Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

1

.pdf
Скачиваний:
40
Добавлен:
12.02.2015
Размер:
384.88 Кб
Скачать

Билет № 1.

1: Предмет радиобиологии, этапы развития, краткая хронология, радиационная биохимия, радиационная биофизика, основные достижения.

Радиобиология — это комплексная, экспериментальная, фундаментальная наука, изучающая действие различных излучений на биологические объекты и их системы. Задача радиобиологии - вскрытие закономерностей биологического ответа на воздействие ионизирующих излучений

Основные разделы радиобиологии:

Общая (фундаментальная) радиобиология

Медицинская радиобиология

Прикладная радиобиология

Радиобиология неионизирующих излучений

Подразделы :

радиационная биохимия

радиационная цитология

радиационная генетика

радиационная экология

космическая радиобиология

радиационная иммунология

клиническая радиобиология

радиационная гигиена

защита от лучевых поражений и их лечение

Радиационная биохимия (биохимия радиационных поражений) — одно из направлений радиобиологии, изучающее влияние излучений на входящие в состав организмов химические вещества, их структуру, распределение, превращения и функции. В основном радиационная биохимия изучает изменение обмена веществ после облучения, то есть различные нарушения метаболизма.

Радиационная биофизика - раздел радиобиологии, изучающий молекулярные механизмы биологического действия излучений, выясняющий последовательную картину изменений с позиции биофизики.

Этапы развития:

Первый - с 1895 по 1922 гг. - описательный этап, связанный с накоплением данных и первыми попытками осмысления биологических реакций на облучение. И. П. Пулюй • В. К. Рентген • А. Беккерель • М. Склодовская • П. Кюри • И. Р. Тарханов • Е. С. Лондон • Г. Е. АльберсШонберг • Л. Хальберштадтер • П. Броун • Дж. Осгоуд • Г. Хейнеке • Ж. Бергонье • Л. Трибондо

1889 - Пулюй Иван Павлович (1845-1918) открыл Х-лучи. К 1890 году Пулюй получил фотографии скелета лягушки и детской руки, называемые теперь рентгенограммами.

1895 - о т к р ы т и е Х - лучей . В.К.Рентген выступил с первым сообщением о своем открытии перед Вюрцбургским физико -медицинским обществом. Оно было незамедлительно напечатано под заголовком "Новый род лучей"

1898 - М.Склодовская-Кюри и П.Кюри-открытие радиоактивных свойств полония и радия.

1903 - А. Беккерель - Нобелевская премия по физике за открытие естественной радиоактивности; П.Кюри и М.Кюри -Нобелевская премия за исследование радиационного феномена.

Второй - с 1922 по 1945 гг. - становление фундаментальных принципов количественной радиобиологии, характеризующийся стремлением связи эффектов с величиной поглощенной дозы.

-открытие мутагенного действия ионизирующих излучений, развитие радиационной генетики ( 30 - 50 -е годы ХХ века). Ф. Дессауэр • Л. Грэй • Н. В. ТимофеевРесовский • М. Кузин •

Б. Н. Тарусов • Н .М. Эмануэль • Д. Э. Ли • К.Циммер • Г. А. Надсон • Г. С. Филиппов • Г. Мёллер • Л. Стадлер

1927 - Г.Мёллер на V Международном генетическом конгрессе в Берлине доложил о мутагенном действии ионизирующего излучения на дрозофилу; начало радиационной генетики.

Л.Стедлервозникновение хромосомных аберраций в клетках облученных растений. Открытие радиотоксинов.

Третий - с 1945—1985 гг. - дальнейшее развитие количественной радиобиологии на всех уровнях биологической организации - от молекулярного до организма человека, что необходимо для ее использования в медицинской практике.

