Радиобиология. Лекция Предмет радиобиологии. История возникновения и развития науки 9
 Скачать 1.3 Mb.
|
|
Лекции по радиобиолдогии
. Лекция 1. Предмет радиобиологии. История возникновения и развития науки. Радиобиология изучает действие ионизирующих излучений естественного и искусственного происхождения на живые системы и на отдельные их компоненты. Наука радиобиология возникла сравнительно недавно, в конце 19 века. Однако, ионизирующее (радиационное) излучение – это не нечто новое, сотворенное человеком, а вечно существующее природное явление. Биологическая эволюция на Земле происходила при постоянном действии на организмы ионизирующего излучения. Более того, мутагенный эффект ионизирующего излучения является одним из важных факторов эволюции живых организмов. Новое, что создал человек в 20 веке – это дополнительная радиационная нагрузка, которой подвергаются человек и другие организмы на Земле за счет искусственных источников ионизирующих излучений. За счет техногенных источников радиации происходит повышение радиационного фона Земли, что вызывает сильную обеспокоенность всех жителей планеты. Несмотря относительную молодость, в настоящее время радиобиология является одной из самых "популярных" наук. Не будет преувеличением утверждать, что ни одна научная проблема так широко не обсуждается и не приковывает внимание общественности, не вызывает много споров, как вопрос о действии ионизирующих излучений на человека и окружающую среду. В связи с возрастанием количества промышленных и военных технологий с использованием радиоактивных источников, широкого использования медицинских и бытовых приборов с источниками ионизирующих излучений, освоением Космоса, проблемы радиобиологии становятся еще более актуальными. Можно утверждать, что на Земле не существовало и не существует ни одного живого организма, которое не испытывало бы действие ионизирующих излучений. Причем, в количественном отношении действие этих излучений постоянно возрастает вследствие повышения радиационного фона Земли в результате деятельности человечества. Таким образом, проблемы радиобиологии тем или иным образом имеют непосредственное отношение к каждому человеку. К сожалению, с одной стороны, достоверная научная информация по этому поводу не всегда доходит до населения нашей планеты, и с другой - абсолютное большинство людей не способны объективно воспринимать эту информацию. У многих людей слова «радиация», «радиоактивность», «ионизирующие излучения» вызывают страх и другие негативные реакции. Во многих случаях, этот страх является следствием их некомпетентности, незнания основ радиобиологии. К тому же, средства массовой информации, традиционно радиацию представляют в исключительно черных тонах. В сознании большинства людей она связана только с атомными бомбами, с радиоактивными дождями, с разрушениями, злокачественными болезнями и смертью. Однако, мы должны понимать, что причиной разрушений и смерти является не радиация, а неразумное ( или преступное) использование человеком этого природного явления. В связи с этим, вызывает восхищение дар предвидения гениального ученого Пъера Кюри, одного из первооткрывателей явления радиоактивности. На выступлении по случаю вручения ему и его супруге - Марии Склодовской-Кюри Нобелевской премии в 1903 году, он высказал пророческую мысль. «Радий (и другие радиоактивные элементы) в будущем принесут огромную пользу всему человечеству. Но в преступных руках радий способен быть очень опасным. В связи с этим, следует задаться вопросом: является ли познание природы выгодным для человечества, или же это познание вредно». К сожалению, сбылись оба предсказания великого ученого: человечество получило очень эффективный (и практически неисчерпаемый) источник энергии, и создало атомное оружие, уничтожающую силу и вредные последствия его использования нельзя сравнить ни с какими другими видами оружия. Ионизирующие излучения действительно представляют опасность для всех живых систем, в т.