Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ

ВАК РФ 03.00.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ПРИ РАЗНЫХ ФОРМАХ ЛУЧЕВОЙ БОЛЕЗНИ"

ШШКЛЕРСВЮ СНШЖСГО ХОЗЯЙСТЪА СССР

На правах рдоошгеа

УДК 577.391:611.81 577.391:612.273

ГРНГОРЬКВ Александр Юрьвмч

оигкшмв нндааишьной рашочувствиткшюсти ПРИ PASBUX 40МАХ ЛУЧНЮЙ БОЛВЕНИ

103.00.OI - радюйиодогм)

Автореферат дясоертаци ва оохоханм учено! отеле к* нпким бвологкчлстжх наук

Коохва - 1985^

. fß^yiiüb^MU^J

Рабата выполнена в Ордена Ленива Институте биофизики Министерства здравоохранения СССР.

Научный руководитель: Доктор медицинских наук,

профессор Н.Г. Дараненая

Ойяпиальнн« оппопоиты; Доктор боидогических наук»

профессор Й.Б. Кудряаов; ■ ■

каиДиЙат биологических наук ■ A.B. Васильев

Ведущее учмудаии»: . Всесоюзный Орд«на Ленина Институт экспвримвытаяьноЯввтариаарви;

Защита состоитея М&Лл^Л** '* ХЭ85 г. в час иа

заседании Специализированного совета jK-I2Q.8l.QI) во Всесоюзной научно-иссяедоватольс^ои■институте сельскохозяйственной радиологии ИСХ СССР (Мое ква, - у д. Пряшшни кова ,6,ко рп.17 - старый).

Отвнви на автореферат проси« направлять по адресу: г.Обнинск Калужская обл., ВШМСХР/слоцсовот. ■■■-..';."'",■ '

С диссертацией цожко ознакомиться в библиотеке Всесоюзного, научао-исзледоватольсксго института сельскохозяйственной радиологии. ■ '*'" '

Автореферат Разослав 1935 г. '

Ученый сакрхтг: Спецмвяизирог кандидат бис

H.H. Сатарова

ОЩАЯ ХАРШЕР1СТИКА РАБОШ

Актуальность темы.- Оценка индивидуальной радиочувствительнос-уя организма является одной из актуальных научно-практических проблей радиобиологии. В наоей стране и за рубежом был выполнен ряд исследований по изысканию возможности прогнозирования индивидуальной радиочувствительности (ЕМГ^аеаская и др., 1967, 1969; Н. Г. Даренская и др., 1962, 1976,.1977, I9QI; А.О. Короткевич, I9SI; Ц. Оосшаяил, 1958, 1968 и др.), .

К нестоящему времени накошена информация о тех системах организма, исходное состояние которых может предопределять индивидуальную радиочувствительность (ЕЛ. Гончаренко, U.E. Кудряшов, 1980; Б.Б. Бурлакоаа, 1983 и др.). Получена корреляция между индивидуальной радиочувствительность!) и показателями, характеризуемым состояние кроветворной системы, газообмена, адреналовой системы (B.U, Граевская, 1967; Н.Г. Даренская к др., 1977; А.О. Короткевич, X9QI и др). ■

Имевтся цубликации, указывающие на зависимость ыелду исходной реактивность» организма м его индивидуальной радиочувствительностью (З.И. Барбашова, 1955;Г. А. Васильев, 1959; П.Д. Горизонтов, Н.Г. Даренская, 1966; Посшшшл, Баха, 1983). Реактивность организма проявляется более ярко при предъявлении ему повышенных дополнительных требований. В этом случае представляется возможным по реакции организма на нерадиационное воздействие судить о его радиочувствительности. В ограниченном числе исследований в качестве нерадиационных факторов использовали физическую нагрузку, голодание, изменение газовой среди, температуру и т.д. (H.A. Волохова,1964; Поспи- • шил, 1964, 1965; Г.А. Васильев и др., 1966; Н.Г. Даренская и др., 1978). Однако, на основании этих работ нв;удалось в сравнительном аспекте оценить в обосновать методический подход для установления коррелятивной связи между исходной реактивность*! организма и его индивидуальной радиочувствительностью.

, До сих пор продолжается поиск информативных показателей, которые могут быть использованы для оценки индивидуальной радиочувствительности. .Эти исследования весьма актуальны.

Эксперименты по оценке индивидуальной радиочувствительности ранее были выполнены в условиях облучения животных в дозах, блшз-

ЦЕНТРДХЬНАЯ " , НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕК*

км. К, А, Тмдирпаеяа

3.

кжх к среднелетальным, т.е., при Кроветворной форме лучевой болезни. Не исследован вопрос о соотношении реактивности к индивидуальной радиочувствительности при воздействиях » сверхлетельншс дозах, хотя актуальность этих работ очевидна.. Установленная ранее корреляция между радиочувствительностью критической системы и радиочувствительностью организма отбывают возможность для поиска критериев индивидуальной радиочувствительности и при сверхлетальных воздействиях.

Цель работы и задачи исследования. Даль настоящего исследования состояла в изучении роли исходного функционального состояния и реактивности организма в формировании индивидуальной радиочувствительности при кроветворной и церебральной формах лучевой болезни.' ■ " '.-..'■ " ."■ ■".

• Для выполнения поставленной цели било необходимо решить следующие задачи: „ •*

Оценить степень индивидуальной варибидьностя показателей ' исходного функционального состояния сердечно-сосудистой, дьрсатедь-ной систем, центральной нервной,систеиы и сопоставить с индивидуальной радиочувствительность»; ■. .

