Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Разработанный математический аппарат позволил формально оценить вероятность перехода повреждений с одного уровня на следующий, перехода, связанного с принципами усиления и восстановления радиационных повреждений. Предложенные математические модели позволили, например, Хугу и Келлереру (1969) получить семейство дозовых кривых, удовлетворительно согласующихся с получаемыми в реальных экспериментах на клетках. Это послужило важным критерием приложимости динамических моделей для объяснения феноменов радиационной биофизики. Стохастическая теория, например, ввела понятие «дисперсного начального повреждения» не только генетического аппарата, но и элементов других клеточных структур, в том числе и БМ. Репаративные механизмы, определяющие конечный радиобиологический процесс, формируются за счет неспецифической «компенсационной способности объекта».
Таким образом, математическое моделирование стало эффективным средством оценки влияния ионизирующих излучений на живые объекты. Однако методы моделирования применяются все еще недостаточно активно.
Так, до сих пор основная роль моделирования в радиационной биофизике — это формализованная трактовка механизмов воздействия ионизирующих излучений с помощью аналитических моделей.
390
Заключение
Остаются практически невостребованными имитационные математические модели, которые позволяют изучать и прогнозировать поведение объекта в сложной временной и пространственной динамике при постоянно меняющихся условиях (например, уровня излучения, концентрации веществ, модифицирующих действие излучения и т.д.).
Тем не менее важным достижением стохастических представлений в радиобиологии явилось объяснение роли системного ответа клетки на повреждение клеточных структур.
К оригинальному в этом плане выводу пришел недавно JI. X. Эй-дус [355, с. 676]: «... репарация ДНК позволяет понять назначение неспецифической реакции клеток на внешние влияния. По-видимому, главная цель этой приспособительной реакции, выработанной в ходе эволюции, — поддержание целостности основного достояния клетки — ее генома, а стюсоб достижения этой цели природа изобрела наипростейший: воздействие на плазматическую мембрану — наиболее уязвимую структуру клетки, миновать которую не может ни один химический или физический повреждающий агент.»
В дополнение ко всему сказанному можно привести следующую краткую трактовку принципа «системного ответа клетки».
4. Принцип системного ответа клетки на повреждение радиационных мишеней (регуляция клеточного гомеостаза)
- Облучение клетки (как и вообще любых «сложных» биологических систем) активирует функции механизмов авторегуляции гомеостаза. Значение их заключается в мобилизации компенсаторных механизмов, предназначенных для предотвращения повреждений или активации восстановления поврежденных структур и нарушенного динамического равновесия облученной системы.
Особенно важны такие компенсаторные процессы для сохранения структуры и функций критических структур — мишеней.
- Контроль за избыточным, токсическим накоплением ОН', Н2О2 и др. активных форм кислорода, NO, ONO2 и продуктов ПОЛ в БМ выполняет сложная многоэтапная система защитных ресурсов клетки (водо- и жирорастворимые биологически активные соединения), включающая ферментативные и неферментативные «антирадикальные», «гипоксические» и «анти-оксидантные» механизмы, активность которых зависит от величины дозы и времени, прошедшего после облучения. Сдвиги окислительно-восстановительного гомеостаза, т.е. соотношения содержания в клетке анти- и прооксидантов, характеризуют уровень эндогенного фона радиорезистентности*
Заключение
391
- Для восстановления ДНК от повреждений в клетке функционируют многочисленные (зависящие от типа повреждения) ДНК-репарационные системы. Активность некоторых из них индуцируется самими повреждениями ДНК и, следовательно, зависит от величины поглощенной дозы. Процесс восстановления повреждений структуры ДНК с участием ферментов репарации предваряется сложными преобразованиями хроматина или перемещениями локусов хромосом в ядре клетки.
Чернобыльские события и наступивший на нашей планеге радиоэкологический кризис поставили перед радиобиологами и биофизиками новую задачу — исследование биологического действия ионизирующих излучений в малых дозах и с малой мощностью, соответственно условиям реально загрязненной среды.
Исследования нелетального действия радиации на организм, клетку и молекулярные системы открыли новый мир радиобиологических эффектов. Это и гиперрадиочувствительность при сверхмалых мощностях и дозах облучения, это и стимулирующее действие и адаптивный ответ при облучении в более высоком диапазоне малых доз, это и ¦«эффект свидетеля» — передача необлученной клетке сигналов повреждения токсическими и регуляторными «выделениями» от соседней облученной, это и «непривычное» возрастание устойчивости клетки к действию излучения с ростом мощности дозы при одной и той же дозе радиации («обратный эффект мощности доз»)...
В природных условиях характер и выраженность эффектов облучения в малых дозах искажается на фоне химического загрязнения среды обитания; в экологически чистых условиях ультрамалые дозы ЕРФ оказываются необходимыми для нормальной жизнедеятельности организмов.
