Повреждение ДНК лимфоцитов периферической крови и спленоцитов млекопитающих при моделировании воздействия космического ионизирующего излучения

В космическом пространстве космонавты подвергаются воздействию различных негативных факторов, к которым, помимо состояния невесомости, относится космическое излучение. Наибольшую опасность для организма представляют галактические космические лучи, состоящие из высокоэнергетических тяжёлых ионов, а также солнечное космическое излучение, особенно, во время солнечных протонных событий. Во время космических миссий команда большую часть времени находится внутри космической станции/корабля. Обшивка корабля с одной стороны обеспечивает частичную защиту от космического излучения, а с другой, при его взаимодействии с материалом обшивки образуется вторичное излучение, которое вносит дополнительный вклад в облучение космонавтов/астронавтов. В последнее время также активно дискутируется вопрос колонизации Луны и планет Солнечной системы. При этом, в качестве защиты от космического излучения предлагаются конструкции из различных материалов, в том числе и бетона. Бетонные конструкции так же используются для защиты от протонного излучения на ускорителях частиц. Исследования, посвящённые эффектам вторичного излучения, генерируемого протонами при прохождении через физические преграды, не многочисленны и фрагментарны. Космическое излучение, а в особенности его плотноионизирующая компонента, вызывает повреждения различных биологических макромолекул, в том числе и таких жизненно важных для успешного функционирования клетки, как ДНК. Целью работы было изучение повреждения ДНК лимфоцитов периферической крови и спленоцитов млекопитающих в наземных экспериментах по моделированию воздействия космического излучения. В результате исследования были сделаны следующие выводы: 1. Локальное облучение области гиппокампа головного мозга обезьян ядрами 84Kr в дозе 3 Гр приводит к статистически значимому (p<0,05) увеличению доли лимфоцитов периферической крови с повышенным уровнем повреждений ДНК. Эффект сохраняется вплоть до 42 суток после облучения; 2. Комбинированное воздействие ионизующего излучения и моделируемой невесомости, имитирующих условия космического полета, приводит к статистически значимому увеличению доли лимфоцитов с повышенным уровнем повреждений ДНК, регистрируемых в течение длительного времени после окончания воздействия (1,5 месяца); 3. Оболочка проектируемого транспортного корабля не позволяет существенно снизить ДНК-повреждающий эффект 163 МэВ протонного излучения. В комбинации 4 мм алюминий + трехслойная конструкция каркаса проектируемого космического корабля + плексиглас толщиной 50 мм или + водный фантом толщиной 160 мм наблюдается умеренное (~30%) ослабление ДНК-повреждающего эффекта; 4. Бетонная защита позволяет существенно снизить поток первичного протонного излучения с энергией 650 МэВ, снижая, с увеличением толщины этой преграды, выраженность негативных биологических эффектов у мышей, облучаемых в центре пучка. Однако с увеличением толщины преграды с 20 до 80 см и расстояния от центра пучка с 0 до 20 см существенно меняется спектр вторичного излучения и увеличивается доля нейтронной компоненты, что также вызывает негативные биологические эффекты, выражающиеся в увеличении доли поврежденных и апоптотических клеток селезенки; 5. Проточно-цитометрический анализ доли лимфоцитов периферической крови с повышенным уровнем повреждений ДНК (γН2AX-позитивные клетки) можно рекомендовать для оценки генотоксического действия негативных факторов космических полетов.