ч. и для человека. При больших дозах они вызывают серьезные поражения тканей, которые могут привести и к летальному исходу. Малые дозы ионизирующих излучений могут вызвать злокачественные заболевания, индуцировать генетические мутации, проявляющиеся как в фенотипе облученного организма, так и его потомков. Наибольшую дозу радиоактивного излучения большинство людей получают от излучений окружающей среды ( излучения воздуха, почвы, материалов, из которых построены дома и другие объекты, космическое излучение). Совокупность ионизирующих излучений, излучаемых источниками окружающей среды, называют природным радиационным фоном. Дополнительную к фоновой дозе порцию ионизирующих излучений, некоторые люди могут получить при выполнении своих профессиональных обязанностей (врач-рентгенолог, работник атомной электростанции, научный работники и др.). Кроме того, организм каждого человека может поглотить дополнительную дозу ионизирующих излучений при медицинских процедурах, при пользовании воздушным транспортом, от бытовых приборов и др. Так, при полете в сверхзвуковом самолете в течение 4-5 часов, пассажир получает дозу излучения 40 - 50 мкЗв, т.е. за 10 полетов пассажир набирает 500 мкЗв или 0,5 мЗв. Согласно нормам радиационной безопасности, эта доза составляет половину предельно допустимой дозы за год для гражданина России. За 5 часов работы у монитора компьютера, тело человека может поглотить до 20 мкЗв эквивалентной дозы ионизирующего излучения. При такой интенсивности работы, за 10 – 20 недель, он получит дозу около 1 мЗв, что является предельно допустимой дозой для человека, чья профессиональная деятельность не связана с радиацией. Однократная рентгенография грудной клетки человека (флюорография) сопряжена с поглощением 150-200 мкЗв рентгеновского излучения. При использовании рентгенографии в стоматологических исследованиях, поглощенная ротовой полостью и прилегающими тканями доза может достигать до 3 мЗв. Зиверт – единица измерения эквивалентной дозы (более подробно см. на стр. ) Как видно из приведенных примеров, резервы уменьшения получаемых дополнительных доз радиации для отдельного человека заключаются в таких бесспорных формах деятельности человечества, как медицинская диагностика и лечение, пользование самолетами и бытовой техникой. Поэтому чтобы грамотно использовать возможности атомной энергетики и других источников ионизирующих излучений, уменьшить получаемые отдельным человеком дозы, минимизировать вредное влияние ионизирующих излучений на живую природу, необходимо знать, что собой представляет радиация и как она воздействуют на живые организмы. Этими вопросами и занимается наука радиобиология. Основной задачей радиобиологии является познание общих закономерностей биологического ответа на ионизирующие воздействия, на основе которых можно было бы управлять ответными реакциями организма и уменьшить вредное воздействие излучения на него. Прежде всего, необходимо однозначно уяснить, что мы должны понимать под терминами «радиоактивность», «радиация», «ионизирующие излучения». Радиоактивность - явление самопроизвольного распада ядер некоторых элементов с испусканием ионизирующих излучений. Таким образом, ионизирующие излучение (ионизирующая радиация) является следствием радиоактивности. Однако, ионизирующие излучения могут иметь и иное, «нерадиоактивное», происхождение, например, рентгеновское излучение, космическое излучение, излучение электронно-лучевых трубок. Но физическая природа этих излучений такая же, как и у излучений радиоактивного источника. Действие ионизирующих излучений радиоактивного и нерадиоактивного происхождения на живые системы абсолютно одинаково. Поэтому термины «ионизирующее излучение», «радиационное излучение», «радиация» являются взаимозаменяемыми. Решение основной задачи радиобиологии сопряжено с большими трудностями. В первую очередь, для ее решения необходимо понять и разрешить основной, так называемый «радиобиологический парадокс». Это понятие было введено Н.