Радиобиология, радиационная физиология и медицина. Словарь-справочник

того) лучевого поражения. Скорость пострадиационного восстановления рассчитывается по величине поражения, развивающегося к определенному сроку после облучения, и выражается в процентах от максимального поражения, принимаемого за 100% (относительная скорость восстановления), или в единицах дозы, на которую в единицу времени уменьшается тяжесть поражения (абсолютная скорость восстановления).

Время, необходимое для уменьшения общего поражения наполовину, называется периодом полувосстановления.

ПРАВИЛО БЕРГОНЬЕ–ТРИБОНДО

Правило, сформулированное французскими учеными Бергонье и Трибондо в 1906 г. и до настоящего времени являющееся основополагающим постулатом радиобиологии: радиочувствительность тканей прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток.

В соответствии с указанным правилом, клетки организма по степени радиочувствительности располагаются (в порядке убывания):

–лимфоидная, миелоидная ткани;

–герминативный, кишечный и покровный эпителий;

–мышечная, нервная, хрящевая и костная ткани.

ПРИНЦИП ГРОТТГУСА

Постулат, согласно которому изменения в веществе может вызвать только та часть энергии излучения, которая поглощается этим веществом. Энергия отраженного или проходящего сквозь вещество из- Ï лучения не оказывает повреждающего действия на вещество. Принцип Гроттгуса нашел развитие в разработке «принципа попадания», в соответствии с которым при прохождении ионизирующих излуче- ний в веществе выделение энергии происходит лишь в отдельных, редко расположенных микрообъемах, т. е. обмен энергией между излучением и атомами поглотителя носит дискретный (вероятностный) характер.

ПРИНЦИПЫ ПОПАДАНИЯ И МИШЕНИ

Сформулированы Дж. Кроутером, Д. Ли, К. Циммером, Н. В. Тимо- феевым-Ресовским. В основе принципов попадания и мишени лежат представления о том, что:

–ионизирующие излучения переносят энергию в дискретном виде; при этом в облучаемом объеме, где произошло «попадание», происходит выделение энергии, величина которой значительно превосходит энергию любой химической связи и полностью растрачи- вается на возбуждение и ионизацию атомов и молекул;

111

–акты взаимодействия («попадания») не зависят друг от друга и подчиняются пуассоновскому распределению;

–исследуемый эффект наступает, если число «попаданий» в определенную чувствительную область гетерогенной биологической структуры («мишень») составляет не менее n > 1;

–критическими структурами («мишенями»), наиболее чувствительными к «попаданиям», являются молекулы ДНК и биологические мембраны.

Сочетание обоих принципов (дискретность радиационного агента и функциональная негомогенность биологического объекта) определяет характер ответа на облучение, который зависит от вероятности попадания в те или иные различающиеся по функциональной зна- чимости клеточные структуры.

ПРИНЦИПЫ ПРОТИВОРАДИАЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ

Принципы противорадиационной защиты включают:

–принцип обоснования: не должна проводиться любая деятельность, связанная с использованием источников ИИ, если при этом польза для отдельных лиц и общества в целом не превышает риска, связанного с дополнительным (по отношению к естественному радиационному фону) облучением;

–принцип оптимизации: при использовании любого источника ИИ индивидуальные дозы и число облучаемых людей должны поддерживаться на столь низком уровне, насколько это возможно и достижимо с учетом экономических и социальных факторов;

–принцип нормирования: индивидуальная доза облучения персонала и населения от всех источников ИИ в процессе их эксплуатации не должна превышать действующих дозовых пределов.

ПРОДУКТЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ

Полиненасыщенные жирные кислоты алкоксил- и пероксил-ради- калы, эпоксиды, кетоны, альдегиды.

Под влиянием продуктов перекисного окисления липидов в клетке образуются аддукты оксирадиотоксинов с ДНК, обладающие цитотоксическим, кластогенным и канцерогенным эффектами. Содержание продуктов перекисного окисления липидов значительно увеличивается в ранние сроки после облучения.

