Радиобиология, радиационная физиология и медицина. Словарь-справочник

ние с атомных оболочек электронов, переходящих либо в состояние с более высокой энергией (возбуждение), либо полностью отрывающихся от ядра (ионизация). Затем атом возвращается в нор-

мальное состояние, испуская при этом фотоны видимого или Â ультрафиолетового излучения (если электрон был выбит с внешней оболочки) или характеристического рентгеновского излуче- ния (если электрон был выбит с внутренних оболочек атома). Результатом действия ускоренной заряженной частицы на атом является его переход в возбужденное или ионизированное состояние.

ВИДЫ ПЕРЕДАЧИ ЭНЕРГИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ ВЕЩЕСТВУ

Передача энергии электромагнитных излучений веществу осуществляется за счет следующих основных процессов:

–фотоэффект — поглощение одной из внешних атомных электронных оболочек всей энергии фотона с превращением ее в кинетиче- скую энергию «выбитого» из атома электрона. При этом электрон с большой скоростью вылетает из атома, который превращается в положительно заряженный ион. Фотоэффект характерен для длинноволнового рентгеновского излучения (при энергии фотонов до 0,05 МэВ), а с повышением энергии излучения вероятность его уменьшается;

–эффект Комптона (или некогерентное рассеяние) — передача электрону лишь части энергии фотона. В результате столкновения квант отклоняется от первоначального направления, а электрон вылетает из атома. Оставшуюся часть энергии «рассеянный» или вновь образованный фотон может освободить, взаимодействуя с другими атомами по типу фотоэффекта или посредством эффекта Комптона. Таким образом, при этом процессе возникает рассеянное рентгеновское или γ-излучение, более мягкое по сравнению с падаю-

щим. Доля энергии, поглощенной комптоновскими электронами, возрастает с увеличением энергии падающего излучения, а при энергиях квантов от 0,1 до 2,0 МэВ на долю эффекта Комптона приходится до 100% поглощенной энергии излучения;

–образование электрон-позитронных пар — происходит при прохождении γ-кванта в непосредственной близости от ядра атома. При

этом высокоэнергетичный квант может превращаться в две частицы: электрон и позитрон. С самим атомом ничего не происходит, а поле атома лишь создает условия для образования электрон-по- зитронной пары. Это основной вид взаимодействия фотонов с веществом при их энергии более 50 МэВ, что удается получить лишь искусственным путем в лабораторных условиях. Вероятность такого процесса возрастает также с увеличением атомной массы, поэтому для тяжелых элементов она гораздо выше, чем для легких.

31

Существует еще один вид взаимодействия электромагнитного излучения с веществом — когерентное рассеяние, под которым понимают изменение направления движения кванта без потери энергии. Этот процесс имеет значение только в случае самого мягкого рентгеновского излучения, а в остальных ситуациях его можно не учитывать.

Образующиеся при поглощении фотонов электромагнитного излучения ускоренные заряженные частицы являются вторичным, но первостепенным по значимости фактором ионизации и возбуждения атомов и молекул вещества. Чаще всего такими частицами являются комптоновские электроны. Таким образом, рентгеновское и

γ-излучение являются косвенно ионизирующими излучениями.

ВОЗБУЖДЕНИЕ АТОМОВ (молекул) РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИ- РОВАННОЕ

Один из видов взаимодействия электромагнитных ионизирующих излучений с веществом — переход электронов на орбиты с более высокой энергией.

Образование возбужденных состояний молекул происходит при их первичном возбуждении излучением, нейтрализации ионов, передаче матрицы возбужденных молекул другим молекулам клетки. Переход электрона с одного энергетического уровня на другой сопровождается испусканием или поглощением фотона. При бомбардировке тяжелых элементов ускоренными электронами происходит вырывание электронов с внутренних оболочек с последующим переходом на «вакантные места» электронов с внешних оболочек и испусканием характеристического излучения (рентгеновских лучей).