В. Тимофеевым-Ресовским. Этим термин выражает несоответствие между ничтожной величиной поглощенной живой системой энергии ионизирующего излучения и крайне высокой степенью выраженности реакций биологического ответа, вплоть до летального эффекта. Так, однократное облучение рентгеновскими лучами в дозе 10 Гр, абсолютна летальна для всех млекопитающих, включая и человека. Если условно перевести это количество энергии в тепловую энергию , то оно повысит температуру тела человека всего на 0,001 °С. Такое количество энергии значительно меньше тепловой энергии, получаемого человеческим организмом от выпитой чашки горячего чая. Энергию смертельной дозы ионизирующего излучения можно сравнить и с механической энергией. Ее количество будет эквивалентно работе, выполняемой человеком при подъеме груза 70 кг на высоту 40 см. Причины того, почему такое ничтожное количество поглощенной организмом энергии ионизирующего излучения приводит к катастрофическим для организма последствиям, составляет загадку радиобиологического парадокса. Раскрытие механизмов проявления этого парадокса могло бы решить основную задачу радиобиологии. Для этого необходимо привлечение многих смежных дисциплин: физики, химии, биохимии, физиологии, генетики, цитологии, медицины и др. Особенностью радиобиологической науки является то, что она является экспериментальной дисциплиной. Все утверждения в радиобиологии должны быть подтверждены экспериментально, причем на всех уровнях организации биологических систем, от молекулярного до популяционного уровня. Еще одна особенность радиобиологии то, что исследования в этой области науки носят, в основном, прикладной характер, и направлены на овладение способами искусственного управления лучевыми реакциями организмов. В процессе изучения многочисленных радиобиологических эффектов, в этой науке сформировались специфические экспериментальные методы. Этими методами исследуются действие радиации на различные модельные системы на молекулярном, клеточном, организменном, популяционном уровнях. Более чем за 100 лет развития радиобиологии, в ней накоплен огромный фактический материал, прежде всего феноменологического плана, обобщение которого позволило построить стройную систему представлений, допускающих их экспериментальную проверку. История возникновения радиобиологии Возникновение радиобиологии как науки обусловлено тремя великими научными открытиями конца 19 века:. 1895 год - открытие Конрадом Рентгеном Х-лучей (рентгеновского излучения); 1896 год- открытие Анри Беккерелем явления естественной радиоактивности; 1898 год- получение Марией Склодовской и Пьером Кюри первых радиоактивных элементов - полония и радия. Остановимся более подробно на открытиях, предшествующих появлению радиобиологии. Вильгельм Конрад Рентген, руководитель кафедры физики Вюрцбургского университета, проводил эксперименты с газоразрядными (Круксовыми) трубками. 8 ноября 1895 года, закончив эксперименты, он выключил свет и заметил в темноте зеленоватое свечение, исходившее от кристаллов платино-синеродистого бария. Оказалось, что Рентген забыл выключить Круксову трубку, которая была обернута в черную бумагу. Свечение прекращалось при выключении трубки. Рентген знал, что катодные лучи (поток электронов), как и видимый свет, не проникают через черную бумагу. Его осенила гениальная догадка, что в Круксовой трубке под напряжением возникает неизвестное новое, неизвестное до этого, излучение, которое он так и назвал «неизвестные лучи или Х-лучи». Через 50 дней (28 декабря 1895 года) он представил рукопись, где коротко описал результаты своих исследований. К этой работе он приложил фотографический (рентгеновский) снимок кисти своей руки. В начале января 1896 года эта брошюра, названная «О новом виде лучей» была напечатана, и в ближайшие недели появились переводы на английском, французском, итальянском и русском языках. Русский перевод был напечатан в Петербурге 16 января 1896 года и содержал первый рентгеновский снимок, сделанный российскими исследователями. 23 января 1896 года состоялось триумфальное выступление В. Рентгена на заседании общества естествоиспытателей. В. Рентген, будучи физиком, не имел отношения к медицине. По ходу лекции, он попросил приложить руку к своей установке председателя общества естествоиспытателей, известного швейцарского врача-анатома Рудольфа Келликера. После проявления фотопластинки была получена рентгенограмма, изображающая костное строение руки ученого вместе с кольцом, надетым на палец! Как специалист по анатомии, Р. Келликер был потрясен результатом опыта и теми перспективами в медицине, который открывал этот метод. Он предложил назвать неизвестное излучение именем первооткрывателя. 