-молекулярная и клеточная радиобиология ( 40 - 60 -е годы ХХ века)

-разработка биологических способов противолучевой защиты и лечения лучевых поражений ( 50 - 60-е годы ХХ века)

-создание ускорителей ядерных частиц и радиосенсибилизирующих агентов, развитие радиобиологических принципов лучевой терапии опухолей ( 60 - 70-е годы ХХ века). Дубинин Н. П. • Н. В. Лучник • Б. Л. Астауров • К. П. Хансон • В. И. Корогодин • В. Д. Жестяников • Л. Х. Эйдус •С. П. Ярмоненко • Р. В. Петров • А. А. Ярилин •Ю. Б. Кудряшов • Е. Б. Бурлакова •

1949 -Кельнер А. И. Дульбекко Р. -Впервые показали способность клеток восстанавливать первичные повреждения, индуцированные в ДНК радиацией.

1971 - А.К. Гуськова, Г.Д. Байсоголовописание всех основных форм лучевой болезни.

1981 - А.А. Ярилинклеточные механизмы действия радиации на иммунитет.

Четвертый - с 1986 года по настоящее время. – выяснение механизмов рад.апоптоза, адаптивного ответа, гормезиса и информационной роли вторичного излучения. Исслед. Тонкого взаимодейстчия излучения с биомакромолекулами, нестабильность генома после облучения, внедрение новых биомаркеров и цитокинов в качестве радиозащитных агентов, выяснение механизма действия неионизирующего излучения.

1986 - Авария на четвертом блоке Чернобыльской АЭС.

Достижения радиобиологии

В области фундаментальных исследований - вскрыты основные молекулярные механизмы биологического действия ионизирующих излучений, включая различные типы клеточной гибели и репарацию ДНК.

В области биологической противолучевой защиты - разработаны физические,

биологические и фармакологические средства - протекторы, способные существенно ослабить поражающий эффект ионизирующих излучений, особенно характеризующихся низкой ЛПЭ.

В области лечения лучевых поражений — существуют схемы комплексного лечения острой лучевой болезни, включая трансплантацию костного мозга, способные обеспечить выживание пострадавших, подвергшихся облучению в дозах, вызывающих смертельный костномозговой синдром.

В области лечебного использования ионизирующих излучений - созданы научные основы применения различных видов радиации (фотонов и электронов высоких энергий, протонов, нейтронов и отрицательных пи-мезонов) для лечения злокачественных новообразований в обычных условиях и в сочетании с радиомодифицирующими агентами: протекторами и сенсибилизаторами.

В области гигиенической регламентации воздействия ионизирующих излучений -

международной (МКРЗ) и национальными (НКРЗ) комиссиями радиологической защиты разработаны и периодически уточняются нормативы для профессионалов атомных производств и разных категорий населения, гарантирующие радиационную безопасность исходя из принципа разумного риска.

В области радиационной техники - созданы сложнейшие безопасные установки, генерирующие любые виды ионизирующих излучений для лечения рака, а также для экспериментальных работ, разработаны различные варианты дозиметрической и

радиометрической аппаратуры.(по С.П.Ярмоненко).

2. Прямое и непрямое действие ИИ. Радиолиз воды. Эффект Дейла. Кислородный эффект.

Прямое действие излучения в широком смысле слова - возникновение повреждения в той же молекуле, на которой произошла адсорбция энергии излучения. Это сложная последовательность событий, происходящих в макромолекуле от момента передачи энергии излучения до появления стойких структурных и функциональных изменений. Прямое действие включает в себя поглощение энергии (ионизацию, возбуждение и сверхвозбуждение), процессы переноса энергии и образование стабильных пораженных молекул.

При косвенном (непрямом) действии излучения поглощение энергии и ответная реакция наблюдаются в разных молекулах. Непрямое действие считают обусловленным влиянием свободных радикалов, индуцируемых излучением в непосредственной близости от рассматриваемой молекулы.

