Радиобиология, радиационная физиология и медицина. Словарь-справочник

51

ЖЕСТКОСТЬ ИЗЛУЧЕНИЯ

Характеристика проникающей способности ИИ в веществе. Высокоэнергетические («жесткие») электромагнитные ионизиру-

ющие излучения легко проникают вглубь тела человека и животных, вызывая ионизацию атомов и молекул во всех клетках организма. «Мягкие» рентгеновские лучи, которые получают подавая на анод рентгеновской трубки небольшое напряжение, задерживаются в основном кожей, не оказывая существенного действия на глубоко лежащие ткани.

ЖЕСТЯНИКОВ Владимир Давидович (1924–2014)

Крупный специалист в области радиобиологии, молекулярной биологии и цитологии, доктор биологических наук, профессор.

Область научных интересов: изучение механизмов пострадиационной репарации ДНК, механизмов нарушения репарации ДНК в клетках человека с наследственными дефектами генов, приводящих к развитию пигментной ксеродермы, атаксии — телеангиэктазии и др., обоснование биологической значимости репарации ДНК в обеспечении радиорезистентности и сохранении надежности клеточных систем.

ЖИХАРЕВ Степан Сергеевич (1902–1956)

Военный радиолог, крупный специалист в области противоатомной защиты, доктор медицинских наук, профессор.

Внес весомый вклад в становление военной радиологии как науки и учебной дисциплины. В связи с необходимостью реализации советского атомного проекта в 1947 г. создал и возглавил медико-био- логический отдел ядерного испытательного полигона (в/ч 52605), формировавшегося в г. Звенигороде Московской обл., а затем передислоцированного в район г. Семипалатинска. За время руководства медико-биологическим отделом Семипалатинского полигона принимал личное участие в натурных испытаниях первых советских атомных боеприпасов, планировал, возглавлял и непосредственно участвовал в проведении научно-исследовательских работ по изуче- нию поражающего действия ядерного оружия. В 1953 г. создал и возглавил одну из первых в СССР кафедр, на которой изучали радиобиологию и радиационную медицину — кафедру атомного оружия и противоатомной защиты Военно-морской медицинской академии. Основные направления научных исследований: оценка боевых свойств и поражающего действия атомного оружия, изучение патогенеза острых радиационных поражений человека, разработка организационных принципов противоатомной защиты.

52

Ç

ЗАВИСИМОСТЬ «ВРЕМЯ — ЭФФЕКТ»

Снижение эффективности облучения по мере пролонгирования радиационного воздействия во времени за счет уменьшения мощности дозы или ее фракционирования. Эффект обусловлен более полной реализацией восстановительных процессов в облученной ткани.

ЗАВИСИМОСТЬ «ДОЗА — ЭФФЕКТ»

Характеристика связи между дозой облучения и степенью (вероятностью) биологического эффекта. Чаще всего, чем выше доза облу- чения, тем значительнее его биологическое действие.

–неснимаемое (фиксированное) радиоактивное загрязнение — радиоактивные вещества, которые не переносятся на другие предметы и не удаляются при дезактивации;

–снимаемое (нефиксированное) радиоактивное загрязнение — радиоактивные вещества, которые переносятся на другие предметы и удаляются при дезактивации.

ЗАДЕРЖКА КЛЕТОЧНОГО ДЕЛЕНИЯ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИ- РОВАННАЯ (радиационный блок митозов)

Феномен, наблюдающийся почти у всех клеток облучаемой популяции. Длительность задержки клеточного деления зависит от дозы ИИ и стадии клеточного цикла, в которой находилась клетка при облучении. Для большинства изученных культур клеток задержка клеточного деления составляет примерно 1 ч на каждый 1 Гр. Предполагается, что радиационный блок митозов облегчает репарацию постлучевых повреждений ДНК в период между S-фазой и митозом. По другим данным, задержка клеточного деления свидетельствует о более глубоких повреждениях ДНК данной клетки.

ЗАЩИТА РАДИАЦИОННАЯ

Комплекс мер, обеспечивающих уменьшение интенсивности ИИ. Различают радиационную защиту физическую и химическую.