10 декабря 1901 года Вильгельму Рентгену за это открытие была присуждена первая Нобелевская премия в области физики. Значение открытия В. Рентгена трудно переоценить. Более чем 100 лет рентгеновский метод диагностики остается одним из самых точных и объективных методов в медицинской практике и широко используется в современной медицине. В 1979 году за разработку компьютерного рентгеновского томографа была присуждена Нобелевская премия Г. Хуансфилду и Мак-Кормаку. Приборы с использованием рентгеновских лучей широко применяются и в других областях науки (физике, химии, биологии) и практической деятельности, например, рентгеноструктурный анализ, рентгеноскопия. Открытие Рентгена послужило непосредственным импульсом к открытию явления естественной радиоактивности, которое было сделано через несколько месяцев спустя. Это открытие было сделано французским ученым, профессором физики Парижского музея естественной истории Анри Беккерелем. А. Беккерель исследовал явления люминесценции, интересовался, естественно, и загадочными Х-лучами. Изучая индуцируемое солнечным светом свечение различных минералов, А. Беккерель обнаружил, что такими свойствами обладают и соли урана. Он предварительно выдержанную при солнечном освещении минерал, заворачивал в темную бумагу и выдерживал в течение определенного времени в темноте вместе с фотопластинкой. При проявлении фотопластинки обнаруживалось, что засвечивалось только та часть пластинки, где лежала соль. Этими опытами А. Беккерель показывал, что солнечный свет индуцирует в минералах свечение, которое проникает через черную бумагу. При проведении очередного эксперимента, день оказался пасмурным, и Беккерель решил отложить опыт до солнечного дня. Приготовленную пластину с кусочком минерала он положил в ящик стола. Через два дня появилось солнце, и можно было сделать опыт. Однако Беккерель решил проявить не засвеченную фотопластинку и обнаружил точные очертания креста, построенного из солей урана. Таким образом, он обнаружил лучи, которые самопроизвольно испускались ураном, т.е. явление радиоактивности. Пионерами изучения природы радиоактивности стали супруги: Мария Склодовская-Кюри и Пьер Кюри. В течение нескольких лет совместной работы они выделили первые радиоактивные элементы - полоний (июль, 1898 год) и радий (декабрь, 1898 год). Первый элемент был назван в честь родины Марии - Польши, а слово радий означает «лучистый». Термин «радиоактивность» имеет свое происхождение от слова «радий». В 1903 году всем первооткрывателям радиоактивности были присуждены Нобелевские премии. В 1911 году Мария Кюри получает вторую Нобелевскую премию. В 1935 году за открытие явления искусственной радиоактивности Нобелевская премия была присуждена дочери и зятю Марии Кюри - Ирен Кюри и Фредрик -Жолио-Кюри. Они доказали возможность получения радиоактивных изотопов исскуственным путем и предсказали возможность использования реакций деления ядер для получения энергии. Этапы развития радиобиологии Огромные возможности рентгеновских лучей были оценены буквально в считанные месяцы, и рентгеновская техника стала развиваться очень быстро. Рентгеновские аппараты начали широко использовать медицинской практике. Так, уже летом 1898 года Британскую армию в Судане сопровождала передвижная рентгеновская установка, предназначенная для определения локализации пуль и осколков у раненых солдат. Сразу же после открытия Рентгена, начались интенсивные исследования действия рентгеновских лучей на живые организмы. Одним из первых исследователей в этой области является наш соотечественник И.Ф. Тарханов. Он показал, что рентгеновские лучи изменяют различные физиологические показатели животных и насекомых. Он же выдвинул предположение, что рентгеновские лучи можно использовать для лечения различных заболеваний. Уже 1896 году появились первые сообщения о различных поражениях кожи у лиц, облученных рентгеновскими аппаратами. Немецкий ученый - врач Г. Фрибен описал первый случай рака кожи вызванный облучением. Американец Дж. Джилман впервые использовал рентгенотерапию для лечения рака. К нему обратился ученый-физик И. Груббе, получивший сильные ожоги рук при повторении опытов К. Рентгена. Врача сильно заинтересовало поражающее действие рентгеновских лучей на человеческие ткани и клетки. Он предположил, что рентгеновские лучи могут подавлять и развитие опухолевых клеток. Дж. Джилман отправил к физику безнадежную больную раком женщину для облучения рентгеновскими лучами. Этот сеанс лечения был проведен 29 декабря 1896 года, т.е. через год после открытия рентгеновского излучения. Эффект лечения, по-видимому, был положительным, так как И. Груббе прекратил свои исследования в области физики и начал заниматься рентгенотерапией раковых заболеваний. Поражение кожных покровов возникали и после воздействия лучами радия. Пьер Кюри, желая выяснить их влияние на кожу, специально облучил радием свою руку. В сообщении, сделанном имв Парижской Академии наук, он подробно описал процесс поражения кожи. Долгое время объектом наблюдения и экспериментов были покровные ткани животных и человека (кожа), так никто не знал, что излучение влияет и на более глубоко расположенные ткани. Одним из первых ученых, исследовавших действие ионизирующих излучений на различные органы животных, был наш соотечественник Е.С. Лондон. Он впервые обнаружил летальный эффект радия на мышей при исследовании его действия на различные органы этих животных. Результаты своих исследований Е. Лондон обобщил в работе «Радий в биологии и медицине», которая была опубликована 1911 году. Эта книга является первой в мире монографией по радиобиологии. Публикация этой работы ознаменовала конец 1 этапа развития радиобиологии, характеризующегося преимущественно работами описательного характера. Тем не менее, на этом этапе развития, были обнаружены два очень важных факта. Первый факт- торможение клеточного деления при облучении ( М.Корнике, 1905 год), второй - различные реакции (по степени выраженности) различных клеток на облучение. Этот факт обнаружили французские ученые И. Бергонье и Л. Трибондо в 1906 году. В современной радиобиологии их выводы называют законом (правилом) Бергонье и Трибондо. Суть этого правила заключается в том, что клетки обладающие способностью к делению (менее дифференцированые), более радиочувствительны, чем созревшие, дифференцированные клетки. Или говоря иначе, развитые дифференцированные клетки тканей более устойчивы к действию радиации, чем молодые, делящиеся клетки. Второй этап развития радиобиологии связан с разработкой и становлением количественных методов исследований. Этот период характеризуются массовыми экспериментами на популяциях клеток и организмов, с количественным представлением результатов на специальных кривых, отражающих зависимость радиобиологического эффекта от дозы излучения. Такой способ анализа результатов радиобиологических экспериментов и в настоящее время является одним из основных методов радиобиологии. На этом этапе развития радиобиологии начались исследования механизмов радиобиологического эффекта. В 20-х годах была предложена гипотеза, объясняющая радиобиологический эффект дискретными событиями: актами ионизации атомов и молекул в дискретном объеме (С. Дессауэр, К. Блау, Е. Алтенбургер). Большое значение для развертывания радиобиологических исследований в России имело создание Общества рентгенологов и радиологов и созыв 1 Всероссийского съезда этого общества в 1916 году. Дальнейшему развитию радиобиологических исследований способствовало открытие в г. Петрограде в 1918 году первого специализированного научного учреждения в нашей стране - Института рентгенологии и радиологии. В дальнейшем такие институты были созданы в Киеве: Украинский центральный рентгенорадиологический и онкологический институт (1919 г.) и в Москве: Центральный НИИ рентгенологии и радиологии (1924 г.). В 1925-26 годы российские исследователи Г.А. Надсон и Г.Ф. Филлипов исследовали действие ионизирующих излучений на генетический аппарат клетки и обнаружили мутагенное действие радиации. Впоследствии эти опыты были повторены американцем Г. Меллером, который показал мутагенный эффект ионизирующих излучений на дрозофилах. Открытие мутагенного эффекта ионизирующих излучений послужили толчком бурному развитию радиационной генетики. Мутагенное действие рентгеновских лучей на растения впервые показал в 1928 году Л. Стадлер. Возможность использования радиационного мутагенеза в селекции растений было показано в работах Л.Н. Делоне (1932) и Л.А. Сапегина (1934). Результативные эксперименты по радиационной генетике животных были выполнены в 1933-35 годах под руководством П.Ф.