Свободные радикалы отличаются от обычных молекул тем, что у них на внешней электронной оболочке имеется неспаренный (одиночный) электрон. Непрямое действие включает себя радиолиз, реакции продуктов радиолиза с растворенными веществами и реакции возникших биорадикалов с образованием стабильных конечных продуктов. Непрямое действие в растворах обусловлено действием продуктов радиолиза воды, которой в живых клетках до 90% .

Радиационно-химический выход (G)- количество образовавшихся или измененных продуктов на 100 эВ поглощенной энергии.

Радиолиз воды. Эффект Дейла.

Процесс взаимодействия излучения с водой можно разделить на три стадии:

Физическая, продолжительность 10-13 сек. На этой стадии образуются главным образом Н2О+ и вторичные электроны, кроме того, образуются возбужденные молекулы воды в местах, находящихся дальше от пути заряженной частицы.

Физико-химическая: продолжительность 10-11 сек. На этой стадии возбужденные молекулы, электроны, ионы претерпевают превращения, в результате возникают радикалы

Н·, ОН·, е - aq

Химическая: продолжительность 10-9 - 10-3 сек. Радикальные продукты вступают в различные химические реакции. В местах их высокой концентрации («шпурах») происходит рекомбинация с образованием молекулярных продуктов Н2 и Н2О2. Радикалы, избежавшие рекомбинации, реагируют в объеме раствора с растворенными веществами или рекомбинируют.

Радиолиз в присутствии кислорода.

Кислород -эффективный акцептор атомов водорода. Поэтому в присутствии кислорода не происходят некоторые обратные реакции. Реагируя с Н· кислород образует гидроперекисные радикалы НО2·

Эта реакция происходит всегда, когда в растворе присутствуют хотя бы следы кислорода. Радикалы НО2·, реагируя между собой дают дополнительное количество перекиси водорода.

Кроме того, e -aq + O2 =(супероксиданион радикал) ·OO- или O2·-.

Общее уравнение радиолиза воды - уравнение Харта:

Н2О = aH2 + bH2O2 + cH· + dOH· + eHO2· + fe-aq +…

Затем происходят реакции первичных реакционно-способных продуктов с растворенными молекулами(отрыв водорода, реакции диссоциации и реакции присоединения). Во всех случаях образуются радикалы биомолекул.

Биорадикалы ведут к образованию конечных стабильных продуктов(реакции димеризации и присоединения, диспропорционирования и реакции присоединения кислорода).

Супероксидный радикал и продукты его метаболизма (H2O2, HO·, ·OO, ClO) называют активными формами кислорода. Относительная реакционная способность активных форм кислорода выглядит следующим образом (в порядке повышения):

О2-· < 1О2 < ОН·

Активные формы кислорода реагируют с критическими компонентами клетки, являются потенциальными токсическими веществами и вовлечены в процессы биологической инактивации и канцерогенеза.

Критерием косвенного действия является эффект Дейла: независимо от разведения раствора абсолютное число поврежденных молекул остается постоянным,а изменяется лишь их отношение к числу неповрежденных молекул.

Кислородный эффект в радиобиологии — свойство молекулярного кислорода,

присутствующего в клетках и тканях, усиливать биологическое действие ионизирующих излучений. Впервые изучен Л.Грэем.

Изменение содержания кислорода перед облучением — один из способов модификации радиочувствительности.

Количественной характеристикой оценки радиомодифицирующего эффекта кислорода является коэффициент кислородного усиления (ККУ / Oxygen Enhancement Ratio – OER) - частный случай ФИД.

ККУ = D0 в условиях аноксии (или гипоксии) / D0 в нормальных условиях или ККУ = ЛД50 в условиях гипоксии / ЛД50 в нормальных условиях. ККУ = 1/D0 в присутствии кислорода / 1/D0 в аноксии = m[O2] + k / [O2] + k , где m - максимальное значение ККУ, наблюдаемое при облучении клеток в условиях полной оксигенации; k – константа, зависящая от типа клеток.

3. Костномозговая форма ОЛБ.