- изучить индивидуальные особенности реактивности животных по их реакции на нерадиацяоннда воздействия и сравнить с индивидуальной радиочувствительностью при кроветворной и церебральной формах лучевой болезни/ :\/ .. ;V ' .

. Для решения посташенных задач былпроведен комплекс экспериментальных исследований с использованием различных методических приемов и тест-воэдействий в условиях облучешя в дозах, приводящих к развитию кроветворной и церебральной форм лучевой болезни.

Научная новизна. Научная новизна исследований состоит.в выборе и обосновании-возможностей использования показателей исходной реактивности организма для оценки его индивидуальной радиочувствительности при разньвс формах "лучевой болезни. Оценено значение функционального состояния'сердечно-сосудистой и дыхательной систем, показателей основного обмена, а также центральной нервной системы для проявлений индивидуальной радиочувствительное ги. Впервые для характеристики реактивности организма и установления соотношения с индивидуальной радиочувствительностью применим гипоксичес-кая проба » купул©метрическая методика. ' _

. Научная и практическая значимость работа. Научная и практическая значимость работы•заключается в обосновании принципиальной возможности использования методического подхода, основанного на предварительной оценке исходной реактивности организма дня определения индивидуальной радиочувствителшости при церебральной форме лучевой болезни. Проведенные исследования позволяют рекомендовать для дальнейшей разработки в целях оценки индивидуальной радиочувствительности человека следующие показателя: устойчивость организма к острой гипоксии; изменение основного обмена в ответ на гиповсяческую пробу; характер реакции вестибулярного анализатора на адекватный раздражитель. Эти методически« подходи могут быть рекомендованы для оценки индивидуальной радиочувствительности сельскохозяйственных животных.

* Результаты исследования внедрены в практику ряда научно-иссле-довательсхих организаций. Предложенные методические подходы были использованы для оценки исходной реактивности центральной нервной системы при экстремальных воздействиях, при изучении патогенеза различных патологических состояний организма. Внедрения подтверждены соответствующими заключениями.

На защиту выносятся следующие положения!

1. Значение исходного функционального состояния и реактивности критических (кроветворной и центральной нервной) систем, а также общей кэсдецифическоЯ реактивности организма в проявлениях ин- • дивидуальной радиочувствительности организма.

2. Принципиальная возможность оценки индивидуальной радиочувствительности при сверхлетальных воздействиях с помощы» методов, характеризующих функциональное состояние и реактивность нервной системы.

3. возможность определения индивидуальной радиочувствительности по реакции организма на гипоксическую нагрузку и адекватный раздражитель для вестибулярного анализатора.

Апробация работа. Материалы работы доложены и обсуждены:

- На 1У Всесоюзном симпозиуме с международным участием "Теоретические основы модификации радиочувствительности" (г. Алма-Ата, октябрь 1980 г.);

- на Всесоюзном рабочем совещании Научного Совета по проблемам радиобиологии АН СССР (г. Обнинск, декабрь 1983 г.);

- на заседании секции Ученого Совета ордена Ленина Института' биофизики Минздрава СССР - апробация (Москва, декабрь 1984 г.); *

- на Всесоюзной рабочем совещании Научного Совета со проблемам радиобиологии АН СССР (г. Тбилиси, октябрь 1985 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, основных выводов и списка литературы. Полный техст диссертации'содержит 109 страниц машинописного текста, 16 рисунков, 13 таблиц и список литературы, включающий 90 источников, в том числе 72 отечественных и 18 иностранных работ.

СОДЕРЖАНИЕ РАКУШ

Материал и методы исследований. Исходное функциональное состояние организма оценивали по состоянии сердечно-сосудистой системы, уровня основного обмена, а также определяли неслецифическую реактивность, используя гипоксическую пробу, реакцию на адекватную нагрузку (реактивность'вестибулярного анализатора) харак*ериэовали поведенческую реакцию животных..'' - ■. ■

Эксперименты-были проведены на половозрелых крысах-самцах (595 тавотных).и 17 половозрелых кроликах-самцах (табл. X).

Животных подвергали воздействию гамма-излучения на установке ЭГО-2 (^Со) с мощностью дозы 1,39 Гр/мкн и установке "Стерт"

с мощностью дозы 0,31Гр/№ш в дозе 8,5 Гр (Д%}/з<)). Выбор дозы обусловлен необходимостью сопоставления значений показателей исходного состояния и реактивности организма у выживших и погибших животных. . . ■ ■ »

Для изучения ицциведуальной радиочувствительности при церебральной форме лучевой болезни животных облучали быстрыми электро- . нами (7,6 МэЗ) на линейном ускорителе электронов ЛУЗ^в-й в дозах 200 и 250 ф (крысы) и 150 (кроликов). Время облучения было равно 2-3 мин, .'

Всех животных до опыта подвергали треяфатному обследованию.. После облучения следили за клиническим состоянием и изменением массы тела. Срок наблюдения для'крыс и кроликов после облучения составлял 30 суток. -

Для оценки исходного функционального состояния организма характеризовали состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем

• Таблица I.' '

ЗСаралстеристика основных серия зкспершентов к распределение хнвоткых

Сотж« тгмтммшйя«» ■ »•-ивот-{К"ЕО **~\н*сс& те-)Доза хзлу-! Критерия оценки а Р*-

Ьеряи экспериментов [ цд {вотмд,^ да, г } чения,Гр{ диобиодогитесюД аффект

I. Оценка исходного функционального * состояния:

- сердечно-сосудистая система крысы 48 200-220 ', 6,5 Смертность

- основной обмен крысы 92 8,5 " (верткость

4

2. Оцекха исходной реактивности .организма:

- устойчивость к ггашмш крысы . ПО 200-220 8,5 - Смертность 48&

- восстановление реетальноЯ температуры после гипоксической пробы • изменение основного обмена при гиюксячаской пробе . крысы » 8,5 Смертность 53^

крысы 60 ■ 200,0 Продолжительность жизни 7 - 96 ч.

- устойчивость к гипоксии и изменение основного обмена крысы 115 200,0 Продолжительность кизни 2 - 98 ч.

- исследовательское поведение 8 крестообразном лабиринте крьсы 60 250,0 Продолжительность жизни О - 55 ч.

- реактивное» вестибухярюго анализатора хролиж 17 гтооаоо 150,0 Продолжительность жизни I - 44 ч.

с помощью объективной регистрации артериального давления» пульса и дыхания, а также уровень основного обмена.

Определение основного обмена производили на приборе "Спиролит--£". Для этого была сконструирована совместно с В,А. По стоком специальная маска из оргстекла, снабженная двумя клапанами, через один из которых происходил вдох, а через другой - выдох. Йаску плотно недевали на голову-крыш я вццыхаемый воздух собирали а мешок из эластичной резины. Воздух из мешка прокачивался через прибор с постоянной скорость® 20 л/час и анализировали состав воздуха. Время дыхания крысы в маске, скорость и время протяжки выдыхаемого воздуха через прибор позволяли вычислить минутный объем дыхания (ЫС|Д>. Процентное содержание кислорода и углекислого газа фиксировали непосредственно на ленте самописца. Для оценки индивидуальной радиочувствительности использовали следующие показатели основного обмена: количество поглощенного кислорода, количество выделенного углекислого газа, величину минутного объема дыхения, дыхательный коэффициент. ,

Для оценки реактивности организма использовали пшоксическус пробу, адекватную нагрузку на вестибулярный анализатор и методику оценки поведенческой реакция животного.

Для исследования чувствительности к гипоксии в настоящее время используют определение временя выживания путем регистрации времени от окончания "подъема" на "высоту" 12000 м -до появления второго атонального вдоха и время реституции от начала "спуска" до восстановления тонуса антигравитационной мускулатуры и физиологичес* кой позы животного (В.А.. Березовский и др., 1978). Однако определение времени вьисиванкя во многих случаях оказывается затруднительным из-за различий в изменении ритма дыхания, обнаруживаемых при наблюдении за поведением животных в барокамере. Кроме .того, подобное, обследование оказывается травматичным и часто приводит к гибели животного.

В связи с тем, что для наших целей необходимо сохранение всех животных, метод был нами модифицирован (C.B. Фарбер, A.C. Григорьев, А.И. Елфимов, I9QI). С целью количественной оценки устойчивости организма к недостатку кислорода был использован статический рефлекс. Регистрация этого'рефлекса позволяет на более ранней стадии-прервать состояние острой кислородной недостаточности, что де-

е.

л&от исследование более физиологичный.

Исследования осуществляли в барокамере цилиндрической форт объемом 18 л, установленной на подставке, посредством которой было возможно изменять положение барокамеры вокруг своей оси. Крышка, закрывающая камеру, была изготовлена из прозрачного оргстекла, что позволяло свободно наблпдать за состоянием животного, Декомпрессию осуществляли понижением давления до разрежения 164 ми рт. ст. с постоянной скоростью 35 ы/сек, что соответствует атмосферному давлению на шсоте 11200 ы. Эта. "высота" была определена как оптимальная с точки зрения изучения времени сохранения рефлекса . позы (ВСГО). Еивотные имели возможность свободно передвигаться в горизонтальной плоскости по сетяатоцу волу, Э обычных условиях 1фыса в момент наклона барокамера активно удерживает тело в ,норыаль> ном положении на сетчатом полу. На "высоте* 11200 и способность удерживать тело в нормальном положении со временем утрачивается и этот момент четко фиксируется при наклонах барокамеры. Тотчас после регистрации момента исчезновения рефлекса позы проводили "спуск" животного со скоростью, равной скорости "подъема", н отмечали время восстановления рефлекса позы (ВВРИ). вычисляли также коэффициент "К" хах частное от деления ВСШ на ШРП,

Для характеристики общей реактивности организма большое значение имеет механизм "сброса" температуры в условиях острой гипоксии у крыс. Глубина гипотермии и скорость восстановления температуры тела посла прекращения воздействия острой гипоксии зависят от компенсаторных возможностей организма: Для определения'скорости ■ восстановления температуры тела крыс после воздействия острой гипоксии осуществляй "подаем* крыс в барокамере со скоростью 35 м/сех до "высоты" 10000 у. Эта "высота" являлась достаточной нагрузкой, но не вызывала ни у одной из крыо потери сознания, приводящего к боковому положению тела. Через 5 мин пребывания крыс на данной высоте производили "сцуск" со скоростью, равной скорости "подъема". С помощью терым сторно го адектротерыометра, вводимого во всех опытах в прямую кшпку животного на постоянную глубину, ректальную температуру измеряли 4 раза - перед "подъемом" в барокамере ( 1, ), сразу после ."сцуска" ( ¿* ), через 15 мин после "сцуска" Ч ),и через 45 мин после "спуска" ( ^ ).

Исследование вестибулярного анализатора кроликов проводили на специально приспособленной установке для клинического обследования

вестибулярного анализатораRS-6 (Швеция). Установка снабжена программным управлением и обеспечивает высокую точность воспроизведения величины адекватного раздражителе. При проведении исследований на этой установке кроликов фиксировали в специальном станке* вращающемся с заданным положительным или отрицательным ускорением или с различной постоянной скорость». Программу вращения вводили в ЭВМ, в соответствии с которой и осуществлялось управление платформой с животными. Для регистрации нистагма в вехи кролика снаружи от глаз вводили игольчатые электроды я вались производили на самописце. Для исключения опто-кинетического нистагма вращение животного осуществляли в темноте. .

