Радиобиология

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Радиационная биология или радиобиология — наука, изучающая действие ионизирующих и неионизирующих излучений на биологические объекты.

Код науки по 4-значной классификации ЮНЕСКО (англ.) — 2418 (раздел — биология).

Радиобиология, являясь самостоятельной комплексной научной дисциплиной, имеет тесные связи с рядом теоретических и прикладных областей знаний — биологией, физиологией, цитологией, генетикой, биохимией, биофизикой, ядерной физикой, фармакологией, гигиеной и клиническими дисциплинами.

Предмет радиобиологии[править | править исходный текст]

Фундаментальными задачами, составляющими предмет радиобиологии, являются:

Существуют две противоположные и одинаково неправильные точки зрения на облучение и вред его для человека — радиоэйфория и радиофобия.

Объекты и методы в радиобиологии[править | править исходный текст]

В соответствии с объектами радиобиологических исследований (уровней организации живого) в радиобиологии выделяют 3 раздела:

Важной чертой радиобиологических методов исследования является количественное сопоставление рассматриваемого эффекта с вызвавшей его дозой излучения, её распределением во времени и объёме реагирующего объекта.

Теоретические аспекты радиобиологии[править | править исходный текст]

Первой количественной теорией является теория «точечного тепла» или «точечного нагрева» (Ф. Дессауэр, 1922):

  • ионизирующее излучение обладает очень малой объемной плотностью по сравнению с другими излучениями
  • излучение обладает большой энергией, величина которой значительно превосходит энергию любой химической связи
  • облученный биологический объект состоит из относительно безразличных и весьма существенных для жизни микрообъемов и структур
  • в облучаемом объекте при поглощении относительно небольшой общей энергии в отдельных, случайных и редкорасположенных микрообъемах оставляются настолько большие порции энергии, что их можно сравнить с микролокальным нагреванием
  • так как распределение «точечного тепла» является чисто статистическим, то конечный эффект в клетке будет зависеть от случайных «попаданий» дискретных порций энергии в жизненно важные микрообъемы внутри клетки; с увеличением дозы увеличивается вероятность таких попаданий и наоборот.

Теория «мишени или попаданий» поставила во главу угла представления о прямом действии ионизирующего излучения на клетки (30-е годы).

Стохастическая (вероятностная) гипотеза является дальнейшим развитием теории прямого действия излучений. Выразителями этой точки зрения являлись О. Хуг и А. Келлерер (1966). Суть их взглядов заключалась в том, что взаимодействие излучений с клеткой происходит по принципу вероятности (случайности) и что зависимость «доза-эффект» обуславливается не только прямым попаданием в молекулы и структуры-мишени, но и состоянием биологического объекта как динамической системы.

Б. И. Тарусовым и Ю. Б. Кудряшовым было показано, что свободные радикалы могут возникать при действии радиации и в неводных средах — в липидных слоях биомембран. Эта теория получила название теории липидных радиотоксинов.

Своеобразной интегральной теорией, объясняющей биологическое действие ионизирующих излучений является структурно-метаболическая теория (1976). Автор этой теории А. М. Кузин считает, что нарушения под действием радиации обусловлены деструкцией всех основных биополимерных молекул, цитоплазматических и мембранных структур в живой клетке.

В настоящее время произошел сдвиг парадигмы от теории мишени и попадания к теории эффекта «свидетеля».

История[править | править исходный текст]

Открытие Иваном Павловичем Пулюем (1890) и Вильгельмом Конрадом Рентгеном Х-лучей (1895), Антуаном Анри Беккерелем естественной радиоактивности (1896), Марией Склодовской — Кюри и Пьером Кюри радиоактивных свойств полония и радия (1898) явилось физической основой для рождения радиобиологии.


Этапы развития радиобиологии  
Первый этап

1890—1921 гг.

описательный этап, связанный с накоплением данных и первыми попытками осмысления биологических реакций на облучение

И. П. Пулюй • В. К. Рентген • А. Беккерель • М. Склодовская • П. Кюри • И. Р. Тарханов • Е. С. Лондон • Г. Е. Альберс- Шонберг • Л. Хальберштадтер • П. Броун • Дж. Осгоуд • Г. Хейнеке • Ж. Бергонье • Л. Трибондо
Второй этап

1922—1944 гг.
Теория точечного тепла, становление фундаментальных принципов количественной радиобиологии, связь эффектов с величиной поглощенной дозы; открытие мутагенного действия ионизирующих излучений, развитие радиационной генетики


Ф. Дессауэр • Л. Грэй • Н. В. Тимофеев- Ресовский • М. Кузин • Б. Н. Тарусов • Н .М. Эмануэль • Д. Э. Ли • К.Циммер • Г. А. Надсон • Г. С. Филиппов • Г. Мёллер • Л. Стадлер
Третий этап

1945—1985 гг.