Костномозговая форма ОЛБ (КМ ОЛБ)

КМ ОЛБ — единственная форма ОЛБ, которая имеет периоды и степени тяжести.

Степени тяжести КМ ОЛБ (в зависимости от дозы облучения):

1.лёгкая (1-2 Гр)

2.среднетяжёлая (2-4 Гр)

3.тяжёлая (4-6 Гр)

4.крайне тяжёлая (более 6 Гр)

Периоды КМ ОЛБ:

1.начальный (первичной реакции)

2.мнимого благополучия

3.разгара

4.восстановления

Начальный период (период первичной реакции) КМ ОЛБ

Начинается с момента действия радиации и длится от 1 до 5 дней, длительность зависит от дозы и высчитывается по формуле:

степень тяжести + (1) = … суток

Патогенетическая основа — радиационная токсемия. Основное клиническое проявление — интоксикация. Выделяют 5 опорных симптомов начального периода,

являющихся клиническими критериями определения степени тяжести (так как они коррелируют с дозой):

Симптом

I ст.

II ст.

III ст.

IV ст.

 

Нет или через

ч/з 1,5-3 часа 2 и

ч/з 0,5-1,5 часа

ч/з < 0,5 часа

Рвота

> 3 часа

> раза

многократно

неукротимая

 

однократно

 

 

 

 

 

 

 

 

Постоянная

Головная

Временная

Постоянная

Временная

сильная,

боль

умеренная

умеренная

сильная

спутанное

 

 

 

 

сознание

Слабость

Нет

Неустойчивая

Нуждаются в

Носилочные

походка

поддержке

 

 

 

Температура Нормальная

Субфебрильная

Субфебрильная

Выше 38 °C

(ближе 37 °C)

(ближе 38 °C)

 

 

 

Гиперемия

Румянец щёк

«Загар в

Явная гиперемия

Интенсивная

кожи

майский день»

гиперемия

Скрытый период (мнимого благополучия) КМ ОЛБ

Субъективная симптоматика отсутствует.

Объективно — бессимптомные изменения в крови, по некоторым из которых можно определить степень тяжести ОЛБ:

Показатель

I ст.

II ст.

III ст.

IV ст.

Лимфоциты (Г/л) на 2-4 день

> 1

0,5 — 1

0,1 — 0,4

< 0,1

Лейкоциты (Г/л) на 7-9 день

> 3

2-3

1-2

< 1

Тромбоциты (Г/л)на 18-20 день

> 80

< 80

период разгара период разгара

Время наступления агранулоцитоза Нет

20-30 день 8-20 день

До 8 дня

Период разгара КМ ОЛБ

Выражается в 8 клинических синдромах:

1.агранулоцитоз

2.геморрагический синдром

3.анемический синдром

4.оральный синдром

5.кишечный синдром

6.поздний радиационный гепатит

7.синдром радиационной кахексии

8.синдром инфекционных осложнений

9.синдром сердечно-сосудистых осложнений

Лечение.

Судьба облучённого организма при костномозговом синдроме определяется, прежде всего, длительностью панцитопении.

Больные ОЛБ I степени после купирования симптомов первичной реакции на облучение на протяжении скрытого периода должны находиться на амбулаторном врачебном наблюдении.

Больные ОЛБ-II в скрытом периоде общий режим, лечебное питание, поливитамины, антигистаминные вещества, симптома-тические средства, санация очагов инфекции.

Разгар болезни - постельный режим, асептические условия, полная комплексная терапия ОЛБ.

При ОЛБ III-IVдобавляется дезинтоксикационная терапия (поливинилпирролидон, плазма, глюкоза, хлорид натрия, форсирование диуреза, гемосорбция), ингибиторы протеаз, для улучшения микроциркуляции - гепарин.

При ОЛБ-IV через 3-5 суток после облучения проводят процедуру трансплантации аллогенного костного мозга (ТАКМ).

Лечение инфекционных осложнений.

