книги из ГПНТБ / Дертингер Г. Молекулярная радиобиология. Действие ионизирующих излучений на элементарные биологические объекты

радиочувствительность — ЛПЭ. Из рис. 33 видно, что инакти­ вация сухих бактериальных спор требует по крайней мере во­ семь ионов на каждый сегмент трека длиной 30 А и на частицу. В противоположность этому наилучшая корреляция для инакти­ вации фага Т1 получается с двумя парами ионов в пределах

как правило, в различной степени зависит от модифицирующих факторов, включая процессы репарации. В особенности это касается сложных систем, в которых трековый сегмент, по-ви­ димому, не имеет истинной физической значимости.

По контрасту можно ожидать, что метод трековых сегментов применим к относительно простым с биологической точки зре­ ния фагам Т1. Так как известно, что Д Н К является критической радиочувствительной структурой фагов, трековый сегмент 12 А

70

через диаметр молекулы Д Н К требуется по крайней мере две пары ионов. В связи с этим кажется справедливым предполо­ жение, согласно которому каждый тяж Д Н К при прохождении частицы должен получить одну ионизацию. Это первое свиде­

/1ПЭ,Мэв-смг-г"'

Рис. 32. Зависимость сечения инактивации гапло­

вреждение обеих нитей ДНК. Как выяснилось, разрывы двойной цепи Д Н К являются особо важными летальными событиями для фагов Т-серии. Это обстоятельство будет рассмотрено от­ дельно в разд. 12.3.

Ценность метода трековых сегментов, который преимуще­ ственно основывается на том, что попадание происходит после события потери минимального, а не среднего количества энер­ гии, становится еще более очевидной при сравнении данных,

71

расчетная величина составляет примерно 1/30 истинного моле­ кулярного веса. Это свидетельствует о том, что метод трековых сегментов, хотя и не дает возможности прямо определить раз­ мер мишени, все же может быть использован для оценки диа­ метра чувствительной структуры, но только с определенной оговоркой, которую мы рассмотрим ниже.

и предполагалось, что первичная ионизация происходит только вдоль этого трека частицы. На самом деле при возрастании ЛПЭ увеличивается количество б-излучения, которое испус­ кается в основном в направлении, перпендикулярном треку частицы, и в результате дает более «жирные» треки. Несмотря на то, что определение ЛПЭ допускает и другие идеализации, пренебрежение этим количеством потери энергии — факт наи­ более важный, приводящий, особенно в случае с небольшими объектами, к крушению теории мишени в том виде, в каком она до сих пор использовалась. Например, удалось наблюдать, что сечение инактивации небольших объектов, таких, как мо­ лекулы ферментов и фагов, не стремится к постоянному значе­ нию с ростом ЛПЭ, но, очевидно, достигает очень больших значений (рис. 34). Была сделана попытка устранить влияние

72

ция б-излучения», не. адекватен, ранее описанному, если рас­ сматривать его с позиций точной науки. Он в некотором роде условен, так как размер коррекции в целом зависит от истин­ ного размера объекта. Этот способ поэтому не будет рассмотрен

Вместо этого проанализируем теоретический подход, учитываю­

треку тяжелого иона, могут рассматриваться как статистически распределенные на поверхности коаксиальных цилиндров на расстоянии х от трека и с бесконечно малой толщиной dx.

3. Длина пробега б-квантов может быть большой относи­ тельно среднего диаметра малых объектов, которые поэтому следует рассматривать как точечные. Размер объекта является

73

цу площади вызовет тест-эффект. Поэтому сечение а (согласно определению вероятности) также равно числу попаданий в

