- •Радиобиология.
- •Лекция 1
- •Лекция 2
- •Лекция 3
- •Лекция 4
- •Общая характеристика действия излучений на биологические объекты.
- •Лекция 6
- •Предисловие
- •Лекция 1 Введение
- •Физико-дозиметрические основы действия излучений.
- •1. Типы ионизирующих излучений
- •2. Виды радиоактивных превращений, являющиеся источником ионизирующих излучений
- •3. Закон радиоактивного распада и единицы радиоактивности.
- •4. Проникающая способность различных ионизирующих излучений
- •Лекция 3
- •Лекция 4
- •Общая характеристика действия излучений на биологические объекты
- •1. Первичные процессы при действии ионизирующих излучений
- •Молекулярные повреждения
- •Лекция 6 Общая характеристика действия излучений на биологические объекты.
- •3. Роль условий облучения в действии ионизирующей радиации на организм
- •4. Важнейшие реакции организма человека на действие ионизирующей радиации.
- •Лекция 7 Общая характеристика действия излучений на биологические объекты.
- •5. Радиация и наследственность человека.
- •6. Генетическое действие ионизирующих излучений.
- •Лекция 8
- •1. Принцип попаданий и теория мишеней.
- •2. Стохастическая гипотеза.
- •3. Вероятностная модель радиационного поражения клетки.
- •Лекция 9
- •4. Гипотеза первичных радиотоксинов и цепных реакций.
- •5. Структурно – метаболическая гипотеза
- •Лекция 10 Природные источники ионизирующей радиации.
- •Лекция 11 Механизмы защиты биологических объектов от поражающего действия ионизирующей радиации.
- •Лекция 12 Механизмы защиты биологических объектов от поражающего действия ионизирующей радиации.
- •Список литературы
3. Вероятностная модель радиационного поражения клетки.
Вероятностная модель радиационного поражения клетки предложена Ю.Г.Капульцевичем в 1978г на основе анализа количественных закономерностей различных реакций дрожжевых клеток на облучение. В предлагаемой модели принцип попаданий дополняется предположением о вероятностном характере повреждений.
Согласно этой модели разные клетки, подвергнутые облучению в одной и той же дозе, поражаются в разной степени в соответствии с принципом попадания, но в отличие от классических представлений, и потенциальные, и реализованные повреждения проявляются с вероятностью меньше единицы. Реализованные повреждения ( или индуцированные ими изменения ) наследуются при делении клеток и с некоторой вероятностью, зависящей от числа этих повреждений приводят к торможению клеточного деления. При этом вероятность проявления повреждения может зависеть как от биологических ( генетических ) особенностей клеток, так и от условий их культивирования, увеличиваясь от ухудшения этих условий. Вероятностная модель в значительной степени основанная на принципе попадания, имеет много общего с классическими моделями. В тех случаях, когда вероятность проявления повреждения равна единице, вероятностная модель переходит в классическую одноударную модель. При количественном анализе экспериментальных данных, который ограничивается средними характеристиками популяции облученных клеток, вероятностная модель зачастую приводит к таким же результатам, как и многоударная. Следовательно, классические модели теории попаданий можно считать частными случаями вероятностной модели, проявляющимися при определенных ограничениях.
Главное отличие вероятностной модели от классических представлений состоит в том, что согласно последним радиочувствительность клетки определяется лишь объемом мишени и критическим числом попаданий. С позиций же вероятностной модели проблема радиочувствительности представляется более сложной. Процесс радиационного поражения клетки предлагается формально разделить на три этапа.
Первый этап – осуществление событий попадания, в результате которых формируются первичные потенциальные повреждения. Вероятность образования первичного повреждения на единицу дозы излучения зависит от величины эффективного объема (V) и от величины энергии, необходимой для образования первичного повреждения. Поскольку, отнюдь не всякое выделение энергии в эффективном объеме может привести к образованию первичного повреждения, то клетка, по-видимому, способна восстанавливаться от него еще на стадии формирования потенциальных повреждений. Итак, на этой стадии радиочувствительность определяется величиной эффективного объема и вероятностью (p) образования потенциального повреждения при локальном выделении в эффективном объеме энергии «Е». Оба эти параметра (V и p) могут зависеть как от биологических особенностей объекта, так и от условий облучения, например, от температуры, влажности, концентрации кислорода и т.п.
Второй этап радиационного поражения – реализация потенциальных повреждений. Так как клетки способны восстанавливаться, то реализованными оказываются не все возникшие потенциальные повреждения, а лишь часть их (r). Следовательно, радиочувствительность клетки определяется и вероятностью реализации потенциального повреждения. Все три параметра ( V,p,r ) определяют частоту «b» реализованных повреждений на единицу дозы излучения b=V·p·r и среднее число «а» реализованных повреждений при дозе «D», т.е. а = b·D. С помощью параметра «b» вероятностная модель учитывает зависимость радиобиологических эффектов от дозы излучения, ЛПЭ и продолжительности восстановления.
Третий этап радиационного поражения – различные вторичные нарушения нормального протекания внутриклеточных процессов, вызываемые реализацией повреждений. По-видимому, и на этом этапе возможно восстановление клеток от последствий реализованных повреждений или их компенсации. Поэтому вероятность проявления данного реализованного повреждения не равна единице, а характеризуется величиной (α), которая зависит от биологических особенностей клетки и от условий культивирования.
Таким образом, радиочувствительность клетки, о которой мы судим по кривой выживания, определяется четырьмя параметрами ( V, p, r и α ) достаточными, однако, не только для описания формы кривой, но и всего разнообразия проявления действия излучений на репродуктивную способность клеток, зависимости радиобиологических эффектов от условий культивирования клеток и физических характеристик излучения.
Таковы достоинства рассмотренной вероятностной модели, которую можно считать логическим звеном в развитии количественной радиобиологии.
Однако, впоследствии сам автор модели указал на ряд ее ограничений, свидетельствующих о необходимости дальнейшего совершенствования наших теоретических представлений.
Прежде всего, ни сама модель, ни производимый с ее помощью анализ реакций клеток на облучение не позволяют выявить природу повреждений, лежащих в основе этих реакций, ибо для этого необходимы специальные методы исследования. Кроме того, нельзя забывать, что сделанные выводы справедливы для изученных эффектов только применительно к дрожжевым клеткам.
Если говорить о клетках млекопитающих, то до сих пор детальное распределение их по формам инактивации количественно не изучено и это затрудняет проверку применимости вероятностной модели к описанию лучевых реакций этих клеток.
Доступная литература: (9) – стр.108-124; (10) – стр.158-169