Физическую радиационную защиту осуществляют:

–временем (проведение работ, связанных с облучением, в течение минимально возможного отрезка времени для данной работы);

53

–количеством (использование на рабочем месте минимально возможного по технологии количества РВ или источника с минимально возможным выходом излучений);

–расстоянием (обеспечение во время работ с источниками ИИ максимально возможного для данной технологии расстояния от источника до человека);

–экранированием облучаемого объекта.

Химическая радиационная защита включает использование радиопротекторов и применение средств, снижающих поступление или ускоряющих выведение радионуклидов, попавших в организм перорально, ингаляционно или через кожные покровы.

Защита организма от ИИ возможна также путем воздействия на него некоторых физических факторов (снижение парциального давления кислорода в окружающей среде, температуры воздуха и др.).

ЗИВЕРТ (Зв)

Единица эквивалентной дозы облучения в системе СИ, названная в честь шведского радиофизика Рольфа Максимилиана Зиверта (1896–1966).

1 Зв равен эквивалентной дозе облучения, при которой поглощенная доза излучения равна 1 Гр, а коэффициент качества излуче- ния — единице. Соотношение между единицами системы СИ и несистемными: 1 Зв = 100 бэр.

Единица предназначена в основном для использования в области радиационной безопасности.

È

ИЗЛУЧЕНИЕ КОСМИЧЕСКОЕ

Фоновое ионизирующее излучение, состоящее из первичного космического излучения (потока частиц высокой энергии, преимущественно протонов, приходящих на Землю из мирового пространства) и вторичного космического излучения, возникающего в результате взаимодействия первичного излучения с атомами и молекулами газов в верхних слоях атмосферы.

Большинство частиц первичного космического излучения имеет энергию больше 109 ГэВ. Общий поток энергии, приносимой космическим излучением на Землю, составляет около 0,01 Эрг на 1 см2 â 1 ñ.

Для средних широт на уровне моря доза на открытой местности на мягкие ткани вследствие космического излучения составляет 0,28 мГр/год, нейтронная компонента дает дополнительную дозу 3,5 × 106 Гр/год. Эффективная доза космического излучения состав-

ляет около 300 мкЗв/год.

54

Космическое излучение является составной частью излучения, формирующего естественный радиоактивный фон, в качестве внешнего природного источника ионизирующей радиации внеземного происхождения.

7,5 × 1016 Ãö.

ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИЕ (определение)

Излучения, вызывающие при взаимодействии с веществом возбуждение (переход электронов на более высокий энергетический уровень) или ионизацию (потеря или приобретение электронов) атомов и молекул.

Различают электромагнитные ИИ (рентгеновское и γ-излучение)

и корпускулярные ИИ (поток атомных частиц: электронов, позитронов, протонов, нейтронов, α-частиц и др.).

Ускоренные заряженные частицы ионизируют атомы непосредственно при столкновениях со средой (если их кинетическая энергия достаточна для ионизации), нейтроны и фотоны (кванты рентгеновского или γ-излучения) — опосредовано, за счет образующихся при

их взаимодействии со средой вторичных заряженных частиц. Энергию частиц ИИ измеряют во внесистемных единицах —

электрон-вольтах (эВ):

1 ýÂ = 1,6 × 10–12 Ýðã.

ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИЕ (биологическое действие)

Совокупность молекулярных, биохимических, морфологических, физиологических, генетических и других изменений в живых клетках, тканях и организмах, возникающих под действием облучения.

На уровне биомолекул первичные физико-химические реакции обусловлены возбуждением и ионизацией атомов облучаемого вещества с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов и последующими цепными каталитическими реакциями. Под влиянием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, способствующие повреждению хромосомного аппарата, биологических мембран, процессов пролиферации, дифференцировки клеток и регенерации тканей. Наиболее се-

55

рьезными последствиями биологического действия ионизирующих излучений являются лучевая болезнь и отдаленные последствия — рак, лейкемия, катаракта, рождение генетически неполноценного потомства и др.

ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИЕ (единицы измерения)

Для оценки эффективности действия ИИ на физический или биологический объект принято учитывать:

–активность нуклида в радиоактивном источнике;

–экспозиционную дозу;

–поглощенную дозу и др. (подробнее см. дозы ИИ).

ИЗЛУЧЕНИЯ ИОНИЗИРУЮЩИЕ (тератогенные эффекты)

Индуцированные внутриутробным облучением эмбриона уродства и пороки развития. Облучение организма в период основного органогенеза эмбриона может привести к возникновению уродств, гибели плода или новорожденного.

ИЗЛУЧЕНИЯ ПЛОТНОИОНИЗИРУЮЩИЕ

Виды ионизирующих излучений с ЛПЭ более 10 кэВ/мкм (протоны, нейтроны, α-частицы и другие тяжелые частицы).

ИЗЛУЧЕНИЯ РЕДКОИОНИЗИРУЮЩИЕ

Виды ионизирующих излучений с ЛПЭ менее 10 кэВ/мкм (β-части- цы, γ- и рентгеновские лучи).

ИЗРАЭЛЬ Юрий Антониевич (1930–2014)

Выдающийся отечественный радиобиолог и радиоэколог, доктор биологических наук, профессор, академик РАН, лауреат Нобелевской премии мира.

Внес выдающийся вклад в радиоэкологию, в частности в разработку проблем, связанных с поступлением радионуклидов в окружающую среду и их миграцией; в изучение последствий ядерных испытаний в геофизическом, экологическом и метеорологическом аспектах. Им были исследованы закономерности распространения радиоактивных веществ ядерных взрывов в атмосфере, их выпадения на земную поверхность и последующего переноса радионуклидов в различных природных средах; сформулированы представления о глобальном радиоактивном загрязнении в результате испытаний ядерного оружия. Результатом его исследований последствий крупнейших радиационных аварий (Кыштымской аварии, аварии на Чернобыльской АЭС) стало создание уникальных картографи- ческих материалов — атласов радиоактивного загрязнения территории России. Внес крупный вклад в разработку современных представлений о роли изменений климата на Земле под влиянием факторов современного антропогенеза.

56

ИММУНОДЕФИЦИТ РАДИАЦИОННО-ИНДУЦИРОВАННЫЙ

Вторичный иммунодефицит панцитопенического типа, обусловленный повреждением и гибелью стволовых иммунокомпетентных клеток, снижением количества гранулоцитов и лимфоцитов. Проявляется нарушением клеточного и гуморального иммунитета, развитием эндогенной инфекции и снижением сопротивляемости к экзогенным возбудителям заболеваний бактериальной, вирусной и грибковой этиологии.

ИММУНОМОДУЛЯТОРЫ (классификация противолучевых средств)

Различают экзогенные, эндогенные и синтетические иммуномодуляторы с противолучевыми свойствами.

К числу экзогенных иммуномодуляторов относятся:

– корпускулярные микробные препараты — вакцины (вакцина БЦЖ, протейная вакцина, тетравакцина, вакцина из кишечной палочки, È дизентерийный диантиген, вакцина «Гриппол» и другие гриппозные вакцины);

–экстракты, фракции и продукты жизнедеятельности микроорганизмов (биостим, статолон, рибомунил, леван, зимозан, продигиозан, мурамилдипептид, транслам, флагеллин).

Среди эндогенных иммуномодуляторов различают:

–цитокины (беталейкин, лимфокинин, препараты Г-КСФ и ГМКСФ);

–иммунорегуляторные пептиды органного происхождения — цитомедины (тималин, тимоген, тактивин, вилозен, спленин, лиенин, гемалин, миелопид, гепарин);

–белки «острой фазы» (церулоплазмин, α-кислый гликопротеид).

Синтетические иммуномодуляторы включают:

–высокомолекулярные соединения (левамизол, дибазол, теофиллин, тафцин, диуцифон, совидон);

–ингибиторы синтеза простагландинов (интерлок, интрон, ортофен, индометацин);

–нуклеотиды (дезоксинат, деринат, полирибонат, винкапид).

