиационных воздействий на выживаемость клеток бактерий. Было интересно также выяснить, как влияют фоторадиационные облучения на сроки первого пострадиационного деления клеток бактерий. Для этого нами были проведены исследования по комбинированному облучению клеток бактерий E.coli штамма АВ 1157 а - частицами ( в дозе 210 Гр) и лазерным излучением с длиной волны 633 нм (в дозе 8-102 мДж/см2). Результаты этих экспериментов показали, что клетки бактерий подвергнутые лазерному воздействию до или

Доза.Гр

300 700 1100 70 140 70 140

Рис.7. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ 115' (А), ВЬ 1114 (Б), АВ 2463 (В) и Р 3478 (Г) при комбинированных облученныз лазерным излучением с длиной волны X = 633 нм и рентгеновскими лучами. 1- рентгеновские лучи; 2-5 — лазерное облучение в дозах 4-102 мДж/см2,8 -102 мДж/см2,16-102 мДж/см2,32-102 мДж/см2 соответственно + рентгеновское облучение.

По оси абсцисс - доза облучения, Гр; по оси ординат - выживаемость, %. Мощность лазерного излучения 2мВт.

Доза, Гр .

200 400 500 llOO 70 140 70 140

lOO

I ,

Й 0,1

л РЭ

O.Ol

\ V V

• N ■ \ \ \

А в \ \ г

Рис. 8. Кривые выживания клеток бактерий E.coli К-12 штаммов АВ 1157 (А), BL 1114 (Б), АВ 2463 (В) и Р 3478 (Г) при комбинированных облученных рентгеновскими лучами и лазерным излучением с длиной волны X = 633 нм. 1 - рентгеновские лучи; 2-5 — рентгеновское облучение + лазерное облучение в дозах 4-102 мДж/см2,8 -102 мДж/см2,16-Ю2 мДж/см2,32-Ю2 мДж/см2 соответственно.

По оси абсцисс — доза облучения, Гр; по оси ординат - выживаемость, %. Мощность лазерного излучения 2мВт.

Доза, Гр

200 400 200 400 200 400 600 200 400

Рис.9. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ 1157 (А),

ВЬ 1114 (Б), АВ 2463 (В) и Р 3478 (Г) при комбинированных облученных

лазерным излучением с длиной волны Я. = 633 нм и а-частицами.

1 - а- частицы; 2-5 - лазерное облучение в дозах 4-102 мДж/см2, 8 • 102 мДж/см2,

16-102 мДж/см2,32-102 мДж/см2 соответственно + а- облучение.

По оси абсцисс - доза облучения, Гр; по оси ординат — выживаемость, %.

Мощность лазерного излучения 2мВт.

3 «

200 400

Доза, Гр 300 500 700 200 400

Рис. 10. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ 1157 (А), ВЬ 1114 (Б), АВ 2463 (В) и Р 3478 (Г) при комбинированных облученных а-частицами и лазерным излучением с длиной волны X = 633 нм. 1- а-частицы; 2-5- а-облучение + лазерное облучение в дозах 4102 мДж/см2, 8 -102 мДж/см2,16-102 мДж/см2,32-102 мДж/см2 соответственно. По оси абсцисс - доза облучения, Гр; по оси ординат - выживаемость, %. Мощность лазерного излучения 2мВт.

J'»!

после облучения их а - частицами, делятся через 2,5 часа. Ранее нами было показано, что интактные клетки исследованного штамма делятся через 1,5 часа после их посева, а клетки, облученные а - частицами в дозе 210 Гр - через 2,5 часа. Было также показано, что при облучении клеток излучением с длиной волны 633 нм в дозах мДж/см2 и больше, первое деление клеток бактерий

происходит через 2,5 часа.

Следовательно, можно сказать, что при данных комбинированных облучениях также наблюдается антагонистическая реакция.

Имеющиеся в литературе экспериментальные данные по комбинированным фоторадиационным воздействиям ионизирующих излучений и лазерного света касаются лазерного воздействия на клетки до или после их лучевого поражения. Интересно было выяснить, реакцию клеток на одновременное их облучение лазерным и ионизирующим излучениями, когда лазерное воздействие продолжается в течение всего периода облучения клеток ионизирующим излучением. Нами была исследована реакция клеток бактерий на одновременное облучение лазерным и а - излучениями. Времена экспозиций лазерного и а - облучений во всех случаях были одинаковыми. Оказалось, что выживаемость клеток, подвергшихся облучению лазерным и а - излучениями, существенно превышает выживаемость клеток, облученных только а - частицами (антагонистическая реакция), и что уменьшение повреждающего действия а -частиц зависит от генотипических особенностей клеток.

При одновременном лазерном и а - облучениях клеток бактерий антагонистическая реакция наблюдалась как при нелетальных, так и при летальных дозах лазерного облучения. Мы решили проверить, будет ли зарегистрирован, по аналогии с одновременным облучением, радиозащитный эффект летальных доз лазерного излучения в случае последующего лазерного облучения клеток.

Кроме того, в этих опытах мы использовали лазерные излучения разных мощностей с целью исследования " фактора времени" на эффективность модифицирующего действия одной и той же дозы лазерного излучения.

Проведенные исследования по зависимости выживаемости клеток бактерий при последовательном а- и лазерном облучении от дозы лазерного излучения показали, что при малых дозах лазерного облучения (дозы не летальные для исследованных клеток) наблюдается антагонистическая реакция клеток на облучение. Снижение поражающего действия а - частиц лазерным воздействием регистрируется в интервале плотностей энергии до ~ 16-103 мДж/см2. При этом максимальное увеличение радиорезистентности клеток не зависит от мощности лазера и наблюдается при плотности энергии 8 • 102 мДж/см2. При больших же экспозициях лазерного облучения (при экспозициях приводящих к летальному эффекту) поражения, вызванные а - частицами и лазерным излучением, суммируются (аддитивная реакция). Это регистрируется при всех использованных нами мощностях лазерных излучений.

4. Действие лазерного УФ излучения на клетки бактерий E.coli К-12

Известно, что ультрафиолетовый свет обладает мощным летальным и мутагенным воздействием на биологические объекты. Литературных данных по воздействию УФ излучений на клетки бактерий Е.еоН К-12 очень много. Однако, мы посчитали необходимым проводить свои исследования, при тех же условиях и на тех же штаммах бактерий, для того, чтобы можно было сравнить получение данные при действии ионизирующих излучений и видимого света с данными полученными при УФ воздействии. Кроме того, большинство исследований по индуцированному УФ излучением мутагенезу получены при использовании света с Х> 240 нм, хотя область 185-240 нм представляет особый интерес, т. к. в этой области располагаются полосы поглощения белков, а также один из пиков поглощения ДНК. Сейчас проведение таких экспериментов стало возможным благодаря развитию лазерной техники.

Нами были проведены исследования по летальному и мутагенному воздействию излучений с длинами волн 216 нм и 270 нм на клетки бактерий КеоН К-12. Исследования проводились на штамме Иг И. Для выявления прямых

lac+—¥ lac' мутаций применялась та же методика, что и в случаях облучения видимым светом.

На рисунках 13 и 14 приведены кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий при их облучении светом с длинами волн 270 и 216 нм.

Из рисунков видно, что в обоих случаях облучение оказывает на клетки бактерий как летальное, так и мутагенное действие. Похожие кривые были получены нами при облучении этих же клеток бактерий светом с длинами волн 633 нм и 532нм. Такая схожесть видимо свидетельствует в пользу того, что при индуцированном мутагенезе характер кривой частоты мутирования определяется не первичными фоторецепторами и не конкретными фотоповреждениями приводящими к возникновению мутаций, а какими-то общими для всех случаев явлениями.

Хорошо известно, что необлученные клетки бактерий Е. coli способны образовать филаменты. Частота возникновения филаментов зависит от условий культивирования клеток. В условиях наших экспериментов (рост на полноценной твердой питательной среде при 37 °С) частота образования филаментов может достичь 30 %. Предполагается, что fil+ ген не затрагивает процессы репарации ДНК, но увеличивает чувствительность клеток к радиации.

Учитывая все это, можно предположить, что кривые частоты мутирования клеток бактерий, полученные нами при действий видимого и УФ излучений, состоят из двух компонент: компоненты радиочувствительных филаментов (область малых доз) и компоненты нормальных клеток (большие дозы облучения). Количественные характеристики этих кривых приведены в таблице 1. В той же таблице приведены параметры кривых, полученных нами для видимой области. Видно, что УФ свет обладает очень высокой относительной биологической эффективностью.

Таблица 1

Параметры кривых выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соИ К-12Н/Н.

Эщ- доза облучения для индукции 10'3 мутаций. ЛД$о - доза облучения, приводящая к 50 % выживаемости.

X, нм ЛД5о, мДж/смх Dm, МДЖ/СМ^

216 3 26,5

270 1 130

532 2- 104 32- 10"

633 6,4- 104 16- 104

5. Действие ближнего ИК излучения на клетки бактерий Е. coli К-12 разных

генотипов.

Как уже отмечалось, лазерное излучение широко применяется в медицине. Это касается также лазерного излучения ближней — инфракрасной области. В литературе много работ по терапевтическому влиянию инфракрасного излучения на различные органы и ткани. Часто такое воздействие связывают с нагреванием ткани при облучении. Некоторые авторы с нагреванием связывают также летальное воздействие ИК излучения. Однако есть также данные, которые свидетельствуют о том, что возможны также другие механизмы летального воздействия - в частности образование синглетного молекулярного кислорода, подобно механизму фотодинамического эффекта.

Путем измерения люминесценции 'С>2 была доказана способность мономерных молекул бактериохлорофиллов и бактериофеофитинов (эти соединения являются основными пигментами фотосинтетического аппарата

50 100 150

Доза облучения, мДж/см2

Рис. 13. Кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соН К-\\ Нй- Н при их облучении лазерным излучением с длиной волны X = 270 нм. По оси абсцисс — доза облучения, мДж/см2; о осям ординат- частота мутированю (о); - выживаемость (•), %.

0 &

са ё У

20 40 60 80 Доза облучения, мДж/см^

Рис. 14. Кривые выживания и частоты мутирования клеток бактерий Е.соН К-12 Н& Н при их облучении лазерным излучением с длиной волны X = 216 нм. По оси абсцисс - доза облучения, мДж/см2; по осям ординат - частота мутирования (о); - выживаемость (•), %.

бактерий и обладают максимумом поглощения в ближней ИК - области) эффективно генерировать 'Ог при их облучении ближним ИК излучением.

Исходя из всего этого, мы предположили, что прямую генерацию синглетного кислорода можно получить при облучении бактерий излучением с длиной волны 1270 нм (где наблюдается один из пиков поглощения молекулярного кислорода).

Кроме этого, приобретение бактериями резистентности по отношению к антибиотикам становится одним из возрастающих проблем современной медицины. В связи с этим рассматриваются возможности применения различных других методов для получения бактерицидного действия. Одним из таких методов является фотодинамическая терапия.

Проведенные нами исследования по действию на выживаемость клеток бактерий штамма АВ 1157 разных длин волн лазерного ИК облучения (1, 22 - 1, 32 мкм) показали, что самое эффективное летальное воздействие оказывает излучение с длиной волны 1,27 мкм.

На рис. 15 приведена зависимость летальной дозы для 50 % выживания клеток (ЛД50) от длины волны лазерного излучения. Полученная кривая также свидетельствует в пользу предположения о том, что летальное воздействие лазерного излучения связано с образованием синглетного кислорода. Если бы гибель клеток была связана с нагреванием клеток, то с увеличением длины волны эффект нагревания должен был быть меньше и следовательно летальный эффект должен был быть меньше. В таком случае значение с увеличением длины

волны должно было расти.

Далее нами были проведены эксперименты по облучению трех штаммов бактерий E.coli К-12: АВ 1157, АВ 2463 и Р3478, лазерным излучением с длиной волны 1270 нм (рис.16). В этой серии экспериментов использовалось лазерное излучение с мощностью примерно в 2 раза больше (40 мВт), чем в вышеприведенных экспериментах (24 мВт). Такая мощность была необходима для определения зависимости летального воздействия лазерного излучения от его мощности. В таблице 2 приведены значения для случаев облучения этих клеток рентгеновскими лучами и лазерным излучением с длиной волны 1270 нм

при разных мощностях дозы. Нетрудно заметить, что относительная чувствительность этих штаммов к рентгеновским лучам схожа их относительной чувствительности к лазерному излучению и, что последняя зависит от мощности дозы облучения.

Таблица 2.

Значения ЛД50 при облучении клеток лазерным' излучением с длиной

волны

X = 1270 нм и рентгеновскими'лучами.

Штаммы бактерий Лазерное облучение мощность, мВт ' ЛД 50, м Дж/см2 Рентгеновские ЛУЧИ, ЛД 50, Гр

АВ 1157 40 0.3-10"1 50

24 1.0-10' 50

АВ 2463 40 0.15-10" 20

Р 3478 40 20

1,24 1,27

Ii МГМ

Рис. 15. Зависимость ЛД50 клеток бактерий E.coli К-12 штамма AB 1157 от длины волны облучения.

По оси абсцисс - длина волны излучения, мкм; по оси ординат - ЛД50, мДж/см2. Мощность лазерного излучения 24 мВт.

4,1 8,2 12,3 Доза облучения, хЮ мДж/см^

Рис.16. Кривые выживания клеток бактерий Е.соН К-12 штаммов АВ1157(0), АВ 2463 (□) и Р 3478 (Д) при их облучении ИК излучением с длиной волны А. = 1,27 мкм.

По оси абсцисс - доза облучения, мДж/см2; по оси ординат - выживаемость, %. Мощность лазерного излучения 40 мВт.

выводы

1. Впервые показано, что чувствительность клеток к лазерному излучению видимой области (532 нм и 633 нм) в ряде исследованных штаммов бактерий E.coli К-12 уменьшается в следующем порядке: радиочувствительные мутанты, дикий тип, суперрезистентный мутант, т.е. чувствительность клеток изученных нами штаммов E.coli К-12 к редкоионизирующим и лазерным излучениям описываются сходной по направленности картиной. Кривые выживания клеток бактерий состоят из двух участков: участка малых доз и участка больших доз. На участке малых доз летальный эффект лазерного излучения не обнаруживается. На участке больших доз с увеличением дозы, облучения выживаемость клеток снижается (экспозиционные дозы лазерного облучения порядка 104 мДж/см).

