Радиобиология - предмет, задачи, структура

защиты полковник м\с Тимошевский А. А.

объектами
Предметом радиобиологии является вскрытие закономерностей ответа биологических объектов на радиационное

воздействие,
на основе которых можно научиться регламентировать радиационный фактор
и овладеть искусством управления лучевыми реакциями организма

– описательный этап
Открытие Х-лучей (В. Рентген, 1895), явления радиоактивности

(А. Беккерель 1896) и синтез радионуклидов (М. Кюри, 1898)
Применение X-лучей для оценки роста скелета (В. Тонков, 1896)
Описание биологического действия X-лучей (И. Тарханов, 1896)
Радиобиологический (энергетический) парадокс - энергия ионизирующих излучений при ее выражении в тепловом эквиваленте оказывается несопоставимо малой по сравнению с тем биологическим эффектом, который она вызывает

(1896) и лучевом раке кожи (1902)
Первые сообщения о радиационной

стерильности (1903) и лучевых лейкозах (1911)

1920-е: случаи саркомы среди художников
1930-е: рак печени и лейкозы от инкорпорации радионуклидов
1940-е: появление лейкозов среди основателей радиобиологии

– становление принципов количественной радиобиологии
Дискретность актов ионизации в элементарном

объеме вещества (Ф. Дессауэр, 1922) и разработка принципа попаданий и теории мишеней (Н. Тимофеев-Ресовский, К. Циммер, Д. Ли и др.)
Действие радиации на генетический аппарат клетки (Г. Надсон и Г. Филлипов, 1925), мутагенный эффект радиации (Г. Меллер,1927)

– становление радиобиологии организма (радиационной медицины)
Изучение патогенеза лучевых поражений

(П. Александер, Л. Орбели, А. Лебединский, П. Горизонтов, Т. Джаракьян)
Разработка проблем диагностики и терапии радиационных поражений человека (Г. Байсоголов, А. Гуськова, Ж. Матэ)
Открытие радиозащитного эффекта у химических соединений (Г. Пэтт, З. Бак, П. Жеребченко, А. Мозжухин, Ф. Рачинский, В. Владимиров и др.)
Обоснование необходимости нормирования радиационных воздействий на человека (Л. Грей, Ф. Кротков, Л. Ильин и др.)

–
появление проблемы малых доз и интенсивностей, развитие радиационной

экологии, генетики и иммунологии

Проблема малых доз и интенсивностей (Е. Бурлакова и др.)
Создание медико-дозиметрических регистров, развитие радиационной эпидемиологии (А. Цыб, А. Иванов и др.)
Развитие радиационной иммунологии (Р. Петров, А. Ярилин)
Развитие радиационной генетики (В. Шевченко, А. Газиев)
Радиационная экология (Х. Одум, А. Кузин, Р. Алексахин)
Преподавание радиобиологии (С. Ярмоненко, Ю. Кудряшов)

Уменьшение частоты
Уменьшение

длины волны Увеличение длины волны

волны или частицы

мезоны, протоны, дейтроны, ядра гелия (α-частицы), тяжелые ионы – ускоренные

заряженные частицы, имеющие массу и большую кинетическую энергию

рентгеновское и гамма-излучение – энергия электромагнитного поля, которая распространяется в пространстве со скоростью света

нейтроны – электрически нейтральные частицы с большой кинетической энергией

веществу на единицу длины пройденного в нем пути:
ЛПЭ = dE

/ dx,
Е – энергия частицы, эВ
х – длина пробега частицы в веществе, мкм

Показатель, количественно характеризующий ионизирующую способность излучения. Рассчитывается как отношение значения ЛПЭ к величине энергии, необходимой для образования одной пары ионов (W), то есть 34 эВ:

ЛПИ = ЛПЭ / W = ЛПЭ / 34

10 КэВ/мкм: протоны, ядра отдачи, α-частицы, нейтроны
Редкоионизирующие излучения –
ЛПЭ

< 10 КэВ/мкм: гамма-излучение, рентгеновское излучение, β-частицы

электрическим зарядом одного знака, образовавшихся в единичном объеме воздуха вследствие

его ионизации излучением:
Х = dQ / dm
где: dQ – суммарный заряд всех ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонами излучения в малом объеме пространства, dm – масса воздуха в этом объеме

единичной массе вещества:
D = dE / dm, dm →

0

Если поглощенная доза распределяется в каком-то одном участке тела – локальное (или местном) облучение.
Если облучению подвергается все тело или большая его часть – тотальное (или общее) облучение.
Вариантами тотального облучения являются равномерное (неравномерность по дозе на отдельные части тела не превышает 10 %) и неравномерное облучение

или ткани, умноженная на соответствующий взвешивающий коэффициент для данного вида

излучения:

H = D ⋅ Q

где: D – поглощенная доза в данной точке ткани, а Q – средний коэффициент качества излучения, который устанавливается для каждого вида излучения в зависимости от его коэффициента ЛПЭ

риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных

его органов и тканей с учетом их радиочувствительности, Зв

Коллективная эффективная доза (E) – это мера коллективного риска возникновения стохастических эффектов облучения, равная сумме индивидуальных эффективных доз, чел.-Зв

обозначения единиц в русской и англоязычной литературе;
** – аббревиатура

слов “rad equivalent for men”

- доза (экспозиционная, поглощенная или эквивалентная), регистрируемая за единицу времени.