ИММУНОМОДУЛЯТОРЫ (механизмы радиомитигирующего действия)

Большинство иммуномодуляторов обладает свойствами радиомитигаторов, т. е. проявляют противолучевые свойства при введении как до, так и после облучения.

В качестве основных механизмов радиомитигации рассматриваются:

–стимуляция активности лимфоцитарных и миелоидных элементов функционального пула, усиление функциональной активности клеток-мононуклеаров, увеличение продукции лизоцима, бетализинов и других факторов неспецифической защиты организма, в результате чего повышается устойчивость организма к инфекци-

57

онным осложнениям — основной причине гибели при радиационных поражениях;

–ускорение процессов постлучевого восстановления стволового пула кроветворных элементов и клеток иммунной системы.

Оба механизма опосредованы через индуцируемое иммуномоду-

ляторами высвобождение или усиление синтеза эндогенных цитокинов (гемопоэтических факторов роста, интерлейкинов, интерферонов) и других гуморальных факторов регуляции гемопоэза и иммуногенеза. Они, в свою очередь, способствуют стимуляции Т-клеточного звена регуляции иммунитета, активации В-лимфоци- тов, естественных киллеров, увеличению макрофагальной цитотоксичности, усилению миграционной активности стволовых кроветворных клеток и их дифференцировке в направлении гранулоцитопоэза, активному вовлечению стромальных элементов костного мозга в процессы миелопоэза.

ИММУНОМОДУЛЯТОРЫ (противолучевые средства)

–беталейкин — рекомбинантный интерлейкин-1β человека, плейо-

тропный цитокин с преимущественно провоспалительным эффектом. Обладает выраженными гемо- и иммуностимулирующими свойствами. Гемостимулирующая активность интерлейки- на-1β обусловлена его способностью индуцировать продукцию

колониестимулирующих факторов, активировать функциональные способности иммунокомпетентных клеток.

Беталейкин применяется в качестве стимулятора гемопоэза при токсической миелодепрессии, развивающейся при лучевой и химиотерапии злокачественных новообразований (солидных опухолей и лейкозов). Обладает радиозащитным (при введении за 18–24 ч до облучения) и лечебным противолучевым действием (при введении в первые минуты-часы после радиационного воздействия);

–вакцина протейная из антигенов сухая — очищенные антигенные комплексы, извлеченные из микробных клеток протея. Повышает устойчивость организма к воздействию ионизирующего излучения и ускоряет восстановление кроветворной системы. Стимулирует фагоцитарную активность нейтрофилов, бактерицидные и защитные функции сыворотки крови.

Применяют профилактически (за 12–24 ч до облучения) или в качестве средства раннего (через 6–24 ч после облучения) лечения радиационных поражений;

–гриппол — гриппозная вакцина. Регулирует цитокиновый статус, интерферонсинтезирующую активность, стимулирует антиокси- дантно-прооксидантные системы, увеличивает эффективность

58

эксцизионной репарации нуклеотидов. Применяется профилактически;

–гепарин — полисахарид полианионной структуры, продуцируемый тучными клетками. При введении за 1 сут до облучения гепарин индуцирует состояние повышенной резистентности продолжительностью 2–3 нед.

Обладает свойствами радиомитигатора — наибольшая лечебная эффективность отмечается при одноили двукратном использовании через 1–2 сут после облучения. Оказывает регуляторное влияние на кроветворную и иммунную системы организма, стимулирует клеточные и гуморальные факторы системы неспецифической резистентности организма, способствует увеличению синтеза бел-

ка и нуклеиновых кислот, повышению миграционной активности миелоцитов, облегчает их фиксацию в пораженных клетках кост- È ного мозга, обеспечивая таким образом формирование новых и активацию сохранившихся после облучения очагов кроветворения;

–дезоксинат (натрия дезоксирибонуклеат, деринат) — препарат на основе ДНК молок осетровых рыб. Стимулятор пролиферации кроветворных клеток.