дальнейшее развитие количественной радиобиологии на всех уровнях биологической организации:

  • молекулярная и клеточная радиобиология
  • разработка биологических способов противолучевой защиты
  • лечения лучевых поражений
  • применение в радиобиологии ускорителей заряженных частиц
  • разработка радиосенсибилизирующих агентов
  • развитие радиобиологических принципов лучевой терапии опухолей




Дубинин Н. П. • Н. В. Лучник • Б. Л. Астауров • К. П. Хансон • В. И. Корогодин • В. Д. Жестяников • Л. Х. Эйдус • В. И. Брусков • Э. Я. Граевский • И. И. Пелевина • А. В. Лебединский • П. Д. Горизонтов • Г. П. Груздев • П. П. Саксонов • Ю. Г. Григорьев • Н. Л. Делоне • А. В. Антипов • В. С. Шашков • С. П. Ярмоненко • Р. В. Петров • А. А. Ярилин • П. Г. Жеребченко • Е. Ф. Романцев • В. Г. Владимиров • А. К. Гуськова • Г. Д. Байсоголов • М. П. Домшлак • С. Н. Александров • А. А. Вайнсон • А. А. Летовет • Ф. Г. Кротков • В. Я. Голиков • У. Я. Маргулис • Д. М. Спитковский • Ю. Б. Кудряшов • Е. Б. Бурлакова • Е. Ф. Конопля • В. А. Шевченко • Л. А. Ильин

Четвертый этап

с 1986 года по настоящее время

Стадии формирования радиобиологических эффектов[править | править исходный текст]

Радиобиологический эффект формируется после действия облучения последовательно на различных уровнях (А -атомарном, М — молекулярном, К — клеточном, О — органном). Изменения на первых трех уровнях обратимы.

В формировании радиобиологических эффектов различают следующие стадии:

  1. Физико-химическая стадия — прямое или косвенное действие излучения на молекулы-мишени.
  2. Биохимическая стадия — действие излучения на основные компоненты радиочувствительных клеток с последующим изменением их метаболизма.
  3. Биологическая стадия — генетические и отдаленные эффекты облучения.

Радиобиология клетки[править | править исходный текст]

Повреждение основных компонентов клетки ведет к дальнейшему изменению органов (О) и/или гибели клеток облученного организма. (М-молекулы, ПД-прямое действие, КД-косвенное действие, РТ-действие радиотоксинов). Изменения могут быть модифицированы.

Радиационная цитология (радиобиология клетки) изучает влияние излучений на строение и функции клеток, а именно:

Основные изменения

Причины нарушений

Направления[править | править исходный текст]

Основные направления в радиобиологии

Литература[править | править исходный текст]

  • Александер П., Бак З., Основы радиобиологии, М., 1963
  • Гродзинский Д. М. Радиобиология. Биологическое действие ионизирующих излучений, М., 1961
  • Барабой В. А. Популярная радиобиология, Киев, 1988.
  • Белов А. Д., Киршин В. А. Ветеринарная радиобиология. М.: Агропромиздат, 1987. 287с.
  • Бесядовский Р. А., Иванов К. В., Козюра А. К. Справочное руководство для радиобиологов, М., 1978
  • Василенко И. Я., Василенко О. И. Биологическое действие продуктов ядерного деления, М., Бином, 2011, 384 с.
  • Владимиров Ю. А. и др.- Биофизика мембран-," М., Медицина", 1983
  • Конопля Е.Ф и др. — Радиобиология. Энциклопедический словарь — Гомель, 2005, 252 с.
  • Коггл Дж. -Биологическе эффекты радиации -М..Энергоатомиздат, 1986
  • Красавин Е. А. — Мутагенное действие излучений с разной ЛПЭ — М., Энергоатомиздат, 1991, 183 с.
  • Красавин Е. А. — Проблема ОБЭ и репарация ДНК — М., Энергоатомиздат, 1989, 193 с.
  • Кузин А.М — Прикладная радиобиология. М., «Энергоиздат», 1981
  • Кузин А. М.- Структурно-метаболическая теория в радиобиологии. М., «Наука», 1988.
  • Кузин А. М., Вторичные биогенные излучения — лучи жизни, Пущино, 1997
  • Лебединский А. В. Влияние ионизирующей радиации на организм животного и человека, М., 1957
  • Лучник Н. В. Биофизика цитогенетических поражений и генетический код 1968. 296 с.
  • Лондон Е. С., Избранные труды, Л., 1968
  • Пелевина И. И. и др.- Выживаемость облученных клеток млекопитающих и репарация ДНК -М., Энергоатомиздат,1985
  • Поливода Б. И. и др.- Радиационное поражение биологических мембран. М., «Медицина», 1990.
  • Радиация, Дозы, эффекты, риск. М.,"Мир", 1990
  • Тимофеев-Ресовский Н. В., Иванов В. И., Корогодин В. И. Основы радиационной биологии, М., 1964;
  • Тимофеев-Ресовский Н. В. и др., Применение принципа попадания в радиобиологии-М., Атомиздат, 1968.
  • Токин И. Б. Проблемы радиационной цитологии. Л.: Медицина, 1974.
  • Хансон К. П., Комар В. Е. Молекулярные механизмы радиационной гибели клеток. М., Энергоатомиздат, 1985.
  • Цыб А. Ф., Будагов Р. С. и др. Радиация и патология: Учеб. пособие. М.:Высш. шк., 2005. 341 с.
  • Эйдус Л. Х. Мембранный механизм биологического действия малых доз, М., 2001
  • Ядерная Энциклопедия . М., Благотворительный фонд Ярошинской,1996
  • Ярмоненко С. П., Вайнсон А. А., Радиобиология человека и животных, М., Высшая школа, 2004
  • Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiology for the Radiologist, 7th edn. Philadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott, Williams, and Wilkins, 2012

Периодические издания[править | править исходный текст]

Учебные заведения и научные учреждения[править | править исходный текст]

Радиобиологию изучают во многих научных центрах и университетах. Вот некоторые из них: