Жорина Л.В., Змиевской Г.Н. Основы взаимодействия физических полей с биологическими объектами (2006) (1095846), страница 11
Текст из файла (страница 11)
1.6): 1) соматические (телесные) эффекты, которые проявляются в индивидууме, непосредственно подвергшемся облучению, а не на его потомстве; 2) генетические (врожденные) эффекты, проявляюшиеся в следующем поколении как уродства. Возникают в результате мутаций и других нарушений в половых клеточных структурах, ведаюших наследственностью. Соматическими являются такие отдаленные последствия облучения, как лейкемия, злокачественные новообразования, катаракта (помутнение) хрусталика глаза, сокрашение продолжительности жизни.
Соматические эффекты делятся на нестохастические и стохастические (вероятностные). К нестохастическим относят поражения, вероятность возникновения и степень тяжести которых растет по мере увеличения дозы облучения и у которых существует дозовый порог (наименьшая доза, при которой возможен эффект): лучевой ожег, катаракта глаз, повреждение половых клеток 60 (кратковременная или постоянная стерилизация) и др.
Стохастические эффекты — это эффекты, у которых от дозы зависит только вероятность возникновения, а не их тяжесть. Основные среди них — канцерогенные и генетические. Они имеют длительный латентный (скрытый) период, измеряемый десятилетиями после облучения. Рвдиационные эффекты облучения людей Сомвтико- стохастические Соматические Генетические Сокращение продолжительности жизни Острая лучевая болезнь Доминантные генные мутации Лейкозы (злоквчествснные изменения кровеобразующих клеток) Хроническая лучевая болезнь Репсссивные генные мутации Локальные лучевые повреждения Хромосомные аберрации Опухоли различных органов и клеток Рис.
1.6. Радиационные эффекты облучения людей 61 Генетические эффекты проявляются во всевозможных мутациях. Цитогенетические эффекты облучения зародышевых клеток заключаются в образовании гамет с измененным набором хромосом и мутациях в самих генах. Генные мутации делятся на доминантные (которые проявляются сразу в первом поколении) и рецессивные (которые могут проявиться лишь в том случае, если у обоих родителей мутантным является один и тот же ген; такие мутации могут не проявиться на протяжении многих поколений или не обнаружиться вообше). Следует отметить особо, что никакая доза облучения не приводит к перечисленным выше последствиям во всех случаях. Любой человек, подвергшийся облучению, совсем не обязательно должен заболеть раком или стать носителем наследственных болезней.
Однако вероятность, или риск, наступления таких последствий у него больше, чем у человека, который не бьш облучен. И риск тем больше, чем больше доза облучения. Дозовая зависимость радиобиологических эффектов 1сплошная кривая на рис. 1.7) имеет ряд особенностей: 1) беспороговый характер; 2) наличие горизонтального участка при малых дозах. Он обусловлен явле- 1Р нием репарации — эффектом избавления биоструктур от повреждения собственРнс. 1.7. Дозоная заннснными силами: облученные клетки спомость раднобиологических эффектов собны удалять поврежденные азотистые основания, воссоединять разрывы полинуклеотидных цепей ДНК.
Пороговая зависимость (штриховая кривая на рис. 1.7) не относится к радиологическим эффектам, а описывает такие воздействия на организм, как химическое отравление. Рассмотрим генные мутации; начиная с некоторой дозы выше естественного радиационного фона, частота мутаций в половых клетках прямо пропорциональна дозе ИИ (рис.
1,8). Независимо от дозы существует некоторый уровень спонтанных мутаций, возникающих при транскрипции ДНК в процессе клеточного деления. Генетические и соматико-стохастические эффекты нс исключены при малых дозах 1'см. 1.8) и условно не имеют дозового порога. Возникновение обоих эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой, независимо от того, получена она за одни сутки или за 50 лет. Возникновение соматико-стохастических заболеваний со смертельным исходом зависит от коллективной дозы (чел Зв), возраста и пола человека.
Так, среднее число заболевших мужчин составля- 4 ет 100 случаев в год на 10 чел Зв, женщин — 150 случаев на 4 10 чел Зв. Более высокое значение риска у женщин обусловлено большой вероятностью рака молочной железы. Имеется падение риска возникновения соматико-стохастических и генетических эффектов при увеличении Спонтанные возраста, что связано с существованием латентного периода развития раковой опухоли после облучения, равного при- О 21„, Гр мерно 7 — 12 годам при лейкемии, 25 го- Рнс. 1.8. Частота мутаций дам для остальных злокачественных н половых клетках н завнзаболеваний (23, 24).