ПРОТОН

Положительно заряженная ядерная частица с массой, практически равной массе нейтрона.

ПРЯМОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ

Непосредственные эффекты, возникающие в молекуле-«мишени» в результате поглощения энергии ИИ. Количественный вклад прямо-

112

го действия радиации в конечный радиобиологический эффект оценивается величиной порядка 10–20%.

ПУЛАТОВА Махбуба (Любовь) Каюмовна (1936–2011)

Известный российский радиобиолог и биофизик, доктор физикоматематических наук, профессор.

Внесла существенный вклад в изучение возможностей метода электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) и обоснование его применения для изучения радиобиологических процессов на различных уровнях структурной организации биологических систем. Обнаружила явление репарационного SOS-ответа (активация синтеза РНК, ДНК и белков, увеличение пулов трансферрина и церулоплазмина в крови облученных животных), разработала концепцию о роли дисбаланса пулов внутриклеточных предшественников синтеза ДНК в реализации ее повреждений, что позволило по-но- вому проанализировать метаболическую природу хромосомной не-

113

РАДИАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ НАСЕЛЕНИЯ

Состояние защищенности настоящего и будущего поколений людей от вредного для их здоровья воздействия ионизирующего излучения.

РАДИАЦИОННАЯ МЕДИЦИНА

Научная и клиническая дисциплина, изучающая этиологию, патогенез, диагностику, клинику, профилактику и лечение радиационных поражений человека. Является отраслью медицинской радиологии и клинической медицины. Решаемые проблемы аналогичны задачам, изучаемым клинической и медицинской радиологией.

РАДИАЦИОННАЯ ФИЗИОЛОГИЯ

Наука об изменении функций целостного организма и его различ- ных систем под действием ионизирующих и неионизирующих излу- чений.

Радиационная физиология изучает функциональные изменения, происходящие в организме под действием излучений, на различных уровнях организации биологических систем: клетки, органа, функциональной системы и целостного организма. Основная задача радиационной физиологии — раскрыть цепь механизмов радиацион- но-индуцированных процессов, происходящих на перечисленных уровнях организации, оценить их последствия для интегративных функций организма и разработать методы их функциональной коррекции.

Приоритетным направлением радиационной физиологии является изучение функциональных изменений в основных регуляторных системах организма — центральной нервной, нейроэндокринной и иммунной, в части изучения механизмов радиационных изменений регуляции жизнедеятельности основных функциональных систем и организма в целом. В этом отношении радиационная физиология тесно соприкасается с такими отраслями радиобиологии, как радиационная иммунология и радиационная эндокринология.

Весьма важным направлением радиационной физиологии является радиационная физиология центральной нервной системы (радиационная нейрофизиология), и в частности, радиационная физиология высшей нервной деятельности — область исследований механизмов структурных и функциональных изменений в центральной нервной системе, происходящих под действием ионизирующих и неионизирующих излучений на различных уровнях ее организации, и в конечном счете, интегративном уровне — поведение животных и человека.

Первые экспериментальные исследования биологического действия радиации начались именно с изучения лучевых реакций центральной нервной системы. Еще в 1896 г., через несколько месяцев после открытия рентгеновских лучей, И. Р. Тарханов опубликовал

114

сообщение о том, что рентгеновское излучение вызывает угнетение спинномозговых рефлексов, а также замедление стрихниновых судорог. Чуть позже изменения функций центральной нервной системы у облученных животных также обнаружили М. О. Жуковский, Е. С. Лондон, М. Г. Даниш и др. Эти исследования были продолжены П. С. Купаловым, М. И. Неменовым с сотрудниками в связи с проблемами рентгенорадиотерапии.

Радиационную физиологию можно рассматривать, с одной стороны, как область радиобиологии, с другой — как одно из направлений экологической физиологии и, в частности, экстремальной физиологии. Последнее подтверждается тем, что одной из важнейших проблем радиационной физиологии является проблема комбинированных воздействий радиационного и нерадиационных экологических факторов на функции организма. В области воздействия ионизирующих и неионизирующих излучений в больших дозах, вызывающих патологические изменения функций организма, радиационную физиологию можно рассматривать как область патологической физиологии.

Перед современной радиационной физиологией стоят задачи исследования молекулярных механизмов изменения различных функций организма под действием излучений, принципов передачи и переработки информации в сенсорных системах, центральных механизмов регуляции вегетативных функций, нейронных механизмов высшей нервной деятельности и др.

РАДИАЦИОННОЕ ПОРАЖЕНИЕ

115

сельскохозяйственных животных, а также радиоактивное загрязнение окружающей среды.

РАДИАЦИОННЫЕ СИНДРОМЫ

Совокупность клинических проявлений радиационного поражения основных критических систем организма — кроветворной (костномозговой или панцитопенический синдром), желудочно-кишечной (кишечный синдром), центральной нервной системы (церебральный синдром). Кроме этого, выделяют орофарингеальный синдром, геморрагический синдром, синдром первичной реакции на облучение и др.

РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ

Индуцированные общим или местным, однократным или хрониче- ским, равномерным или неравномерным радиационным воздействием повреждения клеток, органов или тканей организма. Термин используется главным образом в зарубежной литературе. По смыслу аналогичен используемому отечественной медицинской радиобиологией термину «радиационные синдромы».

Известны несколько классификаций РЭ. Согласно одной из них (Greenberg V. S., 2009), РЭ подразделяются на:

–РЭ острого общего облучения: непосредственные (первичная реакция на облучение, костномозговой синдром, орофарингеальный, кишечный, церебральный синдромы и другие проявления острой лучевой болезни) и отдаленные (раннее поседение волос, истощение и сухость кожи, нейродегенеративные изменения, катаракта, канцерогенез и др.);

–РЭ местного, частичного или неравномерного облучения: непосредственные (лучевые ожоги кожи, мукозит) и отдаленные (изъязвление кожи, фиброз, поражение эндотелия сосудов, канцерогенез облу- ченных органов и др.).

Непосредственные РЭ развиваются в первые минуты (часы, дни) после облучения и сохраняются в течение нескольких недель, отдаленные РЭ — спустя 4–6 и более месяцев после радиационного воздействия.

Согласно другой классификации (Koukourakis M. J., 2012), разли- чают пять типов радиационных эффектов:

–ранние РЭ I типа, обусловленные истощением популяции радио- чувствительных клеток вследствие их гибели. Характерны для гемопоэтического и кишечного клеточных компартментов. Клини- ческие проявления этого типа РЭ соответствуют симптомам костномозгового и кишечного синдромов лучевого поражения;

–ранние РЭ II типа, обусловленные нарушением структуры и функции медленно обновляющегося (стромального) компартмента, представленного фибробластами, эндотелиальными клетками и

116

др. Эффекты включают повышение проницаемости сосудов, отек ткани и другие признаки воспаления, развитие которого связано с выработкой провоспалительных факторов роста и цитокинов фибробластами и эндотелиальными клетками, а также хемоаттракцией макрофагов и других типов лейкоцитов. Продолжительность РЭ этого типа — несколько недель или месяцев, они особенно выражены при фракционированном радиотерапевтическом облучении;

–поздние РЭ III типа, обусловленные переходом эффектов II типа в долговременную дезорганизацию клеток соединительнотканной природы с пролиферацией фибробластов и эндотелия сосудов с последующим развитием отека, фиброза, телеангиэктазии, изъязвлений и органной недостаточности. Продолжительность РЭ этого типа — от 6 месяцев до нескольких лет;

–стохастические РЭ IV типа (соматические и генетические), обусловленные мутациями облученного генома соматических и половых клеток соответственно. Основные эффекты — лейкозы и солидные опухоли;

–ÐÝ V òèïà, обусловленные способностью поврежденных клеток вызывать/передавать биологические эффекты в соседних клетках, которые не подвергались действию поражающего фактора (эффект свидетеля).

