Loading AI tools
Радиобиология, или радиационная биология — наука, изучающая действие ионизирующих и неионизирующих излучений на биологические объекты (биомолекулы), клетки, ткани, организмы, популяции)[1]. Особенностью этой науки является строгая измеряемость воздействующего фактора, что обусловило развитость математических методов исследования. Другой особенностью радиобиологии является востребованность её прикладных приложений — в медицине и в радиационной защите[2].
| Наука | |
| Радиобиология | |
|---|---|
| Тема | Естествознание |
| Период зарождения | начало XX века |
| Основные направления | радиационная генетика, радиоэкология, радиационная гигиена, радиационная эпидемиология |
| Центры исследований | МРНЦ, Федеральный медицинский биофизический центр им. А. И. Бурназяна, Ливерморская национальная лаборатория, Оксфордский институт радиационной онкологии |
| Значительные учёные | Н. В. Тимофеев- Ресовский |
 Медиафайлы на Викискладе | |
Радиобиология, ранее являясь самостоятельной дисциплиной, превращается сейчас в междисциплинарную науку и имеет тесные связи с рядом теоретических и прикладных, биологических и медицинских областей знаний.
Код науки по 4-значной классификации ЮНЕСКО (англ.) — 2418 (раздел — биология)[3].
Фундаментальными задачами, составляющими предмет радиобиологии, являются:
- вскрытие общих закономерностей биологического ответа на воздействие ионизирующих излучений, в том числе и объяснение радиобиологического парадокса
- управление радиобиологическими эффектами.
Существуют две противоположные и одинаково неправильные точки зрения на облучение и вред его для человека — радиоэйфория и радиофобия.
В соответствии с объектами радиобиологических исследований (уровней организации живого) в радиобиологии выделяют 3 раздела:
- Радиобиология сложных систем (экологические системы, популяции, многоклеточные организмы, органы и ткани)
- Клеточная радиобиология (клетки, клеточные органеллы, биологические мембраны)
- Молекулярная радиобиология (макромолекулы, «малые молекулы»).
Важной чертой радиобиологических методов исследования является количественное сопоставление рассматриваемого эффекта с вызвавшей его дозой излучения, её распределением во времени и объёме реагирующего объекта.
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»,созданная Н. В. Тимофеевым-Ресовским с соавторами, 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 немишенным эффектам облучения (например,эффект «свидетеля»).
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. |
Ф. Дессауэр · Л. Грэй · Н. В. Тимофеев- Ресовский · А. 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
|
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 · Р. Б. Стрелков · 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. Летавет · Ф. Г. Кротков · В. Я. Голиков · У. Я. Маргулис · А. В. Севанькаев · Ю. Б. Кудряшов · Е. Ф. Конопля · |
| Четвертый этап с 1986 года по настоящее время |
И. И. Сусков · В. А. Шевченко · Д. М. Спитковский · Е. Б. Бурлакова · И. Е. Воробцова · С.В. Гудков · H. R. Withers · J. Ward · H. Nagasawa · J. Little · C. Mothersill · C. Seymour · O. V. Belyakov · M. Folkard · K. Prise · B. Michael · K. Baverstock · M. Joiner · B. Marples · P. Lambin · A. Brooks · T. Elsasser · M. Scholz · T. Day · G. Zeng · A. Hooker · T. Neumaier · J. Swenson · C. Pham · A. Polyzos · A. Lo · P. Yang · J. Dyball · O. Desouky · N. Ding · G. Zhou · А. Н. Котеров · А. А. Вайнсон · Y. Ogawa |
В формировании радиобиологических эффектов различают следующие стадии:
- Физико-химическая стадия — прямое или косвенное действие излучения на молекулы-мишени.
- Биохимическая стадия — действие излучения на основные компоненты радиочувствительных клеток с последующим изменением их метаболизма.
- Биологическая стадия — генетические и отдаленные эффекты облучения.
- Длительность стадий от 10−18 до 1012 секунд.
- Некоторые стадии обратимы и могут быть модифицированы.
- Выраженность эффекта зависит от радиочувствительности объекта и дозы излучения. Ряд повреждений может быть восстановлен.
Радиационная цитология (радиобиология клетки) изучает влияние излучений на строение и функции клеток, а именно:
Основные изменения
- Нарушения дифференцировки и деления клеток.
- Трансформация их в злокачественные клетки.
- Репродуктивная и интерфазная гибель клеток
Причины нарушений
- Повреждение ядер, хромосом, других ядерных органелл.
- Повреждение биологических мембран.
| Основные направления в радиобиологии |
|---|
|
Радиобиологию изучают во многих научных центрах и университетах. Вот некоторые из них:
- Лаборатория радиационной биологии Объединенного института ядерных исследований
- Кафедра биофизики, радиационной физики и экологии Национального исследовательского ядерного университета (МИФИ)
- Лаборатория радиационной биофизики МГУ
- Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России
- Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
