Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
1. Принцип попадания и концепция мишеней
1.1. Зависимость «доза-эффект». Количественные закономерности
Строгие количественные эксперименты впервые были проведены в конце 20-х годов. Этому способствовало два обстоятельства. Во-первых, широкое распространение получают ионизационный метод дозиметрии излучения и использование в качестве единицы экспозиционной дозы рентгена. Благодаря этому облучение экспериментальных объектов становится строго дозированным, и условия опыта могут быть многократно воспроизведены. Во-вторых, для количественных экспериментов радиобиологи стали использовать клоны генетически однородных клеток, вирусные частицы, препараты макромолекул, т. е. такие системы, в которых легко определить реакцию единичного объекта на действие излучения в данной дозе.
88 Гл. III. Зависимость биологического эффекта от поглощенной дозы
1.1.1. Кривые «доза-эффект»
Уже в первых радиобиологических исследованиях отмечалась важнейшая закономерность — вероятностная природа проявления реакции клеток на облучение. При оценке зависимости долн погибших клеток от величины дозы облучения выяснялось, что различные одноклеточные объекты гибнут при самых малых дозах облучения, с ростом дозы увеличивается число погибших клеток, однако даже при облучении в очень высоких дозах некоторое число клеток сохраняет жизнеспособность.
Существенно, что с ростом дозы облучения наблюдалось увеличение не столько степени проявления эфифекта (глубины поражения отдельной клетки), сколько доли летально пораженных клеток в облученной популяции. Примеры типичных графических кривых, отражающих зависимость доли выживших клеток от величины дозы облучения (кривые «доза-эффект»), приведены на рис. Ш.1.
Рис. III. 1. Зависимость конечных биологических эффектов от дозы облучения: а) гибель инфузорий Colpidium colpoda через 2 часа после облучения; б) гибель яиц аскариды после облучения в аэробных условиях; в) инактивация вируса табачной мозаики 7-лучами; г) инактивация сухой рибонуклеазы
Для построения этих кривых определенное количество объектов данного вида облучали в широком диапазоне доз; после облучения в каждой дозе определяли долю объектов, сохранивших исходные свойства, по отношению к их общему числу до облучения.
Доза
луч
Доза рентгеновских лучей, х 102 Гр
1. Принцип попадания и концепция мишеней
89
Изображенные на рнс. 1П.1 кривые «доза-эффект» построены разными авторами на основании экспериментов с простейшими организмами, одиночными клетками, вирусами н ферментами. Разнообразны объекты, различны диапазоны использованных доз излучения, но во всех случаях наблюдается интересная закономерность: прн облучении *) уже в самых малых дозах обнаруживаются инактивированные организмы, клетки, вирусные частицы или макромолекулы, а прн дозах, в сотни и тысячи раз больших, все еще удается обнаружить объекты, сохранившие исходные биологические свойства, т. е. не пораженные излучением (однако, в конечном итоге, все кривые достигают нулевой точки).
Возможная «биологическая» интерпретация кривых «доза-эффект», наблюдаемых в экспериментах с клетками, могла бы основываться на представлении о широкой индивидуальной вариабельности радиочувствительности. Действительно, фармакологам хорошо известно, что 5-образные кривые «доза-эффект», получаемые прн действии ядов на животных и клетки, связаны с их различной индивидуальной устойчивостью к действию токсического агента. Вплоть до некоторой пороговой дозы все организмы переносят действие яда; при концентрациях, превышающих пороговые, резко возрастает доля погибших особей; а при некоторой дозе яда обнаруживается 100% летальный эффект. Чем меньше выражены индивидуальные различия, тем круче наклон кривой «доза-эффект».
Однако такое объяснение в случае радиационного воздействия до сих пор считается малоубедительным. Во-первых, трудно представить, что внутри генетически однородной популяции клетки в десятки тысяч раз различаются по устойчивости к облучению. Во-вторых, на кривых «доза-эффект» отсутствует четкий порог: как угодно малая доза излучения убивает некоторое число клеток, а при высоких дозах все еще обнаруживаются выжившие (исключение составляют ситуации, когда в результате предшествующего облучения в малых дозах клетки становятся более радиорезнстентными, реагируют явлением гормезиса). Тем не менее, полагают, что вряд ли у клеток одного клона существуют такие различия в строении или обмене веществ, которые делают их тысячекратно различающимися по радиочувствительности. Впрочем, в этом умозрительном заключении не учтены факторы состояния клеток в разных стадиях клеточного цикла, различий по степени вовлеченности в реализацию физиологических функций (по функциональному состоянию), по состоянию питания из прилежащих мнкрообъемов питательной среды, различий по ориентации по отношению к потоку ионизирующего излучения н т. п.
*) В настоящее время хорошо известно, что при облучении в малых дозах наблюдается более сложная, немонотонная зависимость, чем это было показано на начальных участках кривых (до 0,5-1 Гр) «доза-эффект* в гл. VII.