Ã

ГАЛАКТИЧЕСКОЕ КОСМИЧЕСКОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ

Максимальный уровень галактического космического излучения наблюдается на высотах 20–25 км. С уменьшением и увеличением этой высоты уровень излучения снижается.

Максимальная мощность дозы облучения пилотов и пассажиров на высоте 20 км составляет около 2 мбэр/ч, на высоте 10 км — 0,2 мбэр/ч. Экипаж самолета, регулярно совершающий рейсы из Европы в Америку и обратно, может накапливать дозу облучения до 0,5 бэр в год, пассажир за один рейс получает около 5 мбэр.

ГАММА-ИЗЛУЧЕНИЕ (g-излучение)

Коротковолновое (менее 0,1 нм) фотонное электромагнитное излу- чение, возникающее при радиоактивных превращениях и ядерных реакциях, при торможении заряженных частиц, их распаде и аннигиляции.

32

ГЕЙГЕРА–МЮЛЛЕРА СЧЕТЧИК

Газоразрядный прибор для обнаружения и исследования различного рода ионизирующих излучений (α- è β-частиц, γ-квантов, световых

и рентгеновских квантов, частиц высокой энергии в космических лучах и на ускорителях). γ-Кванты регистрируются по вторичным

ионизирующим частицам — фотоэлектронам, комптоновским элек- Ã тронам, электронно-позитронным парам. Нейтроны регистрируются по ядрам отдачи и продуктам ядерных реакций, возникающих в газосчетчике.

ГЕМАТОЛОГИЯ РАДИАЦИОННАЯ

Раздел радиационной медицины, радиобиологии и гематологии, изучающий последствия воздействия ионизирующих излучений на систему крови и возможности коррекции (профилактики) вредного действия облучения на гемопоэз.

ГЕМОРРАГИЧЕСКИЙ СИНДРОМ

Один из основных клинических признаков костномозгового синдрома острой лучевой болезни (ОЛБ). Проявляется в виде повышенной кровоточивости: кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки, носовые, желудочно-кишечные, маточные и другие кровотечения. Развивается в результате нарушения факторов, ответственных за сохранение крови в пределах сосудистого русла, главным из которых является поражение мегакариоцитарного ростка кроветворения, ведущее к снижению количества тромбоцитов, повышению проницаемости сосудистой стенки, дефициту факторов свертывающей системы крови. Для лечения геморрагического синдрома используют системное введение свежеприготовленной тромбоцитарной массы, аутотромбоконцентрата, нативной и свежезамороженной плазмы, препараты, содержащие фосфатиды, фосфолипиды и жировые эмульсии (эригем, фосфолипид), фибриноген, амбен и др. Местно применяют гемостатическую губку, фибринную пленку, сухой тромбин.

ГЕНЕТИКА РАДИАЦИОННАЯ

Раздел генетики и радиобиологии, изучающий закономерности и механизмы возникновения и развития наследственных изменений (мутаций) и изменчивости растительных и животных организмов, вызываемых воздействием ионизирующих и неионизирующих излу- чений. Предметом радиационной генетики является также разработка средств и способов защиты от генетических повреждений, вызванных воздействием радиации.

ГЕНЕТИЧЕСКИЙ РИСК РАДИАЦИОННЫЙ

Вероятность возникновения генетического повреждения популяции под влиянием лучевого воздействия. Величина удваивающей дозы

33

генетического радиационного риска для острого облучения составляет в среднем 2 Зв, для хронического облучения — около 4 Зв.

ГЕНОТОКСИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ОБЛУЧЕНИЯ

Возникающие вследствие воздействия ионизирующего излучения повреждения генетического аппарата клетки (генные и хромосомные аберрации). Для некоторых типов генотоксических эффектов облучения, например дицентрических хромосом и транслокаций, установлена зависимость от поглощенной дозы и характера излуче- ния.

ГИГИЕНА РАДИАЦИОННАЯ

Раздел гигиены и радиобиологии, изучающий влияние ионизирующих излучений на здоровье человека с целью разработки мер противорадиационной защиты. Радиационная гигиена использует методы гигиены, ядерной физики, радиохимии, радиобиологии, радиотоксикологии и других научных дисциплин. Объектами изучения радиационной гигиены являются естественный и техногенно-повышенный радиационный фон, источники ионизирующих излучений различного предназначения, комплекс предприятий ядерно-топливного цикла и др.

Радиационная гигиена изучает влияние повышенного радиационного фона на здоровье населения, разрабатывает вопросы нормирования ионизирующего излучения, средства и методы противорадиационной защиты и физиолого-гигиенические требования к ним. Одной из задач радиационной гигиены является разработка методов прогнозирования гигиенической обстановки и мероприятий по защите населения при радиационных авариях. В классификационную схему радиационной гигиены включают профессиональную, коммунальную, аварийную радиационную гигиену, гигиену медицинского облучения, радиационную эпидемиологию, нормирование радиационных воздействий и др.

ГИПЕРРАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ (эффект колокола)

Феномен повышения чувствительности биообъекта к действию излучения в диапазоне «сверхмалых» доз, на 1–3 порядка превышающих естественный радиационный фон, т. е. в дозах 10–30 сЗв/год. Регистрируется по биохимическим (нарушение окислительно-вос- становительного гомеостаза), цитогенетическим (повышенный выход хромосомных аберраций) и другим показателям. Предполагается, что в основе эффекта колокола лежат нарушения конкурентных отношений между повреждающими и компенсаторными реакциями на радиационное воздействие в «сверхмалых» дозах. Патогенетиче- ское значение феномена к настоящему времени окончательно не установлено.

34

ГИПОКСИЯ (радиозащитное действие)

Гипоксия — снижение содержания кислорода в тканях, возникающее при недостаточном снабжении тканей организма кислородом или нарушении его утилизации в процессе биологического окисления. В экспериментах на животных различных видов показано, что

облучение в условиях гипоксической гипоксии (содержание кисло- Ã рода в воздухе 5,7%) снижает выраженность радиационного поражения, при этом ФИД составляет 1,5–2 для грызунов и 1,2 для собак. Гипоксическая гипоксия также повышает защитную эффективность радиопротекторов, уменьшает вероятность развития отдаленных последствий облучения.

Вдыхание обедненных кислородом газовых смесей используется как способ повышения радиорезистентности здоровых тканей при проведении лучевой противоопухолевой терапии (метод гипоксирадиотерапии).

ГИПОТЕЗА ЛИПИДНЫХ РАДИОТОКСИНОВ

Сформулированная Б. Н. Тарусовым и Н. М. Эммануэлем концепция о решающей роли в начальных процессах лучевого поражения цепных окислительных реакций свободно-радикального типа, субстратом для которых являются липиды — структурные элементы клеточных мембран. Возникновению цепных реакций может способствовать вызываемое облучением ингибирование эндогенных антиоксидантных систем, предохраняющих липиды от самопроизвольного окисления.

ГЛИКОФОРИНОВЫЙ ТЕСТ

Один из методов биологической дозиметрии. Основан на оценке доли эритроцитов с недостаточной экспрессией гена, кодирующего гликофорин А (GPA). Метод неспецифичен для радиационного воздействия, т. к. реагирует на любой мутагенный фактор.

ГОНАДЫ (радиочувствительность)

Редкоионизирующее излучение в дозах порядка 4 Зв вызывает стойкое бесплодие у женщин. У мужчин облучение в дозах 0,1–2,5 Зв вызывает временную, а в дозах более 3–5 Зв — полную стерильность.

ГОРИЗОНТОВ Петр Дмитриевич (1902–1987)

Выдающийся отечественный радиобиолог и организатор науки, доктор медицинских наук, профессор, академик АМН СССР, лауреат Ленинской и Государственной премий СССР.

