ИССЛЕДОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕАКЦИЙ ЛЕЙКОЦИТОВ В КРОВИ НА Γ-ОБЛУЧЕНИЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КЛЕТОК ИММУННОЙ СЕТИ

Биофизический контроль радиационного воздействия на человека в зонах ядерных реакторов, в условиях космического полета, а также при проведении лучевой терапии на сегодня является актуальным. В связи с этим в данной работе решались следующие задачи: 1) исследование реакций лейкоцитов в крови после однократного воздействия γ-излучения 60Со на кровь in vitro; 2) математическое моделирование быстрых иммунных ответов на облучение на основе энергетических показателей клеток в крови. С помощью люминесцентного микроскопа распознавали и исследовали лимфоциты и нейтрофилы в мазках донорской венозной крови, витально окрашенной катионным зондом 4-(n-диметиламинстирил)-1-метилпиридинием (ДСМ). Энергетическую активность клеток (ЭА) в каждой популяции характеризовали суммой трансмембранных потенциалов (ТМП) на внешней и митохондриальной мембранах, и оценивали по интенсивности и цвету флуоресценции ДСМ в митохондриях и ядрах клеток. Доза-зависимые эффекты γ-облучения оценивали на основе данных компьютерного анализа цифровых флуоресцентных изображений клеток. В экспериментах установлено, что изменение ТМП лейкоцитов после γ-облучения крови в дозах 1Гр-5Гр зависит от исходной ЭА клеток. Выявлена S-образная дозовая зависимость для ЭА облученных лимфоцитов. Наибольший эффект деэнергизации клеток обнаружен после облучения крови в дозе 4Гр. Предложена модель Т-зависимых иммунных реакций в виде системы нелинейных дифференциальных уравнений до и после облучения крови, где концентрации для пяти популяций клеток заменены на флуоресцентные переменные, которые отражают количество активных митохондрий в каждой популяции. Такая модель адекватна для описания быстрой фазы иммунного ответа после одноударного радиоактивного облучения организма.

Biophysical control of radiation exposure to humans in the areas of nuclear reactors, in space flight conditions, as well as during radiation therapy, is relevant today. In this regard, the following tasks were solved in this work: 1) study of the leukocytes reactions in the blood after a single exposure to 60Co γ-radiation on the blood in vitro; 2) mathematical modeling of the fast immune responses using energy indicators of cells. By use of the luminescent microscope, lymphocytes and neutrophils were recognized and examined in donor venous blood smears, vitally stained with a cationic probe 4-(n-dimethylaminostyril)-1-methylpyridinium (DSM). Cell energy activity (EA) in each population was characterized by the sum of transmembrane potentials (TMP) on the outer and mitochondrial membranes, which was assessed by DSM fluorescence intensity and color in cell mitochondria and nuclei. Dose-dependent γ-irradiation effects were evaluated on the basis of digital fluorescent images computer analysis. It was found in the experiments that the change in the TMP of after blood γ - irradiation in doses of 1Gy-5Gy depends on their initial EA. An S-shaped dose dependence was revealed for the irradiated lymphocytes energy activity. The greatest effect of cells energy decrease occurs after irradiation with 4 Gy dose. A model of T-dependent immune responses is proposed in the form a system of nonlinear differential equations before and after blood irradiation, where the concentrations for five cell populations are replaced by their fluorescent variables, which reflect the number of active mitochondria in each population. Such a model is also adequate for describing the rapid phase of the immune response after single-hit radiation exposure of the body.