симостн от дозы ИИ Частота мутаций 62 Если принять в качестве критерия чувствительности к ионизируюшей радиации морфологические и гистологические изменения, то по степени роста чувствительности к облучению ткани располагаются в следующем порядке [3): !) нервная ткань; 2) хрящевая и костная; 3) мышечная; 4) соединительная; 5) щитовидная железа; 6) пищеварительные железы; 7) легкие; 8) кожа; 9) слизистые оболочки; 10) половые железы; 11) лимфоидная ткань, костный мозг. Таким образом, особо большой чувствительностью к облучению обладают кроветворные органы. При однократном облучении человека дозой 0,5 Гр через сутки резко сокращается число лимфоцитов, продолжительность жизни которых меньше суток, уменьшается и число эритроцитов по истечении двух недель после облучения (время жизни эритроцитов около 100 суток).
У здорового человека в 14 крови находится порядка 10 красных кровяных телец (при еже- 12 дневном воспроизводстве 10 штук), у больного лучевой болезнью такое соотношение нарушается и организм погибает. Радиопротекторы и радиосенсибилизаторы. Расширяющееся применение ИИ в различных областях науки и техники выдвигает в качестве фундаментальной задачи современной радиобиологии поиск путей повышения радиоустойчивости организма. Один из реальных путей повышения устойчивости — использование средств фармакохимической зашиты.
Вещества, ослабляющие проявления лучевой болезни, называются радиопротекторами. Они осуществляют: ° тушение возбужденных состояний многоатомных молекул; ° перехват радикальных состояний; ° уменьшение концентрации радиосенсибилизаторов; ° активацию репарационных (восстановительных) процессов. Радиопротектор вводится в организм перед облучением. Наиболее эффективны изученные в экспериментах на животных радиопротекторы двух основных классов: содержащие серу (аминотиолы, меркаптоалкиламины), а также индопиликаламины, биогенные амины, не содержащие серы. 63 И'(и) =(Р,"е «)/и!, (1.2) б4 65 3 — 3062 Противолучевой активностью обладает группа веществ природного происхождения — витамины и их биологически активные формы: коферменты, нукленновые кислоты и их производные, многие растительные фенольные соединения, аминокислоты, некоторые углеводы и липиды.
Биологические протекторы (адаптогены) повышают устойчивость и к другим экстремальным воздействиям (химической вредности, холоду, кислородному голоданию, психоэмоциональным стрессам н др.). К ним относятся препараты женьшеня, китайского лимонннка, яды змей и др. Противолучевой эффект адаптогенов н витаминов проявляется при их длительном введении в организм за много дней н недель до облучения. Радиосенсибилизаторы — это вещества, усиливающие тяжесть лучевого поражения. При их посредничестве в результате облучения образуются активные радикалы и синглетный кислород, усугубляющие лучевое поражение.
Радиосенсибилизаторы применяются, например, в лучевой терапии. В качестве радиосенсибилизаторов успешно используются сульфат меди, гидреа (гидроксимочевина), ксантобин, таксол, карбоплатин и другие соединения. Для повышения эффективности лучевого воздействия необходимо усиление дозовых нагрузок. Это достигается предотвращением действия радиопротекторов н добавлением веществ для усиления радиосенсибилизации (экзогенная сенсибилизация). 1.7. ПРИНЦИПЫ КОЛИЧЕСТВЕННОЙ РАДИОБИОЛОГИИ Как уже указывалось, соматические эффекты действия ИИ делятся на стохастические (вероятностные) и детерминированные (нестохастические). К индуцированию стохастическнх процессов приводит биологическое воздействие радиации при медицинском применении.
К детерминированным относят эффекты, которые характеризуются изменением сразу во множестве клеток и выявляются как повреждения тканей, органов и целых систем. Процессы, происходящие в тканях, радиобиологи связывают с первичными механизмами действия ИИ. В количественной радио- биологии используются принцип попадания и теория мишени, стохастнческая гипотеза н вероятностная модель радиационного поражения, К качественному описанию действия ИИ на биообъекты относятся гипотеза первичных раднотоксинов и цепных реакций и структурно-метаболическая гипотеза. Для анализа радиобиологических эффектов используются принцип попадания и теория мишени (или мишеней) (статическая модель). Они развиты в работах Дж.
Кротутера, Д. Ли, К. Циммера, Н.В. Тимофеева-Ресовского и др. Полученные в эксперименте кривые доза — эффект интерпретируются на основании следующих допущений: ° ноннзируюшие излучения переносят энергию в дискретном виде; ° акты взаимодействия с мишенью (попадання) не зависят друг от друга и подчиняются пуассоновскому распределению; ° исследуемый эффект наступает, если число попаданий в некоторую чувствительную область, так называемую мишень, равно по крайней мере и.
Теория мишени заключается в следующем: попадание лишь в определенные структуры приводит к лучевому поражению. Рассмотрим случай «одноударного процесса», когда попаданием считают одиночный перенос энергии. Тестируемый эффект наступает лишь тогда, когда определенное минимальное количество энергии поглощено чувствительной областью — мишенью. Пусть облучаемая система состоит нз Мо объектов, каждый из которых обладает мишенью сечением а н объемом К Для инактивации объекта достаточно, чтобы трек ионизируюшей частицы прошел через сечение о мишени.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
