Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В этот период делаются первые важные обобщения: французские исследователи Бергонье и Трибондо на основании экспериментов с клетками, находящимися на разных стадиях дифференцирован, сформулировали в 1906 г. правило, согласно которому «ионизирующее излучение тем сильнее действует на клетки, чем интенсивнее они делятся и чем менее законченно выражена их морфология и функции». Начиная с 1910 г. большой цикл работ по выяснению роли обменных процессов в лучевом поражении выполняется М. И. Неменовым. Он приходит к интересному выводу
о том, что в результате облучения возникают изменения в обмене веществ, сходные с наблюдаемыми при патологическом старении.
Роль обмена веществ в формировании лучевых реакций наглядно продемонстрировали Анцель и Витембергер в экспериментах с куриным эмбрионом, который выдерживался после облучения при различных температурах. Лучевое поражение развивалось в зависимости от интенсивности обменных процессов. Это наблюдение позволило авторам предсказать наличие трех существенных моментов в развитии лучевого поражения: 1) первичное радиационное повреждение; 2) факторы, способствующие проявлению этого повреждения; 3) восстанавливающие факторы. Так постепенно формировалось представление, согласно которому степень лучевого поражения определяется не только интенсивностью первичного повреждения, но и физиологическим состоянием организма и характером метаболических Процессов.
Середина 20-х гг. ознаменовалась одним из крупных открытий в радиационной биологии: было обнаружено мутагенное действие рентгеновских лучей. Пионерские работы в этом направлении были предприняты Н. К. Кольцовым с сотр. и Г. А. Надсоном. В 1920—1925 гг. были опубликованы работы Г. А. Надсона и Г. С. ,Филиппава по появлению новых стабильных рас у дрож-
* В 1936 г. у здания Рентгеновского института в Гамбурге был открыт памятник, на котором высечены имена 169 человек — врачей, рентгенологов, фнзи* ков, химиков, лаборантов, ставших первыми жертвами облучения.
жей, подвергнутых радиационному воздействию. В этих экспериментах впервые было показано появление мутаций под влиянием облучения. Однако генетика дрожжей в то время была мало разработана, и авторам не удалось .привести строгих доказательств индуцированного мутагенеза. Наиболее точные и обширные эксперименты по влиянию рентгеновских лучей на мутационный процесс были проведены Г. Мёллером на специально созданных культурах дрозофилы. Им были получены строгие доказательства возникновения мутаций под влиянием облучения. Впервые биологи получили возможность экспериментально воздействовать на наследственную изменчивость.
С открытием мутагенного действия излучений многие радиобиологи перешли ,к изучению единичной реакции дискретных биологических .структур (генов, хромосом) на радиационное воздействие. В это же время значительно совершенствуются методы дозиметрии излучений, вводится и'онизационая единица дозы — рентген. Появляется возможность количественного анализа биологического действия излучений, основанного на выяснении зависимости между наблюдаемым биологическим эффектом и дозой радиации, поглощенной изучаемой системой. Такие эксперименты проводились не только на ядерных наследственных структурах, но и на клонах клеток, вирусных частицах, препаратах ферментов. Результаты, полученные в точных количественных опытах, свидетельствовали о вероятностном характере проявления единичной реакции объекта в ответ на облучение в данной дозе радиации. Иначе говоря, при облучении однородных объектов (клетки одного клона, молекулы одного типа и т. д.) наблюдали, что при любой малой дозе радиации некоторое число объектов оказывается пораженным, а другие сохраняют исходные свойства; при самой большой дозе радиации небольшая доля объектов все еще остается непораженной. Кривые «доза — эффект» в этих случаях имели экспоненциальный характер и надежно экстраполировались к нулевой точке. Обнаруженный эффект нельзя было объяснить ес-. тественной вариабельностью: речь шла о генетически однородных клетках и вирусных частицах или молекулах одного типа. Его трактовка потребовала привлечения фундаментальных физических концепций, прежде всего представлений о вероятностном характере поглощения энергии излучений, о диакретной природе частиц, составляющих ионизирующие излучения, о физически микро-гетерогенной организации биологических структур.
По-видимому, этот период (конец 20-х гг.) следует считать датой рождения радиационной биофизики, так как впервые для объяснения радиобиологических феноменов и создания общей теории биологического действия ионизирующих излучений в качестве отправных концепций потребовалось использовать теоретические положения .квантовой механики и ядерной физики. Одним из первых это сделал Ф. Дессауэр в своей теории «точечного нагрева». Ионизирующие излучения обладают малой объемной плот-
ностью, однако отдельные фотоны несут гигантский запас энергии. Исходя из этого, Ф. Дессауэр предположил, что при поглощении системой относительно небольшой общей энергии (смертельная для человека доза облучения вызывает нагрев тела всего на 0,001°С) некоторые дискретные микрообъемы поглбщают настолько большие порции энергии, что действие ионизирующих излучений можно сравнить с микролокальным нагревом, вследствие которого возникают глубокие структурные изменения и в конечном счете биологическое поражение. Вероятностный характер проявления эффекта у отдельных объектов автор гипотезы объяснял статистическим распределением «точечного тепла». Так впервые физический принцип попадания был введен в радиобиологию. Дальнейшее его развитие связано с работами Дж. Кроутера, Д. Ли, Р. Циммера, Н. В. Тимофеева-Рессовского, В. И. Корого-дина.
