7.9.Модель відновлення у тварин (Модель Блера-Девідсона)
Паралельно із дослідженнями процесів відновлення на клітинах, було проведено дослідження та моделювання цього процесу відновлення у тварин, який у більшості випадків теж проходить по експоненційному закону. Згідно гіпотези Блера тут променеве ураження складається з двох компонентів: оберненого (що може відновлюватися) та не оберненого (що не може бути відновленим). Висхідним пунктом цієї гіпотези є уявлення, що променеве ураження розвивається пропорційно інтенсивності хронічного або багатократного опромінення, а процеси відновлення йдуть зі швидкістью, що пропорційна величині цього ураження. При цьому зостається не обернена частина ураження пропорційна величині накопиченої дози.
Основні положення гіпотези Блера слідуючи:
Загальне ураження, викликане іонізуючим опроміненням, пропорційне дозі діючого опромінення;
Це ураження є частково оберненим, а частково не оберненим ;
Темп відновлення знаходиться у пропорційній залежності від величини оберненого ураження;
Нерепароване ураження аккамулюєтья в организмах пропорційно загальній дозі опромінення;
Як обернені так і не обернені ураження суммуються в усіх відношеннях та загибель відбувається, коли їх сума перевищить визначений ліміт.
З цієї гіпотези, створеної Блером на основі спостережень за летальністью у мишей, морських свинок, щурів та собак при хронічних опроміненнях до летального результату , слідувала і формальна модель постпроменевого відновлення.
Таким чином, виходячи із гіпотези Блера, обернена частина радіаційного ураження у тварин знижується з часом по експоненційному закону, тобто швидкість відновлення у першому наближенні знаходиться у постійному відношенні до залишкового ураження. Модифіковане Девідсоном рівняння для визначення залишкового ураження Dt (в одиницях дози має вигляд :
(7.17)
де D- доза сумарного опромінення однією або двома фракціями; f – доля не обернених променевих уражень ; (1-f) – доля обернених променевих уражень; λ – константа відновлення ; t - час після опромінення однією дозою - D , або час фракції дозі – D на дві частини ( у днях).
Модель відновлення для тварин, зовні подібна моделі відновлення клітин. Згідно даних експериментів та гіпотези Блера, обернена частина радіаційного ураження тварин, зменшується з часом також приблизно експоненційному закону, тобто швидкість відновлення знаходиться у постійному відношенні до ураження, що залишилось.
7.10. Модель відновлення за Циммером
В чисельних експериментах по виживаності клітин, залежність ефективної дози від потужності дози опромінення К. Циммер отримав таку модель для оцінки ефективної дози :
(7.18),
де I – потужність дози опромінення (Гр/с). T –час опромінення (с) при фіксованій дозі – D (Гр), Р -параметр, котрий характеризує тип та ефективність процесів відновлення , що характерний для даного виду клітин. Можна побудувати графік залежності величини - D eff (T), від Т часу опромінення в заданій дозі – D. Показано, що коли в експерименті D eff (T) – не залежить від часу – Т, і дорівнює – D, то величина Р =1, і досліджуваний вид клітин не має ефективної системи відновлення, яка могла б функціонувати в досліджуваному діапазоні часу опромінення . Якщо в експерименті на конкретному виді клітин, або інших біологічних об`ектів, будуть отримані результати, що D eff (T) – збільшується з часом – Т, тобто, що Р > 1. Це означає, що у даного об`екту дослідження є процес обернений відновленню. Тобто чим більше час опромінення даною дозою – D, тим більшим слід очікувати радіобіологічний ефект. Реально є такі випадки, коли з ростом часу опромінення, зростає ступінь радіаційного ураження. Але в експериментах К. Циммера були випадки, коли D eff (T) – зменьшується з часом – Т, то це буде означати, що Р < 1. Цей випадок буде свідчити про те, що у даного об`єкту дослідження є процес відновлення. При чому чим менше величина Р, тим ефективнішим є процес досліджуваного тут явища відновлення. Слід підкреслити, що у більшості експериментів такого типу, час опромінення –це секунди, хвилини, часи. Мова не іде про часи, за якій біологічний об`ект може рости, мінятися. Важливо, за умов таких експериментів із зміною потужності дози опромінення , проявляють себе насамперед «швидкі» процеси відновлення, які в інших моделях дослідження можуть себе не проявляти. За використання різних моделей дослідження явищ відновлення, радіобіологи мають важливу нагоду досліджувати навіть принципово різні за механізмами явища відновлення. У конкретних дослідженнях такого фундаментального явища, як відновлення після радіаційного ураження, є принципова можливість дослідити різні механізмі відновлення. Вони можуть бути різними: за швидкістью роботи по відновленню елементарних уражень; за співвідношенням оберненої та не оберненої частини цього ураження; за часом включення (малі або значні часи функціонування) і т.і. Дослідження явищ відновлення в останні десятиріччя, виявили дуже багато нового. Так, встановлено, що є у клітин постійно існуючи молекулярні машини – ферментні системи для відновлення, які можуть бути і додатково індуковані. Це означає, що у відповідь на радіаційне ураження клітини здатні ініціювати нові гени, які відповідальні за синтез необхідних для репарації ферментів і тощо.