Петкау эффектісі: радиацияның әсеріне қарама-қарсылық және қорғаныш механизмі
Petkau effect
Петкау эффектісі: радиация әсерінің сызықты емес екенін көрсетеді. 1972 ж. ашылған, жасуша мембранасын зақымдау дозасы зерттелді. Радиациялық қауіпсіздік.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Кіріспе
Петкау эффектісі – сәулеленуге ұшыраудың әсері туралы қалыптан тыс болжамдарға ертедегі қарсы мысал. Оны доктор Абрам Петкау Канаданың атом энергиясы Уайтшелл ядролық зерттеулер орталығында, Манитоба штатында тапқан және 1972 жылдың наурыз айында «Health Physics» журналында жариялаған. Швейцариялық ядролық қауіптер жөніндегі сарапшы Ральф Грейб 1985 жылы «Петкау эффектісі және біздің сәулеленген болашағымыз» (Der Petkau Effekt und unsere strahlende Zukunft) атты кітабында бұл эффектіні атады. Петкау әдеттегідей, жасанды жасуша мембранасын бұзуға қажетті сәулелену дозасын өлшеді. Ол 2 ширек сағатта (26 рад/мин = 15,5 Св/сағ) берілген 3500 рад жеткілікті екенін анықтады. Содан кейін, жай ғана мүмкіндікпен, Петкау экспериментті әлдеқайда нашар сәулеленумен қайталады және 11,5 сағат ішінде (1 миллирад/мин = 0,61 мСв/сағ) берілген 0,7 рад та мембрананы бұзатынын тапты. Бұл жалпы доза немесе доза жылдамдығы мен салдары арасындағы сызықтық байланыс туралы басым пікірге қайшы келді. Сәулелену иондаушы сипатқа ие болды және теріс оттегі иондарын (бос радикалдарды) өндірді. Бұл иондар төмен концентрацияда симуляцияланған мембранаға жоғары концентрацияға қарағанда көбірек зиян келтірді (өзіндік тұрғыдан алғанда, сәл интуитивті емес нәтиже), себебі соңғы жағдайда олар мембранамен араласпай, бір-бірімен тез қайта бірігеді. Иондар концентрациясы сәулелену дозасының жылдамдығымен тікелей байланысты болды, ал құрамы монотонды емес салдарға әкелді.
The Petkau effect is an early counterexample to linear effect assumptions usually made about radiation exposure. It was found by Dr. Abram Petkau at the Atomic Energy of Canada Whiteshell Nuclear Research Establishment, Manitoba and published in Health Physics March 1972. The Petkau effect was coined by Swiss nuclear hazards commentator Ralph Graeub in 1985 in this book Der Petkau Effekt und unsere strahlende Zukunft (The Petkau effect and our Radiating Future). Petkau had been measuring, in the usual way, the radiation dose that would rupture a simulated artificial cell membrane. He found that 3500 rads delivered in 2 1/4 hours (26 rad/min = 15.5 Sv/h) would do it. Then, almost by chance, Petkau repeated the experiment with much weaker radiation and found that 0.7 rad delivered in 11 1/2 hours (1 millirad/min = 0.61 mSv/h) also ruptured the membrane. This was counter to the prevailing assumption of a linear relationship between total dose or dose rate and the consequences. The radiation was of ionizing nature, and produced negative oxygen ions (free radicals). Those ions were more damaging to the simulated membrane in lower concentrations than higher (a somewhat counter intuitive result in itself) because in the latter, they more readily recombine with each other instead of interfering with the membrane. The ion concentration directly correlated with the radiation dose rate and the composition had non monotonic consequences.
Супероксид дисмутазаның радиоқорғау әсері
1976 жылы Петкау симуляцияланған жасушалармен қосымша тәжірибелер жүргізді және супероксид дисмутаза ферментінің жасушаларды иондаушы сәулеленуден туындаған бос радикалдардан қорғайтынын, оның бұрынғы тәжірибесінде байқалған әсерлерді жойлайтынын анықтады. Петкау сондай-ақ, супероксид дисмутазаның лейкоциттерде (ақ қан клеткаларында) жоғары радиацияға ұшыраған ядролық жұмысшылардың бір тобында жоғары деңгейде екенін (шамамен 6 ай ішінде 10 мСв) анықтады, бұл супероксид дисмутазаның радиациядан қорғайтын зат екендігі гипотезасын одан әрі нығайтады. Осылайша, Петкаудың 1972 жылғы алғашқы тәжірибесі табиғи радиациядан қорғау механизмдері болмаған жасушаларға иондаушы сәулеленудің әсерін көрсеткен болып шықты.
Petkau conducted further experiments with simulated cells in 1976 and found that the enzyme superoxide dismutase protected the cells from free radicals generated by ionizing radiation, obviating the effects seen in his earlier experiment. Petkau also discovered that superoxide dismutase was elevated in the leukocytes (white blood cells) in a sub population of nuclear workers occupationally exposed to elevated radiation (ca. 10 mSv in 6 months), further supporting the hypothesis that superoxide dismutase is a radioprotective agent. Thus, Petkau's original 1972 experiment apparently revealed the potential effects of ionizing radiation on cells without natural radioprotective mechanisms in place.