Рокицкого. Как это не парадоксально, бурному развитию радиобиологии в значительной степени способствовала и способствует наличие ядерного оружия и угроза его использования. Особенно интенсивное развитие радиобиологии началось после использования США атомного оружия в конце II мировой войны. Неотложной задачей правительств многих стран стала разработка способов противолучевой защиты, лечения радиационных поражений. Поэтому в 50-ые годы XX века во всем мире начали создавать крупные радиобиологические центры. В России и других странах, входивших в состав СССР, такие центры были созданы в Москве, Ленинграде, Киеве, Минске, Новосибирске, Алме-Ате и других регионах. В 50-ых годы начинается третий, современный этап развития радиобиологии. Начиная с этого времени, происходит непрерывное возрастание уровня радиационного фона вследствие многочисленных испытаний ядерного оружия в атмосфере, на поверхности земли под водой и под землей. По данным НКДАР ООН, при испытаниях ядерного оружия, проведенных до 1963 года, суммарная мощность взорванных бомб составила 511 мегатонн. Суммарное выпадение радионуклидов от этих взрывов на поверхность Земли составило более 7000 МКи. Третий этап развития радиобиологии характеризуется большим количеством целенаправленных экспериментальных работ по действию ионизирующих излучений на живые системы различных уровней организации. На этом этапе развертываются исследования по использованию ионизирующих излучений в различных областях биологии, медицины, сельского хозяйства, поиску способов защиты от поражающего действия радиации. В первую очередь, необходимо отметить вклад сотрудников Ок-Риджской национальной лаборатории (США), где была реализована крупная программа исследований по оценке радиочувствительности сельскохозяйственных животных различных видов, по изучению воспроизводительной способности животных в ранние и поздние сроки после облучения, возможность использования продукции животноводства после облучения. В 60-70 -ые годы в Калифорнийской военно-морской лаборатории США был проведен цикл крупномасштабных исследований на домашних животных по изучению их радио- устойчивости, механизмов репарации клеток и тканей после радиационного поражения. Результаты этих экспериментов имеют большое общебиологическое значение. В нашей стране наиболее крупные работы о влиянии радиации на животных проводились во Всероссийском институте экспериментальной ветеринарии, в ВНИИ ветеринарной вирусологии и микробиологии, Московской ветеринарной академии. Начиная с 50-х годов, интенсивные исследования действия ионизирующей радиации на метаболические процессы, на регуляторные системы клеток проводятся в Институте биофизики РАН под руководством А.М. Кузина. Фундаментальные работы по радиочувствительности растений в онтогенезе и возможности использования ионизирующей радиации в регуляции физиолого-биохимических процессов проведены Н.Ф.Батыгиным и другими сотрудниками Агрофизического института РАСХН. Большие успехи в изучении проблемы радиоустойчивости растений и их защиты от поражающего действия ионизирующих излучений достигнуты и сотрудниками Института физиологии растени и генетики Национальной АН Украины (Д.И.Гродзинский). Большой вклад в изучение радиочувствительности растений внесли сотрудники Брунхейвенской национальной лаборатории США, возглавляемой А.Х. Спэрроу ( разработка теории мишеней, роль НК в радиационном поражении растений). Большой удельный вес в современных радиобиологических исследованиях занимают работы по изучению миграции радионуклидов по биологическим и пищевым цепям. Исследования в этом направлении начались в 50-ых годах, после проведения большого количества ядерных взрывов на Земле, в результате чего в биосферу поступило большое количество радиоактивных продуктов. Быстрыми темпами увеличивалась зараженность поверхности Земли радионуклидами. Так, плотность загрязнения почвы 90Sr в районе г. Токио в конце 1954 года составляла 1 мКи/км2, в 1955 увеличилась до 2, в 1956 году повысилась до 5,5, а в 1957 году достигла 8 мКи/км2. Кроме проведения ядерных и термоядерных взрывов, сильному загрязнению больших территорий способствовали аварии на атомных электростанциях и в производствах военного назначения. В связи с этим, стали актуальными исследования закономерности загрязнения продуктов питания, миграции радионуклидов в цепи «почва - растения - животные - продукция животноводства – человек». Работы в этом направлении начались в нашей стране и за рубежом, положив начало появлению нового раздела радиобиологии -радиоэкологии. В 1948 году была создана биофизическая лаборатория под руководством проф. В.М.Клечковского в Тимирязевской сельскохозяйственной академии. В этой лаборатории, впервые в нашей стране, начались работы о закономерностях поведения радионуклидов в звене «почва –растение -животное». Ученые лаборатории выполнили фундаментальные исследования о сорбции и трансформации продуктов ядерных делении в почвах, о поступлении радионуклидов в культурные растения. Благодаря работам этих исследоваетелей была начата разработка методов и способов снижения поступления нуклидов в корма и продукты питания. В дальнейшем исследования аналогичного характера были начаты в Агрофизическом НИИ, Почвенном институте им. В.В. Докучаева, в институте геохимии и аналитической химии им. В.И.Вернадского, МГУ им. М.В.Ломоносова, в Институте биологии Уральского филиала АН СССР и т.д. Большой вклад в оценку радиационно-гигиенической значимости продуктов питания как источников поступления в организм человека радионуклидов искусственного и естественного происхождения внесли ученые Ленинградского НИИ радиационной гигиены. Важное направление в радиобиологии- использование радиоактивных (меченых) индикаторов в различных областях биологической, медицинской, ветеринарной науки и практики. Первые работы по использованию меченых атомов в сельскохозяйственной биологии нашей стране были начаты в Московской сельскохозяйственной академии им. К.А. Тимирязева под руководством Д.Н.Прянишникова. Ученые академии ( Е.Н.Гапон, Д.Д.Иваненко, А.Г.Шестаков, В.В.Рачинский) внесли большой вклад в разработку и использование метода радиоактивных индикаторов в агрохимии и растениеводстве. Проблемами радиобиологии в это время занимались и внесли нбольшой вклад в эту науку Кроме проведения ядерных и термоядерных взрывов, сильному загрязнению больших территорий способствовали аварии на атомных электростанциях и в производствах военного назначения. такие ученые как С.Н. Ардашников, Ю.А. Керкис, Г.М Франк, Б.Н. Тарусов., Н.В.Тимофеев-Ресовский. В заключение хотелось бы отметить, что любой образованный человек в наше время должен обладать определенным минимумом знаний по радиобиологии. В связи с этим возникает необходимость просветительской работы среди людей, в первую очередь, среди детей, по вопросам радиобиологии, т.е. об источниках ионизирующих излучений, о дозах, действии ионизирующих излучений на человека и т.д. Такая работа, естественно, должна проводиться преподавателями, в первую очередь преподавателей биологии. Я надеюсь, что, изучив курс радиобиологии, вы будете обладать определенными знаниями и навыками, и сможете грамотно довести их до своих учеников или других интересующихся этими вопросами лиц. Контрольные вопросы и задания: Укажите связь радиобиологии с другими отраслями науки. Когда появилась наука радиобиология? Какие научные открытия обусловили появление науки радиобиологии? Объясните значение термина «радиобиологический парадокс» ? Обьясните сущность закона Бергонье и Трибондо ? В чем заключается основная задача науки радиобиологии? Охарактеризуйте основные этапы развития радиобиологии Каковы причины быстрого развития радиобиологии в 50-60 гг. 20 века? Назовите ученых, внесших наиболее весомый вклад в развитие радиобиологии. Как Вы понимаете термины «радиоактивность», «радиация», «ионизирующее излучение»? Кто впервые использовал рентгеновские лучи для лечения раковых опухолей? Лекция 2. Основные термины и определения, используемые в радиобиологии. Типы реакций распада ядер. Типы ионизирующих излучений. Рассмотрим термины и определения, которые используются в радиобиологической науке и на практике. Радиоактивность - явление самопроизвольного распада ядер радиоактивных атомов с испусканием ионизирующих излучений. Радионуклид - радиоактивные атомы (изотопы) с определенными атомными номерами и массовыми числами. Радионуклидный источник - источник ионизирующего излучения, содержащий радионуклид или смесь радионуклидов. Радиоактивное