РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2007, том 47, № 2, с. 235-240
^ РАДИАЦИОННАЯ
МИКРОБИОЛОГИЯ
УДК 576.8:[57+61]:539.1.04
ВЛИЯНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЖИЗНЕСПОСОБНОСТЬ БАКТЕРИЙ ESCHERICHIA COLI, КУЛЬТИВИРУЕМЫХ В СОЛЕВОМ БУФЕРЕ
© 2007 г. И. И. Морозов*, В. Г. Петин
Медицинский радиологический научный центр РАМН, Обнинск
Исследовали влияние у-излучения с мощностью дозы 0.35 Гр/мин на жизнеспособность бактерий Escherichia coli B/r и Escherichia coli BS-1, культивируемых в солевом буфере в концентрации 108 клеток/мл. Установлено, что при радиационном воздействии в дозах, индуцирующих приблизительно 60-75% гибели клеток, облученные бактерии, как и интактные, отмирают в процессе инкубации, в то время как при облучении в дозах, вызывающих свыше 99% клеточной гибели, жизнеспособность клеток обоих штаммов возрастает, достигая определенной величины на 2-5-е сут инкубации бактерий в этих условиях. Природа обнаруженною феномена остается пока не ясной.
Облучение у-лучами 60Со, бактерии, реактивация, размножение, отмирание, гормезис.
Известно, что инкубация в фосфатном буфере бактерий E. coli, подвергнутых воздействию у-из-лучения 60Со с мощностью дозы 85 Гр/мин, приводит в зависимости от дозы радиации либо к снижению, либо к повышению выживаемости клеток на 2-5-е сут пребывания их в этой среде [1]. В результате различий в реакциях облученных в разных дозах излучения микроорганизмов на инкубацию их в пострадиационном периоде в фосфатном буфере наблюдаются или отсутствие зависимости эффекта от дозы радиации, или снижение последствий облучения с увеличением радиационной дозы излучения [1]. Поскольку излучение с мощностью дозы, равной 85 Гр/мин, является сравнительно интенсивным, представлялось интересным провести аналогичные исследования с излучением существенно более низкой интенсивности. Актуальность проведения подобных исследований была обусловлена и тем обстоятельством, что эффективность поражающего действия ионизирующих излучений заметно зависит от мощности дозы радиации [2] вследствие различий в восстановлении клеток от сублетальных [3] и потенциально летальных [4] повреждений.
В этой связи исследовали влияние длительности инкубации в изотоническом солевом фосфатном буфере на выживаемость интактных бактерий E. coli и подвергнутых воздействию ионизирующего излучения.
*Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королева, 4, ГУ МРНЦ РАМН; тел.: (48439) 7-47-43; факс: (495) 956-14-40; e-mail: mrrc@obninsk.ru.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Исследование проводили на бактериях E. coli: радиорезистентном штамме B/r и радиочувствительном мутанте BS-1. Клетки бактерий инкубировали в течение 18 ч при 37°С в питательном бульоне, содержащем по 1% пептона, дрожжевого экстракта и NaCl. После инкубации клетки в суспензии отмывали от бульона в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере с pH 7.0 путем двукратного центрифугирования и последующего их суспендирования в подобном же буфере в концентрации 108 клеток/мл.
Для оценки влияния низкоинтенсивного у-из-лучения 60Со на выживаемость бактерий суспензии клеток облучали на установке "Gamma-cell-220" с мощностю дозы 0.35 Гр/мин.
Для исследования влияния длительности пребывания в непитательной среде на жизнеспособность интактных и облученных бактерий клетки микроорганизмов инкубировали в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере с pH 7 при 37°С в концентрации 108 клеток/мл [1, 5]. Выбор такой плотности клеток в суспензии обусловлен потребностью снижения вероятности их размножения при данной клеточной концентрации, поскольку эта концентрация превышает М-концентрацию, которая характеризует предельную плотность клеток, при которой еще возможно клеточное размножения в физрастворе либо в фосфатном буфере [6]. Подробности методики изложены в работе [1].
Выживаемость клеток определяли с помощью капельного метода макроколоний [7].
Эксперименты проводили в 3-5 повторностях. Статистическая обработка результатов состояла
Доза, Гр
Рис. 1. Кривые зависимости выживаемости бактерий E. coli В/г (1, 2) и бактерий E. coli BS-1 (3, 4) от дозы у-излучения 60Со с мощностью 0.35 (1, 3) и 85 Гр/мин (2, 4).
в определении средних арифметических значений и квадратических ошибок.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
На рис. 1 приведены кривые выживаемости бактерий E. coli В/г и E. coli BS-1, подвергнутых воздействия у-излучения 60Со с мощностью дозы 0.35 Гр/мин. Кроме того, на этом же рисунке представлены для сравнения и кривые выживаемости клеток этих же штаммов, после воздействия у-излучения 60Со с мощностью дозы 85 Гр/мин, которые заимствованы из работы [1]. Эти данные соответствуют типичным характеристикам радиочувствительности радиорезистентного штамма E. coli В/г и радиочувствительного мутанта E. coli BS-1 [8].
Как видно на рис. 1, в отличие от клеток мутанта E. coli BS-1, радиочувствительность которых в зависимости от мощности дозы излучения достоверно не различается (p > 0.05), устойчивость бактерий E. coli В/г к действию у-излучения 60Со с мощностью дозы 0.35 Гр/мин достоверно ниже (p < 0.01), чем к действию у-излучения 60Со с мощ-
Продолжительность инкубации, сут 0 100 200 300 400 500
Рис. 2. Кривые зависимости выживаемости бактерий E. coli В/г от продолжительности инкубации их в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере с рН 7.0 в концентрации 108 клеток/мл после воздействия у-из-лучения 60Со в разных дозах: 0 Гр (l); 126 Гр (2); 378 Гр (3); 504 Гр (4).
ностью дозы 85 Гр/мин, что может быть связано с восстановлением клеток этого штамма от сублетальных [3] и потенциально летальных [4] повреждений после более низкоинтенсивного облучения.
На рис. 2 представлены кривые зависимости выживаемости интактных и подвергнутых воздействию у-излучения 60Со бактерий E. coli В/г от продолжительности инкубации их в фосфатном буфере. Видно, что в зависимости от дозы облучения, индуцирующей соответствующую величину гибели клеток, реакция оставшихся в живых клеток на инкубацию их в фосфатном буфере резко различается. Как следует из рис. 2, в процессе пятисуточной инкубации клеточных суспензий выживаемость как интактных, так и облученных в более низкой дозе радиации клеток заметно снижается, в то время как выживаемость клеток, подвергнутых облучению в более высокой дозе, резко возрастает. Жизнеспособность бактерий, облученных в промежуточной дозе, индуцирующей около 98% клеточной гибели, как это видно на рис. 2, в течение 5 сут инкубации клеточной суспензии изменяется незначительно.
Доза, Гр
0 100 200 300 400 500
Рис. 3. Кривые зависимости выживаемости бактерий E. coli В/г от дозы у-излучения 60Со и продолжительности инкубации их после облучения в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере с рН 7.0 в концентрации 108 клеток/мл: 0 сут (1); 2 сут (2); 5 сут (3).
Продолжительность инкубации, сут 0 100 200 300 400 500
Рис. 4. Кривые зависимости выживаемости бактерий E. coli BS-1 от продолжительности инкубации их в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере с рН 7.0 в концентрации 108 клеток/мл после воздействия у-излу-чения 60Со в разных дозах: 0 Гр (1); 42 Гр (2); 84 Гр (3); 126 Гр (4).
Различная реакция интактных бактерий E. coli В/г и их же, облученных в разных дозах (при разной длительности облучения), на инкубацию в фосфатном буфере приводит к тому, что в пределах определенного диапазона доз излучения на 2-е и особенно на 5-е сут инкубации величина последствий облучения с ростом дозы радиации убывает (рис. 3).
С учетом этих данных представляло интерес провести подобные исследования и с клетками радиочувствительного мутанта E. coli BS-1.
На рис. 4 приведены кривые зависимости выживаемости интактных бактерий E. coli BS-1 и облученных в разных дозах при инкубации их в пострадиационном периоде в фосфатном буфере. Видно, что, как и в случае бактерий штамма E. coli В/г, реакция клеток E. coli Bs-1, облученных в разных дозах, на инкубацию их в фосфатном буфере имеет свои особенности в зависимости от дозы радиации. Так, микроорганизмы, облученные в более низкой дозе радиации, как и интакт-ные клетки, отмирают в процессе выдерживания их в фосфатном буфере, в то время как клетки, облученные в более высокой дозе, заметно уве-
личивают жизнеспособность, величина которой достигает плато в этих условиях инкубации на 25-е сут. При этом бактерии E. coli BS-1, будучи, как и бактерии E. coli B/r, облучены в промежуточной дозе, индуцирующей приблизительно 98% клеточной гибели, в последующем при инкубации в фосфатном буфере своей выживаемости не меняют (рис. 4).
В результате различий в реакциях интактных бактерий E. coli BS-1 и облученных в разных дозах на инкубацию в фосфатном буфере соответствующие кривые доза-эффект заметно изменяют свою форму на 2-е и 5-е сут инкубации микроорганизмов, хотя и не столь радикальным образом, как в опытах с бактериями E. coli B/r (рис. 5).
На рис. 5 видно, что на 2 - 5-е сут инкубации клеточных суспензий E. coli BS-1 наклон кривых доза-эффект уменьшается и возникают радиорезистентные "хвосты". Этот факт отражает главное отличие в реакциях облученных бактерий E. coli штаммов B/r и BS-1 на их инкубацию в пострадиационном периоде в фосфатном буфере, которое может быть связано с различиями в генетической конституции этих штаммов [9, 11].
Доза, Гр
0 20 40 60 80 100 120
Рис. 5. Кривые зависимости выживаемости бактерий E. coli Bs-1 от дозы у-излучения 60Со и продолжительности инкубации их после облучения в изотоническом 0.01 моль/л фосфатном буфере рН 7.0 в концентрации 108 клеток/мл: 0 сут (1); 2 сут (2); 5 сут (3).
Каковы же особенности "поведения" бактерий E. coli B/r и E. coli Bs-1 при инкубации их в фосфатном буфере после их облучения с разной мощностью дозы? Если провести сравнительный анализ реакций интактных и облученных с различной мощностью дозы излучения бактерий этих штаммов на многосуточное пребывание в жидкой голодной среде, то оказывается, что за небольшим исключением имеет место почти полное их совпадение. Так, независимо от мощности дозы радиации микроорганизмы, облученные в более низких дозах, как и интактные клетки этих бактерий,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.