-
Вступ
- 1 Предмет радіобіології
- 2 Об'єкти та методи в радіобіології
- 3 Теоретичні аспекти радіобіології
- 4 Історія
- 5 Стадії формування РБ - ефекту
- 6 Радиобиология клітини
- 7 Навчальні заклади та наукові установи
- 8 Напрями Література
Радіаційна біологія або біологія - це самостійна комплексна, фундаментальна наука, що складається з багатьох наукових напрямків, що вивчає дію іонізуючих і неіонізуючих випромінювань на біологічні об'єкти.
Код науки по 4-х значной класифікації ЮНЕСКО - 2418 (розділ - біологія).
Біологія, будучи самостійною комплексною науковою дисципліною, має тісні зв'язки з рядом теоретичних і прикладних галузей знань - біологією, фізіологією, цитологією, генетикою, біохімією, біофізики, ядерної фізикою, фармакологією, гігієною і клінічними дисциплінами.
1. Предмет радіобіології
Фундаментальними завданнями. складовими предмет радіобіології, є:
- розтин загальних закономірностей біологічної відповіді на вплив іонізуючого випромінювання здійснюватиме, в тому числі і пояснення радіобіологічного парадоксу
- управління Радіобіологічного ефектами.
Існують дві протилежні і однаково неправильні точки зору на опромінення і шкода його для людини - радіоейфорія і радіофобія.
2. Об'єкти і методи в радіобіології
Відповідно до об'єктів РБ-досліджень (рівнів організації живого) в радіобіології виділяють 3 розділу:
- Біологія складних систем (екологічні системи, популяції, багатоклітинні організми, органи і тканини)
- Клітинна біологія (клітини, клітинні органели, біологічні мембрани)
- Молекулярна біологія (макромолекули, "малі" молекули).
У радіобіології використовують специфічні методи, використовувані в різних її розділах.
Важливою рисою РБ-методів дослідження є кількісне зіставлення даного ефекту з викликала його дозою випромінювання, її розподілом в часі і обсязі реагує об'єкта.
3. Теоретичні аспекти радіобіології
Першою кількісною теорією є теорія «точкового тепла» або «точкового нагріву» (Ф.Дессауер-1922):
- іонізуюче випромінювання має дуже малою об'ємною щільністю в порівнянні з іншими випромінюваннями
- випромінювання має досить енергії, величина якої значно перевершує енергію будь-хімічного зв'язку
- опромінений біологічний об'єкт складається з відносно байдужих і вельми істотних для життя мікрооб'ємів і структур
- в опромінюється об'єкті при поглинанні відносно невеликий загальної енергії в окремих, випадкових і редкорасположенних мікрооб'ємах залишаються настільки великі порції енергії, що їх можна порівняти з мікролокальним нагріванням
- так як розподіл «точкового тепла» є чисто статистичним, то кінцевий ефект в клітці буде залежати від випадкових "влучень" дискретних порцій енергії в життєво важливі мікрооб'єми всередині клітини; зі збільшенням дози збільшується ймовірність таких влучень і навпаки.
Теорія "мішені або влучень" поставила на чільне місце уявлення про пряму дію іонізуючого випромінювання на клітини (30-ті роки).
Стохастична (імовірнісна) гіпотеза є подальшим розвитком теорії прямої дії випромінювань. Виразниками цієї точки зору були О. Хуг і А. Келлерер (1966). Суть їхніх поглядів полягала в тому, що взаємодія випромінювань з кліткою відбувається за принципом вірогідності (випадковості) і що залежність "доза-ефект" обумовлюється не тільки прямим попаданням в молекули і структури-мішені, але і станом біологічного об'єкта як динамічної системи.
Б.І. Тарусовим і Ю.Б. Кудряшовим було показано, що вільні радикали можуть виникати при дії радіації і в наведених середовищах - в ліпідних шарах биомембран. Ця теорія отримала назву "теорії ліпідних радіотоксінов".
В даний час стався зсув парадигми від принципу попадання і теорії мішені до ефекту «свідка».
4. Історія
Микола Володимирович Тимофєєв-Ресовський. Портрет, намальований Олегом Цингер (1945)
Відкриття Іваном Павловичем Пулюєм (1890) і Вільгельмом Конрадом Рентгеном Х-променів (1895), Антуаном Анрі Беккерелем природної радіоактивності (1896), Марією Склодовської - Кюрі і П'єром Кюрі радіоактивних властивостей полонію і радію (1898) стало фізичною основою для народження радіобіології.
5. Стадії формування
РБ - ефекту
Радіобіологічний ефект формується після дії опромінення послідовно на різних рівнях (А -атомарном, М - молекулярному, К - клітинному,
Про - органному) .Зміна на перших трьох рівнях оборотні.
1. Фізико-хімічна стадія - пряме або непряме вплив випромінювання на молекули-мішені.
2. Біохімічна стадія-дію випромінювання на основні компоненти радіочутливих клітин з наступною зміною метаболізму.
3. Біологічна стадія - генетичні та віддалені ефекти опромінення.
- Тривалість стадій від 10 -18 до 10 12 секунд.
- Деякі стадії оборотні і можуть бути модифіковані.
- Виразність ефекту залежить від радіочутливості об'єкта і дози випромінювання. Ряд пошкоджень може бути відновлений.
6. Біологія клітини
Радіаційна цитологія (біологія клітини) - наука, що вивчає вплив випромінювань на будову і функції клітин; один з напрямків радіобіології.
Пошкодження основних компонентів клітини веде до подальшого зміни органів (О) і / або загибелі клітин опроміненого організму. (М-молекули, ПД-пряму дію, КД-побічна дія, РТ-дію радіотоксінов). Зміни можуть бути модифіковані.
- Порушення диференціювання і ділення клітин.
- Трансформація в злоякісні клітини.
- Репродуктивна і інтерфазна загибель клітин
- Пошкодження ядер, хромосом, інших ядерних органел.
- Пошкодження біологічних мембран
Класифікація типів загибелі клітин по В.І. Корогодін
- Загибель без поділу і спроб до зростання (інтерфазна),
- Загибель без поділу, але після збільшення розмірів клітини, а в деяких випадках після ділення ядра,
- Загибель клітини при спробі розділитися або після одного поділу (мітотична загибель),
- Загибель після декількох циклів розмноження (репродуктивна форма загибелі),
- Загибель не всіх, а тільки деяких нащадків опромінених клітин (репродуктивна форма загибелі для швидко оновлюються клітинних систем).
Класифікація типів загибелі нервових клітин головного і спинного мозку по Ю.В. Щербатих
- Інтерфазна загибель нейронів при надвисоких дозах опромінення за рахунок руйнування мембранних компонентів клітин. Настає протягом декількох годин після опромінення. Актуальна при тотальному опроміненні організму і "церебральному синдромі".
- Відстрочена (генно-модифікована) загибель нейронів при локальному опроміненні мозку. Настає в терміни від декількох тижнів до декількох місяців. Актуальна при променевої терапії пухлин спинного і головного мозку.