Для определения порога чувствительности вестибулярного анализатора кролика вращали от нулевой скорости с постоянно .плавно уве- . дичивеющимся угловым ускорением* начиная от 0,05 0/сеК*. Порогом чувствительности считали ту величину ускорения, при которой происходило первое нистагменное движение глаз. При достижении скорости вращения 250%ект платформа с животным продолжает вращаться о пос- . тоянной скорость» и в течение этоговремени (3 мин) раздражение вестибулярного анализатора отсутствует, не выявляется и нистагм. Затем наступает второй этап - замедление» с теми же значениями отрицательного ускорения (ниже пороговых}, которые доопределенного времени не воспринимаются рецепторным аппаратом вестибулярного анализатора. При достижении пороговой чувствительности на нистагмогра-фе вновь регистрируется нистагм, но теперь уже на отрицательное * ускорение. Таким образом, за один цикл обследования животного при помощи этого теста порог чувствительности фиксируется дважды - на положительное и отрицательное угловое ускорения. Затем изучали от-, ве? вестибулярного анализатора (фолихов на адекватную нагрузку "стоп-стицул", для чего платформу о .животным плавно разгоняли с уг- * ловыы ускорением 5°/сек до постоянного вращения со скорость» 60°/сек. Через 3 мин постоянного вращения производили;реэкую остановку платформы с отрицательным ускорением 100°/секг ("стоп-сти-мул"). Реактивность вестибулярного анализатора оценивали по длительности и частоте нистагма в ответ на предъявленный "стоп-стимул!! Каждое исследование до облучения производили 3 раза.

. Исследовательское поведение крыс изучали в лабиринте, состоящем из центрального восьмиугольного отсекали.четырех квадратных тупиков.'За неделю до облучения крыс помещали в центральный отсек и ориентировали головой к одному и тому же тупниу.' Половину крыс

обследовали с 9 до II ч (утром), другую - с 12 до 14 ч (даем). В течение 10 мин регистрировали последовательность переходов крыс из тупика в тупик и продолжительность пребывания в отсевах с помощь» микропроцессора. Вычисляли следующие показатели поведения для каждой крысы: а) индекс ассиметрии выборов - число переходов с поворотом н&прало, отнесенное к числу переходов с поворотом налево; по, этому индексу оценивали доминантное (предпочитаемое) направление поворотов; б) относительную частоту выборов с поворотом в доминантную или субдоминантную сторону с поворотом на' 160° (возвраты) или без поворотов (частота выборов указанных типов била отнесена к юс частоте, окидаемой при равновероятности выборов); в) относительную частоту всех возможных комбинаций двух последовательных выборов.

Статистическую обработку результатов экспериментов производили по общепринятым методикам. Был» использованы критерий "£ * Сты>-дента, точный метод Фишера (ТШ-критерий)» угловое преобразование Фишера. Вычисляли средние арифметические величины, их средне-квадратичные отклонения, коэффициенты корреляции и регрессии. Часть вычислений была произведена на электронно-вычислительных иалшнах "Графикси*. и "Плюриыат". В эксперименте с использованием крестообразного лабиринта данные сразу вводила в память ЭШ к затем обрабатывали по заранее составленной программе. Были использованы стандартные программы статистического пакета " Наг^ Ра1к « и программы кластеризации. •

РЕЗУЛЬТАТЫ ЮСЛ1Д0ВАНИЙ И ИХ ОБСУОДЕШЕ

В соответствии с целью и задачами исследований результаты экспериментов представлены в следующей последовательности:

- Значение некоторых показателей исходного функционального состояния крыс ддя определения индивидуальной радиочувствительности при воздействии в дозе, вызывающей развитие кроветворной формы лучевой болезни (ДДбсузо);

- определение исходной реактивности организма по его реакции на нерадиационное воздействие к сопоставление с его радиочувствительность ю при облучении в дозах, приводящих к возникновению кроветворной формы лучевой болезни;

- значение исходной. реактивности организма для оценки индивидуальной радиочувствительности при воздействии в сверыет&льных дозах (ДЦздаО, вызывающих церебральную форму лучевой болезни* *

Значение некоторых показателей исходного ,

состояния организма дня определения индивидуальной радаочувствителъности при кроветворной форме лучевой болезни Ш^о/зо)

При определении значения показателей исходного состояния организма ш обратит' преаде всего внимание на те из них, которые характеризуют функциональное состояние седцечно-сосудистойидыхатедьной систем, а таксе уровень основного обмена.' Выбор этот был обусловлен доступностью получения соответствующей информации, выраженной вери- ■ абильностыэ я возможность» использования этих показателей ори обследовании лэдей и сельскохозяйственных животных в случав практической реализации подученных результатов.

Трехкратное исследование состояния сердечно-сосудистой м дыхательной систем у 48 интактгаи крыс выявило выраженные индивидуальные различия. Так, частота пульса варьировала в пределах 300-640 ударов в нин, частота дакания 110-240 раз в мин, & величины артериального давления колебались от 50 до 160 ш рт. ст. -

После геше^обкучения в дозе 8,5 Гр в течение 30 дней пали 25 Крыс' яэ 48, что составило Животные пали на 7-21 сутки после облучения, средняя продолжительность жизни оказалась равной 11,44-¿4,07 сут. В зависимости от показателей исходного состояния все кры~ сы до облучения были разделены на гшга^, норда- и гиперре&ктквюас животных. К нормореактивныы особям были отнесены животные, показатели которых укладываются в диапазон кгийерреактивдам - показатели Которых больше, чем Ш-бГ, и к гипореактивкыи - показатели которых меньше, чем И-^ (табл.2).