Основные исследования в области радиобиологии выполнены в Институте биофизики Минздрава СССР, где он работал с 1952 по 1981 г. (с 1962 по 1968 г. в должности директора института). Внес значительный вклад в разработку вопросов патогенеза лучевой болезни, обосновал сущность различий между радиочувствительно-

35

стью и радиопоражаемостью, разработал основные принципы экспериментальной терапии острой лучевой болезни. Его монографии «Патологическая физиология острой лучевой болезни», «Патологи- ческая физиология экстремальных состояний», «Радиация и система крови» и др. актуальны до настоящего времени.

ГОРМЕЗИС РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННЫЙ

Один из эффектов малых доз ионизирующих излучений, проявляющийся в увеличении продолжительности жизни, повышении уровня неспецифической резистентности организма к неблагоприятным условиям внешней среды, снижении онкологической заболеваемости, адаптивном ответе (увеличении резистентности к повторному облучению в поражающих дозах), стимуляции пролиферативных процессов, снижении генотоксических последствий облучения.

Является одним из проявлений эволюционной адаптации к стрессогенным (генотоксическим, окислительным, температурным и др.) факторам внешней среды.

Регистрируется при облучении в дозах порядка 10–4 — 10–2 Ãð.

ГОРМОНАЛЬНЫЕ ПРЕПАРАТЫ (противолучевые средства)

–диэтилстильбэстрол (ДЭС) — радиопротектор длительного действия, известный также как РДД-77. Радиозащитный эффект проявляется спустя 2 сут после введения препарата и сохраняется в тече- ние 1–2 нед. ФИД препарата 1,15–1,2. Вызывает обратимое торможение пролиферативной активности клеток костного мозга, что обеспечивает меньшую радиопоражаемость системы миелопоэза на момент облучения и ускорение ее восстановления в последующем. Стимулирует клеточные и гуморальные элементы системы мононуклеарных фагоцитов, повышая резистентность организма к радиационно-индуцированной токсемии и бактериемии. Применяют однократно в дозе 25 мг (1 табл.) за 2 сут до предполагаемого облучения;

–индометафен — радиопротектор длительного действия. Гормональный антиэстрогенный препарат типа тамоксифена. Обладает выраженным радиозащитным эффектом в условиях острого, фракционированного и пролонгированного γ-облучения. Однократное

применение способствует повышению радиорезистентности на срок продолжительностью до 2 нед; противолучевое действие проявляется через 3–6 ч после приема препарата. Механизмы реализации радиозащитного эффекта индометафена связаны со стимулирующим действием на репаративный синтез ДНК, активацией рибонуклеозид редуктазы и опосредованы через стимуляцию секции ГМ-КСФ стромальными клетками костного мозга;

–эстрадиол дипропионат — рекомендован в качестве гемостимулирующего средства у лиц мужского пола при остром радиационном

36

–5-андростендиол (5-ÀÅÄ) — препарат из группы неандрогенных стероидов, метаболит секретируемого корой надпочечников дегидроандостерона. Радиопротектор широкого спектра действия, эффективный в условиях как острого, так и хронического облуче- ния, а также при сочетанном воздействии факторов радиационной, химической и биологической природы. Обладает радиомитигирующими свойствами. Препарат отличается хорошей переносимостью, его лекарственную форму разрешено испытывать в клинических условиях.

Âнастоящее время 5-АЕД и ряд других представителей группы неандрогенных стероидов рассматриваются US FDA как наиболее перспективные потенциальные радиопротекторы, предназначенные для предупреждения острых и отдаленных последствий облу- чения;

–мелаксен — радиопротектор, синтетический аналог эпифизарного гормона мелатонина. Обладает выраженным цитопротективным противолучевым эффектом, обусловленным антиоксидантными свойствами препарата. Антикластогенный эффект проявляется преимущественно за счет снижения спектра нестабильных хромосомных аберраций (дицентрики, фрагменты и др.).