2. Облучение клеток бактерий E.coli K-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм приводит к задержке первого после облучения деления клеток: время задержки зависит от дозы облучения. Контрольные клетки, так же, как и клетки, облученные лазерным излучением в дозе мДж/см2, делятся через 1,5 часа, в то время как клетки, подвергнутые лазерному воздействию в большей дозе делятся только через 2,5 ч. Этот результат представляет большой интерес в связи с тем, что деление клетки не задерживается более, чем на 2,5 ч., а этот срок соответствует сумме времен, необходимой для осуществления медленной репарации клеток бактерий и лаг-фазы. Заслуживает внимания тот факт, что при данных дозах лазерной экспозиции, приводящих к задержке деления клеток, летальный и мутагенный эффекты облучения не наблюдаются.

3. Проведено сравнение частоты мутирования клеток бактерий E.coli К-12 (1ас+ -> 1ас" мутации) в случаях их облучения видимым (532 и 633 нм) и УФ (270 и 216 нм) излучениями. Показано, что во всех исследованных случаях кривые частоты мутирования имеют одинаковую форму. В области малых доз наблюдается пик частоты, мутирования, далее кривая идет на спад, а при

33 I РОС. НАЦИОНАЛЬНА*

I библиотека | С. Петербург * 09 № «ст

больших дозах облучения снова наблюдается рост частоты мутирования. Такая схожесть может свидетельствовать в пользу того, что при индуцированном этими излучениями мутагенезе характер кривой частоты мутирования определяется не первичными фоторецепторами и не конкретными фотоповреждениями, приводящими к возникновению мутаций, а какими-то общими для всех случаев явлениями. Можно предположить, что кривые частоты мутирования клеток бактерий E.coli, полученные нами при действии на них видимого и УФ излучений, состоят из двух компонент: компоненты радиочувствительных филаментов (область малых доз) и компоненты нормальных клеток (большие дозы облучения).

4. Впервые продемонстрировано, что эффективность летального воздействия лазерного излучения ближней инфракрасной области (1220 - 1320 нм) зависит от мощности дозы лазерного излучения, генотипа клеток и максимально эффективна при длине волны излучения 1270 нм. Эта длина волны соответствует одному из максимумов поглощения молекулярного кислорода.

5. Результаты фоторадиационных воздействий комбинированного облучениия клеток бактерий E.coli К-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм и ионизирующими излучениями зависят от варианта комбинации и дозы каждого вида излучения, входящего в использованные комбинации излучений. При нелетальных дозах предварительного и последующего лазерного облучения наблюдается антагонистическая реакция клеток на фоторадиационное воздействие, однако, величина модификации радиационного поражения клеток в случае последующего лазерного облучения больше, чем в случае предварительного облучения. При использовании летальных доз последующего лазерного облучения поражения клеток, вызываемые ионизирующим и лазерным излучениями суммируются, т.е. наблюдается аддитивная реакция клеток на облучение.

6. Впервые показано, что нелетальные дозы излучения гелий-неонового лазера оказывают на клетки бактерий радиозащитное влияние при их облучении рентгеновскими лучами и а - частицами, как при предварительном, так и при последующем лазерном воздействии. Радиозащитное действие

лазерного излучения проявляется в определенном, довольно узком интервале экспозиционных доз с максимальной эффективностью при плотности энергии 8J102 мДж/см2 независимо от генотипа клеток и мощности лазера. Эффективность радиозащитного действия лазерного излучения для клеток всех исследованных штаммов- бактерий при последующем лазерном облучении больше, чем при предварительном.

7." Радиозащитное действие излучения- гелий-неонового- лазера наблюдается также в проведенных впервые исследованиях по одновременному облучению клеток бактерий E.coli К-12 излучением лазера и а- частицами. При одновременном лазерном (бЗЗнм) и а - облучении клеток бактерий радиозащитный эффект лазерного излучения наблюдается как при нелетальных, так и при летальных его дозах.

8. Многие известные радиозащитные вещества вводятся в организм только перед облучением, введение протекторов в пострадиационный период неэффективно. В случае же лазерного облучения защитный эффект наблюдается как при предварительном, так и при последующем лазерном облучении. Кроме того, защитный эффект радиопротекторов зависит от ЛПЭ ионизирующих излучений: многие протекторы эффективно защищают клетки от поражающего действия рентгеновских лучей, но при а - облучении тех же клеток оказываются неэффективными. Радиозащитный эффект лазерного облучения клеток, в отличие от химических протекторов, универсален: лазерная обработка эффективна для всех исследованных штаммов бактерий Exoli К-12, для случаев предварительного и последующего лазерного облучения, при использовании как редкоионизирующих, так и плотноионизирующих излучений. Все эти свойства являются преимуществами применения лазерной обработки клеток в целях получения радиозащитного эффекта по сравнению с химическими протекторами. Кроме того, известно, что получение радиопротекторов, эффективных после радиационного поражения биологических объектов является одной из актуальных задач радиационной защиты.

9. Радиозащитное действие излучения гелий-неонового лазера на клетки бактерий Е coli K-12 разных генотипов (после их облучения рентгеновскими лучами или а - частицами) наблюдается во временном интервале до четырех часов пострадиационного выдерживания клеток при комнатной температуре, на поверхности "голодного" агара. Это характерно для всех исследованных штаммов бактерий. Однако необходимо отметить, что эффективность радиозащитного действия лазерного излучения зависит от интервала времени между двумя видами облучений: максимальный радиозащитный эффект для всех исследованных штаммов наблюдался в течение первого часа пострадиационного выдерживания клеток, а дальше постепенно уменьшается.

10. Исследования по летальному, мутагенному и радиозащитному действию лазерного излучения с длиной волны 532 нм показали, что это излучение способно оказать на клетки бактерий Е coli K-12 такое же биологическое воздействие, как и излучение с длиной волны 633 нм. Этот факт свидетельствует в пользу существующего в научной литературе предположения о том, что клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему клеток бактерий Е coli, могут являться первичными фоторецепторами при воздействии на них оптического излучения видимого диапазона.

11. Использованный при проведении исследований подход поиска общих закономерностей действия всего спектра электромагнитных излучений на биологические объекты и сопоставление эффектов ионизирующего излучения и света с различной длиной волны позволили существенно расширить границы наших знаний о реакции клеток бактерий Е coli K-12 на воздействие лазерных (оптических) излучений. Существующие ранее литературные данные по действию видимого и инфракрасного лазерных излучений на биологические объекты касались только их стимулирующего влияния на различные метаболические процессы. Это, вероятно, было связано с тем, что самыми доступными для проведения биологических экспериментов оказались низкоинтенсивные лазеры, а для получения летального и мутагенного эффекта с их помощью нужны были очень длительные лазерные экспозиции.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Полученные данные по летальному и мутагенному действию лазерного излучения с длиной волны 633 нм очень важны для лазерной терапии. Эти данные указывают на то, что при проведении терапии с помощью этого лазера обязательно необходимо установить и строго придерживаться предписанной дозы облучения (с учетом индивидуальной чувствительности пациента), т.к. повышение дозы облучения может привести к негативным последствиям.

2. Лазерное излучение с длиной волны 216 нм, которое обладает очень высоким мутагенным воздействием, можно использовать в микробиологии для селекции штаммов бактерий с различными генетическими свойствами, необходимыми в различных областях науки и народного хозяйства.

3. Приобретение бактериями резистентности по отношению к антибиотикам уже давно стало серьезной проблемой современной медицины. В связи с этим рассматриваются возможности применения других методов для достижения бактерицидного действия. Инфракрасное лазерное излучение, с длиной волны 1270 нм, подходит для применения как бактерицидное средство в медицине, различных областях техники и народного хозяйства. Это излучение может быть использовано в качестве метода защиты от микроорганизмов также в условиях космического полета. Известно, что свойство микробов, обитающих на космических аппаратах, вызывать разрушающее действие, которое ухудшает качество материалов, применяемых для обеспечения безопасности космических полетов, и даже приводит к неисправности бортовых приборов, стало одним из актуальных проблем космической биологии.

5. Излучение гелий-неонового лазера можно использовать в радиационной защите как радиозащитное средство, т.к. в научной литературе есть данные о

радиозащитном действии этого излучения на животных и человека, а проведенные нами исследования показывают его универсальность. Излучение с длиной волны 633 нм можно также использовать в медицинской радиологии для обработки (или профилактики образования) ожогов кожи пациентов, которые нередко наблюдаются при радиотерапии.

СПИСОК НАУЧНЫХ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. К.Ш .Восканян, Н.В. Симонян, Ц.М. Авакян, А.Г. Арутюнян - Влияние излучения гелий-неонового лазера на чувствительность клеток бактерий E.coli К-12 к ионизирующему излучению. - Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Москва, 1985, с. 179-180.

2. К.Ш .Восканян, Ц.М. Авакян, А.Г. Арутюнян, Н.В. Симонян - Влияние излучения гелий-неонового лазера на чувствительность клеток бактерий E.coli К-12 к рентгеновским лучам. - Радиобиология, том.25, вып.4,1985, с.557-559.

3. Ц.М. Авакян, К.Ш .Восканян, Н.В. Симонян - Модификация радиочувствительности клеток бактерий при одновременном облучении их лазерным и а-излучениями. -Материалы совещания научного совета СССР на тему "Модификация радиочувствительности биологических объектов и ее значение для практики", г.Эчмиадзин, Армения, 1985, с.45-46.

4. К.Ш .Восканян, Ц.М. Авакян, Н.В. Симонян - Модификация повреждающего действия а-частиц на клетки бактерий E.coli К-12 с помощью низкоинтенсивного лазерного излучения. - Радиобиология, том.26, вып.З, 1986, с. 375-377.

5. Ц.М. Авакян, К.Ш.Восканян, Н.В. Симонян - Комбинированное действие лазерного и ионизирующих излучений на выживаемость радиочувствительного мутанта бактерий Ecoli К-12.- Биологический Журнал Армении, T.XXXIX, №3,1986, с. 200-203.

6. К.Ш. Восканян, Н.В.. Симонян- - Генетическая детерминированность модификации радиационного повреждения бактерия E.coli К-12 с помощью лазерного излучения. - Тезисы II республиканской конференции посвященной проблемам физико-химической биологии, Ереван, Армения, 1986, с. 200-203.

7. Карагезян К.Г., Гурзадян Г.Г., Захарян Р.А., Испирян Р.К., Варданян М.К., Восканян К.Ш., Овакимян С.С. - Лазерно - индуцированное изменение проницаемости мембран клеток костного мозга. - Тезисы II республиканской конференции посвященной проблемам физико-химической биологии, Ереван, Армения, 1986, с. 68-69.

8. Восканян К.Ш., Симонян Н.В. - Генетическая детерминированность модификации радиационного поражения клеток бактерий E.coli К-12 с помощью лазерного излучения. - Тезисы II республиканской конференции посвященной проблемам физико-химической биологии, Ереван, Армения, 1986, с.83.

9. Т. М. Avakian, K.S. Voskanyan, N.V. Simonyan - The influence of combines helium-neon laser and ionizing radiation at the sensitivity of E.coli K-12 - Abstracts of the 14th Annual Meeting of the American Society for Photobiology, Los-Angeles, USA, 1986, p.275.

10. К.Ш. Восканян, Н.В. Симонян, Ц.М. Авакян - Радиозащитное действие гелий-неонового лазерного света на клетки бактерий при одновременном облучении их ионизирующим и лазерным излучениями. - Studia Biophysica, vol.116, №2,

1986, p. 101-106.

11. Ц.М. Авакян, К.Ш .Восканян, Н.В. Симонян - Эффективность воздействия излучения гелий-неонового лазера на клетки бактерий E.coli К-12 в зависимости от мощности лазера. - Биологический Журнал Армении, т.40, №2,

1987, с. 101-105.

12. Т. М. Avakian, K.S. Voskanyan, N.V. Simonyan - Simultaneous irradiation of bacteria cells with helium-neon laser and a-particles. - Abstracts of the 15th Annual Meeting of the American Society for Photobiology, Sheraton Bal Harlour, USA, 1987, p. 129.

13. К.Ш. Восканян, Н.В. Симонян, Ц.М. Авакян, Г.М. Авакян - Эффективность радиозащитного действия излучения He-Ne лазера на клетки бактерий в зависимости от интервала времени между двумя видами облучения. -Радиобиология, т.27, №5, 1987, с.305-308.

14. К.Ш. Восканян, Н.В. Симонян, Ц.М. Авакян - О некоторых общих закономерностях действия на клетки лазерного излучения и ионизирующей радиации. - Доклады АН Арм. ССР, том LXXXYI, №1, 1988, с. 32-35.

15. К.Ш. Восканян, Н.В. Симонян - Влияние излучения He-Ne лазера на сроки деления клеток бактерий. - Радиобиология, т.28, №2,1988, с.262-264.

16. К.Ш. Восканян, Н.В. Симонян, Ц.М. Авакян Эффективность воздействия лазерного излучения на клетки бактерий в зависимости от мощности лазера -Studia Biophysica, vol. 128, №1,1988, p. 21-25.

17. G.G Gurzadian, R.K.Ispiryan, K.S. Voskanyan - Two-quantum photoprocesses in DNA and water at picosecond laser UV 216 and 270 run irradiation. - Abstracts of the IV symposium of photochemistry. Ayzenac, Germany, 1988, p. 217.

18. Г.Г. Гурзадян, К.Ш. Восканян - Применение лазеров в биологии. - Жур. "Наука и техника" АН Армении, Сентябрь, 1989, с. 26-29.

19. К. S. Voskanyan - Some generale regularities of laser and ionizing radiation action on bacteria cells. - Abstracts of the III congress of the European society for photobiology, Budapest, Hungary, 1989, p. 186.