в котором число всех объектов на окружности кольца бесконеч­ но малой толщины умножается на соответствующие вероятности инактивации (выражение в скобках) и затем интегрируется по всем кольцам. Задача в этом случае сводится к вычислению Ds(x), т. е. дозы 6-излучения на расстоянии х от трека первич­ ной частицы. Не входя в детали, мы ограничимся кратким описанием принципов этого метода. Отправная точка — распре­ деление энергии 6-излучения как функция параметров иници­ ирующей их первичной частицы. Поскольку в уравнение (5.14) входит расстояние х, распределение энергии должно превра­ титься в распределение расстояний. Но так, как согласно пра­ вилу взаимодействия соударений, имеется верхний предел энергии для 6-излучения, интеграл в уравнении (5.14) нужно до­ вести только до конечного предела а. В результате получим выражение

а

книги. Однако примечателен факт, что в этой формуле отсут­

обстоятельство, что ЛПЭ является функцией этих двух пара­ метров. Вполне возможно, что два вида частиц с одинаковым значением ЛПЭ в зависимости от их относительных зарядов и скоростей могут иметь различные значения а. Это убедительно показано на рис. 35, где семейство кривых, полученных из урав­

74

бы максимальная длина трека б-излучения не превосходила диаметра частицы, то можно ожидать, что а приблизится к геометрическому сечению и метод трековых сегментов сохранит свою значимость. Эти условия будут соблюдены с наибольшей

высшем семействе кривых. Если конечные точки ответвлений соединены между собой, мы получаем чисто конвергентную 0-кривую (см. рис. 35, пунктир). Переходя к объектам меньшего размера, т. е к более высоким значениям £>|7, мы увидим, что

75

поперечное сечениетрека почти всегда больше поперечного

ЛПЭ, используют ионы с различными зарядами и скоростью.

чувствительности против ЛПЭ, согласно теории Батса и Каца, дает кривые без максимума, столь же неоднозначные, как и а-кривые.

Таким образом, показано, что, переходя к малым молекуляр­ ным «мишеням», метод трековых сегментов, который, строго

рией, учитывающей радиальное распределение дозы б-излуче- нияд Рис. 35 был использован для того, чтобы показать, что имеется непрерывный переход между двумя описаниями и что для малых объектов термин ЛПЭ неоднозначен и, следователь­

мишени и введем концепцию относительной биологической эф­ фективности (ОБЭ) для разного вида излучений. Общая проб-

76

ПРЯМОЕ И НЕПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ

В предшествующих главах мы пытались сделать вывод о природе лучевых повреждений, применив формальные физиче­ ские и математические методы к интерпретации кривых доза — эффект, а также исследовав зависимость радиочувствительности от ЛПЭ. Было допущено, что четко определяемая мишень дей­ ствительно существует. Это предположение, по-видимому, имеет под собой реальную почву, так как формальное определение мишени, используемое в теории попадания, является настолько общим, что затруднения возникают лишь при попытке сопо­ ставить мишень с чувствительными биологическими структура­ ми. Однако, поскольку это и составляет основное содержание теории мишени, необходимо прежде всего выяснить, в какой мере кривые доза—эффект можно использовать для получения реально существующих мишеней.

Концепция мишени не допускает никаких повреждений «из­ вне», которые обычно скорее правило, чем исключение. Поэтому для того чтобы сохранить концепцию, необходимо определить долю энергии, получаемую мишенью извне. Это приведет нас к представлению о прямом и непрямом эффектах в том виде, как это было в общих чертах описано в гл. 1 и 3. Такого рода классификация значима лишь на молекулярном уровне, на котором проще всего дифференцировать оба эти эффекта. Если поглощение излучения происходит в той же молекуле, где воз­

в разных молекулах. Это определение значительно более жесткое, чем то, которое применялось до сих пор, когда облучение сухих систем рассматривали как прямое действие излучения, а непря­ мое — как эффект в присутствии воды. В настоящее время известно, что даже при облучении чистейших сухих веществ в высоком вакууме непрямое действие вносит свою лепту в по­ вреждение объекта. Непрямое действие обычно считают обу­ словленным влиянием свободных радикалов, индуцированных излучением в непосредственной близости от рассматриваемой молекулы. Межмолекулярный перенос энергии, однако, также

79