Таблица 2,

Зависимость смертности животных от исходного значения показателей сердечно-сосудистой системы и дыхания

• ^^Грушзы ¡Гипореактивная ¡Норыореактивная ¡Гиперреактивная

! Н~во жи^! Смерт- ]к-во жи-1 Смерт- 3 К-во лш! Смерт-ВОТНЫХ,*1Т|НОСТЬ вотных.ит} кость} вотных,^ кость,%

Пульс 11 33 29 52 8 50

Лиание 17 67 25 48 6 50

Артериальное 15 33 • 23 ' 55 10 60

давление

-,--—-—-:—----———г-—-—-—— '

Как можно йидеть,. замедленная частота Пульса и меньшая величи-

А*..

на артериального давления коррелировали с меньшей смертность*) (32£) Тогда как в группе животных, у которых было более редкое дыхание, набдццалась наибольшая смертность (675).

В качестве критериев оценки основного обмена использовали количество потребленного кислорода, выделенного углекислого газа и величину минутного объема дыхания ШОД). .

. После воздействия гамма-излучения в дозе 6,5 Рр в течение 30 дней после облучения пало 43 крысы из 92, -что составило Средняя продолжительность жизни Сыиа-И.Э - 3,? суток.

Все животные л зависимости от показателей основного обмена . также были разделены на 3 группы; норыо-, ггаю- и гипорреактивную (табл. 3). Смертность в шло- И гяперре активной группах по всем показателям была достоверно больше (64 - 81$), чей в нормореактивной группе - 33-39%. - .

Таблица 3.

Зависимость распределения смертности животных от исходного значения показателей основного обмена

^-41окаэ атеди |Гипоре активные Шорморе активные I Гиперре активные

пределе-нме животных"1^ | °г ¡«г! «Од I 1 02 1 * т СОг ЫОД 1 1 о2 г * 1 со^ «ОД

Количество животных в группе шт * 16 15 16 62 65 61 14 12 16

Количество пав ших животных,* шт; хг 10 10 22 25 20 . 9 8 13

Смертность 75 67 67 35 39 33 64 67 81

Смертность облученных животных имела И*-образную зависимость ' от уровня исходных' показателей основного обмена (рис. I).

Реактивность организма ддя определения индивидуальной радиот чувствительности при кроветворной форме лучевой болезни оценивали по степени изменения основного обмена и ректальной температуры после воздействия острой гипоксии и по устойчивости организма к острой гипоксии. После воздействия острой гипоксии ("высота" 10000 и) у всех крыс появилась гипотермия - ректальная температура понизилась в среднем с 39,б±0,4°С до 36,9*0,4°С, Через I час после воздействия острой гипоксии ректальная температура восстановилась

13.

лшь у 4в крыс из 90. После облучения я дозе 8,6 Гр аяло 48 крыс. Сопоставление радиопоражаемости крыс со скоростью восстановления ректальной температуры показало, что животные с хорошими компенсаторными возможностями, восстанавливающие температуру тела в течение X часа, оказались более радиоустойчивыми - смертность 42% (табл. 4) по сравнении с животными с менее совершенными хомпенса~ торными процессами и не успевшими компенсировать гипотермии а тече~ ние этого отрезка времени (смертность этих животных была равна

Перед облучением оцениваю* устойчивость каждой крысы к гипоксии по времени сохранения рефлекса позы (ВСН1), по времени восстановления рефлекса позы (ШШ) и коэффициенту "К" - частному от деления ЁСШ на ВЕТО. По всем показателям имеется значительная инди- Д в «дуальная вариабильность (ВСНЗ - от 0,5 до 4,5 мин; ЕВИ1 - от

Таблица 4.

Соотношение между гибелью жввотгегх после гемма-обл^-ч* "»ха и скоростью восстало еле кхя температуры тела шсле " гшоксической пробы

РТЕйНЗйК^Жьг

измене-I ратура, ¡деистаия ОС|-ГИП01(СИИ .„^ ность

ния темпаХ пгг I °С (Р™ Г5Р°Я I _ (живот! -

ратуры X ! I • 1си*>о°С ■ I . °С . (ных, I 5

I ' I I . I шт I

Восстановилась 48 38,5±0,4 Зб,8±0,4 38,2±0,3 , 20 42

^восстанови- ^ 30,7±0,4 36.9±0,4 37,4±0,4 . 26 б?

После обручения в дозе Гр в течение 30 суток пало 63 крысы из ПО. Для групп павших в выживших животных по всем покааате-) 7 лям устойчивости х гипоксии были построены гистограмш _распредеяе- . ннядля двух укрупненных диапазонов. С домощью метода 1Р -углового преобразования Шивера произведено вычисление 93&-доверителькых границ для дивергенции распределения Д{*.)» которая служит критерием диагностической информативности; Найденные величины позволяли в^ чнслять величнцу которая отражает долв ошибочных ответов,

и величину У), котораяотражает деле правильны* ответов (табл.5),

' ■ -.У- 1 "Таблица-5. ■

Диагностическая:информативность показателей реакции организма на гипоксию для оценки индивидуальной радиочувствительности

'.' Г" Информативность | ВСН1 1 ВВРП Г "К" (

Шх^ % Уровень значимости по ЗМФ-Критерию,% 38,5 61,5 0.5 37,7 ' 1.5 34,2 65,8 0,1

, Анализ-гистограмм распределения выживших и павших животных по устойчивости к гипоксии показал, что у более резистентных крыс значения показателей ВВГО были меньше, а ВСН1 я коэффициента "К" больше по сравнению с менее резистентными животными (рис. 2), Как вцтцю из таблицы 5, точность прогноза составила для этих показателей 61,5; 57,7 и 65,6.