Некоторые зарубежные специалисты отдельно выделяют ÐÝ, âîç-

никающие в процессе клинического курса радиотерапии. При этом различают острые (ранние) РЭ, обусловленные воспалительными реакциями в облученных тканях и проявляющиеся, в зависимости от облученной области, в виде эзофагита (затрудненное глотание),

пневмонита (кашель, лихорадка, накопление жидкости в легких) у Ð пациентов с раком легкого; воспалительных процессов в колоректальной области (диарея, спазмы, болевой синдром) у больных раком толстой и прямой кишки; эти эффекты разрешаются через несколько недель после завершения курса радиотерапии. Поздние (отдаленные) РЭ проявляются в виде фиброзов, функциональной недостаточности облученных органов, канцерогенеза и т. д.

РАДИАЦИОННЫЙ ПОЯС ЗЕМЛИ

Внутренние области планетных магнитосфер, в которых собственное магнитное поле планеты удерживает заряженные частицы (протоны, электроны), обладающие большой кинетической энергией. У Земли обычно выделяют внутренний и внешний радиационные пояса. Земля имеет максимальную плотность частиц (преимущественно протонов) над экватором на высоте 3–4 тыс. км, внешний радиационный пояс — около 22 тыс. км.

117

РАДИАЦИОННЫЙ РИСК

Величина, характеризующая соотношение вероятности возникновения детерминированных и стохастических эффектов у облученных и необлученных индивидуумов. Различают радиационный риск:

–абсолютный — вероятность возникновения неблагоприятного эффекта облучения, которая не зависит от действия других факторов, приводящих к тому же эффекту;

–атрибутивный — увеличение частоты заболеваний в популяции, обусловленное воздействием радиационного фактора.

По данным обследования лиц, переживших атомную бомбарди-

ровку в Японии (1945), достоверное увеличение радиационного риска преждевременной смерти наблюдалось после облучения в дозах более 2 Гр (у мужчин) и более 3 Гр (у женщин).

РАДИАЦИОННЫЙ ФОН

Совокупность различных видов ионизирующего излучения за счет радионуклидов земного и космического происхождения и за счет деятельности человека.

РАДИАЦИЯ ИОНИЗИРУЮЩАЯ

Электромагнитное или корпускулярное излучение, способное при взаимодействии с веществом прямо или опосредовано вызывать в нем образование ионов.

РАДИКАЛЫ СВОБОДНЫЕ

Короткоживущие продукты радиолиза воды и органических молекул, содержащие неспаренные электроны, высокореактивные и легко реагирующие с растворенным субстратом, что приводит к его повреждению.

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Самопроизвольное (спонтанное) превращение неустойчивого изотопа химического элемента в другой изотоп другого элемента.

Такие превращения сопровождаются испусканием ядрами элементарных частиц, либо других ядер (например, ядер гелия или α-частиц). Различают элементарные (одноступенчатые) превращения (α-распад, все варианты β-распада, спонтанное деление ядер и

др.) и двуступенчатые радиоактивные превращения (испускание запаздывающих частиц протонов, нейтронов, α-частиц, ядер трития и

др.). Время, в течение которого активность данного изотопа уменьшается в два раза, называется периодом его полураспада.

Различают естественную радиоактивность — способность к радиоактивному распаду изотопов, существующих в природных условиях, и искусственную радиоактивность — радиоактивный распад изотопов, получаемых в результате ядерных реакций. Из общего числа известных ныне радиоактивных веществ (более 2000) лишь

118

около 300 являются природными изотопами, а остальные получены искусственным путем в результате ядерных реакций. По физиче- ским характеристикам и биологическим эффектам между естественной и искусственной радиоактивностью принципиальных различий нет.