20. K. S. Voskanyan, A.H.Harutunian, G.A. Paitian, R.K. Ispiryan, A.A. Papanyan-Photobiological action effects of laser radiation on bacteria cells. - Abstracts of the International Conference on Lasers 90, Bulgaria, 1990, p. 129.

21. Voskanyan K.Sh. - 633 nm light induces mutations. - Studia Biophysica, v. 139, 1, 1990,p.43-46.

22. G.G. Gurzadian, R.K.Ispiryan, K.S. Voskanyan - Two-quantum photoprocesses in DNA and water at picosecond UV irradiation. - Journal of Photochemistry and Photobiology, №11, 1991, p. 269-275.

23. K. S. Voskanyan - Laser light induced bacteria mutagenesis. - Abstracts of the International conference on "Lasers' 93", Nevada, USA 1993.

24. К.Ш.Восканян - Новое радиозащитное средство. - Жур. "Наука и техника" АН Армении, декабрь, 1993, с. 17-19.

25. К. S. Voskanyan, G.M. Arzumnyan - 532nm light radioprotective action - Abstracts ofthe International Conference on "Lasers' 94", Quebec, Canada, 1994, p. 148.

26. K. S. Voskanyan - UV and visible light induced mutations in Escherichia coli -Abstracts of the International Conference on "Lasers' 95", Charleston, USA, 1995, p.216.

27. К.Ш.Восканян, Г.М. Арзуманян - Радиозащитное действие лазерного излучения с длиной волны 532нм.- Радиационная биология, радиоэкология, т.36,вып.5, 1996, с. 731-733.

28. К. S. Voskanyan, A.H. Harutunyan and A.A. Melkonyan - Near IR radiation action on bacteria. - Abstracts of the International Conference " Lasers '97". New Orleans, USA, 1997, p.84.

29. K. S. Voskanyan , G.M. Arzumnyan - Some general regularities of ionizing and 632nm laser radiation action on bacteria - Abstracts of the 7th Congress of the European Society for Photobiology, Stresa, Italy, 1997, p. 103.

30. К.Ш.Восканян, Г.М. Арзуманян - О радиозащитном действии видимого света. - Сборник трудов Международной конференции "Проблемы биохимии, радиационной и космической биологии", Дубна 1997, том. II, с. 128-132.

31. G.M. Arzumanyan, K.S Voskanyan, EAKrasavin and A.V. Rzyanina- Lethal and mutagenic effects of gamma- rays and alpha-particles on yeast cells. - Abstracts of the 29th Meeting of the European Society for Radiation Biology, Capri, Italy, 1998, p.53.

32. K. S. Voskanyan, G.M. Arzumnyan - Peculiarities of the radioprotective effect of visible light. - Abstracts of the 8th Congress of the European Society for Photobiology, Granada, Spain, 1999, p. 155.

33. К S. Voskanyan - Modification of the damaging effect of ionizing radiation on cells by low intensity visible light. - Abstracts of the EOS/SPIE/ELA European Biomedical Optics Week- EBIOS 2000, Amsterdam, Netherlands, 2000, p. 146.

34. K. S. Voskanyan - Laser light induced mutations in Escherichia coli. - Труды второй международной конференции «Проблемы биохимии, радиационной и

космической биологии» памяти академика Н.М. Сисакяна. 2001, г. Дубна, Россия, том I, с. 130-136.

35. К. S. Voskanyan, A.H. Arutunyan, A.A. Melkonyan. - Near IR radiation action on bacteria. - Abstracts of the 9th Congress of the European Society for Photobiology, 2001, Lillehamer, Norway, p.72.

36. К.Ш. Восканян - Бактерицидное действие лазерного ИК излучения. -Авиакосмическая и экологическая медицина, т. 36, № 5, 2002, с. 42-45.

Получено 12 декабря 2003 г.

»13901

Макет Н. А. Киселевой

Подписано в печать 09.12.2003. Формат 60 х 90/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ. л. 2,62. Уч.-изд. л. 2,7. Тираж 100 экз. Заказ № 54206.

Издательский отдел Объединенного института ядерных исследований 141980, г. Дубна, Московская обл., ул. Жолио-Кюри, 6. E-mail: publish@pds.jinr.ru www.jinr.ru/publish/

Содержание диссертации, доктора биологических наук, Восканян, Каринэ Шаваршовна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1. Действие ионизирующих излучений на биологические объекты.

2. Действие УФ излучения на биологические объекты.

3. Действие излучений видимой области на биологические объекты.

4. Действие ИК излучения на биологические объекты.

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. Штаммы.

2. Среды.

3. Источники излучений.

4. Определение радиочувствительности.

5. Комбинированное облучение.

6. Определение частоты мутирования.

7. Регистрация времени задержки первого деления клеток.

8. Статистическая обработка данных.

ГЛАВА III. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

1. Действие ионизирующих излучений с разными ЛПЭ на клетки бактерий Escherichia coil К—12.

2. Действие лазерных излучений видимого диапазона на клетки бактерий E.coliK-12 разных генотипов.

3. Фоторадиационные воздействия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий E.coliK-12.

3.1. Предварительное и последующее лазерное облучение.

3.2. Одновременное облучение клеток бактерий Е.coli К-12 лазерным излучением с длиной волны бЗЗнм и альфа -частицами.

4. Действие лазерного УФ излучения на клетки бактерий E.coli К-12.

5. Действие лазерного ИК излучения на клетки бактерий Е. coli К-12 разных генотипов.

ГЛАВА IV. ОБСУЖДЕНИЕ выводы.:.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий"

Актуальность проблемы

Начиная с первых минут своего существования все живые организмы подвергаются воздействию разных видов излучений и поэтому исследование воздействия этих излучений на живые организмы представляет большой интерес. Мир лучистой энергии, в котором живет человечество, включает лучи разных физических характеристик и различного физического действия: инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые, рентгеновы и у - лучи, корпускулярные частицы в виде протонов, электронов, тяжелых ионов и других, которые до Земли не доходят, так как поглощаются ее атмосферой.

Космическая радиация является одной из существующих компонентов так называемого естественного радиоактивного фона, составляя примерно 1/3 его часть. Остальные 2/3 ионизирующего излучения естественного радиационного фона приходятся за счет излучений радиоактивных веществ, находящихся на Земле.

Известно, что человек находящийся в средних широтах на уровне моря, подвергается воздействию отдельных видов лучистой энергии в следующих л количествах: инфракрасной радиации около 0,5-0,7 кал /см .мин; видимого Л света — порядка 20000-30000 лк или около 0,4 кал /см .мин; ультрафиолетовой л радиации - около 50-60 мкал /см .мин, и наконец, радиоактивных излучений в пределах 100-118 мрад/год или 30-60 мкрад/ч. Поэтому защита живых организмов от повреждающего действия этих излучений является одной из актуальных и чрезвычайно сложных проблем в современной биологии и радиобиологии, в частности. Оценка радиационной опасности космического излучения представляет сложную и многогранную задачу. Трудности ее решения, обусловлены с одной стороны, отсутствием достаточно полных данных о стохастических и нестохастических эффектах, обусловленных отдельными видами космического излучения, а с другой стороны, чрезвычайно высокими материальными затратами. Это особенно касается излучений видимого и инфракрасного диапазонов светового спектра (область от 0,38-Юмкм) (рис.1). Литературных данных по действию этих излучений на биологические объекты мало, они не систематизированы, выполнены на различных биологических объектах, что существенно затрудняет их анализ, механизмы их воздействия непонятны. Между тем, именно такого характера сведения необходимы для разработки и обеспечевания допустимых уровней воздействия различных видов излучения на организм человека. В первую очередь такие сведения необходимы для специалистов, разрабатывающих соответствующие нормативно-технические документы по обеспечению радиационной безопасности населения в целом и космонавтов, при длительных воздействиях в относительно низких дозах.

Кроме того, актуальность изучения биологических эффектов, обусловленных • воздействием электромагнитных излучений различных спектральных диапазонов, определяется широким кругом научных и практических задач в таких областях науки как общая радиобиология, фотобиология, радиология, микробиология, генетика, радиационная гигиена, лазерная медицина и др.

Необходимо отметить, что появление оптических квантовых генераторов открыло широкие возможности для проведения исследований по биологическому воздействию широкого спектра электромагнитных излучений. Лазеры представляют собой удобный инструмент для осуществления оптического воздействия на живую материю. Лазерное излучение с высокой спектральной мощностью в необходимом спектральном диапазоне легко доставить в нужную часть организма с помощью волоконных световодов. Современные лазерные установки дают возможность получить оптическое излучение нужного спектрального диапазона, варьировать мощностью излучения, частотой повторения импульсов, их длительностью, размером сечения лазерного пучка и т.д. Лазерное излучение может использоваться как для стимулирования жизненно важных процессов в клетках и организмах, так и для их подавления. Последствия таких воздействий исследуются различными методами современной биологии и медицины. Поэтому, начиная с 1965 года, начался буквально шквал работ по исследованию действия лазерного излучения на различные биологические объекты. В конце 60-х годов в СССР зародилось и в дальнейшем получило широкое применение лазеров в медицине [14, 25, 45, 247]. Сейчас трудно найти такую область медицины, где не применялись бы лазерные установки. Лазеры широко используются также в различных областях науки и техники, и в связи с этим, значительно увеличилось количество людей работающих с лазерами. В настоящее время, исследования биологического действия лазерных излучений разных длин волн представляют научный интерес не только как фундаментальные и прикладные исследования, но и как фактор воздействия, требующего обеспечения безопасности людей работающих с лазерами. Важнейшими областями таких исследований, на наш взгляд, являются исследования по летальному, мутагенному и канцерогенному действию лазерных излучений. О способности УФ света оказывать на клетки летальное, мутагенное и канцерогенное воздействие известно давно, чего нельзя сказать об излучениях видимого и инфракрасного диапазонов. Долгое время считалось, что эти излучения могут оказать летальное и мутагенное воздействия на биологические объекты только по механизму фотодинамического эффекта. Результаты исследований последних лет, в частности экспериментальные материалы полученные нами, показали, что видимый свет разных длин волн, а также инфракрасное излучение способны оказать летальное воздействие на различные биологические объекты также путем прямого фотовозбуждения, без присутствия фотосенсибилизаторов.

Большой интерес для обеспечения радиационной безопасности людей и, в частности, космонавтов при длительных космических полетах представляют также исследования по фоторадиационным воздействиям. В ллитературе данных по комбинированным и одновременным облучениям биологических объектов ионизирующими излучениями и излучениями в диапазоне оптических частот очень мало. Исключение составляют исследования с использованием широкого спектра УФ излучения. Это проблема имеет особое значение в тех случаях, когда биологический объект оказывается в естественном комбинированном поле излучений с различными физическими свойствами.

Нам представляется, что одним из путей понимания механизмов биологического воздействия излучений различных спектральных областей (в том числе и лазерных излучений) является поиск общих закономерностей действия всего спектра электромагнитных излучений на биологические объекты. Сопоставление эффектов ионизирующего излучения и света с различной длиной волны существенно расширит границы наших представлений о механизмах, лежащих в основе реакции клеток на воздействие излучений. Для этого необходимо проведение систематических исследований действия ионизирующих и оптических излучений на одном определенном биологическом объекте. Прежде всего, необходимо детально исследовать воздействие излучений видимого и инфракрасного диапазонов (рис.1) на биологические объекты, поскольку, как уже отмечалось выше, о воздействии излучений именно этих спектральных областей на биологические объекты известно очень мало.

Цель и задачи исследования

- исследовать • биологическое действие лазерных излучений видимой (633 нм, 532 нм), ультрафиолетовой (270 нм, 216 нм) и инфракрасной (1220 - 1320 нм) областей на клетки E.coli К-12 разных генотипов;

- определить зависимости биологического действия лазерных излучений различных спектральных областей на клетки E.coli К-12 от дозы и мощности дозы облучения;

- изучить последовательное и одновременное действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий E.coli К-12 разных генотипов;

- проверить предположение о том, что при биологическом действии на бактерии E.coli видимого излучения первичными фоторецепторами являются клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему этих клеток.

- сопоставить результаты по действию ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий E.coli К-12 разных генотипов с целью выявления общих закономерностей их действия

Научная новизна и практическое значение работы

1. Впервые показано, что лазерные излучения видимой спектральной области (532 нм и 633 нм) оказывают на клетки бактерий E.coli К-12 разных генотипов летальное и мутагенное воздействия.

2. Установлено, что облучение клеток бактерий E.coli К-12 лазерным излучением с. длиной, волны 633 нм приводит к задержке первого после облучения деления клеток: время задержки зависит от дозы облучения.

3. Кривые частоты мутирования клеток бактерий (1ас+ -> 1ас* мутации) в случаях их облучения видимым (532 и 633 нм) и УФ (270 и 216 нм) излучениями имеют одинаковую форму.

4. Показано, что эффективность воздействия всех исследованных видов лазерных излучений на клетки бактерий E.coli К-12 генетически детерминирована - зависит от репарационного генотипа клеток.

5. Впервые проведены эксперименты по последовательному и одновременному облучению клеток бактерий E.coli К-12 лазерным излучением с длиной волны бЗЗнм и ионизирующими излучениями, показывающие, что результаты фоторадиационных воздействий зависят от варианта комбинации, дозы каждого вида излучения и временного интервала между этими облучениями.

6. Впервые установлено, что предварительное, последующее и одновременное с ионизирующим излучением облучения клеток бактерий E.coli К-12 разных генотипов лазерными излучениями видимого диапазона (633 и 532 нм) снижают повреждающие действия ионизирующих излучений.

7. Впервые показано, что лазерные излучения ближней инфракрасной области света (1220 — 1320 нм) оказывают на клетки бактерий летальное воздействие, которое максимально эффективно при длине волны излучения 1270нм (соответствующему главному максимуму поглощения молекулярного кислорода). Эффективность лазерного воздействия зависит от мощности дозы и генотипа клеток.

8. Впервые выявлены некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий.