Таким образом« применение в качестве нерадиациокнсго воэдей- '* ствия острой гипоксии может позволить с точность» в пределах 57,7- _&5,. шюдсказать исход лучевого поражения у животных.

■ р • ■ г

(*) га

Я)

80 ——1 1

70 ■ ■ 1 , 1

м -

60 .

40-

30. '- 1

30 1

«1 5----

2

(11 н»Г>

киши.

шри) • См I

»■■■ИМ .......... » и ------ "

Реактивность организма и индивидуальная радиочувствительность при воздействии в сверхлетальных дозах

В этом разделе диссертационного исследования, прежде всего, было оценено соотношение между радиочувствительность» организма и изменением основного обмена в.ответ на острую гипоксию. Интенсивность основного обмена оценивали по величине потребления кислорода до к посла "подъема" в барокамере до "высоты" 11200 м. У части животных основной обмен после гипоксической пробц повышался, -у других - снижался, а у части особей оставался практически неизменным. В связи с этим животные были распределены на 2 группы: первая - крысы, у которых потребление кислорода после гипокскческой пробы либо не изменилось, либо уменьшилось; вторая - крысы, -у которых потребление кислорода после гипоксической пробы повысилось (табл. 6).

Через 10 дней после предъявления гипоксической нагрузки животных йблучали на линейном ускорителе электронов ЛУЭ-б-5 с энергией 7,6 1Ьв в дозе 200 Гр в течение двух минут. После облучения все животные пали, продолжительность жизни крыс варьировала от 7 до 96 часов. Крисы первой группы оказались более радиорезистент- , нши (средняя продолжительность их жизни - 69,0 £ 2,4.час), чем•

животные второй группы (средаяя продолжительность жизкн - 39,0 • - 3,5 час) (табл. б). Коэффициент корреляции между изменением основного обмена после гипоксической пробы, и продолжительностью жизни крыс после, облучения был равен 0,79. ■ •

•-;'•.'.. ■Таблица б.

Изменение основного обмена после.гипоксической пробы и продолжительность жизни крыс после облучения ' электронами в дозе 200 , . •

Характер изме- ! Потребление кислорода, $ | Продолжитель-

нения основного { ■ ■ ;-- -г „™

обмена • "ЙЕ1 {до гипокси- после гипокси-Тность яизни'

{ * {ческой пробы {ческой пробы j час

Увеличился 24 3,8±0,4 / . 5,4Ю,6 59,0*3,5

Не изменился 35 " ; 4,5¿0,6 4,2±0,4 69,0±2,Э

или уменьшился:

Продолжительность жизни крыс после облучения в дозе 200 Гр сопоставили с их устойчивостью к гипоксии и с уровнем основного обмена до и после гипоксической пробы. Гааоксическую пробу проводили за 10 дней до облучения по описанной вше методике путем "подъема" крыс в барокамере на "высоту" 1X200 ы с регистрацией времени сохранения рефлекса позы <ВСШ) и времени восстановления рефлекса позы (В8РП). Показатели газообмена регистрировали до гипоксической пробы (норма) и тотчас после гипоксического воздействия. Кроме того, вычисляли изменение каждого показателя газообмена под воздействием гипоксии как разницу между второй величиной и нормой (абсолютная разность), а также данную разницу, деленную на норму и умноженную на 100,(относительная разность).

Животных облучали на ускорителе электронов с энергией 7,6 МэВ, в дозе 200 Гр. После облучения все животные паля. Продолжительность жизни варьировала в пределах 2-98 часов; средняя Продолжительность жизни составила 41 час. Наличие в вфивой распределения смертности двух пихов позволило с помощью ЭВМ-разделить всю выборку на две группы: Солее радиочувствительные ямвотные - 69 крыс (средняя про-

доджительность жизни £0,2 часа) и более радиоустойчивые - 46 крыс (средняя продолжительность жизни 62,7 чао). По какдому информативному признаку были, построены гистограммы распределения для радио- , чувствительных и более радиореэистентных животных в отдельности (рис. 3). Сравнительный анализ этих гистограмм показал, что болев радиочувствительным крысам присуще в норме большее потребление Og, меньшее ваделение COg и большая величина минутного объема дыхания (КОД). После гвдоксической пробы по всем информационным признакам наблюдается противоположная картина. У более радиочувствительных крыс отмечались меньшая величина потребления 02 и ЦОД и большее выделение COg как по абсолютной величине, так и по абсолютной и относительной разностям. Причем, наиболее достоверным явился такой показатель, как веделение COg.Îno двустороннему критерию при Р<0,01),

Кроме того, по каждому исследованному показатели основного обмена я устойчивости крыс к гипоксии был вычислен процент ошибочных предсказаний - и правильных предсказаний V(x.j с оценкой roc информативности (табл. 7).

Различия по устойчивости к гипоксии между более радиочувствя^ тельными м более радиорезистентными животными по всем показателям оказались недостоверными, что дало не очень высокий процент прав иль. нас предсказаний (55-56Ï), По показателям основного обмена [картина, была неоднородной. Наибольшей информативность» с большей степенью

I I

■ i

I ■■

1

СО- СО^

■ 1 1 «

----r 1

1 i L—i

СС^ - со, to!

i.iciK

***« ъ " «(i t Iiwoiminw.111» (—.) J ршифктпшш <- _ .) IJMi

Ha «et oj«h*t - им uuai'irt o;«iitn » аыиоц дикмо:«.