Ее единицей в системе СИ является Кл / (кг ⋅ с). Внесистемная единица - Р/час и ее производными (мР/час, мкР/час).

Острое

Пролонгированное

Кратковременное

Фракционированное

Хроническое

2005 г.)

облучение от естественных радионуклидов


4. Радон


5. Другие естественные источники радиации

профессиональной деятельности

Другие ИИИ

градуировка войсковых приборов (в ремонтно-градуировочных мастерских, в гамма-дефектоскопических лабораториях, в

лабораториях рентгеноструктурного анализа);

современные образцы вооружения и военной техники (приборы ночного видения, сигнализаторы пожаров и задымления и т.д.);

атомные подводные лодки с ядерными энергетическими установками;

хранение ядерных боеприпасов;

медицинские приборы (рентгендиагностические установки, радиоизотопные лаборатории).

изучение этиологии и патогенеза различных видов боевых радиационных поражений, их

диагностики и лечения, а также вопросов медицинской противорадиационной защиты и организации оказания медицинской помощи пораженным

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ ВОЕННОЙ РАДИОБИОЛОГИИ
1. Разработка комплекса мероприятий по
противорадиационной защите личного состава
Вооруженных Сил.
2. Изучение клиники, патогенеза, диагностики и лечения
различных видов боевых радиационных поражений.
3. Изыскание средств медицинской защиты личного состава
Вооруженных Сил от поражающего действия факторов
радиационной природы.

импульс.

заражение местности – 10%

Проникающая радиация – 5%

БОЕПРИПАСА

Б

А

ЗОНЫ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПРИ НАЗЕМНОМ ЯДЕРНОМ ВЗРЫВЕ

в результате общего (тотального) облучения;
местные лучевые поражения от внешнего облучения.

2.

Поражения от наружного заражения покровных тканей радионуклидами.

3. Поражения от внутреннего радиоактивного заражения.

до нескольких
месяцев) ОЛБ,
лучевая алопеция,
лучевой дерматит

Отдаленные
(спустя годы) опухоли,
гемобластозы,

склеротические
изменения

Стохастические
(вероятностные)



Нестохастические
(детерминиро-
ванные)

4. Локализация

(кишечная форма)
10

результате чего образуются новые свободные радикалы с более высокой стабильностью

и более продолжительным временем существования

H0 + O2 → HO20 (гидропероксид-радикал)

R0 + O2 → RO20
(органический пероксид-радикал)

у излучений с высокой ЛПЭ, в частности –
альфа-частиц

и нейтронов

Непрямое действие лежит в основе поражающего эффекта излучений
с низкой ЛПЭ, в частности –
рентгеновского излучения и гамма квантов

разрыв ДНК
Сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок, ДНК-мембранный комплекс

повышающее уязвимость ДНК при атаке вторичными радикалами и ферментами, нарушения

вторичной, третичной и четвертичной структуры этого биополимера.
Накопление продуктов перекисного окисления, в первую очередь перекиси и гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот, они нарушают регуляцию биохимических процессов, вызывают глубокие нарушения ультраструктуры клеток.
Повреждения азотистых оснований и разрывы цепей РНК, распад мукополисахаридов, в частности, гиалуроновой кислоты, нарушения первичной и вторичной структуры ферментов, изменения их функциональных свойств и химических характеристик и т.п.

НЕЛЕТАЛЬНЫЕ

Репродуктивная

Лучевой блок митозов;
гибель;

Интерфазная гибель. Нарушения специфических
функций;

Мутации.

(двойные разрывы или сшивки), нормальная репликация делается невозможной. При формировании

хромосом проявляются возникновением мостов, фрагментов и других типов хромосомных аберраций, многие из которых летальны, поскольку невозможно равномерное распределение генетического материала.
 
Интерфазная форма гибели клеток
Для возникновения интерфазной гибели требуется облучение в достаточно высокой дозе. Для некоторых типов клеток (миоциты, нейроциты) это десятки и даже сотни грей. В то же время такие клетки, как лимфоциты, тимоциты, могут погибнуть уже после воздействия в дозах порядка десятых и даже сотых долей грея.
 
Нелетальные повреждения генома клетки
Важным для организма результатом некоторых типов лучевой модификации молекул ДНК является возникновение наследуемых повреждений генетического материала - мутаций, следствием которых может быть злокачественное перерождение соматических клеток.

покровы
Эндотелий сосудов
Легкие
Почки
Печень
Орган зрения (глаз)
Низкая радио-чувствительность
Центральная нервная система
Мышцы
Костная ткань
Соединительная ткань

активность составляющих их
клеток, и тем более радио­резистентны, чем выше степень

их дифференцировки

ВЫСОКОЙ ДОЗЕ (ПО В. БОНДУ И ДР., 1971)

тканью является эпителий тонкого кишечника