Эффект Петко: нелинейность воздействия ионизирующего излучения.
Petkau effect
Эффект Петко: неожиданное явление в радиационной биологии. Исследование доктора Петко показало нелинейность воздействия радиации на клетки. Радиационная безопасность.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Эффект Петкау является ранним контрпримером линейным предположениям о воздействии радиации. Он был обнаружен доктором Абрамом Петкау в Исследовательском центре Whiteshell компании Atomic Energy of Canada в Манитобе и опубликован в журнале Health Physics в марте 1972 года. Название "эффект Петкау" было предложено швейцарским экспертом по ядерной безопасности Ральфом Грейбом в 1985 году в его книге Der Petkau Effekt und unsere strahlende Zukunft (Эффект Петкау и наше светлое будущее). Петкау измерял, общепринятым способом, дозу радиации, необходимую для разрушения имитированной искусственной клеточной мембраны. Он обнаружил, что 3500 рад, поданных за 2 часа 15 минут (26 рад/мин = 15,5 Зв/ч), приводили к разрушению. Затем, почти случайно, Петкау повторил эксперимент с гораздо более слабым излучением и обнаружил, что 0,7 рад, поданных за 11 часов 30 минут (1 миллирад/мин = 0,61 мЗв/ч), также вызывали разрушение мембраны. Это противоречило общепринятому предположению о линейной зависимости между общей дозой или мощностью дозы и последствиями. Излучение было ионизирующим и приводило к образованию отрицательных ионов кислорода (свободных радикалов). Эти ионы оказывали большее повреждающее воздействие на имитированную мембрану в низких концентрациях, чем в высоких (сам по себе несколько неинтуитивный результат), поскольку в последних они легче рекомбинировали друг с другом, вместо того чтобы взаимодействовать с мембраной. Концентрация ионов напрямую коррелировала с мощностью дозы излучения, а состав оказывал немонотонное воздействие.
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.
Радиозащитное действие супероксид-дисмутазы
В 1976 году Петкау провел дальнейшие эксперименты с имитируемыми клетками и обнаружил, что фермент супероксид-дисмутаза защищает клетки от свободных радикалов, генерируемых ионизирующим излучением, нейтрализуя эффекты, наблюдавшиеся в его предыдущем эксперименте. Петкау также обнаружил, что уровень супероксид-дисмутазы был повышен в лейкоцитах (белых кровяных клетках) у части работников ядерной отрасли, профессионально подвергавшихся воздействию повышенного излучения (около 10 мЗв за 6 месяцев), что дополнительно подтверждает гипотезу о том, что супероксид-дисмутаза является радиопротекторным агентом. Таким образом, первоначальный эксперимент Петкау 1972 года, по-видимому, выявил потенциальное воздействие ионизирующего излучения на клетки, не имеющие естественных механизмов радиационной защиты.
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.