, ' " *. Таблица Л

Информативность исследованных показателей основного обмена я устойчивости животных к гипоксии

Информативный признак ¡Оценка ян- } •форматив* { |ности,1(г, Оценка расхоздв- { кня»^Чх£)* % | Е(х;)** ! ■ * \

БСШ 0,39 13 неиостовепоио 44 56

ВВРП - 0,35 , II недостоверно \ 45 * 55

К- ВВЯ1 0,29 10 ■' ' недостоверно 45 55

% 0,51 достоверность 95% 41 59

V 1,09 19 ' . ' достоверность 95® 40 60

V02! - 0,28 10 недостоверно 45 55 .

% '10° 0,46 17 достоверность 95% ,41 59 *

0,72 ■ 24 достоверность 99% 33 62

С°*2 ' 1,32 29 _ достоверность 99% 36 64

С%-С0г1 1,83 46 ■ ■ достоверность 99£ 29 71

со^-со^ •10С , 1,85 ■■■ ■ 38 достоверность 99% 31 < 69

мод1 0,51 6 недостоверно ■ 47 53

М0Я2 0,67 17 ■ - лостовешость 99% ' 42' ■ 58

«£% 1,21 29 _ достоверность 99% 35 65

МСЙ2- МОДХ к»! -*100 ; 0,58 20 достоверность 95% 40 60

достоверности (при Р=0,01 по двустороннему критерию) обладал такой показатель, как выделение COg; информативность составляль. 62-7155. Причем, наиболее значимы абсолютная )»71?) и относительная

j»69j) разности. По потреблению Og наиболее значишз различия (при'Р-0,05) оказались по количеству потребленного кислорода после ' гнпоксической пробы )«60£). Хорошей информативностью обладают также .такие показатели, как абсолютная и относительная разности ЫОД. Процент правильных предсказаний соответственно равен 65 и 60&

Бцяи проведены сопоставления меяду реакцией вестибулярного анализатора на адекватную нагрузку и индивидуальной радиочувствительностью кроликов при облучении в дозе 150 Гр. Еыл использован количественный метод оценки функционального состояния вестибулярного анализатора, позволяющий определить у каддого кролика перед облучением величины пороговой чувствительности анализатора и вестибу-лосоматического рефлекса.

Перед облучением была отмечена значительная вармабильность показателей функционального состояния вестибулярного анализатора животных (порог чувствительности - от 0,55 до 1,85°/сек, частота нистагма в ответ на стол-стицуд - о* 1,45 до 2,67 Гц, продолжитель-. ность нистагма - от 10,0 до 26,67 сек).

После облучения продолжительность жизни кроликов варьировала ■от I ч до 44 ч; средняя продолжительность жизни была равной 18,8 ч. Все кролики были разделены На 2 группы. В первую группу вошли 9 более радиочувствительных кроликов (продолжительность жизни меньше* 16,8 ч), а во вторую - 8 более радиоустойчивых животных (продолжительность жизни больше 18,6 ч) (табл. 6).

Таблица 8.

Показатели функционального состояния вестибулярного анализатора кроликов и их радиочувствительности (доза излучения 150 Гр)

Показателя групп. Количе-IПродолжи-ство {гедьность кивот- [жизни, них,шт | часы Порог чувст вительности «/сек2 Частота нистагма, Гц Продолжительность нистагма, сек

I Ц 9 9,1±1,8 6 29,6^3,0 1,41*0,13 0,98±0,12 2,08^0,14 2,QI±0,I5 15,9*1,6 17,Б±2,0

Как видно из таблицы, выявлена обратная зависимость между радиочувствительностью животных и чувствительностью их вествбулярно-

zo.

У»

. го анализатора. А именно, более радиоустойчивым кроликем (П группа) соответствовала большая чувствительность вестибулярного анализатора, тогда как у животные I группы наблюдается противоположная картина. ;

Проведенные расчеты показали, что коэффициент корреляции между этими двумя признаками равен 0,50±0,22 и является вполне достоверным для уровня значимости Р*0,О5, Соотношение между частотой и продолжительностью нистагма и длительностью жизни животных посла облучения было менее закономерны». .

Были проведены сопоставления между исследовательским поведением хрыс и радиочувствительностью животных при церебральной форме лучевой болезни. За неделю до облучения каждой крьюе позволяли исследовать крестообразный лабиринт в течение 10 мин. 40 крыс оболе- ' довели с 9 до II ч (утром) и 40 животных - с 12 до 14 ч (днем). Регистрировали последовательность переходов крыс из тупика в тупик и продолжительность пребывания в отсеках. " ,

Всех крыс одновременно подвергали гамма-облучению в дозе 250 Гр. Продолжительность кизни облученных животных колебалась от нескольких минут ("смерть йод лучом") до 55 часов.

После проведенных исследований рассчитывали коэффициенты корреляции Пирсона между каждъы из изученных показателей и продояжи-: тельностью жизни после облучения. Все расчеты проводила миня-ЭШ по специальной программе с выдачей итоговых показателей коррелятивных зависимостей.

У крда, обследованных утром, имелась положительная корреляция продолжительности жизни после лучевого воздействия о относительной Частотой субдоминантных выборов (««=0,33; Рс0,05)(и субдоминантных ояюс доминантных выборов (Т«0,33; Р<0,05), У крыс, обследованных доем, продолжительность жизни после облучения положительно коррелировала с продолжительностью пребывания в тупике после первого выбора с поворотом в доминантную сторону (Т«0,38; Р<0,05) и о таковым - после второго выбора <Т«0,43; Р<0,01). Следует отметить, что в . крестообразном лабиринте именно переходы с поворотом направо или налево создают основу для неслучайной упорядоченной стратегии ознакомления со всем лабиринтом за меньший промежуток времени, чем при хаотических переходах. В связи с этим обнаруженная корреляция еввде-тельстйует о том, что чем более выражена у крысы стратегия обхода

лабиринта, указанная вше, тем меньше, была ее радиочувствительность. Различие между крысами, обследованными утром и днем, сводится к тому, что утром указанная стратегия- связана с частотой ее использования крысами, а днем с длительность!).

