На правах рукописи

РАКОВ Денис Вячеславович

Влияние воды с пониженным содержанием дейтерия и кислорода ¹⁸O на развитие лучевых повреждений в организме мелких лабораторных животных при низких дозах гамма-облучения

14.00.32 авиационная, космическая и морская медицина

АВТОРЕФЕРАТ
Диссертации на соискание ученой степени
кандидата биологических наук

Москва - 2007

Работа выполнена в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской Академии Наук.

Научные руководители:
доктор медицинских наук Федоренко Борис Сергеевич
доктор технических наук, профессор Синяк Юрий Емельянович

Официальные оппоненты:
доктор биологических наук, Восканян Каринэ Шаваршовна
кандидат медицинских наук, Агуреев Александр Никитович

Ведущая организация: ФГУ "Российский научный центр рентгенорадиологии Росмедтехнологий".

Защита состоится 09 ноября 2007 г. на заседании Диссертационного советаК 002.111.01 при Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем Российской Академии Наук по адресу 123007, Москва, Хорошевское шоссе, д. 76-А.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНЦ РФ - Института медико-биологических проблем РАН.

Ученый секретарь диссертационного совета,
кандидат биологических наук Пономарева И.П.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность тематики.

Освоение ближнего и дальнего космического пространства требуют решения целого ряда задач, одной из которой является обеспечение необходимой радиационной безопасности экипажа космических аппаратов. В современных условиях дозы ионизирующих излучений, получаемые космонавтами за время длительных полетов, не превышают допустимых уровней облучения, однако при межпланетных полетах они могут значительно увеличиваться. В таких случаях физическая защита пилотируемого аппарата может оказаться недостаточной для обеспечения необходимого снижения радиационной нагрузки на экипаж. Кроме того, возможно возникновение внештатных ситуаций, связанных с выходом космонавта в открытый космос. Возможность радиационного воздействия может существенно увеличиваться, и тем самым выполнение поставленных задач будет затруднено. В связи с этим возникает необходимость поиска способов повышения общей резистентности организма космонавтов, находящихся в условиях герметически замкнутого объекта, причем такие, которые могли бы использоваться на протяжении длительного времени, не вызывая побочных эффектов и оказывая достаточно надежную защиту организма. В связи с этим научный и практический интерес представляет экспериментальное изучение воды с пониженным содержанием стабильного изотопа водорода - дейтерия (дейтерия и кислорода 18О) на биологические объекты с целью снижения последствий радиационного воздействия. Введение в систему жизнеобеспечения космонавтов потребляемой воды со сниженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода 18О) позволило бы осуществить две важные задачи: обеспечить водный режим организма космонавтов высококачественной питьевой водой и повысить радиорезистентность. За рубежом предпринимаются попытки использовать воду с измененным изотопным составом с целью снижения лучевых повреждений в периоде восстановления после лучевой терапии злокачественных новообразований, а также торможения роста злокачественных новообразований [Somlyai, 2002 г]. Активно рекламируют потребление такой воды коммерческие структуры. Однако в настоящее время фактически отсутствуют обстоятельные исследования влияния воды с пониженным содержанием дейтерия на биологические объекты и функции организма, позволяющие использовать её в практических целях. Не выяснены окончательно также механизмы биологического действия такой воды.

Цель работы:

Целью проведенного исследования явилось - изучить влияние воды с пониженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода 18О) на развитие лучевых повреждений при действии низких доз гамма-излучения 60Со и возможность ее использования при космических полетах и в области практической медицины

Задачи исследования предполагали:
- Изучение влияния воды со сниженным содержанием дейтерия на организм здоровых животных.
- Выяснение радиопротекторных свойств воды с пониженным содержанием дейтерия и кислорода ¹⁸О при многократном облучении экспериментальных животных гамма - лучами ⁶⁰Co в суммарных дозах 0,25; 0,50; 1,0 Гр.
- Изучение динамики формирования цитоморфологических изменений тимуса и селезенки мышей после многократного воздействия гамма - излучения в низких дозах в обычных условиях и в условиях предварительного использования воды с пониженным содержанием дейтерия кислорода ¹⁸О.
- Анализ частоты и сроков возникновения радиационно индуцированных помутнений хрусталика у мышей и новообразований у крыс после длительного применения протиевой воды.

Научная новизна:

Впервые получены научные данные по изучению влияния длительного использования воды с пониженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода ¹⁸О) на развитие лучевых повреждений в организме экспериментальных животных.

Проведен сравнительный анализ клеточных изменений в периферической крови экспериментальных животных и кариоцитов костного мозга мышей, длительно принимавших воду с пониженным содержанием дейтерия и кислорода ¹⁸О до и в период облучения. Изучены цитологические изменения в органах иммунной системы экспериментальных животных.

Установлено снижение степени развития лучевых повреждений у экспериментальных животных, длительно принимавших воду с пониженным содержанием дейтерия и кислорода ¹⁸О до облучения и в процессе проведения эксперимента, проявляющееся в уменьшении повреждений и ускорении процессов восстановления в органах иммунной системы, клетках костного мозга и периферической крови.

Впервые показана возможность модификации отдаленных последствий воздействия ионизирующих излучений (катарактогенных и канцерогенных эффектов) у экспериментальных животных.

Научно - практическая значимость работы

Изучена роль воды со сниженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода ¹⁸О) в процессе развития и восстановления от лучевых повреждений при низких дозах гамма - радиации. Полученные данные имеют важное значение для космической биологии и медицины. Они позволяют снизить возможные последствия радиационного воздействия на организм при космических полетах. Результаты работы могут быть использованы в практической медицине для профилактики и лечения онкологических заболеваний, в реабилитационный период после лучевой терапии и хирургических вмешательств, а также в радиобиологии с целью модификации отдаленных последствий действия ионизирующих излучений.

Основные положения, выносимые на защиту:.

• Вода с пониженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода ¹⁸О) при длительном использовании не оказывет токсического влияния на организм экспериментальных животных.
• Вода с пониженным содержанием тяжелого стабильного изотопа водорода - дейтерия и стабильного изотопа кислорода 18О обладает защитным действием при облучении животных гамма - лучами в низких дозах, проявляющимся в снижении степени тяжести лучевого повреждения и активации процессов восстановления.
• При длительном потреблении воды с пониженным содержанием тяжелого стабильного изотопа водорода - дейтерия и стабильного изотопа кислорода 18О после дробного воздействия в меньшей степени повреждаются клетки кроветворной и иммунной систем экспериментальных животных.
• У лабораторных животных, длительно содержавшихся на протиевой воде, значительно реже развиваются радиационно индуцированные помутнения хрусталика и новообразования различных локализаций.
• Механизмы влияния воды с пониженным содержанием дейтерия (дейтерия и кислорода ¹⁸О) на организм экспериментальных животных связаны с повышением общей резистентности организма, частью которой является и радиационная резистентность.
• Вода с пониженным содержанием тяжелого стабильного изотопа водорода - дейтерия (дейтерия и кислорода ¹⁸О) может быть рекомендована для проведения клинических исследований с целью снижения возможных последствий относительно низких уровней радиационных воздействий у космонавтов, лиц, профессионально связанных с воздействием ионизирующих излучений, а так же в случаях необходимости повышения общей резистентности организма: после тяжелых хирургических вмешательств, лучевой терапии.

Апробация работы

Основные результаты и положения диссертационной работы доложены и обсуждены на III, IV, VI Конференции молодых специалистов, аспирантов, студентов, посвященной дню космонавтики ГНЦ РФ ИМБП РАН, г. Москва, 2004, 2005, 2007г.; Нуково-практичной конференцii "Парадигми сучасно? радiобiологii. Радiацiйний захист персоналу об'ъiктiв атомноi енергетики" г. Кiев-Чорнобиль 2004г; Всероссийской конференции "Радиобиологические основы лучевой терапии" г. Москва, 2005г.; Первом съезде физиологов СНГ, Сочи - Дагомыс, 2005г.; 4-th International Workshop on Space Radiation Research and 17-th Annual NASA Space Radiation Health Investigatos' Workshop, Moscow-St.Peterburg, 2006; 36-th Scientific Assambley COSPAR, Beijing, China 2006; 35-th Annual meeting of the European Radiation Research Society, Kiev, 2006; Конференции по Программе фундаментальных исследований Президиума РАН "Фундаментальные науки- медицине" Москва, 2006г.

Диссертация апробирована на заседании секции "Космическая физиология и биология" Ученого совета ГНЦ РФ - ИМБП РАН (протокол № 7 от 12 июля 2007).

По теме диссретации опубликовано 14 печатных работ.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из 4 глав (обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты проведенных исследований, обсуждения результатов), выводов и списка литературы.

Диссертация содержит 143 страниц, включая 25 таблиц, 1 рисунок.

Список литературы состоит из 148 библиографических названий, из них отечественных 109 и 39 иностранных.

Полный текст автореферата (в формате MS Word, 270 Kb)