Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
lg{N/2) 4 6 8 10
1--1—ГН—I—I
Рис. VII.6. Доза ?>*, ограничивающая верхний предел диапазона малых доз, как функция числа облучаемых клеток N. А — область малых доз
338
Гл. VII. Биологические эффекты малых доз излучений
Следовательно, во всем диапазоне, ограниченном сверху Doc, качественно события в пораженных клетках в среднем те же, что и при длительном воздействии фоновых доз. Мы еще раз акцентируем это утверждение, поскольку оно представляется довольно важным. Вместе с тем поглощенная доза, равная Doc, соответствует ситуации, когда в среднем через каждую клетку в облучаемой популяции проходит один трек ионизирующей частицы. Таким образом, Doc ограничивает сверху диапазон доз, в котором качественно в пораженных клетках происходят события те же, что и при фоновых воздействиях.
Тем самым можно выделить еще один критерий определения малых доз, которому соответствует дозовый диапазон, отличающийся по ответным реакциям клеток (адаптивным) на воздействие радиации.
Ничего удивительного нет в том, что изменив критерий, по которому определяется диапазон малых доз, мы пришли к определению более расширенного диапазона доз (меньший диапазон отвечал чисто формальному определению, которое было основано на представлении о якобы линейности всех эффектов, и как мы видели, оно уже устарело).
Прикинем, насколько это важно. Ведь при расчете величины Doc существует немалая неопределенность- В основном она связана с определением величины чувствительного объема (ранее эта величина уже рассчитывалась). Учет пробега свободных радикалов и моделирование в связи с этим чувствительного объема позволили заключить, что если он представлен сферой, то радиус последней приближается к 3 мкм. Однако возможен и другой подход. Удельный парциальный объем ДНК человека равен приблизительно 0,63 см3 /г. Масса ДНК в клетках человека примерно 7,2-10“12 г. Тогда объем молекулы ДНК равен 4,5-10“12 см3. Если этот объем представить в виде сферы, то ее диаметр будет равен примерно 2 мкм. Тогда Doc для 7-излучения 60Со согласно уравнению (VII.5) равна примерно 2,1 сГр, а для 160 кВ рентгеновского излучения (ЛПЭ = 2 кэВ/мкм) — 10,2 сГр. Значит, при разных определениях чувствительного объема рассчитанные величины Doc различаются почти на порядок.
Таким образом, верхний предел диапазона доз, в котором каждая из клеток облучаемой популяции получает в среднем одно попадание, может достигать нескольких сГр (для фотонов). Уменьшение дозы от этого предела будет приводить не только к уменьшению количества клеток, получивших попадания, но и к изменению распределения одного, двух, трех и т.д. попаданий по клеткам. В этом дозовом диапазоне должна наблюдаться зависимость этих параметров и от мощности дозы. Во всем этом диапазоне, поскольку качественно пораженные клетки не отличаются от таковых при фоновых дозах, все клетки должны быть адаптированы к действию ионизирующих излучений.
3. Механизмы действия ионизирующих излучений в малых дозах 339
Важно отметить, что величина Doc не зависит не только от дозы, но и от ее мощности. В зависимости от мощности дозы Dft различается время tx между двумя последовательными событиями пересечения чувствительного объема 0,2 треками в среднем, чем определяется граница диапазона малых доз. Несколько расширим эту границу, пусть в среднем это не 0,2, а 1 трек; это не так существенно, поскольку эта величина условна, а расчеты упростятся. Например, мощность дозы 7-излучения в 1 мГр/сутки означает, что за сутки ядра клеток были пересечены в среднем одним треком. Однако если мощность дозы равна 3 мГр/сутки, то пересечение чувствительного объема в среднем одним треком произойдет за 8 часов (1/3 суток), после чего такие события будут повторяться в среднем через 16, 24 часов и т. д. За эти интервалы времени накапливается доза в 3 мГр. Можно рассчитать, что при облучении в дозе 1 Гр/сутки будут происходить через каждые 1,4 мин. пересечения ядра клетки в среднем одним треком. Таким образом, мощность дозы и Doc можно связать соотношением:
Таким образом, в диапазоне малых доз поглощенная доза пропорциональна доле пораженных мишеней, а средняя энергия, поглощенная в объеме мишени, является дозовонезависимой величиной. Учитывая, что в реальности распределение попаданий реализуется по закону Пуассона, при облучении биологического объекта диапазон малых доз ограничен значением попаданий, которые характерны для фоновых весьма кратковременных облучений. При увеличении поглощенных доз от этих значений до величин, при которых в среднем в каждой мишени реализуется одно событие попаданий (верхняя граница низких доз), будет увеличиваться количество мишеней, в которых реализованы попадания. При этом изменяются соотношения одного, двух и т. д. попаданий в поражаемых мишенях. Поскольку эти события характерны и для фоновых облучений в течение длительных воздействий радиации, следует ожидать, что во всем диапазоне рассматриваемых доз должны сохраняться эволюционно выработанные механизмы ответных (адаптивных) реакций клеток на облучение.