Результаты проведенных исследований важны для обеспечения радиационной безопасности людей, представляют большой научный интерес для понимания механизмов и закономерностей действия электромагнитных излучений видимой и ИК областей спектра. Полученные результаты могут быть использованы в лазерной медицине, радиационной защите, микробиологии, в области космической биологи и медицины и других областях народного хозяйства. Они также могут быть использованы при разработке вопросов санитарно-гигиенического нормирования для лиц, работающих с лазерами в профессиональных условиях.

Заключение Диссертация по теме "Радиобиология", Восканян, Каринэ Шаваршовна

ВЫВОДЫ

1. Впервые показано, что чувствительность клеток к лазерному излучению видимой области (532 нм и 633 нм) в ряде исследованных штаммов бактерий Е.соН К-12 уменьшается в следующем порядке: радиочувствительные мутанты, дикий тип, суперрезистентный мутант, т.е. чувствительность клеток изученных нами штаммов Е.соН К-12 к редкоионизирующим и лазерным излучениям описываются сходной по направленности картиной. Кривые выживания клеток бактерий состоят из двух участков: участка малых доз и участка больших доз. На участке малых доз летальный эффект лазерного излучения не обнаруживается. На участке больших доз с увеличением дозы облучения выживаемость клеток снижается (экспозиционные дозы лазерного облучения порядка 104 мДж/см).

2. Облучение клеток бактерий Е.соН К-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм приводит к задержке первого после облучения деления клеток: время задержки зависит от дозы облучения. Контрольные клетки, так же, как

Л ч и клетки, облученные лазерным излучением в дозе 1,3-10 мДж/см , делятся через 1,5 часа, в то время как клетки, подвергнутые лазерному воздействию в большей дозе (3,2-10 мДж/см , 16-10 мДж/см и

32-10 мДж/см ) делятся только через 2,5 ч. Этот результат представляет большой интерес в связи с тем, что деление клетки не задерживается более, чем на 2,5 ч., а этот срок соответствует сумме времен, необходимой для осуществления медленной репарации клеток бактерий и лаг-фазы. Заслуживает внимания тот факт, что при данных дозах лазерной экспозиции, приводящих к задержке деления клеток, летальный и мутагенный эффекты облучения не наблюдаются.

3. Проведено сравнение частоты мутирования клеток бактерий E.coli К-12 (1ас+ -» lac" мутации) в случаях их облучения видимым (532 и 633 нм) и УФ (270 и 216 нм) излучениями. Показано, что во всех исследованных случаях кривые частоты мутирования имеют одинаковую форму. В области малых доз наблюдается пик частоты мутирования, далее кривая идет на спад, а при больших дозах облучения снова наблюдается рост частоты мутирования. Такая схожесть может свидетельствовать в пользу того, что при индуцированном этими излучениями мутагенезе характер кривой частоты мутирования определяется не первичными фоторецепторами и не конкретными фотоповреждениями, приводящими к возникновению мутаций, а какими-то общими для всех случаев явлениями. Можно предположить, что кривые частоты мутирования клеток бактерий E.coli, полученные нами при действии на них видимого и УФ излучений, состоят из двух компонент: компоненты радиочувствительных филаментов (область малых доз) и компоненты нормальных клеток (большие дозы облучения).

5. Результаты фоторадиационных воздействий комбинированного облучениия клеток бактерий Е.соИ К-12 лазерным излучением с длиной волны 633 нм и ионизирующими излучениями зависят от варианта комбинации и дозы каждого вида излучения, входящего в использованные комбинации излучений. При нелетальных дозах предварительного и последующего лазерного облучения наблюдается антагонистическая реакция клеток на фоторадиационное воздействие, однако, величина модификации радиационного поражения клеток в случае последующего лазерного облучения больше, чем в случае предварительного облучения. При использовании летальных доз последующего лазерного облучения поражения клеток, вызываемые ионизирующим и лазерным излучениями суммируются, т.е. наблюдается аддитивная реакция клеток на облучение.

6. Впервые показано, что нелетальные дозы излучения гелий-неонового лазера оказывают на клетки бактерий Е.соН К-12 радиозащитное влияние при их облучении рентгеновскими лучами и а частицами, как при предварительном, так и при последующем лазерном воздействии. Радиозащитное действие лазерного излучения проявляется в определенном, довольно узком интервале экспозиционных доз с максимальной л эффективностью при плотности энергии 8-10 мДж/см независимо от генотипа клеток и мощности лазера. Эффективность радиозащитного действия лазерного излучения для клеток всех исследованных штаммов бактерий при последующем лазерном облучении больше, чем при предварительном.

7. Радиозащитное действие излучения гелий-неонового лазера наблюдается также в проведенных впервые исследованиях по одновременному облучению клеток бактерий E.coli К-12 излучением лазера и а- частицами. При одновременном лазерном (бЗЗнм) и а - облучении клеток бактерий радиозащитный эффект лазерного излучения наблюдается как при нелетальных, так и при.летальных его дозах.

8. Многие известные радиозащитные вещества вводятся в организм только перед облучением, введение протекторов в пострадиационный период неэффективно. В. случае же лазерного облучения защитный эффект наблюдается как при предварительном, так и при последующем лазерном облучении. Кроме того, защитный эффект радиопротекторов зависит от ЛПЭ ионизирующих излучений: многие протекторы эффективно защищают клетки от поражающего действия рентгеновских лучей, но при ос -облучении тех же клеток оказываются неэффективными. Радиозащитный эффект лазерного облучения клеток, в отличие от химических протекторов, универсален: лазерная обработка эффективна для всех исследованных штаммов бактерий E.coli К-12, для случаев предварительного и последующего лазерного облучения, при использовании как редкоионизирующих, так и плотноионизирующих излучений. Все эти свойства являются преимуществами применения лазерной обработки клеток в целях получения радиозащитного эффекта по сравнению с химическими протекторами. Кроме того, известно, что получение радиопротекторов, эффективных после радиационного поражения биологических объектов является одной из актуальных задач радиационной защиты.

9. Радиозащитное действие излучения гелий-неонового лазера на клетки бактерий Е.соИ К-12 разных генотипов (после их облучения рентгеновскими лучами или а - частицами) наблюдается во временном интервале до четырех часов пострадиационного выдерживания клеток при комнатной температуре, на поверхности "голодного" агара. Это характерно для всех исследованных штаммов бактерий. Однако необходимо отметить, что эффективность радиозащитного действия лазерного излучения зависит от интервала времени между двумя видами облучений: максимальный радиозащитный эффект для всех исследованных штаммов наблюдался в течение первого часа пострадиационного выдерживания клеток, а дальше постепенно уменьшается.

Ю.Исследования по летальному, мутагенному и радиозащитному действию лазерного излучения с длиной волны 532 нм показали, что это излучение способно оказать на клетки бактерий Е.соИ К-12 такое же биологическое воздействие, как и излучение с длиной волны 633 нм. Этот факт свидетельствует в пользу существующего в научной литературе предположения о том, что клеточные цитохромы, входящие в дыхательную систему клеток бактерий E.coli, могут являться первичными фоторецепторами при воздействии на них оптического излучения видимого диапазона.

11 .Использованный при проведении исследований подход поиска общих закономерностей действия всего спектра электромагнитных излучений на биологические объекты и сопоставление эффектов ионизирующего излучения и света с различной длиной волны позволили существенно расширить границы наших знаний о реакции клеток бактерий E.coli К-12 на воздействие лазерных (оптических) излучений. Существующие ранее литературные данные по действию видимого и инфракрасного лазерных излучений на биологические объекты касались только их стимулирующего влияния на различные метаболические процессы. Это, вероятно, было связано с тем, что самыми доступными для проведения биологических экспериментов оказались низкоинтенсивные лазеры, а для получения летального и мутагенного эффекта с их помощью нужны были очень длительные лазерные экспозиции.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Полученные данные по летальному и мутагенному действию лазерного излучения с длиной волны 633 нм очень важны для лазерной терапии. Эти данные указывают на то, что при проведении терапии с помощью этог лазера обязательно необходимо установить и строго придерживаться предписанной дозы облучения (с учетом индивидуальной чувствительности пациента), т.к. повышение дозы облучения может привести к негативным последствиям.

4. Лазерное излучение с длиной волны 1270 нм можно использовать в фотодинамической терапии опухолей. Очевидным преимуществом этого излучения является то, что при его использовании нет необходимости использовать фотосенсибилизаторы, что обычно делается при использовании излучений других длин волн. 5. Излучение гелий-неонового лазера можно использовать в радиационной защите как радиозащитное средство, т.к. в научной литературе есть данные о радиозащитном действии этого излучения на животных и человека, а проведенные нами исследования показывают его универсальность. Излучение с длиной волны 633 нм можно также использовать в медицинской радиологии для обработки (или профилактики образования) ожогов кожи пациентов, которые нередко наблюдаются при радиотерапии. кожи пациентов, которые нередко наблюдаются при радиотерапии.

Библиография Диссертация по биологии, доктора биологических наук, Восканян, Каринэ Шаваршовна, Дубна

1. Абдвахитова А.К., Григорьева Л.Н., Пархоменко И.М. Действие лазерного излучения на клетки китайского хомячка, культивируемые in vitro. -Радиобиология, 1980, т. XX1., вып. 1, с. 40-43.

2. Амиртаев К.Г., Красавин Е.А., Козубек С.Б Нямсамбуу А. Роль репарации ДНК в биологической эффективности ионизирующих излучений разного качества. Сообщение ОИЯИ, Р19-83-728, Дубна, 1983. - 12с.

3. Ауэрбах Ш. Проблемы мутагенеза: Пер с английского под ред. Н.И. Шапиро. М.: Мир, 1978, - 432с.

4. Афанасьева Н.И., Кару Т.Й., Тифлова O.A. Оксидазы bd и b0 в качестве первичных фотоакцептров при воздействии низкоинтенсивного видимого монохроматического излучения на клетку Esccherichia coli. Доклады академии наук, 1995, т.345, № 3, с. 404-406.

5. Багдасарьян Х.А., Двухквантовая фотохимия. М.: Наука, 1978, -236с.

6. Бак 3. Химическая защита от ионизирующей радиации.- М.: Атомиздат, 1968.- 263с.

7. Барендсен Г.В. Поражение репродуктивной способности клеток человека в культуре ткани при действии ионизирующей радиации с различной линейной потерей энергии, В кн.: Первичные и начальные процессы биологического действия радиации. М.: 1963. - с. 140.

8. Билуши В., Корогодин В.И. Сравнительный анализ пострадиационного восстановления диплоидных дрожжей при действии альфа и гамма-лучей.-Докл. АН СССР, 1961, т. 138, №5, с. 1208-1216.

9. Борейко A.B., Красавин E.Ä. Закономерности мутагенного действия излучений с различной ЛПЭ на клетки Bacillus Subtilis. Радиационная биология, радиоэкология, 1997, вып.З, т.37, с. 408- 412.

10. Бумякова Н.В. Влияние гелий-неонового лазера в разных режимах облучения на клетки раговицы после действия ионизирующей радиации. -Докл. АН СССР, 1984, т. 279, № 2, с. 499-501.

11. Вальдштейн Э.А. и Фонг Чонг Тхун. О репарабильности повреждений, вызванных альфа облучением у бактерий. - Материалы науч. Конференции инст. Цитологии АН СССР, посвящ. 50- летию Великой Октябрьской социалистической революции, 1967, с. 22-25 .

12. Векшин Н. Д., Миронов Г.П. Флавин зависимое потребление кислорода в митохондриях при освещении. - Биофизика, 1982, 27, № 3, с. 537538.

13. Восканян К.Ш., Симонян Н.В., Авакян Ц.М., Авакян Г.М. Зависимость радиозащитного действия гелий-неонового лазерного излучения на клетки бактерий от интервала времени между двумя видами облучения. Радиобиология, 1987, т. 27, № 5, с. 708-711.

14. Девятков Н.Д., Бецкий О.В., Голант М.Б. Использование когерентйых волн в медицине и биологии. "МИС - РТ"- 1998г., Сборник № 22, с. 1-12.

15. Дубинин. Н.П. Проблемы радиационной генетики. М. Госатомиздат, 1961, - с. 468.

16. Дубинин Н.П., Сидоров Б.н., Соколов Н.Н Физико-химические и структурные основы биологических явлений. Изд-во АН СССР.: 1961, - с. 142.

17. Жаров В.П., Кару Т.Й.Б Литвинов Ю.О. Фотобиологический эффект излучения полупроводникового лазера в ближней ИК области.-Квантовая электроника, 1987, т.14, № 11, с. 2135-2135.

18. Жесстянников В.Д. Репарация ДНК и ее биологическое значение. -Ленинград: Наука, 1979.- 312с.

19. Жестянников • В.Д. Основные факторы, определяющие радиочувствительность делящихся клеток. Радиобиология, инф. Бюллет., 1965, №8, с. 33-41.

20. Жестянников В.Д. Восстановление и радиорезистентноость клетки. Ленинград : - Наука, 1968.- 288с.

21. Жестянников В.Д. О специфичности механизмов репарации бактериальной клетки, поврежденной ультрафиолетовыми и рентгеновскими лучами. Цитология, 1966, т.8, № 3, с. 404-411.

22. Завильгельсский Г. Б. Молекулярная биофизика /Под редакцией Франка- М.: Наука, 1965.- С. 137-149.

23. Иванов В.И., Лысцов В.Н. Основы микродозиметрии. М.: Атомиздат, 1979. - 36с.

24. Кару Т.Й. Фотобиология низкоинтенсивной лазерной терапии. -Итоги науки и техники. Физические основы лазерной и пучковой технологии. 1989, том 4, с. 44-84. '

25. Кару Т.Й., Календо Г.С., Летохов B.C. и др. Зависимость биологического действия низкоинтенсивного видимого света на клетки HeLa от когерентности, дозы, длины волны и режима облучения I. Квантовая электроника, 1982, т.9, № 9, с. 1761-1767.

26. Кару Т.Й., Календо Г.С., Летохов В.С и др. Зависимость биологического действия низкоинтенсивного видимого света на клетки HeLa от когерентности, дозы, длины волны и режима облучения. II. Квантовая электроника, 1983, т. 10, № 9, с. 1771-1775.

