Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Кудряшов Ю.Б. -> "Радиационная биофизика (ионизирующие излучения)" -> 57

Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.

Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) — М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 448 c.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка): radiacionnayabiofizika2004.djvu
Предыдущая << 1 .. 51 52 53 54 55 56 < 57 > 58 59 60 61 62 63 .. 210 >> Следующая

2.5.3. Разноуровневые («системные») модели
В разноуровневых (или системных по Обатурову) моделях рассматриваются конечные радиобиологические эффекты в связи с первичными повреждениями низкоуровневых компонентов. Такой подход дает определенные преимущества при создании моделей. Например, при моделировании выживаемости облучаемых клеток такими компонентами принимают дезоксирибонуклеиновые кислоты. В данном случае это позволяет строить более надежные модели, поскольку для ДНК закономерности между уровнем облучения и повреждением уже установлены опытным путем.
Приведем в качестве примера разноуровневых моделей разработку Мансона с соавторами, описанную Обатуровым (1987). Это модель инактивации клеток бактерии Е. coli при облучении заряженными частицами в широком диапазоне линейной передачи энергии L. Модель основана на следующих предпосылках.
-- Чувствительной мишенью в клетке является молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты, состоящая из двух цилиндрических нитей диаметром d.
- При прохождении частицы через ДНК каждое событие поглощения энергии (первичная ионизация) с вероятностью w индуцирует однонитевой разрыв в одной из ее нитей. Разрыв в противоположных нитях ДНК, вызванный воздействием одной частицы, приводит к двунитевому разрыву, который не репарируется и является летальным. Вероятность образования двунитевого разрыва двумя отдельными частицами мала, что подтверждается экспоненциальной формой кривых выживаемости и вытекает из общих принципов микродозиметрии.
- Однонитевой разрыв частично репарируется; вероятность того, что репарация такого разрыва не произойдет, равна и. Нерепа-рируемые однонитевые разрывы являются также летальными.
Авторами была предложена следующая формула для описания выживаемости клеток бактерий:
S = ехр (—</?сгР2) = exp (—aD), (Ш.32)
где Р2 = 1 — wiW2-, Wi = exp[2sPju(l — ^Pi)], wi — вероятность того, что в клетке при пересечении заряженной частицей не образуется ни
2. Математическое моделирование радиобиологических эффектов 123
одного нерепарированного однонитевого разрыва, a W2 — ни одного двухнитевого разрыва, W2 — exp (—s^Pj), Pi — вероятность образования однонитевого разрыва ДНК при однократном пересечении молекулы заряженной частицей, Pi = 1—exp (— IGLpdw); s — среднее число пересечений хроматиды одной частицей; д — вероятность того, что трек, пройдя через одну нить ДНК, пересечет другую; р — относительная плотность ДНК; а = оР?!0,16L\ D — доза.
Выражение (III.32) можно представить в следующем виде:
S — ехр{-<рсг[1 - exp (—m)]}, (III.33)
где т — число летальных повреждений на одну частицу, описывается уравнением: т = + 2Piu(l — flPi)].
В модели содержится пять параметров (d, w, s, ду «), из которых только последний зависит от типа штамма Е. coli, остальные должны иметь значения, одинаковые для любых штаммов. Параметры получены путем калибровки модели по экспериментальным данным.
Модель позволила получить удовлетворительное описание зависимости радиочувствительности от ЛПЭ для различных клеточных штаммов.
* *
*
Развитие количественного направления в радиобиологии привело к накоплению таких экспериментальных данных, которые не могли быть истолкованы в рамках чисто биологических феноменов. Отсутствие порога на кривых «доза-эффект», полученных в опытах по облучению макромолекул, вирусов, бактерий, ряда изолированных клеток, указывало на то, что облучение в любой как угодно малой дозе может вызвать появление у некоторой части особей наблюдаемой реакции. В то же время поглощение облучаемой системой излучения в очень больших дозах не приводило к инактивации всех объектов, некоторые из них сохраняли исходные биологические свойства. Следовательно, с ростом дозы повышается не столько степень проявления эффекта у отдельных особей облучаемой популяции, сколько количество (доля) объектов, реагирующих данным образом, т. е. возрастает вероятность проявления данной реакции на облучение.
Для интерпретации стохастического характера биологического действия ионизирующего излучения были использованы фундаментальные физические концепции о вероятностном характере взаимодействия квантов высоких энергий и ускоренных заряженных частиц с веществом. При каждом акте взаимодействия к атому или молекуле переносится такая дискретная порция энергии, которая может заведомо привести к разрыву любой химической связи. Поэтому можно было рассматривать каждый акт такого одиночного переноса энергии как событие попадания, приводящее к поражению определенной структуры. Акты попадания статистически распределяются по всей облучаемой системе, так же статистически
124 Гл. III. Зависимость биологического эффекта от поглощенной дозы
будут распределены микрообъемы, поврежденные излучением. Если часть микрообъемов — это мишени, ответственные за наблюдаемую реакцию, то на основании соответствующих математических построений можно оценить их параметры — сечение, объем, молекулярную массу.
Предыдущая << 1 .. 51 52 53 54 55 56 < 57 > 58 59 60 61 62 63 .. 210 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed