- •С.И. Кулиев
- •Часть 1
- •1.1. Цели и задачи дисциплины, её место в учебном процессе
- •1.2. Основные требования к знаниям и умениям
- •1.3. Межпредметные связи
- •1.4. Программа курса «Радиобиология» Введение
- •1. Физические основы радиобиологии
- •2. Основы радиоэкологии
- •3. Токсикология радионуклидов
- •4. Биологическое действие ионизирующих излучений
- •5. Гигиенические аспекты радиационной безопасности
- •6. Излучение как инструмент исследования
- •1.6. Распределение часов по семестрам и видам занятий
- •1.7. Тематический план лекций
- •1.8. Тематический план лабораторно- практических занятия, их содержание и объем в часах
- •1.9. Вопросы к лабораторно- практическим занятиям Занятие № 1 Радиоактивность. Взаимодействие различных видов ии с веществом
- •Занятие № 2 Токсикология радионуклидов Биологическое действие ии
- •Занятие № 3 Радиационные повреждения на различных уровнях организации Радиационная безопасность
- •1.10. Контрольные вопросы для подготовки к зачёту
- •1.11. Основная и дополнительная литература
- •Часть 2
- •Раздел 1 (лекции № 1–2) радиобиология как предмет. Физические основы радиобиологии
- •После изучения данного раздела Вы должны будете
- •Глава 1.1. Радиобиология как предмет
- •1.1.1. Радиобиология как предмет
- •Задачи радиобиологии:
- •1.1.2. История открытия радиации
- •1.1.3.Три этапа развития радиобиологии
- •Глава 1.2. Физико-химические основы радиобиологии
- •1.2.1. Характеристика атомного ядра
- •1.2.2. Ядерные силы, дефект массы
- •1.2.3. Типы ядерных превращений
- •1.2.4. Закон радиоактивного распада
- •1.2.5. Активность радиоактивного элемента
- •Основные физические величины, используемые в радиационной биологии
- •Глава 1.3. Природа ионизирующих излучений
- •1.3.1. Виды ии
- •Энергия квантов и длины волн различных природных излучений
- •1.3.2. Взаимодействие радиоактивных излучений с веществом
- •Раздел 2 (лекции № 3–4) основы радиоэкологии
- •Глава 2.1. Естественный и антропогенный радиационный фон
- •2.1.1. Космическое излучение, его природа, характеристики.
- •2.1.2. Естественный радиационный фон
- •Действие ионизирующего излучения на внешнюю среду
- •2.1.3. Радиоактивные элементы земных пород и пищи
- •Характеристики основных изотопов
- •2.1.4. Семейства радиоактивных элементов
- •Семья радионуклидов урана
- •2.1.5. Радиационные пояса Земли
- •Глава 2.2. Антропогенный радиационный фон
- •2.2.1. Искусственные источники ии
- •2.2.2. Деление и синтез ядер
- •2.2.3. Строительные материалы
- •Глава 2.3. Перемещения радиоактивных веществ в биосфере
- •2.3.1. Общие закономерности
- •2.3.2. Поведение радионуклидов в атмосфере
- •2.3.3. Поведение радионуклидов в почве
- •Классификация химических элементов по коэффициентам накопления
- •2.3.4. Поведение радионуклидов в воде
- •Глава 2.4. Экологические проблемы атомной промышленности
- •2.4.1. Радиоактивные отходы
- •Классификация жидких и твердых радиоактивных отходов по удельной радиоактивности
- •Классификация твердых радиоактивных отходов по уровню радиоактивного загрязнения
- •2.4.2. Возможности технических средств радиационной разведки (рдр)
- •Раздел 3 (лекции № 5–7) биологическое действие ионизирующего излучения на живые объекты
- •После изучения данного раздела Вы должны будете
- •Глава 3.1. Токсичность радионуклидов
- •3.1.1. Факторы, обуславливающие токсичность радионуклидов
- •Коэффициенты относительной биологической эффективности (обэ) для разных видов излучения
- •Типы распределения радиоактивных элементов в организме
- •3.1.2. Классификация радионуклидов по их токсичности для человека и животных
- •Глава 3.2. Накопление радионуклидов в органах и тканях
- •3.2.1. Особенности биологического действия инкорпорированных радионуклидов
- •3.2.2. Биологическое действие инкорпорированного j131
- •3.2.3. Биологические эффекты при внутреннем облучении i37Cs
- •3.2.4. Комбинированное действие инкорпорированных Cs137 и j131
- •Глава 3.3. Механизм биологического действия ии
- •3.3.1. Прямое и непрямое действие радиации
- •3.3.2. Свободнорадикальные процессы
- •3.3.3. Теории непрямого действия ии. Теория липидных радиотоксинов
- •Глава 3.4. Воздействие ии на различных уровнях
- •3.4.1. Этапы воздействия
- •3.4.2. Молекулярный уровень
- •3.4.3. Репарационные системы
- •3.4.4. Клеточный уровень
- •3.4.5. Восстановление после облучения на клеточном уровне
- •3.4.6. Радиочувствительность
- •Средняя летальная доза в рентгенах
- •3.4.7. Радиочувствительность клеток костного мозга и крови. Закон Бергонье-Трибондо
- •Глава 3.6. Радиочувствительность организмов и тканей
- •3.6.1. Радиочувствительность при внешнем облучении
- •3.6.2. Тканевая радиочувствительность
- •3.6.3. Механизмы радиоэмбриологического эффекта и оценка его последствий
- •3.6.4. Общие принципы функционирования самообновляющейся системы на примере костного мозга
- •Глава 3.7. Лучевая болезнь человека
- •3.7.1. Лучевая болезнь человека как биологический эффект
- •Шкала зависимости биологических эффектов при общем облучении организма
- •3.7.2. Олб при относительно равномерном облучении
- •3.7.3. Острые лучевые поражения при неравномерном поражении
