Мы
рассмотрели феноменологию острого лучевого поражения, егс^ отдаленные последствия, а также научноорганизационные формы контроля за радиационным фактором внешней среды. Вы видели, что современные принципы радиационно-гигиенического нормирования имеют огромный запас прочности, делающий возможные последствия облучения несоизмеримо меньшими, чем вредные последствия других технических новшеств. При этом еще не учитываются современные биологические способы ослабления радиационных эффектов. О них-то и пойдет речь впереди.
КВАНТЫ В УПРЯЖКЕ
Кислородный эффект
Детальное изучение КЭ на клетках млекопитающих было начато в конце 40-х годов крупным английским радиобиологом Греем с его сотрудниками. Ими была впервые определена количественная зависимость изменения радиочувствительности от концентрации кислорода в виде своеобразной кривой, известной в литературе как кривая Грея (рис. 14). Анализ этой кривой показывает, что в условиях полной аноксии клетки наиболее радиоустойчивы; по мере увеличения содержания кислорода их радиочувствительность вначале резко, затем более плавно увеличивается, а начиная с 2530% О2 до 100% О2 практически не изменяется. Таким образом, на воздухе, содержащем, как известно, 21% кислорода, радиочувствительность оказывается почти максимальной. Эта закономерность была установлена Греем и Конгером в экспериментах на опухолевых клетках асцитного рака Эрлиха, облучавшихся при разных концентрациях кислорода. Об открытии и вызванном им энтузиазме среди сотрудников лаборатории Грея мне довелось услышать от одного из них, ныне маститого специалиста в этой области сэра Оливера Скотта, который и сейчас не может без волнения вспоминать тот период. Полученные результаты уже тогда позволили понять причину радиоустойчивости опухолей.
Рис.
их в атмосфере, содержащей 10% О2 и 90% N2 сообщил в 1950 году Лимпероз. В лаборатории Э. Я. Граевского, где изучаются механизмы радиочувствительности и ее искусственного изменения, М. М. Константинова подтвердила эти данные и детально изучила зависимость защитного эффекта от содержания кислорода в экспериментах на мышах и крысах. Оказалось, что отчетливый, но слабый (ФИД ~ 1,2) защитный эффект наблюдался после снижения концентрации кислорода во вдыхаемой смеси до 910% (т. е. вдвое по сравнению с его содержанием в воздухе 21%) и сильно возрастал при уменьшении концентрации до 75%. ФИД составлял около 1,5. Из этих экспериментов был сделан вывод, что животные в условиях недостатка кислорода, или, как говорят, в гипоксии, переносят облучение примерно в полтора раза больших дозах, чем при облучении на воздухе.
Аналогичные данные о величине ФИД при облучении мышей в условиях острой гипоксии многократно были получены и другими исследователями, и лишь в последние 34 года в этот вопрос внесены существенные уточнения. При использовании источников излучения высокой интенсивности (около 1000 Р в минуту) было показано, что в начальный период после вдыхания мышами гипоксических газовых смесей защитный эффект максимален, а затем он быстро снижается. Первым это явление в 1972 году обнаружил В. Г. Овакимов, а количественно оно было изучено В. Г. Кримкером и другими сотрудниками лаборатории.
Оказалось, что в первые 10 мин после начала вдыхания газовых смесей, содержащих 56% кислорода, ФИД увеличивается до 2,5 и выше, а затем он снижается до величины, наблюдавшейся М. М. Константиновой (1,5) и другими исследователями (рис. 16). Все они работали с менее мощными источниками излучения, в связи с чем общая длительность эксперимента была значительно большей, что не позволяло обнаружить вариаций степени защитного действия острой гипоксии.
Рис. 16. Кривые выживаемости мышей при облучении их на воздухе (кривая 3) и через разное время после помещения их в условиях гипоксии 6% О2 и 94% N2 1 через 5 мин; 2 через 20 мин. ФИД равен соответственно 2,5 и 1.5
Так был открыт феномен зависимости радиомодифицирующего эффекта гипоксии от ее продолжительности, который затем был продемонстрирован большой группой научных сотрудников и аспирантов на самых разнообразных биологических объектах, различающихся лишь «кислородной предысторией» их жизни до облучения. Теперь мы знаем, что защита всегда оказывается намного более выраженной на клетках или животных, хорошо снабжаемых кислородом, и сильно снижается или отсутствует при облучении объектов, предварительно испытывавших недостаток кислорода и адаптированных к этим условиям.
Такие данные получены на культурах клеток, выращенных в разных условиях кислородного режима (опыты В. В. Мещериковой) на асцитных опухолях разного возраста, различающихся степенью насыщения кислородом (эксперименты Н. Л. Шмаковой), на новорожденных мышатах, адаптированных к условиям гипоксии (опыты Б. 3. Айтмагамбетовой и А. Л. Выгодской). Механизмы адаптации сейчас изучаются И. М. Эпштейном, Э. П. Петросяном, А. А. Вайнсоном, В. М. Кримкером, В. М. Кортуковой и Е. А. Волошиной. С учетом полученных результатов сформулирована гипотеза, согласно которой радиозашитный эффект гипоксии определяется внутриклеточным содержанием кислорода, регулируемым цитоплазматическими мембранами в зависимости от его концентрации во внешней среде. Данные о зависимости ФИД острой гипоксии от физиологического состояния облучаемого объекта