ГОРЯЧИЕ ЧАСТИЦЫ

Твердые высокоактивные частицы, образующиеся при ядерных взрывах, радиационных авариях с разрушением активной зоны реактора, в процессе переработки ядерного горючего и т. д. Типичные размеры горячих частиц — около 1 мкм (от 0,01 до сотен мкм). Радионуклидный состав горячих частиц зависит от условий их образования и времени, прошедшего после возникновения частицы (ее возраста). Различают горячие частицы, обогащенные продуктами деления ядерного горючего, рутениевые, цериевые, а также γ-излучате-

ли, содержащие рутений и трансплутониевые элементы. Радиоактивность горячих частиц может составлять от 1 до 100

МБк на частицу.

Попавшие в организм (ингаляционно или через желудочно-ки- шечный тракт) горячие частицы оказывают на организм радиационное воздействие, степень которого зависит от радионуклидного состава, размера и возраста частицы, ее радиоактивности, продол-

37

жительности периода полураспада радионуклидов, содержащихся в частице, радиочувствительности клеток и тканей.

Биологический эффект горячих частиц окончательно не изучен. Предполагается их роль в возникновении бронхолегочной патологии у участников ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС.

ÃÐÅÉ (Ãð)

Единица поглощенной дозы в системе СИ, названная в честь английского физика и радиобиолога Льюиса Гарольда Грея (1905–1965).

1 Гр равен поглощенной дозе ионизирующего излучения, при которой облученному веществу массой 1 кг передается энергия в 1 Дж:

1 Ãð = 1 Äæ/êã.

ГРОДЗИНСКИЙ Дмитрий Михайлович (1929–2016)

Выдающийся радиобиолог, физиолог, доктор биологических наук, профессор, Заслуженный деятель науки и техники Украины, дважды лауреат Государственной премии Украины в области науки и техники, академик НАН Украины.

Внес большой вклад в развитие радиобиологии растений, одним из первых применил метод меченых атомов для изучения физиологии и биохимии растений, много внимания уделил роли естественной радиоактивности в жизни растений, изучению механизмов репарации ДНК в растительных клетках, раскрытию закономерностей репопуляции в меристемных тканях, подвергшихся стрессовым воздействиям. Стоял у истоков формирования нового научного направления — надежность биологических систем. Сразу после Чернобыльской катастрофы под его руководством и при его непосредственном участии проводились радиоэкологические исследования территорий Украины, развернуты исследования ранних и отдаленных эффектов хрониче- ского облучения растений, разрабатывались новые методы оценки радиационного риска, а также новые технологии использования загрязненных радионуклидами территорий. Создал крупную радиобиологи- ческую школу, автор учебника «Радиобиология», соавтор учебников «Биофизика» и «Бионика», по которым до настоящего времени учатся студенты биологических вузов Украины.

ГУСЬКОВА Ангелина Константиновна (1924–2015)

Выдающийся ученый и врач, специалист в области клинической радиологии и радиационной медицины, доктор медицинских наук, профессор, лауреат Ленинской премии, Заслуженный деятель науки РФ, член-корреспондент РАН. Награждена Золотой медалью Зиверта.

Область научной деятельности: изучение влияния ИИ на здоровье человека и разработка эффективных методов диагностики и лечения лучевых поражений. При ее непосредственном участии заложены

38

основы радиационной медицины как научно-клинической дисциплины; разработана классификация радиационных поражений человека; клинически обоснованы допустимые дозы профессионального облучения и принципы организации медицинского мониторинга состояния здоровья лиц, работающих в условиях радиационного воздействия. С 1974 по 1998 г. возглавляла клинический отдел Института биофизики МЗ СССР (РФ), в котором под ее руководством и

при ее непосредственном участии осуществлялось лечение большой Ä группы пострадавших при ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС, других радиационных аварий и инцидентов.