- •Глава 3.9. Хроническая лучевая болезнь и влияние малых доз радиации
- •3.9.1. Хроническая лучевая болезнь
- •3.9.2. Действие малых доз радиации
- •Минимальная абсолютно летальная доза для различных видов
- •Принципиальные отличия между облучением в больших и малых дозах
- •3.9.3. Опосредованные эффекты облучения
- •Глава 3.10. Отдаленные последствия облучения
- •3.10.1. Формы и проявления отдалённых последствий
- •3.10.2. Механизм отдалённых последствий
- •Глава 3.11. Процессы восстановления в облучённом организме
- •3.11.1. Кинетика восстановления организма после тотального облучения
- •3.11.2. Фазное изменение радиорезистентности организма в раннем пострадиационном периоде
- •Раздел 4 (лекции № 8)
- •4.1.2. Планируемое повышенное облучение
- •Глава 4.3. Требования к ограничению облучения населения
- •4.3.1. Ограничение техногенного облучения в нормальных условиях
- •4.3.2. Ограничение медицинского облучения
- •4.3.3. Санитарные правила
- •Определение класса работ в лаборатории
- •Раздел 5 (лекция № 9) ионизирующее излучение на службе у человека
- •5.1. Циклотрон и его применение
- •5.2. Использование радиоактивных изотопов в качестве индикаторов (меченых атомов)
- •5.3. Датировака событий с помощью радиоуглерода
- •5.4. Радиобиология – Продовольственной программе
- •Оптимальные условия совместного использования облучения и умеренного нагрева для продления сроков хранения фруктовых соков
- •Продление сроков хранения свежей рыбы и морских продуктов при гамма-облучении
- •Учебное издание
- •Радиобиология Курс лекций
- •210038, Г. Витебск, Московский проспект, 33.
3.3.3. Теории непрямого действия ии. Теория липидных радиотоксинов
При воздействии ИИ в тканях животных, особенно в печени, селезёнке и других органах образуются первичные (липидные) радиотоксины. Процессы, возникающие в начальный период развития лучевого поражения, протекают в организме с малой скоростью вследствие действия антиоксидантов. Под влиянием активных радикалов происходит усиление окислительных цепных реакций биолипидов, в результате чего появляются продукты окисления ненасыщенных жирных кислот.
Для осуществления цепных реакций необходимы радикалы с большой энергией, достаточной для образования последующих радикалов. В организме животных в нормальных условиях низкий уровень окисления биолипидов обусловлен антиокислителями. При лучевом поражении такое равновесие нарушается из-за появления большого количества радикалов. Автокаталитический режим цепных реакций возникает в случае, когда содержание естественных антиокислителей снижается на 10–15%.
По мнению авторов гипотезы (Ю.Б. Кудряшова, Б.Н. Тарусова), при облучении вначале поражаются липиды клеточных мембран, что приводит к нарушению химизма клетки, а затем образующиеся липидные радиотоксины вызывают окисление других органических соединений живой ткани.
Структурно- метаболическая теория. Автор этой теории А.М. Кузин считает, что динамика и место нарушений обменных процессов в при действии радиации обусловлено нарушениями цитоплазматических структур в живой клетке. За основу взято действие первичных радиотоксинов, которые представляют собой комплекс веществ метаболитов, обладающих токсическими свойствами, – это хиноны или ортохиноны. Некоторые из токсических метаболитов всегда содержаться в клетках здоровых тканей. При действии радиации содержание их значительно увеличивается и дополнительно появляются новые. Первичные радиотоксины образуют большое количество вторичных радиотоксинов, которые играют существенную роль в патогенезе и исходе лучевых поражений.
Рассматривая теории и гипотезы первичных механизмов поражений необходимо отметить, что ни одна отдельно взятая из них не объясняет механизмы первичного действия ИИ. Общий их недостаток в том, что выдвигаемые положения не удаётся подтвердить на теплокровных животных. Большей аргументацией отличаются структурно- метаболическая теория, а также теория липидных токсинов с цепными разветвлёнными реакциями и теория «попаданий». Они дают более правильное представление о механизмах действия радиации на живой организм, которое в дальнейшем усиливается нейроэндокринными и гуморальными реакциями.
Глава 3.4. Воздействие ии на различных уровнях
3.4.1. Этапы воздействия
При воздействии ионизирующего излучения выделяют определённые этапы, которые характеризуются длительностью и вызываемыми эффектами (см. табл.11).
Табл.11. Этапы воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.
|
№ стадии |
Явление |
Длительность этапа |
|
1. |
Физико-химическая стадия (перенос энергии в виде ионизации и возбуждения на первичной траектории) |
10–12–10–8 с |
|
2. |
Химические повреждения (свободные радикалы, возбуждённые молекулы- до теплового равновесия) |
10–7 с – несколько часов |
|
3. |
Биомолекулярные повреждения (белки, нуклеиновые кислоты и др.) |
Микросекунды – несколько часов |
|
4. |
Ранние биологические эффекты (гибель клеток, гибель животных) |
Часы-недели |
|
5. |
Отдалённые биологические эффекты, в том числе возникновение опухолей, генетические эффекты |
Годы-столетия |