Таким образом, в наших исследованиях были проведены опыты*, в которых была установлена определенная зависимость мезду радиочувствительность» животных при облучении кх в дозах ДД50/30 и исходным состоянием их сердечно-сосудистой системы, основного обмена.и комплексом реакций на функциональную нагрузку, в качестве которой ис-, пользовалась острая гипохскя. Более эффективным м, соответственно, более перспективным для оценки индивидуальной радиочувствительности, по нашим данный, является методический подход с использованием адекватных функциональных нагрузок. Был проведен цикл исследований, в которых оценивалась индивидуальная радиочувствительность животных при развитии у них церебральной формы лучевой болезни. При зтом в основу характеристики исходного состояния бьиа положена функциональная деятельность нервной системы в условиях адекватных функциональны! нагрузок. Впервые в эксперименте показана принципа ал ьная возможность оценки индивидуальной радиочувствительности при облучении организма в дозах, приводящих к развитию церебральной формы лучевой болезни. . - ' ■ ;

п ■ I

выв о д ы

1. Оценена информативность ряда,показателеЙ, характеризующих исход-*ное состояние сердечно-сосудистой и дыхательной систем, а также уровень основного обмена для определения радиочувствительности животных. Установлен параболический характер гибели крыс после гамма-облучения в дозе ЛДзд/зд в-зависимости от частоты пульса

и дыхания, величины артериального давления, показателей основного обмена. Крайние варианты изученных показателей соответствовали большей смертности животных.

2. Обосновано применение для оценки исходной реактивности организма гипоксичесхой пробы. Определена информативность комплекса показателей реакции организма на гипоксию (время сохранения рефлекса лозы, время восстановления этого рефлекса и характер изменения температуры тела) для оценки индивидуальной радиочувствительности. Информативность этих показателей равнялась 58-66^ Установлена прямая зависимость между переносимостью гипоксии и радиорезистентностью организма.

Li..

3. Впервые определена принципиальная возможность-оценки -альной радиочувствительности животных к воздействию в .¿э.хх, приводякрк к развитию церебральной формы лучевой болезни. Для этой цели разработан подход, основанный на определении исходной реактивности ц.н.с.

-4. Установлена положительная корреляция между изменениями основного' обмена в ответ на пшоксическую пробу и продолжительностью жизни крыс при церебральной форме лучевой болезни. Информативность изученных показателей для оценки индивидуальной радиочувствительности максимально равнялась ,71/5. »

. 5. Установлена взаимосвязь между исходной реактивностью вестибуляр-* ного анализатора к радиочувствительностью животных при облучении кроликов в дозе 150 Гр (коэффициент корреляции равен 0,5). Животные с высокой реактивностью вестибулярного анализатора проявляли большую радиорезистентность.

6. Выявлена зависимость между показателями, характеризующими сложную поведенческую деятельность животных, и их индивидуальной • радиочувствительностью к воздействию в дозах, вызывающих развитие церебральной формы лучевой болезни. Животные с недостаточной лабильностью высшей нервной деятельности оказались долее радиочувствительными.

. Список научных работ, опубликованных по теме диссертации

1. Григорьев A.Q. Устойчивость организма к гипоксии и радиочувствительность. -В сб. i "Матери алы 1У Всесоюзного симпозиума с международным участием "Теоретические основы модификации радиочув- -ствительности", Алма-Ата, 1981, с, 285-289.

2. Григорьев.A.D. Body ze&stane* te буроку я/н/ leif/oseisü^rty.

3. Фарбер D.B., Григорьев A.D., Клфимов А.И. Методика оценки иеди-вцдуальной устойчивости ирис к гипоксической гипоксии, ж. "Кос' мическая биология и авиакосмическая медицина", 1981, 5, 85-86.

4. Короткевич А.О., Григорьев А.Ю. Оценка возможности прогнозирования индивидуальной радиочувствительности крыс по их реакции ка гипоксию и введение АК1Г. ж. "Радиобиология", 1983, т. 23, 2,

с. 277-282... .

5. Григорьев A.D., Скршев К.Ц. Прогнозирование радиационного пора-, женил на основании ответа организма на острую гипоксию, ж. "Радиобиология"/1983, т. 23, 3, '412-415.

6. Григорьев ¿.С,, Степанов B.C. Соотношение медду состоянием вестибулярного анализатора кроликов и их индивидуальной радиочувствительностью при облучении в дозе ISO Гр. ж. "Радиобиология",/^ т. 23« 4. 549-551.

7. Григорьев A.D. 0 соотношении между изменением основного обмена При острой гипоксии и реакцией организма на последующее облучение в дозе 200 I*. ж. "Радиобиология", 1983, т. 23г 6, 826-829.

8. Даренская Н.Г., Кузнецова С.С., Григорьев А.Ю. Общность реакции организма на воздействие различных физических факторов и ионизирующего излучения как основа для прогнозирования радиочувстви-

. тельности организма. - В сб.: "Комбинированное действие ионизирующих излучения я других физических факторов среди". Обнинск, 1984, 28-31.

9. Григорьев АЛ1. Неепецифическая реактивность организма и индивидуальная радиочувствительность, ж. "Успехи физиологических наук", 1984, т. 15, 3, 64-62. '

\

!

г

; Л-68589 от 23.10.85 г. . sas. 508 пр. 100

Типография ШТ