загрязнение - присутствие радиоактивных веществ техногенного происхождения на поверхности или внутри материалов, в воздухе, в окружающей среде, на одежде, коже или внутри человеческого тела, которое может привести к облучению в индивидуальной дозе 10 мкЗв/год или коллективной дозе 1чел- Зв /год. Радиочувствительность (радиоустойчивость) - чувствительность (устойчивость) биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Источник ионизирующих излучений - устройство или радиоактивное вещество, испускающее или способное испускать ионизирующее излучение. Источник излучений техногенный - источник ионизирующего излучения, специально созданный для полезного применения этого излучения или являющийся побочным продуктом технической деятельности (рентгеновский аппарат, телевизор, монитор, приборы, содержащие радионуклиды и т.д.). Источник излучений открытый – источник, содержащий радионуклиды, которые могут попасть в окружающую среду. Источник излучений закрытый - источник ионизирующего излучения , устройство которого исключает поступление содержащихся в нем радионуклидов в окружающую среду в условиях применения и износа, на которые он рассчитан. Источники ионизирующих излучений природные - источники излучений природного происхождения: космическое излучение, излучения почвы, воды, воздуха, строительных материалов и т.д. Доза излучения - количество энергии излучаемой источником (полем) излучения или поглощенной объектом облучения . Облучение радиационное - поглощение энергии ионизирующего излучения живыми системами. Облучение может быть внешним, когда источник излучений находится вне организма и внутренним - от радионуклидов попавших внутрь живого организма. Облучение аварийное - облучение, возникающее в результате радиационной аварии. Облучение природное – облучение, обусловленное природными источниками ионизирующего излучения. Облучение медицинское - облучение пациентов и других лиц в процессе медицинского обследования и лечения. Облучение профессиональное - облучение работников (персонала) при работе с техногенными источниками излучения. Облучение потенциальное - облучение, которое может произойти в будущем (например, результате радиационной аварии), но отсутствующее при обычных условиях. Персонал - лица, работающие с техногенными источниками ионизирующих излучений (группа А) или лица, находящиеся по условиям работы в сфере воздействия ионизирующего излучения (группа Б). Отходы радиоактивные - не подлежащие дальнейшему использованию радиоактивные вещества в любом агрегатном состоянии, в которых содержание радионуклидов превышает установленные нормы. К радиоактивным отходам относятся: отработавшее ядерное топливо; отработавшие свой ресурс или поврежденные источники радионуклидов; извлеченные из недр и складируемые в отвалы и хранилища породы, руды и отходы обогащения и выщелачивания руд, в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными правовыми актами; материалы, изделия, оборудование, биологические объекты в которых содержание радионуклидов превышает уровни, установленные нормативными правовыми актами. Дозиметрия – комплекс способов, методов определения доз ионизирующих излучений. Дозиметр- прибор для измерения мощности экспозиционной дозы (подробно см. лек.?). Радиометрия – комплекс способов, методов идентификации и количественного измерения ионизирующих излучений, радиоактивных элементов по интенсивности излучения. Радиометр – прибор для измерения активности радионуклида(подробно см. лек.?). Дезактивация - удаление радиоактивных веществ с какой-либо поверхности или какой-либо среды, в т.ч. и из организма человека. Радиационный риск - вероятность того, что у человека в результате облучения возникнет какой-либо вредный эффект. Эффекты облучения детерминированные - клинически выявляемые вредные биологические эффекты облучения, в отношении которых предполагается существование порога эквивалентной дозы. Выше порога эквивалентной дозы тяжесть эффекта зависит от дозы, ниже – эффект не обнаруживается. Эффекты облучения стохастические – вредные биологические эффекты облучения вероятностного характера, не имеющие дозового порога. Вероятность возникновения этих эффектов пропорционально эквивалентной дозе, а тяжесть их проявления не зависит от дозы. |