27. Кару Т.Й. Фотобиология регуляции метаболизма клетки низкоинтенсивным видимым светом. — Сообщение НИ центра по технологическим лазерам АН СССР, Троицк, 1985, № 8, с. 1-54.

28. Кару Т.Й., Афанасьева Н.И. Цитохром оксидаза как первичный фотоакцептор при лазерном воздействии света видимого и ближнего ИК -диапазона на культуру клеток. Доклады Академии Наук, 1995, т.342, № 5, с. 693-695.

29. Кару Т.Й., Рябых Т.П., Антонов С.Н. Различные эффекты• непрерывного и импульсного лазерного излучения (X = 632,8 нм) на окислительный метаболизм спленоцитов. Доклады академии наук, 1995, т. 345, с. 407-409.

30. Кару Т.Й., Пятибрат Л.Б., Тифлова О., Никогосян Д.П. Исследование летального и мутагенного воздействия пикосекундных лазеров с длиной волны 532 нм. — Радиобиология, 1988, тю28, с. 499-503.

31. Кару Т.Й., Календо Г.С., Летохов B.C. и др. Действиеультракоротких импульсов УФ лазерного излучения на опухолевые клетки HeLa. Квантовая электроника, 1981, т,8, № 12, с.2540-2545.

32. Кобрина Ю.П. Сборник трудов по агрономической физике., 1962, Вып. 9, с. 75-80.

33. Кобрина Ю.П. Сборник трудов по агрономической физике., 1962, Вып . 9, с. 81-82.

34. Ковальчук Л.П., Бурцева С.А., Разумовский П.Н. Действие лазерного излучения на синтез липидов в дрожжах. — Биофизика, 1982, том. 27, №3, с. 554-555.

35. Комова О.В., Кандиано Е.С., Малавиа Г. Природа SOS ответа клеток E.coli К-12 (uvr А) облученных разными дозами УФ.- Радиационная биология, радиоэкология, 2000, Янв. Февр., 40(1), е. 4-10.

36. Конев C.B., Лыскова Т.И., Прокопова Э. И. Стимуляция дыхания р дрожжей видимым светом. Изв. АН СССР, 1970, № 6, с. 51-56.

37. Конев C.B., Волотовский И.Д. Фотобиология Минск: Изд-во БГУ им. Ленина, 1979. -229с.

38. Корогодин В.И. Некоторые закономерности пострадиационных изменений покоящихся дрожжевых клеток. Биофизика, 1958, т.З , № 6, с. 704718.

39. Корогодин В.И., Красавин Е.А. Факторы, определяющие различия в биологической эффективности ионизирующих излучений с разными физическими характеристиками. Радиобиология, 1982, т.22, № 6, с. 727-738.

40. Корогодин В.И. Действие ионизирующих излучений на клетки, В кн.: Основы радиационной биологии. М. Наука, 1964, с.82-126.

41. Корогодин В.И., Билуши В., Маркова Л.И. и Шехтман Я.Л. Восстановление жизнеспособности дрожжевых клеток разной плоидности, пораженных альфа-частицами. Радиобиология, 1963, т. 3, № 1, с. 39-48.

42. Корогодин В.И. Проблемы пострадиационного восстановления. -М.: Атомиздат, 1966. 391с.

43. Кошалев В.Н. Лазер в лечении ран. Саратов: Изд-во СГУ, 1980.178с.

44. Красавин Е.А. Проблема ОБЭ и репарация ДНК. М.: Энергоатомиздат, 1989,- 193с.

45. Красавин Е.А., Козубек С. Мутагенное действие излучений с разной ЛПЭ. -М. Энёргоатомиздат, 1991, 183с.

46. Красновский A.A. (мл). Синглетный молекулярный кислород и первичные механизмы фотодинамического действия оптического излучения.

47. Итоги науки и техники. Современные проблемы лазерной физики, 1990, том 3, с. 63- 135.

48. Красновский A.A. (мл). Фотолюминесценция синглетного кислорода в растворах хлорофиллов и феофитинов.- Биофизика, 1977, т.22, № 5, с. 927-928.

49. Красновский A.A. (мл), Каган В.Е. Генерация и тушение синглетного кислорода ретиналями.- Докл. АН СССР, 1978, т.242, № 1, с. 229232.

50. Красновский A.A. (мл). Люминесценция синглетного кислорода при переносе энергий от фотовозбужденных пигментов в растворе. Известия АН СССР, серия физическая, 1978, т. 42, № 2, с. 343-347.

51. Красновский A.A. (мл). Люминесценция синглетного кислорода в растворах фотосенсибилизаторов.- Журнал прикладной спектроскопии, 1980, т.22, вып. 5, с. 852-856.

52. Красновский A.A. (мл). Фотосенсибилизированная люминесценция синглетного кислорода в водных растворах.- Биофизика, 1979, т. 24, вып. 4, с. 747-748.

53. Кузин А.М. Структурно-метаболическая гипотеза в радиобиологии. М.: Наука, 1970. - 302с.56а. Кузин А.М. Стимулирующее действие ионизирующего излучения на биологические процессы. — М.: Атомиздат, 1977.- 287с.

54. Лапрун И.Б. Влияние лазерного излучения на радиочувствительность крыс. — Радиобиология, 1978, т.18, № 4, с.628-630.

55. Латарже Р.В. Радиобиология. М: ИЛ, 1955, - 275с.

56. Ли Д.Е. Действие радиации на живые клетки. М: Госатомиздат, 1963. с.287.

57. Маянский А. Н., Маянский Д.Н Очерки о нейтрофиле и микрофаге. -Новосибирск: Наука, 1983.- 175с.

58. Миллер Дж. Эксперименты в молекулярной генетике.- М. Мир, 1976. -с.52.

59. Мясник М.Н., Скворцов В.Г., Соколов В.А. Фотобиологические аспекты радиационного поражения клеток. М.: Энергоиздат, 1985. - 150с.

60. Мясник М.Н. Генетический контроль радиочувствительности бактерий! -М.: Атомиздат, 1974. 152 с.

61. Никогосян Д.Н. Двухквантовая фотоника нуклеиновых кислот. -Итоги наки и техники, физические основы лазерной и пучковой технологии. 1989, т. 4, с. 85-171.

62. Петин В.Г., Полит П. Влияние мощности дозы облучения на выживаемость и восстановление дрожжевых клеток. Радиобиология, т. 9, № 4, с. 492-498.

63. Петров С.И. в кн: Повреждение и репарация ДНК. Пущино, 1980, с.114-128.

64. Попова М.Ф., Зубкова С.М., Лапрун И.Б. и др. Влияние лазерного излучения на регенерационные процессы в условиях действия ионизирующей радиацию-Докл. АН СССР, 1984, т. 279, № 6, с. 1504- 1507.

65. Рубин Л.Б., Еремеева О.В., Фрайкин Г.Я., Швинка Ю.Э. О существовании у микроорганизмов фотохромной системы регуляции. Докл. АН СССР, 1973, 210i №4, с. 971-974.

66. Сарапульцев Б.И., Гераськин С.А. Генетические основы радиорезистентности и эволюция. Москва, Энергоатомиздат, 1993,.-209 с.

67. Сквайре Дж. Практическая физика. М., 1971. - 246с.

68. Скворцова М.Н., Мирзаев М.Н.б Плеханова Н.Ю. и др. Проблемы фитоэнергетики растений повышенной урожайности. Львов, 1984. — 170с.

69. Степанов Б.И., Моставников В.А., Рубинов А.Н., Хохлов В.Н. Регулирование функциональной активности клеток человека с помощью лазерного излучения. Докл. АН СССР, 1977, тю 236, №4, с. 1007-1010.

70. Таршис М.А., Усманский С.Р. Радиация и живая клетка. 1971, М.: Атомиздат, 96 с.

71. Тифлова О.А., Кару Т. Й., Фузиков Н.П., Карбишева Г.М. Летальное и мутагенное действие излучения ХеС1 лазера на клетки бактерий Escherichia coli. Радиобиология, 1987,том 27, № 3, с. 705-708.

72. Тифлова О., Кару Т. Действие красного и далекого красного низкоинтенсивного лазерного излучения на рост Escherichia coli.-Микробиология, 1987, т. 56, с. 393-397.

73. Токарова Б., Амиртаев К.Г., Красавин Е.А., Козубек С. Выявление lac" мутантов бактерий Eschericia coli методом глубинного посева. Сообщения ОИЯИ, Дубна, 1987, Р19-87-813.

74. Урбах Ю.В. Математическая физика для биологов и медиков. М., Наука, 1963.-417 с.

75. Усманов П.Д., Старцев Г.А., Шабалов В.В., Насыров Ю.С. О мутагенном действии лазерного облучения на семена Arabidopsis Thaliana (L) HEYNA.- Докл. AHCCCP, 1970, т. 2, с. 455-461.

76. Фрайкин Г.Я., Верхотуров В.Н., Рубин Л.Б. Действие видимого света на клетки дрожжей. Вестн. МГУ, сер биол., 1973, 4, с.51-55.

77. Фрайкин Г.Я., Бурчуладзе Т.Г., Поспелов М.Е., Рубин Л.Б. Механизм фотоинактивации дрожжевых клеток видимым светом. Докл. АН СССР, 1986, 291, №6., с. 1502-1504.

78. Циммер К.Г. Проблемы количественной радиобиологии: Пер с английского под редю В.И. Корогодина. М., Госатомиздат, 1967.- 335с.

79. Чебатарев Л.Н., Землянухин А.А. Исследование воздействия видимого света на клетки дрожжей. Науч. Докл. Высшей шк. Биол. Науки., 1970, №7, с.37-39.

80. Шапошникова В.В., Добровинская О.Р., Эйдус JI.X., Корыстов Ю.Н. Межклеточные взаимодействия интерфазной гибели облученных тимоцитов. Исследование природы медиатора взаимодействия облученных тимоцитов.- Радиобиология, 1992, т.32, вып.1, с. 50-55.

81. Эйдус JI.X., Корыстов Ю.Н. Кислород в радиобиологии. М.: Энергоатомиздат, 1984. 276с.

82. Эйдус X.JI. О едином механизме инициации различных эффектов малых доз ионизирующих излучений.- Радиационная биология. Радиоэкология, 1996, т.36, вып.6, с. 874-882.

83. Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных. Изд-во М, " Высшая школа 1977. -368с.

84. Ярмоненко С.П. Отечественная радиобиология. История и люди. -РАДЭКОН, Москва, 1997. 103 с.

85. Alexander P. Quantitative differences between action of a and X- rays on lymphoma cells in vitro. - Brit. J. Radiol., 1962, v.35, №42, p. 351-369.

86. Amundson S.A., Chen D.J. Ionizing radiation-induced mutations of human cells with different DNA repair capacities. Adv. Space Res., 1996, 18(1-2), p. 119-126.

87. Antushevic A.E., Bubnov V.P., Boiko B.N., Smirnova O.M., Petrov A.S., Reznikov L.L., Voskresensky M.A. Radioprotective effects of low intensity laser radiation. — All - union Symposium on Low - intensity Lasers in Medicine, 1991, Obninsk, Russia.

88. Arends M.J., Morris R.G., amd Wyllie A.H. Apoptoses. The role of the endonuclease. American Journal of Photology, 1990, v. 136, № 3, March, p. 593 -608

89. Arzumanyan G.M, Voskanyan K., S., Krasavin E.A.and Rzyanina A.V. Lethal and mutagenic effects of gamma-rays and alpha-particles on yeast cells. Abstracts of the 29-th Meeting of the European Society for Radiation Biology. 1998, Capri, Italy.

90. Auerbach C. Mutation Research. Chapman & Hall, London, 1976.265p.

91. Averbeck D. Mechanisms of repair and radiation- induced mutagenesis in higher eukaryotes. Cancer Radiother, 2000, Sep-Oct; 4(5), p.335-354.

92. Azzam E.I., Raaphorst G.P. and Mitchel R.E. Radiation induced adaptive response for protection against micronucleus formation and neoplastic transformation in CH310T1/2 mouse embryo cells. Radiat. Res., 1994, v. 138 (Suppl) , S28-S31.

93. Baranovski Z., Hrebendo B., Cieslawska M., Division of Physarum mitochondria during starvation. Cell Biol. Int. Rep., 1991, v. 15, p. 197-204.

94. Barandsen G.W. The influence of oxygen on damage to the proliferative capacity of cultured human cells produced by radiations of different LET. In: Cellular radiation biology. Baltimore, 1965, p. 331-335.

95. Barendsen G.W. Effects of single and repeated low doses of ionizing radiations on the proliferative capasity of human cells in culture. — In Cellular radiation biology. Baltimore, 1965, p.469-473.

96. Bermudez D., Carrasco F., Diaf F., Perez-de Vargas I. Germ cell DNA quantification after IR laser radiation. Andrologia, 1991, Jul-Aug, 23(4), p. 303307.

97. Bernstain C. Deoxyribonucleic acid repair in bacteriophage. -Microbiol. Rev., 1981, 45, p. 72-98.

98. Billen D., Hewitt R.R., Lapthisopon T., Achey P.M. DNA repair replication after ultraviolet light or X-ray exposure of bacteria J. Bacterid., 1967, v. 94., №5, p. 1538-2545.

99. Black H.S., Okotie-Eboh G., and Gergus J. Immunobiology of lipid-modulated UV-carcinogenesis. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

100. Bloomfield V.A., Grothers D.M., Tinoco J. Physical chemistry of nucleic acids. N.Y., Haprer Row, 1974, r 297p.

101. Boothman D.A., Meyers M., Odergard E. And Wang M. Altered G| checkpoint control determines adaptive survival responses to ionizing radiation.-Mutation Res., 1996, v.3 58, p. 171 -183.

102. Bosi A. and Oliveri G. Variability of the adaptive response to ionizing radiation in humans. Mutation Res., 1989, v.211, p.13-17.

103. Boussac A., Kühl H., Rogner M., Rutherford A.W. Effect of near-infrared light on the S2-state of the manganese complex of photosaystem II from Synechococcus elongatus. -Biochemistry, 1998, Jun 23, 37(25), p. 8995-9000.

104. Bresller S.E. The mechanism and the kinetics of reparation mutagenesis. Genetika, 1976, №12, p. 153-160.

105. Brockrath R., Ruiz-Rubio M. And Bridges B.A. Specificity of mutation by UV light and delayed photoreversal in umuC-defective Escherichia coli. K-12, a targeting intermediate at pyrimidine dimers. J.Bacteriol.,1977, 169, p. 1410-1416.

106. Castellani A., Jagger J., Setlow R.B. Overlap of photoreactivation and liquid holding recovery in Escherichia coli B. Science, 1964, v. 143, № 3611, p. 1170-1171.

107. Chandraskhar D, Van Houten B In vivo formation and repair of cyclobutane pyrimidine dimmers and 6-4 photoproducts measured at the gene and nucleotide level in Escherichia coli. Mutation Res., 2000, May30; 450 (1-2): p. 1940.

108. Chandraskher D., Van Houten B. In vivo formation and repair of pyrimidine dimers and 6-4 photoproducts measured at the gene and nucleoted level in Escherichia coli. Mutat Res, 2000, May 30, 450(1-2): p.19-40.

109. Cox C.J., Pearson G.J., Palmer G. Preliminary in vivo investigation of the effects of pulsed Nd:YAG laser radiation on enamel and dentine. Biomaterials, 1994, 15(14), p. 1145-1151.

110. D'Aoust J.G., Martin W.G., Giroux J and Schneider H. Protection from visible light damage to enzyme and transport in Escherichia coli. Photochem. Photobiol., 1980, 31, p." 471-478.

111. Daniels L.L., Quickenden T.I. Does low-intensity HE-Ne laser radiation produce a photobiological growth response in Escherichia coli? -Photochemistry and Photobiology, 1994, 60(5), p. 481-485.

112. Danno K., Sugie N. Effects of near-infrared radiation on the epidermal proliferation and cutaneous immune function in mice. Photodermatol Photoimunol Photomed, 1996, Dec, 12(6), p. 233-236.

113. Danno K., Horio T., Immamura S. Infrared radiation suppresses ' ultraviolet B induced sunbraun - cell formation. - Arch. Dermatol. Res, 1992,v.284 (2), p.92-94.

114. Défais M., Fauquet P., Rodman M. And Errera M. Ultravioletreactivation and ultraviolet mutagenesis of A,-phages in different genetic systems.-Virology., 1971, 43, p. 495-503.

115. Dewey D.L., Haynes R.H. Heavy ion inactivation of Micrococcus radioâurans. Nature, 1966, v.209, № 5018, p.49-52.

116. Djouadi F., Bastin J., Gilbert T., Rotig A., Rustin P., Marlet B. Mitochondrial biogenesis and development of respiratory chine enzymes in kidney cells: role of glucocorticoids. Am. J. Physiol., 1994, v. 267, p. 245-254.

117. Dolling J.A., Boreham D.R., Bahen M.E., Mitchel R.E. Role of Rad9-dependent cell-cycle checkpoints in the adaptive response to ionizing radiation inyeasts Saccharomyces cerevisiae. Int. J. Radiat. Biol., 2000, Sep; 76(9), p. 12731279.

118. Donnelly C.E. and Walker G. groE mutations of Escherichia coli are defective in umu DC dependent UV mutagenesis. Journal of Bacteriology, 1975, 11, p. 6117-6125.

119. Duella R., Robinson F and Bedford J. Nonrandom Degradation of DNA in human leukemic cells during radiation — induced apoptoses. Canser Research, 1999, v. 59, August 1, p. 3712 - 3718.

120. Duviau V., Beck I., Maurette M.T., Oliveros E. Reactivity of aminoacids and dipeptedes with singlet oxygen ('02 ('Ag)) in methanol and water. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

121. Edmunds L.N. Blue light photoreception in the inhibition and synchronization of growth and transport in the yeast Saccharomyces. — Blue Light Sindrome, Senger, M., Ed. Springer-Verlage, Berlin, 1980, 584 p.

122. Epel B. and Butler W.L. cytochrome a3: destruction by light. Science, 1969, v.166, p. 621-623.

123. Evens H.H., DeMarine D.M. Ionizing radiation -induced mutagenesis: radiation studies in Neurospora predictive for results in mammalian cells. Mutat. Res, 1999, Sep; 437(2), p.135-150.

124. Fedoseeva G.E., Karu T.I., Lyapunova T.S., Pomoshnikova N.A., and Maeissel M.N. The activation of yeast metabolism with He-Ne laser radiation. I. Protein synthesis in various cultures. Lasers Life Sci, 1988, v. 5, p.27-32.

125. Foote Christopher Mechanisms of photosensitized oxidation. Science, 1968, 29 November, vol. 162, p. 963- 970.

126. Franklin W.A., Doetsch P.W. and Haseltine W.A. Structural determination of the ultraviolet light-induced thymine-cytosine pyrimidine-pyramidone 6-4. photo-product. Nucleic Acid Res., 1985, 16, p. 5317-5325.

127. Frederic J. Effects de différentes longueurs d'oude du spectre visible sur des cellules vivantes cultivees in vitro. C.R. Soc. Biol., 1954, v.148, p.1678-1685.

128. Friedberg E.C. DNA Repair. (Ed.) W.H.Freeman, New York, 1985.364p.

129. Gamaleya N.F. Laser biomedical research in the USSR.- Laser Application in Medicine and Biology, v.3, Wolbarsht M.L., (Ed.) Plenum, New -York, 1977. -147p.

130. Glickman B.W., Schaaper R.M., Haseltine W.A., Dunn R.L. and Brash D.E. The C-C 6-4. UV photoproduct is mutagenic in Escherichia coli.- Proc. Natl. Acad. Sci.USA., 1986,83, p.'6945-6949.

131. Gow A.M., McDonald A.V., Pearson G.J., Setchel D.J. An in vitro investigation of the temperature rises produced in dentine by Nd: YAG laser light with and without water-cooling. -Eur. J. Prosthordont Restor Dent, 1999, Jun-sept, 7(2), p.71-77.

132. Greppin H., Gouda S. Schorer E. Visible light action on Pseudomonas Fluorescence. Arch. Sei., 1965, v. 18, p. 646-648.

133. Greppin H., and Gouda S. Lumisynthese chez Pseudomonas fluoressscens et sa nature adaptive. Arch.Sci., 1965, v. 18, p. 642-647.

134. Gouda S and Schorer E. Action de la lumiere sur les colonies Pseudomonas fluoressscens. Mig, Arch. Sei, 1965, v. 18, p. 646-652.

135. Gronqvist A., Wistrom J., Axner O., Monsten T.J. Bactericidal effect of pulsed 1,064 nm Nd: YAG laser light on Staphylococcus epidermidis is photothermal origin: an in vivo study. Lasers Surg. Med., 2000, 27(4), p. 336-340.

136. Gudas L.G., Pardee A.B. Model for regulation of Escherichia coli DNA repair functions ( rec A", lex " mutants).- Proc. Nat. Acad. Sei. USA, 1975, v. 72, № 6, p.2330-2334.

137. Gurzadyan G.G., Ispiryan R.K. and Voskanyan K.Sh. Two-quantum photoprocesses in DNA under picosecond laser UV irradiation at 216 and 270 nm. -Photochem. Photobiol. B. Biology: 1991,11, p. 269-275.

138. Gurzadyan G.G. and Ispiryan R.K. Efficiency of laser proteolysis of nucleic acids at 216 nm. Proc. Inc. Conf. On Lasers in the Life Sciences, 1990, June 20-23, China.

139. Hall J., Angele S. Radiation, DNA damage and cancer. Mol. Med. Today, 1999, Apr (4), p. 157-164.

140. Hamblin M.R., Soukos N.S. and Hasan T. Selective photoinactivation of gram positive and gram negative bacteria while sparing mammalian cells. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

141. Hariharan P.V. & Gerutti P.A. Formation of products of the 5-6 dihydroxy dihydrotymine type by ultraviolet light in HeLa cells. -Biochemistry, 1977, 16, 12, p. 2791-2795.

142. Harm W., Stein W. Zur dentung von maxima and sattigungs effecten bei dosis-effect-kurven fur strahleninduzierte mutation. Naturforchung., 1974, 115, p. 85-105.

143. Harrison D.E. The regulation of respiration rate in growing bacteria. -Adv. Microb. Physiol., 1976, v. 14, p.243-249.

144. Hatab M.A., Wittaker P.A. Isolating and characterization of respiration-deficient mutants from photogenic yeast Candida albicans. Ant. Van. Leewenhoek, 1992, v.61, p.207-219.

145. Havawalt P.C. Normal replication of DNA after repair replication in bacteria. Nature, 1967, v. 214, № 5085, p. 269-270.

146. Hei Т.К., Zhu L.X., Vannais D., WaLDREN C. A. Molecular analysis of mutagenesis by high LET radiation. Adv.Space Res., 1994, Oct; 14(10), p.355-361.

147. Honigsman H. Sunlight theories and strategies for preventation of skin cancer. -Abstracts of the7-th Congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

148. Howard S.P., Park S.J., Coleman C.N. and Proce B.D. Suramin increases p53 protein levels but not activate the p53 —dependent Gj checkpoint. Clin.cancer Res. 1996, v.2, p. 269-276.

149. Howard-Flanders P., Simson E., Hteriot L. The excision of thymine dimers from DNA filament formation and sensitivity to ultraviolet in E.coli K-12 -Mutation Res., 1974, 1,3, p. 219-225.

150. Ikushima T. Radio-adaptive response: characterization of a cytogenic repair induced by low-level ionizing radiation in cultured Chines hamster cells. -Mutation Res., 1989, v.227, p. 241 -246.

151. Ingledew W.T., and Poole R.K. The respiratory chines of Escherichia coli.-Microbiol. Rev., 1984, v. 48, p. 222- 229.

152. Isildar M., Bakale G. Comparative lethal effects of uv and ionizing radiation in Ames tester strain of Salmonella. Radiat. Res., 1985, Sept; 103(3), p. 461-465.

153. Itoh Т., Murakami H., Orihashi K., Sueda Т., Matsuura Y. The protective effect of low power He-NE laser against erythrocyte damage caused by artificial heart-lung machines. Hiroshima J. Med. Sci., 1996, Mar; 45(1), p. 15-22.

154. Jagger J. Photoprotection from ultraviolet killing in Escherichia coli B. -J. Rad. Res., 1960, v. 19, № 4, p. 521-539.

155. Jagger J., Wise V.C., Stafford R.S. Delay in growth and division induced by near ultraviolet radiation in Escherichia coli B and its role on photoprotection and liquid holding recovery. Photochem. Photobiol., 1964, v.3 № 1, p. 11 - 24.

156. Jagger J. Photoreactivation and photaprotection. Photochem and Photobiol, 1964, v.3, № 3, p.451-461.

157. Jagger J. Near- uv radiation effects on microorganisms.- Photochem. Photobiol., 1981, v.34, p.761-768.

158. Jagger J, Stafford R. Evidence for two mechanisms of photoreactivation in Eschericia coli B. Biophys. J., v. 5, N.l, p. 75-88.

159. Joiner M.CC. Induced radioresistance: An overview and historical perspective. Int. J. Radiat. Biol., 1994, v.65, p. 79-84.

160. Joyce K.M., Downes C.S., Hannigan B.M. Radioadaptation in Indian muntjac fibroblast cells induced by low intensity laser irradiation. -Mutation Res., 1999, Sep 13, v. 435 (1), p. 35-42.

161. Kada T., Brun E., Marcovich H. Comparasion de l'induction de mutants prototrophes per les rayons- X et UV cher " Escherichia coli" B/r try". -Ann. Inst. Pasteur., 1960, v.99, № 4, p. 761-768.

162. Kanofsky Jeffrey R. Quenching of singlet oxygen by human red cell ghosts. Photochemistry and Photobiology, 1991, vol. 53, № 1, p. 93-99.

163. Karu T. Photobiology of low-power laser effects. Health Physics. 56 1989, p. 692-704.

164. Karu t., Pyatebrat L., Kalendo G. Irradiation with He-Ne laser increases ATP level in cells cultivated in vitro. Journal of Photochemistry and Photobiology, B. Biology, 1995, Mar., 27(3), p. 219-229.

165. Karu Т., Tiplova O., Esenalev R., Letokhov V. Two different mechanisms of low-intensity laser photobiological effects on Escherichia coli. -Journal of Photochemistry and Photobiology. B. Biology, 1994, 24(3), p.155-161.

166. Karu T.I., Letokov V.S., Lobko V.V. Biostimulation of HeLa cells by low-intensity visible light. IV. Dicromatic irradiation. II Nuovo Cimento D5, 1985a, p.483-496.

167. Karu T. Primary and secondary mechanisms of action of visible to near -IR radiation on cells. Photochem Photobiol B, 1999, Mar, 49(1), p. 1-17.

168. Karu T.I., Kalendo G.S., Letokhov V.S., and Lobko V.V. Biostimulation of HeLa cells by low intensity visible light. II Stimilation of DNA and RNA synthesis in a wide spectral range. U Nuovo Cimento D, 1984, v.48, p. 222-228.

169. Karu T. The Science of Low Power Laser Therapy. Gordon and Breach Sci, Publ., London, 1998, - 214p.

170. Karu T.I., Bakeeva L.E., Manteifel V.M. Could monochromatic light of visible spectral region have genetic effects? Photobiology 1999, 1-th Internet conference of the European Society for Photobiology.

171. Kearns David R. Physical and Chemical properties of singlet molecular oxygen. Chemiccal Reviwes, 1971, v.71, № 4, p. 395 - 427.

172. Kelland L.R., Moss S.H., Davis D.J.G. An action spectrum for ultraviolet radiation induced membrane damage in E. coli K-12. — Photochem. Photobiol., 1983, v. 37, №3,'p. 301-306.

173. Keiner A. Effect of visible light on the recovery of Streptomyces grieus conidia from ultraviolet irradiation injury. Proct.Nat.Acad.Sci, USA, 1949, v.35, №2, p.73-79.