В системе СИ за единицу радиоактивности принят беккерель (Бк). 1 Бк равен активности вещества, в котором за 1 с происходит один акт распада.

Основная внесистемная единица радиоактивности — кюри (Ки). 1 Ки — это радиоактивность вещества, в котором происходит 3,7^1010 распадов в секунду.

Другая внесистемная единица радиоактивности — резерфорд (Рф). 1 Рф равен 1/3700 Ки, или 106 распадов в секунду.

Соотношение между основными системными и внесистемными единицами радиоактивности:

1 Áê = 2,7 × 10–11 Êè; 1 Êè = 3,7 × 1010 Áê.

РАДИОАКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА

Вещества, содержащие в своем составе радионуклиды.

РАДИОАКТИВНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Радиоактивные вещества или устройства, испускающие или способные испускать ионизирующие излучения, которые могут причинить смерть, заболевание либо существенный ущерб собственности или окружающей среде.

РАДИОБИОЛОГИЯ

Область науки на стыке биологии и медицины, изучающая действие Ð ионизирующих излучений на живые организмы, их сообщества и биосферу в целом.

Включает молекулярную, клеточную радиобиологию, радиационную биохимию, биофизику, генетику, цитологию, экологию, иммунологию, гигиену, терапию радиационных повреждений и другие разделы. Самостоятельным разделом радиобиологии является изуче- ние биологического действия неионизирующих излучений — электромагнитных волн инфракрасного, видимого и ультрафиолетового диапазонов, а также радиоволн.

Является отраслью фундаментальной радиологии.

РАДИОБИОЛОГИЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ

Раздел радиобиологии, изучающий действие ИИ на сельскохозяйственных животных и способы защиты от поражающих (неблагоприятных) эффектов. Включает вопросы, связанные с радиационной токсикологией (применительно к сельскохозяйственным животным).

119

РАДИОБИОЛОГИЯ КЛЕТОЧНАЯ

Раздел радиобиологии, предметом которой являются вызываемые ионизирующими излучениями повреждения структуры и функций клеточных органелл, ведущие к нарушению обмена веществ, угнетению пролиферативных процессов и пострадиационной гибели клеток.

РАДИОБИОЛОГИЯ КОСМИЧЕСКАЯ

Раздел радиобиологии, изучающий действие космического излуче- ния на живые организмы.

РАДИОБИОЛОГИЯ МЕДИЦИНСКАЯ

Раздел радиобиологии, предметом изучения которого являются клиника, патогенез, диагностика, профилактика и лечение поражений человека ионизирующими излучениями.

РАДИОБИОЛОГИЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ

Раздел радиобиологии, предметом исследования которого являются радиационные повреждения структуры и функции нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и других биологически важных молекул; нарушения процессов передачи и реализации генетической информации, вызываемые облучением, а также механизмы репарации молекулярных повреждений, индуцируемые радиационными воздействиями.

РАДИОБИОЛОГИЯ ОРГАНИЗМА

Раздел радиобиологии, который изучает последствия воздействия ИИ на живые системы — радиационные поражения структуры и функции различных органов и систем организма, процессы пострадиационного восстановления, а также отдаленные последствия облучения организма человека, животных и растений.

РАДИОБИОЛОГИЯ ПРИКЛАДНАЯ

Раздел радиобиологии, предметом изучения которого являются:

–разработка фундаментальных основ технологий лучевой терапии и других видов медицинского обеспечения;

–управление радиочувствительностью организма;

–радиационная стимуляция растений и животных;

–радиационная стерилизация промышленной продукции, медицинских материалов и изделий, пищевых продуктов;

–биологические испытания диагностических и терапевтических радиофармпрепаратов.

РАДИОВОЛНЫ

Электромагнитные волны длиной от 1 мм до 30 км (частота от 30 МГц до 10 кГц).

120