
- •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.
3.9.3. Опосредованные эффекты облучения
В облучённом организме повреждения одних тканей и систем неизбежно приводят к реактивным или взаимосвязанным изменениям в других. В принципе далеко не всегда многочисленные нарушения можно отнести к той или иной категории непосредственных или опосредованных реакций в организме.
Дистанционные эффекты облучения в некритических системах организма. К числу таких нарушений относятся различные проявления изменений со стороны ЦНС и органов чувств, эндокринной, иммунной, сердечно- сосудистой и других клеточных систем, условно называемых некритическими, так как они не ответственны за непосредственный исход лучевого поражения. Хотя роль их значительна. Более того, во многих случаях такого рода нарушения приобретают решающее значение, в связи с чем понятие радиоустойчивости в отношении всех этих систем следует понимать достаточно условно.
Угнетения механизмов иммунитета. Изменениям, происходящим в иммунной системе, занимающей как бы промежуточное место между критическими и некритическими системами организма, принадлежит особая роль в патогенезе лучевой болезни.
Наиболее показательным проявлением нарушения иммунитета является повышение чувствительности к возбудителям инфекционных заболеваний, сопровождающееся количественными и качественными изменениями нормальной микрофлоры организма. Нарушение антимикробного иммунитета связанные с этим инфекционные осложнения можно рассматривать как следствие повышения проницаемости тканевых барьеров, нарушения фагоцитарной способности клеток ретикулоэндотелиальной системы и угнетения детоксицирующей способности тканей в сочетании с угнетением неспецифических бактерицидных систем организма- лизоцима, бактерицидных субстанций кожи и ряда тканей. Кроме того, облучение угнетает образование антител, хотя почти не влияет на их продукцию.
Большое значение имеют также развивающиеся аутоиммунные процессы. В качестве аутоантигенов в принципе могут быть как нормальные ткани при их попадании в русло крови, где они обычно не встречаются, так и патологически изменённые белки и связанные сними вещества. После облучения создаётся реальная возможность столкновения организма с аутоантигенами обоих видов вследствие быстро развивающейся тканевой деструкции, резкого повышения проницаемости тканевых барьеров и изменения антигенных свойств.
После облучения происходит утрата части нормальных антигенов и появление антигенных качеств, не свойственных норме. Потеря части нормальных антигенов, означающая утрату определённых структур, может быть причиной нарушения функций тканей и клеток. Циркуляция в крови тканевых антигенов приводит к иммунологической перестройке организма – сенсибилизация и образование антител двух родов – против денатурированных белков и против аутотканей. Считается, что аутоаллергия занимает ведущую роль в развитии лучевой болезни, которую можно считать как своеобразное аутоиммунное заболевание, характеризующееся выраженной направленностью реакций против распада собственных тканей в сторону сенсибилизации.
Нарушение основных биохимических процессов обмена веществ на разных этапах лучевого поражения. Говоря о биохимических процессах, в подвергнутом облучению организме, следует всегда иметь в виду их деление на две категории:
Биохимический этап в механизме первичного действия ИИ;
Биохимические изменения, происходящие в организме при формировании лучевой болезни и её отдалённых последствий.
Нарушения обмена веществ, происходящие на разных этапах формирования лучевой болезни, в свою очередь можно подразделить на ранние, регистрируемые в первые минуты и часы после окончания облучения, и последующие, возникающие через несколько суток, месяцев и лет. К числу ранних реакций организма следует отнести нарушения синтеза нуклеиновых кислот, белка и окислительного фосфорилирования. Наиболее радиочувствителен процесс биосинтеза ДНК. При этом угнетение некоторых этапов может быть вызвано непосредственным воздействием радиации или же ингибированием процессов образования субстратов, участвующих в превращениях нуклеотидов.
Ранние нарушения не обязательно являются непосредственными следствиями воздействия ИИ, и могут усиливаться в результате развития в ядре и цитоплазме уже в ранние сроки вторичных процессов.
Регуляция обменных процессов после облучения нарушается и на структурном уровне. Развиваясь и суммируясь, эти процессы вызывают различные типы поражения клеток в разных тканях. Это в свою очередь обуславливает возникновение межтканевых и межсистемных нарушений в организме, выражением которых и являются различные нарушения обмена веществ.
Отмечены и наиболее общие, типичные изменения обмена веществ, проявляющиеся особенно ярко в течение периода разгара лучевой болезни и непосредственного восстановления. Это прежде всего относится к нарушениям белкового обмена, анализ которых позволяет приписать им участие в формировании механизмов радиочувствительности организма. Значительные нарушения белкового обмена определяются прежде всего процессами массовой клеточной деструкции радиочувствительных систем, сопровождающейся уже на ранних стадиях повышенным содержанием азотсодержащих веществ в крови, а также выделением таурина и других аминокислот с мочой. Значительно более устойчив обмен углеводов, синтез которых если и нарушается, то только в поздние стадии лучевого поражения результате глубокого патологического изменения органа, в котором он осуществляется.
Большой интерес вызывают радиационные нарушения обмена липидов. Благодаря их лёгкой окисляемости, усиливающейся под вилянием облучения, образующиеся перекиси участвуют на самых ранних этапах биологического действия ИИ в виде органических радикалов. Под влиянием облучения наблюдается уменьшение антиокислительной активности липидов, интенсификация окислительных реакций и связанное с ним изменение состава липидов мембран.