Антибиотики: Имипенем или цефалоспорины 3-го поколения ОЛБ-IV на 1-ой, ОЛБ-III на 2 - 3-ей, ОЛБ-II на 4 - 5-ой неделе + Амфотерицин и Зовиракс.

Лечение геморрагического синдрома.

Переливание при тромбоцитах менее 30,0*109/л при ОЛБ II, 40,0 - ОЛБ III, 50,0 - ОЛБ IV Минимальное количество 4,0*1011 клеток, от четырёхкратного тромбоцитофереза, или от 4 - 5 доноров.

При ОЛБ-III, ОЛБ-IV в течение дня делают ежедневные и повторные вливания до 10,0 - 12,0*1011 донорских свежих тромбоцитов в день.

Средства, ингибирующие фибринолиз: Эпсилон-аминокапроновая кислота до 30 г в сутки NB!, Амбен.

Влияние на состояние сосудистой стенки: Аскорутин, Дицинон.

4. Радиоиндикаторные методы анализа - методы качественного и количественного анализа с использованием радионуклидов в качестве маркера химического соединения. Физические явления:

-«Меченые атомы»

-Ионизация

-Рассеяние и поглощение в веществе

-Наведенная радиоактивность

Соединения, меченые радионуклидами

1.Соединения с замененным атомом

1Н → 3Н, 12С → 14С

-[6-3H] тимидин-5' трифосфат

-[метил-3H] тимидин-5' трифосфат

-[U-3H] тимидин-5' трифосфат

-[6,2',3'-3H] тимидин-5' трифосфат

-[2-14С] тимидин-5' трифосфат

-[U-14С] тимидин-5' трифосфат

-тимидин -5' [α-32P] трифосфат

2.Соединения модифицированные радиоизотопом или радиоактивным фрагментом

1Н → 131I, 1Н → метил 3Н

-[125I] – альбумин

-[метил-3H] - альбумин

Требования, предъявляемые к радионуклидам, для биологического эксперимента:

-Элемент должен входить в состав всех органических молекул

-Период полураспада должен составлять 10-100 дней.

-Чистый β-излучатель с энергией излучения не более 0,4 МэВ

Технические характеристики меченых соединений

Радионуклидная чистота [%]х-ка препарата,содер рн метку

Радихимическая чистота [%]содерж осн в-ва в препарате

Объемная активность [МБк/мл, мКи/мл]

Молярная активность [Бк/моль, Ки/моль]

Способы получения меченых соединений

- Химический синтез

-Ферментативный синтез

-Биосинтез

Регистрация излучения:

-Спектрометрия

-Дозиметрия

-Радиометрия

-Абсолютные измерения (расп./с)

-Относительные измерения (имп./с)

Методы:

АВТОРАДИОГРАФИЯ прямая авторадиография непрямая авторадиография флюорография электронная авторадиография

Техника исследования

Пленка (фотоматериал) с чувствительной к радиоактивному излучению фотоэмульсией накладывается на поверхность или срез объекта. Для получения распределения тех или иных веществ в объекте используют маркирование нужных молекул изотопным индикатором. Радиоактивные вещества, содержащиеся в объекте, как бы сами себя фотографируют (отсюда название). После проявления места затемнения на пленке соответствуют локализации радиоактивных частиц.

Метод используется в медицине, технике, а также в биологии, например, для изучения процессов фотосинтеза, где просдеживается след радиоактивного диоксида углерода, проходящего через различные химические стадии.

Фотографическое изображение распределения радиоактивных веществ, полученное методом авторадиографии, называется авторадиограммой, или радиоавтографом

СЦИНТИЛЛЯЦИОННАЯ РАДИОМЕТРИЯ

РИА метод двойной метки

Чистые бета изл-ли.

Состав:растворитель(ксилол,тулулол), солюбизатор, втоичн сцинтиллятор,сместитель спектра.

Регистр активности(количество распадов в каждой пробе),имп/сек.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]