174. Keyin M., Allen James M., and Hannigan M. B. Radioadaption in an Indian Muntjac Fibroblasts cell line conditioned with low intensity laser irradiation. -Abstracts of the 7-th congress of the European Socaty for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

175. Kiefer J., Schreiber A., Gutermut F, Koch S, Schmidt P. Mutation induction by different tips of radiation at the Hprt locus.- Mutat Res , 1999, Dec 17; 431 (2):, p. 429-448

176. Kifer J, Stoll U., Scheinder E. Mutation induction by heavy ions. Adv. Space Res. 1994, Oct; 14(10), p. 257-265.

177. Kim I.G., Oh T.J. SOS induction of the recA gene by UV-, gammairradiation and mitomicin C mediated by poliamnes in Escherichia coli K-12. -Toxocol Lett., 2000, Jul 27, 116 91-2), p.143-149.

178. Kjeldstand B. Different photoinactivation mechanisms in Propionebacterium acnes for near ultraviolet and visible light. — Photochem. Photobiol., 1987, v.46, p. 363-647.

179. Kochevar E.I. and Buckly L.A. Photochemistry of DNA using 193 nm excimer laser radiation. Photochem. Photobiol., 1971, 51, p. 527-532.

180. Kochevar I. E., Lynch M.C., Zhuang S., Lambert Ch. Singlet oxygen, but not oxidizing radicals, induced apoptoses in HL-60 cells. Photochemistry and photobiology, 2000, v.72, Iss. 4, p. 542-546.

181. Kohli R., Kumar Gupta P., and Dube A. Helium-neon laser preirradiation induces protection against UVC radiation in wild -type E.coli strain K 12 AB 1157. Radiation Research, 2000, v. 153, № 2, p. 181-185.

182. Kolari P.J., Airaksinen O. Poor penetration of infrared and heliumOneon low power laser light into the dermal tissue. Acupuncture & Electr-Therapeutics Research, 1993, 18(1), p. 17-21.

183. Kolesnikova A.I., Kubasova T., Konoplyannikov A.G., Koteles G.J. Cellular alterations upon IR (890 nm) exposure, in vivo. Phatol Oncol Res, 1998, v. 4(1), p. 22-26.

184. Konig K., Liang H., Berns M.W., Tromberg B.J. Cell damages by near -IR microbeams. Nature, 1995, v.377, 7 September, p.20-21.

185. Korystov Yu. N., Dobroviinskaya O.R., Shaposhnikova V.V., Eidus L.Kh.- Radiation Res., 1993, v. 134, p. 301-306.

186. Krinsky I., Grey T. And Postgate J. Cellular damage initiated by visible light in the survival of vegetative microbes. Cambridge University Press, Cambridge, 1976, - 209 p. •

187. Kuluncsics Z., Pedriz D., Sage E. Distribution of DNA photolesions induced by UVA radiation and other ultraviolet wavelengths.- Abstracts of the 7-th congress of the European Socaty for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

188. Kunz B.A. an<l Glickman B.W. The role of pirimidine dymers as premutagenic lesions: a study of targeted vs untargeted mutagenesis in the lacl gene of Escherichia coli. Genetics, 1984,106, p. 347-364.

189. Langhoff H., Wolf V., Heise H, Schulz U., Gross G. P53 dependent apoptosis induced by UV radiation. -Abstracts of the7-th Congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

190. Large C., Teixeria Pc , Leito AC Non coherent visible and infrared radiation increase survival to UV (254 nm) in Escherichia coli K12. J.- Photochem Photobiol, B, 200, Feb; 54(2-3), p. 155-161.

191. Lengly R.E., Palayoor S.T., Coleman C.N. and E.A. Bump. Modification of radiation induced apoptosis. Radiation Res., 1993, v. 136, p. 320-326.

192. Lijima K., Shimoyama N., Shimoyama M., Mizuguchi T., Tamura K. Do low- power lasers change phase transition temperature of dipalmitoyl phosphatidycholine (DPPC) membrane? J. Clin. Laser Med Surg, 1993, Aug; 11(4), p.191-195.

193. Little J.B. Radiation carcinogenesis. Carcinogenesis, 2000, Mar, 21(3), p. 397-404.

194. Liu H., Hewitt S.R., Hays J.D. Antagonism of ultraviolet-light mutagenesis by the methyl-directed mismatch-repair system of Esherichia coli.-Genetics, 2000, Feb, 154 (2), p. 503-512

195. Liu H., Hewitt S.R., Hays J.B. Antagonism of ultraviolet light mutagenesis by the methyl-directed mismatch-repair system of Escherichia coli. -Genetics, 2000, Feb, 154(2), p.503-512.

196. Lock B.R., and Stribunskie L. Dual modes of death induced by etoposide in human epithelial tumor cells allow Bcl-2 to inhibit apoptosis without affecting clonogenic survival. Cancer Res., 1996, v. 56, p. 4006-4012.

197. Lonskaya I.A, Afanasev V.N., Pechatnikov V.A., Dolgachev I.A., Nokolaeva N.N. Thymcyte apoptosis induced and suppress by UV radiation. -Abstracts of the7-th Congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

198. Lubart R., Fredman H., Levinshal T., Lavie R., Breitbart H. Effect of light on calcium transport in bull sperm cells. Journal of Photochemistry and Photobiology, B. 1992, Sept 15, 15(4), p.334-341.

199. Large C., Teixeria P., Leito A.C. Non -coherent visible and infrared radiation increase survival to UV (254 nm) in Escherichia coli K12. J. Photochem Photobiol B 200, Feb; 54(2-3), p. 155-161.

200. Lyman J.T., Haynes R.H. Recovery of yeast after exposure to densely ionizing radiation. Rad. Res., 1967, suppl.7, p. 222-230.

201. Lyman J.T., Haynes R.H., Tobias C.A. Recovery of yeast following heavy ion irradiation. Rad.'Res., 1963, v. 19, №1, p. 237-243.

202. Mackemess S.A.-H., Surplus S.L. Jordan B.R. and Thomas B. Role of membrane damage in the effects of ultraviolet-B (UV-B) radiation on photosynthetic genes. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

203. Macmillan J.D., Maxvell W.A., Chichester C.O. Lethal photosensitization of microorganisms with light from a continuous wave gas laser. -Photochem. Photobiol., 1966, v.45, p.555-559.

204. Markowska A., Robuflat P., Gottardo G., Mazzochi G., Nussdofer G.G. Age- dependent changes in the function and morphology of rat adrenal zone fisiculta. -Histol.- Histopathol., 1994, v.9, p.297-220.

205. Martignioni K.D., Haselbacher I. Inactivation of bacteriophage lambda by combined X-ray and uv — light exposure. Inter. J. Radiat. Biol., 1979, v. 35, p. 441-447.

206. Matheson I.B.C. and Lee John. Chemical reaction rates of amino acids with singlet oxygen. Photochemistry and Photobiology, 1979, vol. 29, p. 879-881.

207. Matheson I.B.C. and Lightner D.A. Oxodipyrromethenes as reactive singlet acceptors. Measurment of their chemical reaction rates by laser flash photollysus technique. Photochemistry and Photobiology, 1979, vol. 29, p. 933-935.

208. Matheson I.B. The absolute value of the reaction rate constant of bilirubin with singlet oxygen in D20. Photochemistry and Photobiology, 1978, vol.29, p. 875- 878.

209. McCuff P., Bell E. The effect of laser energy radiation on bacteria. -Med. Biol. Illus., 1966, v.16, p. 191-194. '

210. McGregor W.G. DNA replication, and UV mutagenesis- J Investing Dermatol Symp Proc, 1999, Sept; 4(1), p. 1-5.

211. McKelevey V.J., Keegan A.L., Allen J.A. Induction of DNA damage by low level laser irradiation in Friend mouse erythroleukemia cells.- Mutation Res., 1992, v.271, p. 131-38.

212. McLaren A.D., Shugar D., Photochemistry of protein and nucleic acids. Oxford, Pergamon Press, 1964, - 364p.

213. Meezava H., Vatsuura T., Suzuke K. Killing of bacteriophage Tj by irradiation in a dry state with synchrotron orbital radiation. Monochromatic 122-nm and 254-nm light. J. Radiat. Res., 1980, v. 21, p.126-136.

214. Miguel A.G. and Tyrrell R.M. Induction of oxygen-dependent lethal damage by monochromatic UVB (313) radiation: strand breakage, repair and cell death. Carcinogenesis, 1983,4, p. 375-380.

215. Miller M. J.,and Gennis R.B. The purification and characterization of the cytochrome d terminal oxidase complex in the Escherichia coli aerobic respiratory chain. J. Biol. Chem., 1983, v.258, p.9159-9164.

216. Mitchel D.L., Haipek C.A. and Clarkson J.M. 6-4. photoproducts are removed from the DNA of UV- irradiated mammalian cells more efficiently than cyclobutane pyrimidine dymers.- Mutat. Res., 1984, 143, p. 109-112.

217. Mitra Gopa. Detection of apoptotic cells using the apoptosis detection system, fluorescein. Promega Notes Magazine, 1996, № 57, p. 10-17.

218. Miyabe I, Zhang Q.M., Kano Y., Yonei S. Histidine-like protein HU is requed for rec A gene-dependent DNA perair and SOS induction pathways in UV-irradiated Escherichia coli. Int J. Radiat Biol, 2000, Jan, 76 (1), p. 43-49

219. Moor A.C.E. Signaling pathways in cell death and survival after photodinamic therapy.'- Journal of Photochemistry and Photobiology D: Biology, 2000, v.57, p. 1-13.

220. Mortimer R., Brustad T. and Cormack D. Influence of linear energy transfer and oxygen tension on the effectiveness of ionizing radiations for induction of mutations and lethality in Saccharomyces cerevisiae. Radiation Res., 1965, V. 26, p. 465-482.

221. Mount D.W. and Kosel C. Ultraviolet light-induced mutation in UV-resistant, thermosensitive derivatives of lex A-srain of Escherichia coli K-12. Mole. Gen. Genet., 1975, 136, p. 95-106.

222. Moyes C.D., Mathieu-Castello O.A., Tsushuya N., Flibrun C., Handsford R.G. Mitochondrial biogenesis during cell differentiation. — Am. J. Phys., 1997, v.272, p. 1345-1351.

223. Myasnik M. N., Morozov I.I. The phenomenon of photoreactivation in bacteria E.coli irradiated by ionizing radiation. Inter. J. Radiat. Biol., 1977, v.31, p. 95-98.

224. Miyabe I, Zhang Q.M., Kano Y., Yonei S. Histidine-like protein HU is requed for rec A gene-dependent DNA perair and SOS induction pathways in UV-irradiated Escherichia coli. Int J. Radiat Biol, 2000, Jan, 76 (1), p. 43-49

225. Moor A.C.E. Signaling pathways in cell death and survival after photodinamic therapy. Journal of Photochemistry and Photobiology D: Biology, 2000,v.57,p. 1-13.

226. Mortimer R., Brustad T. and Cormack D. Influence of linear energy transfer and oxygen tension on the effectiveness of ionizing radiations for induction of mutations and lethality in Saccharomyces cerevisiae. Radiation Res., 1965, V. 26, p. 465-482.

227. Mount D.W. and Kosel C. Ultraviolet light-induced mutation in UV-resistant, thermosensitive derivatives of lex A-srain of Escherichia coli K-12. Mole. Gen. Genet., 1975, 136, p. 95-106.

228. Moyes C.D., Mathieu-Castello O.A., Tsushuya N., Flibrun C., Handsford R.G. Mitochondrial biogenesis during cell differentiation. Am. J. Phys., 1997, v.272, p. 1345-1351. •

229. Myasnik M. N., Morozov I.I. The phenomenon of photoreactivation in bacteria E.coliirradiated by ionizing radiation. Inter. J. Radiat. Biol., 1977, v.31, p. 95-98.

230. Myasnik M.N., Morosov I.I., Derevyanko R.I. The photoreactivable component in the mutagenic action of ionizing radiation. Inter. J. Radiat. Biol., 1980, v. 37, p.85-88.

231. Nazova T., Yanamoto T. and Natano M. Infrared magnetic circular dichroizm of mioglobin derivatives. Biochem. Biophys. Acta., 1976, v.477, p. 2835.

232. Nelson G.A., Schubert W. W., Marshal T.M., Benton E.R. and Bentron E.V. Radiation effects in Caenorhabditis elegans, mutagenesis by high and low LET ionizing radiation., Mutation Res., 1989, V.212, p. 181-192.

233. Nitzan Y., Ashkenaze H., and Balzam-Sudakevitz A. Photoinactivation of Acinetobacter Baumannii by various photosensitizers in different environments. -Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

234. Nondback K., Auerbach C. Advances in Radiobiology. Ed. G.C. Hekesey, 1957.-234 p.

235. Okuda A. Inhibition of the uv-ionizing radiation synergism in Escherichia coli B/r by liquid holding between the two irradiations. Photochem. Photobiol., 1973, v. 18, p. 335 -337.

236. Oliviery G., Bodycote J. and Wolff S. Adaptive response of human lymphocytes to low concentration of radioactive thymidine. Science, 1984, v.223, p. 594-597.

237. Oshiro T., Calderhead R.G; Low Level Laser Therapy: A practical Introduction.- Chichester- New-york, 1988. -180 p.

238. Pandey S., Walker P.R., and Sikorska M. Separate pools of endonuclease activity are responsible for unternucleosomal and high molecular mass DNA fragmentation during apoptosis.- Biochem. Cell Biol. 1994, v.72, p. 625-629.

239. Parado C., Carrillo de Albornoz F., Perez de Vargas I A quantitative investigation of microvascular changes in the thyroid gland after infrared (IR) laser radiation. Histol Histopopathol, 1999, Oct, 14(4), p. 1067-1071.

240. Passarella.S. Helium-neon laser biosystem interaction: experimental data with no orthodox explanation. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

241. Patric M.H., Haynes R.H. Dark recovery phenomena in yeast. II. Conditions that modify the recovery process. Rad. Res., 1964, v.23, № 4, p. 564 579.