Оказывает лечебное действие при острой лучевой болезни II–III степени тяжести и при гипо- и апластических состояниях системы крови, вызванных лучевой или полихимиотерапией. У онкологических больных наблюдается быстрый лейкостимулирующий эффект после однократной внутримышечной инъекции дезоксината. При этом в первую очередь отмечается возрастание в 5–7 раз содержания в периферической крови абсолютного числа гранулоцитов. Одноразовое внутримышечное введение дезоксината ускоряет начало и темп восстановления стволовых клеток в костном мозге, а также миелоидного, лимфоидного и тромбоцитарного ростков кроветворения. При наружном применении обладает лечебным действием при язвенно-некротических поражениях кожи и слизистых оболочек различной локализации. Применение дезоксината в виде повязок, аппликаций и полосканий оказывает аналгезирующий эффект, уменьшает проявление воспалительной реакции, активизирует рост грануляций и эпителия;

–продигиозан — полисахарид, выделенный из «чудесной палочки» (Bact. Prodigiosum Mirabilis). Активизирует факторы естественного иммунитета, в т. ч. образование эндогенного интерферона, повышает эффективность антибиотикотерапии и устойчивость организма к воздействию ИИ. Рекомендован в качестве средства ранней терапии ОЛБ. После однократного введения препарата противолучевой эффект сохраняется 4–7 сут. Вводят за 1 сут до предполагаемого облучения или в течение 0,5–6 ч после воздействия радиации;

59

–тимоген — дипептид L-глутамил-L-триптофан. Тимомиметиче- ский иммуномодулятор и полифункциональный биорегулятор, выполняющий функцию стартового сигнала в пептидном регуляторном каскаде. Оказывает модулирующее действие на продукцию цитокинов (ИЛ-1α, ÈË-8, ÔÍÎ-α). Тормозит спонтанный и инду-

цированный радионуклидами канцерогенез, увеличивает продолжительность жизни облученных животных.

При остром облучении мышей в дозе СД70/30–ÑÄ85/30 тимоген, введенный за 24 ч до радиационного воздействия, повышает выжи-

ваемость на 40–45% по сравнению с контролем, что сопоставимо с радиозащитным эффектом «классических» радиопротекторов, но выше, чем аналогичный показатель у продигиозана и полирибоната. Кроме радиопротекторного действия, тимоген проявляет эффект и при раннем применении после облучения, особенно выраженный в случае проведения курсовой терапии при низкомощностном пролонгированном облучении и в период реконвалесценции у лиц, перенесших острую лучевую болезнь;

–транслам — глюкан с молекулярной массой 8000 Да, полученный из полисахарида ламинарина, выделенного из бурых морских водорослей Laminaria cychorioides. Обладает способностью увеличи- вать количество и функциональную активность антителообразующих клеток, фагоцитарную активность полиморфно-ядерных лейкоцитов, а у облученных животных — миграцию полипотентных стволовых клеток. Противолучевое действие опосредовано через цитокины ИЛ-1, ИЛ-2, КСФ.

Âопытах на облученных мышах, морских свинках, собаках и обезьянах показано отчетливое противолучевое действие транслама: при внутримышечном введении в течение 1 сут после радиационного воздействия выживаемость животных увеличивается на 30–40% по сравнению с контролем;

–флагеллин (препарат CBLB-502) — полипептид, выделенный из белка жгутиков Salmonella enterica. В условиях профилактического (за 30 мин до облучения) введения способствует повышению выживаемости мелких лабораторных животных, подвергнутых воздействию радиации в дозах 10–13 Гр, и в 2 раза увеличивает среднюю продолжительность жизни при облучении в дозе 17 Гр. ФИД — 1,6.

Âходе клинических исследований установлена хорошая переносимость коммерческого препарата CBLB-502 под названием «Protectan». В случае положительных результатов дальнейших этапов испытаний с участием добровольцев и соответствующего решения US FDA «Protectan» уже в ближайшие годы будет разрешен

êмедицинскому применению в качестве радиопротектора при лу-

60