Ä

Äî

Основной показатель радиочувствительности клеток, определяемый как среднелетальная клеточная доза — величина, характеризующая выживаемость клеток биологического объекта, облученного в дозе, при которой доля живых клеток уменьшается по сравнению с исходной на 63% (до 37%).

В терминах принципа попаданий, Dî — это такая доза, при которой каждая клетка в облучаемой популяции получила бы в среднем один удар, или, что то же самое, облучения в которой было бы достаточно для инактивации всех клеток, если бы вся доза расходовалась только на повреждение жизнеспособных клеток, если бы не происходило повторных неэффективных попаданий в уже пораженные мишени. Однако, поскольку вероятность эффективного попадания соответствует распределению Пуассона, реально при облучении в дозе Dî около 37% клеток остается неповрежденными.

Чем больше Dî, тем менее радиочувствительными являются изу- чаемые клетки.

ДАРЕНСКАЯ Наталья Георгиевна (1924–2008)

Крупный отечественный радиобиолог, доктор медицинских наук, профессор, лауреат Государственной премии СССР.

Научная деятельность посвящена изучению общих закономерностей биологического действия разных видов ионизирующего излучения и модифицирующего влияния различных факторов на проявления лучевого поражения в зависимости от исходной радиочувствительности организма. Внесла значительный вклад в изучение субтотальных и местных лучевых воздействий, закономерностей развития кишечной формы лучевой болезни у животных различных видов, зависимостей «доза — эффект» и возможности экстраполяции полученных данных применительно к человеку.

39

ДЕЗАКТИВАЦИЯ

Удаление или снижение интенсивности радиоактивного загрязнения с какой-либо поверхности или среды физико-химическими или механическими способами с целью предупреждения разноса радиоактивного загрязнения и действия его как потенциального источника внешнего и внутреннего облучения.

ДЕЗИНТОКСИКАЦИОННАЯ ТЕРАПИЯ ПРИ ЛУЧЕВЫХ ПОРАЖЕНИЯХ

Система мероприятий, направленных на удаление (нейтрализацию) токсичных продуктов, образующихся в облученном организме вследствие распада радиочувствительных клеток (тканей) и нарушенного метаболизма. Включает использование плазмы, специальных трансфузионных средств, солевых растворов и др. Выраженный дезинтоксикационный эффект достигается также с помощью энтеросорбентов (лигносорб, полисорб и др.) и методов экстракорпоральной гемокоррекции (гемосорбция, плазмаферез).

ДЕКОРПОРАЦИЯ РАДИОАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Выведение радионуклидов из организма с помощью фармакологиче- ских средств и методов эфферентной терапии.

ДЕРМАТИТ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННЫЙ

Патологические изменения в коже вследствие ее облучения ионизирующими излучениями. Одно из детерминированных последствий воздействия ионизирующих излучений.

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ (нестохастические, детерминистские) РАДИАЦИОННЫЕ ЭФФЕКТЫ

Последствия облучения, неизбежно наступающие при радиационном поражении в дозах, вызывающих гибель клеток критического органа-мишени в количестве, достаточном для существенного ухудшения его функций. Различают ранние и отдаленные детерминированные радиационные эффекты.

Ранние детерминированные эффекты развиваются в ближайшие сроки (часы — сутки — недели — месяцы) после радиационного воздействия; среди них радиационный дерматит, радиационная стерильность, острая лучевая болезнь и др. Необходимой предпосылкой для развития ранних детерминированных эффектов является утрата клеток активно пролиферирующих органов и тканей (костный мозг, кишечный эпителий, эпидермис, герминативный эпителий и др.) сверх некоторого порогового значения, не компенсируемого существующими процессами пролиферации.

Отдаленные детерминированные эффекты развиваются спустя годы и десятилетия после облучения — лучевая катаракта, фиброз, склероз, сокращение продолжительности жизни и др. Отдаленные

40