242. Peak M.J., Peak J.G., Moehring M.P. and Webb R.B. Ultraviolet actio spectra for DNA dimer induction, lethality, and mutagenesis on the UVB region. Photochem. Photobiol., 1984,40, p. 613-620.

243. Peack T.T., Johnson R. and Rasumussen D. A system f mutationmesearement in mammalian cells: Application to y irradiation. Proc.Nat.Acad.Sci.USA, 1997, v.94, February, p. 1218- 1223.

244. Philip A., O'Brien, James A. Houghton. Photoreactivation and excision repair of UV induced pyrimidine dimers in the unicellular cyanobactrium Gleocapsa Alpiccola (Synechocystis 6308). Hhotochem. Photobiol., 1982, v. 35, № 3, p. 359364.

245. Pimenova M.N., Grichyshkina N.N., Asova L.G., Semenova E.V., Melnikova S.I. Practice of Microbiology. Prod. Moscow University, 1983, p. 137139.

246. Polard E.C., Person S., Rader M. And Fluke D.J. Relation of ultraviolet light mutagenesis to a radiation-damage inducible system in Escherichia coli. -Radiation Res., 1989, 72, p. 519-532.

247. Poole R.K., Scott R.I., and Chance B. Low-temperature spectral and kinetic properties in Escherichia coli K-12 grown at lowed oxygen tension.-Biochem. Biophys. Acta, 1980, v.591, p.471-477.

248. Poole R.K. Is energy metabolism in the prokaryotic cell cycle manifestly caused to a clock? Cell Cycle Clocks, Edmund L.N., Ed., Marcel Dekker, New York, 1984, - 326 p.

249. Protic-Sabejic M., Tuteja N., Munson P.J., Hauser J., Kramer K.H. and Dixon K. UV light-induced cyclobutane- pyrimidine dimers are mutagenic in mammalian cells. Mol. Cell. Biol., 1986,6, p. 3349-3356.

250. Puck T.T., Johnson R., and Rasumussen. A system for mutation measurement in mammalian cells: Application to y irradiation. Proc.Nat.Acad.Sci. USA, 1997, v.94, February, p. 1218-1223.

251. Ranby B. and Rabek J.F. Singlet Oxygen. Wiley Interscience. Chichester, 1979, - 247p. .

252. Reinke V. And Lozano G. Different activation of p53 targets in cells treated with ultraviolet radiation that undergo both apoptosis and growth arrest. -Radiation Research, 1197, v. 148, p.l 15-122.

253. Reznikov L.L., Reznikov L.Ya. Murzin A.G. On a possible model for investigation of low-intensity laser radiation. — In: Model systems in medical and biochemical study. Ed. V.A. Dadaly, Leningrad, LSGMI, 1989, p.91-94.

254. Reznikov L.L., Khaycev N.V., Petrov I.P., Vasilev A.G. On the problem of the mechanism of low-power laser irradiation. III Scientific Conference on Vital Problems of Sanitary Chemistry and Toxicology. 1992, St. Petersburg, Russia.

255. Roberts R.B., Aldous E. Recovery from ultraviolet irradiation in E. coli. J. Bacteriol., 1949, v. 57, p.363-368.

256. Romanova N.A., Brovka L.Tu. Sepul'ved-Bessera M.A., Ugarova N.N. Change in adenine nucleotide poll in E.coli 1257 bacterial cells under the low intensity He-Ne laser. Biokhimia, 1993, Mar., 58(3), p.376-384.

257. Rossetti V. Variations of serum corticosterone and brain lactate in rats following He-Ne laser irradiation or simulated experiment. Abstracts of the 7-th congress of the European Sociaty for photobiology. 1997, Stresa, Italy.

258. Roudyk S.N., Losev A.P.and Aghion J. Photosensitization of1 Ag 02 by chlorophylls, pheophytins and metal- substated chlorophylls. Abstracts of the 7-th congress of the European Society for Photobiology, 1997, Stresa, Italy.

259. Rounds D.E. and Olson R.S. The effect of intense visible light on cellular respiration. Life Sci., 1967, v.6, p. 359-366.

260. Rounds D.E., Olson R.S. and Johnson F.M. The effect of laser on cellular respiration Z. Zellforsch, 1968, v.87, p. 193-201.

261. Salet C., Passarella S., Quagliarello E. Effects of selective irradiation on mammalian mitochondria. — Photochem. Photobiol., 1987, v.45, p.433-438.

262. Samson L. And Cairns J. A new pathway for DNA repair in E.coli. -Nature, 1977, v. 267, p.281-283.

263. Sankaranarayanan K., van Duyn A., Loos and Natarayan Adaptive response of human lymphocytes to low level radiation from radioisotopes or X-rays. - Mutation Res., 1989, v.211, p.7-12.

264. Schwartz j. L., Jordan R., Juan Sun, Hongbau Ma, Hseib A.W. Dose-dependent changes in the spectrum of mutations induced by ionizing radiation. -Radiation Res., 2000, v. 153, p.312-317.

265. Schwartz J. L., Jordan R., Juan Sun, Hongbau Ma, Hseib A.W. Dose-dependent changes in the spectrum of mutations induced by ionizing radiation. -Radiation Res., 2000, v. 153, p.312-317.

266. Senger H. The effect of blue light on plants and microorganisms.-Photochem, Photobiology , 1982, 35, p.911-916.

267. Sentman C.L., Shutter J.R.,.Hockenbery D., Kanagava O, Korsmayer S.J. Bcl-2 inhibits multiple forms of apoptosis bur not negative selection in thymocytes. Cell, 1991, v. 67, p. 879-888.

268. Setlow R.B., Setlow J.K. Annual Review in Biophysics and Bioengineering / Ed. M.F. Morales, W. A. Hagins, L.Stryetr, W.S. Yamato-Palo Alto: - Annual Reviews Inc., 1972, 1, p. 293-346.

269. Shadley J.D. and Dai G. Cytogenetic and survival adaptive responses in Gj phase human lymphocytes. Mutation Res. 1992, v.265, p.273-281.

270. Shafirovich V, Dourondin A., Luneva N.P., Kirigin F., Geocinov N.E. Multiphoton near-infrared femtosecond laser puse-induced DNA damage with and without the photosensitizer proflavine. Photochem.Photobiol, 1999, Mar, 69(3), p. 265-274.

271. Shimmamura S., Masumuizu T, Nakai Y., Uramays K., Shimazaki J., Bissen-biyajiama H., Kohno M., Tsubota K. Excimer laser-induced (UV) hydroxyl radical formation and keratocyte death in vitro. Invest Opthalmolol Vis Sci, 1999, May, 40(6), p. 1245-1249.

272. Shindle A., Schindl M., Pernerstorfer-Schon H., Schindl L. Low -intensity laser therapy: a review. — J. Investig. Med., 2000, Sep; 48 (5), p. 312326.

273. Shiroya T., McElroy D.E., Sutherland B.M. An action spectrum of photoreactivating enzyme from sea urchin eggs. Photochem. Photobiol., 1984, v. 40, №6, p. 749-751.

274. Smith K.C., Martignoni K.D. Protection of Escherichia coli cells against the lethal effects of ultraviolet and X irradiation by prior X -irradiation: A genetic and physiological study. - Photochem. Photobiol., 1976, v. 24, p.515-523.

275. Somose Z. Radiation response of cell organelles. Micron, 2000, Apr, 31(2), p. 165-181.

276. Stouthammer A.H. and Battenhaussen C.W. Influence of 2,4-dinitrophenol on the maximum specific growth rate and the respiration rate of chemostst cultures of Paracoccus denitrificans. FEMS Microbiol. Lett., 1981, v. 10, p.33-42.

277. Sucorg L, Shengli Y., and Dong Y. Biological effects of N2 laser on bacterium. Proc.Conf. Lasers Electro-Optics Int.Quant.Electron.Conf., 1990, Anacheim, CA.

278. Sutherland J.C., and Griffin K.F. Absorption spectrum of DNA for wavelengths greater than 300 nm. Radiat. Res., 1981, v.86, p. 399-40.

279. Theiler R. Effect of infrared and visible light on 2-azidoanthraqunone in the QA binding site of photosynthetic reaction centers. An unusual mode of activation of photoaffinity label. Biol Chem Hoppe Seyler, 1986, Dec, 367(12), p. 1197-1207.

280. Thower A.H., Houghton P.E. Effect of laser irradiation on the growth and development of fetal mouse limbs in an in vitro model Lasers Surg. Med., 1999, 24(4), p. 285-295.

281. Tiphlova O. and Karu T. Action of low-intensity laser radiation on Escherichia coli. Critical Reviews in Biomedical Engineering., 1991, 18, Issue 6 , p. 387-411.

282. Tsai J.C., Kao M.C. J. The biological effects of low laser irradiation on cultivated rat glial and glioma cells. J. Clin. Laser Med. Surg. 1991, Feb 9(1), p. 3541.

283. Tyrell R.M. Radiation synergism and antagonism. Photichem. PhotobioK Rev., 1978, v. 3, p. 35-113.

284. Vacca R.A., Marra E., Quagliarello E., Greco M. Activation of mitochondrial DNA replication by He-Ne laser irradiation. Biochemical & Biophysical Research Communications. 1993, Sept. 15,195(2), p. 704-709.

285. Van Breugel H.H, Bar P.R. Power density and exposure time of He-Ne laser irradiation are more important than total energy dose in photo-biomodulation of human fibroblasts in vitro. Lasers in Surgery & Medicine, 1992, 12(5), p.528-537.

286. Van Brugel H.H., Bar P.R. He-Ne laser irradiation affects prilifereation of cultured rat Scwann cells in a dose-dependent manner. Journal of Neurucytology, 1993, Mar, 22(3), p. 185-190.

287. Vega Nunez E., Alvarez A.M., Menendez-Hurtado A., Santos A., Perez-Castillo A. Neuronal mitochondrial morphology and transmembrane potential are severely alliterated by hypotirosim during brain development. — Endocrinology, 1997, v.138, p. 3771-3778.

288. Vellejo C.G., Lopez M., Ochoa P., Manzanares M., Garesse R. mitochondrial differentiation during the early development of the brine shrimp Artemia tranciscana- Biochem. J., 1996, v.314, p.505-510.

289. Villarino A., Bouvet O, Regnault B., Delautre S., Grimont P.A. Cellular activities in ultra-violet killed Escherichia coli. Int J Food Microbiol, 2000, Apr, 55(1-3), P.245-247.

290. Vinicombe D.A., Moss S.H., Davis D.J.G. Photoreactivation of -radiation damage in Escherichia coli as evidence of the nature of oxygen -enhancement effect. Inter.J. Rad. Biol., 1978, v.33, № 5, p. 483-492.

291. Walker P.R., and Sikorska M. Endonuclease activities, cromatin structure, and DNA degradation in apoptosis. Biochem. Cell Biol. 1994, v. 72, p.615-623.

292. Webb R.B., Brown M.S. Oxygen dependence of sensitization to 254-nm radiation by prior exposure to 365-nm radiation in strains of Eschereichia coli K-12 differing in DNA repair capability. Radiat Res., 1979, v. 80, p. 82-91.

293. Webb R.B., and Brown N.S. Sensitivity of strains of E.coli differing in repair capability to far UV, near UV and visible radiations.- Photochem. Photobiolo., 1976, p.425-429.

294. Webber B.B. and Serres F.J. Induction kinetics and genetic analysis of X-rey -induced mutations in the AD-3 region of Neurospora Crassa.- Genetics, 1965, v.53, p.430-437.

295. William C. Dewey, Clifton C. Ling, Raymond E. Meyn. Radiation induced apoptosis: relevance to radiotherapy. Int. J. Radiation Biol. Phys. 1995,V.33, № 4, p. 781-796.

296. Witkin E.M., Wermundsen I.E. Targeted and untargeted mutagenesis by various inducers of SOS function in Escherichia coli. Gold Spring Harbor symp. Quant. Biol., 1979,43, p. 881-886.

297. Witkin E.M. Ultraviolet mutagenesis and inducible DNA repair in Escherichia coli.- Bacterioï. Rev., 1976,40, p. 869-907.

298. Witkin E.M. Radiation-induced mutations and their repair. Science, 1966, 152,p. 1345-1353.

299. Witkin E.M. Ultraviolet mutagenesis and the SOS response in Escherichia coli. A personal perspective. Envorinmental and Molecular Mutagenesis., 1971, 14, sup. 6, p. 13-34.

300. Wolf S. Faila Memoral Lecture: IS radiation all bad? The search for adaptation. Radiat.Res., 1992, v. 131, p. 117-123.

301. Wood R.D., Skopet T.R. and Hutchinson F. Changes in DNA base sequence induced by targeted mutagenesis of lambda phage DNA by ultraviolet light. J. Mol. Boil., 1984, 173, p. 273-291.

302. Wylle A.H. Cell death in biology and photilogy / Eds. J.D. Bowen, R.A. Lokshin, N.Y. London: Champan and Hall, 1981. - 357p.

303. Xiang Yang. A study of the mutagenic effect of such physical factors as laser on E.coli and of the auxotrophic analysis.- Proc. Inc. Conf. On Lasers in the Life Sciences, 1990, June 20-23, China.

304. Yin D.X. and Schimke R.T. SCL-2 expression delays drug induced apoptosis but not increase clonogenic survival after drug treatment in HeLa cells. -Cancer Res., 1995, v.55, p. 4922-4928.

305. Yonishrouach E., Resnitzky D., Lotem J., Sachs L., Kimchi A., Oren M. Wild type p53 induces apoptosis of myeloid leukemia cells that is inhibited by interleukin. Nature, 1991, v. 352, p. 345-347.

306. Yosuke Ejima, Tsugio Shiroya. Photoreactivation associated with morphological abnormality in sea urchin embryos induce by ultraviolet irradiated sperm. Photochem. Photobiol., 2000, v. 35, № 2, p. 175-180.

Информация о работе

Восканян, Каринэ Шаваршовна
доктора биологических наук
Дубна, 2003
ВАК 03.00.01

Диссертация

Некоторые общие закономерности действия ионизирующих и лазерных излучений на клетки бактерий - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы