РБ лекция_2

1. Ключевые понятия радиобиологии

Радиоактивность
Радиочувствительность

2. Ключевые понятия радиобиологии

Радиоактивность
самопроизвольный
распад ядра с
выделением
различных видов
излучений, энергии
и превращением
одних элементов в
другие

3. Ключевые понятия радиобиологии

Радиочувствительность
выраженность
лучевого
повреждения клеток
и тканей, способность
их к восстановлению
после облучения.

4. Радиочувствительность

Пример крайне низкой радиочувствительности:
Бактерии обнаруженные в канале ядерного реактора.
Micrococcus radiodurens
(микрококк
радиорезистентный)

5. Радиочувствительность

Индивидуальная
Видовая
Вид
Птицы
Рыбы
Кролик
Змеи
Насекомые
Растения
гибель 50%
8-20 Гр
8-20 Гр
9-10 Гр
80-200 Гр
10-100 Гр
10-1500 Гр
- степень
радиочувствительнос
ти сильно варьирует
внутри одного вида
- для отдельного
индивидуума может
зависеть от возраста
и пола

6. Радиочувствительность

Органная радиочувствительность зависит от
радиочувствительности тканей
Классификация органов по радиочувствительности:
самые радиочувствительные (лимфоидные органы,
красный костный мозг, гонады, тонкий кишечник)
средняя степень радиочувствительности (кожа,
эндокринные железы)
радиорезистентные (печень, почки, головной мозг)

7. Радиочувствительность

Деление тканей на радиочувствительные и
радиорезистентные – условно, так как зависит от
избранного критерия.
Ткани, относящиеся к радиорезистентным по
непосредственным лучевым реакциям, оказываются
чувствительными по отдаленным последствиям

8. Радиочувствительность

Изучение природы радиочувствительности и механизмов ее
регуляции имеет большое теоретическое значение и
большое прикладное значение, особенно для медицины
(возможность искусственного управления
радиочувствительностью тканей)

9. Радиочувствительность

Радиочувствительность – синоним поражаемости
изучаемых объектов (радиопоражаемости)
Радиорезистентность (радиоустойчивость) – понятие
альтернативное радиочувствительности

10. Радиочувствительность

Радиочувствительность – многочисленные реакции
биосистемы на воздействие ионизирующего излучения.
Радиочувствительность может характеризоваться любой
регистрируемой реакцией, вне зависимости от ее значения
для жизнеспособности объекта
Сравнение радиочувствительности разных объектов нужно
производить по степени проявления данной реакции

11. Радиочувствительность

?!
Многие лучевые реакции строго специфичны для
определенных объектов (тканей и систем) и
отсутствуют у других
Пример: универсальная реакция клеток на облучение –
задержка деления, легко выявляется в активно
пролиферирующих тканях и не может быть обнаружена в
тканях, где клеточное деление выражено слабо
Мы не можем использовать эту реакцию для оценки
радиочувствительности.

12. Радиочувствительность

?!
Многие лучевые реакции строго специфичны для
определенных объектов (тканей и систем) и
отсутствуют у других
Пример: функциональные реакции, являющиеся
проявлением высокодифференцированных свойств
определенных тканей, органов, систем (активация и
ингибирование специфического метаболизма –
ферментных систем, гормонов и т.п.)
Мы не можем использовать эти реакции для оценки
радиочувствительности.

13. Радиочувствительность

?!
Многие лучевые реакции строго специфичны для
определенных объектов (тканей и систем) и
отсутствуют у других
Пример: даже на уровне клетки можно зарегистрировать
самые различные летальные и нелетальные реакции на
облучение (биохимические, морфологические и т.п.). Эти
реакции могут по-разному проявляться во время разных
клеточных циклов.
Мы не можем использовать эти реакции для оценки
радиочувствительности.

14. Радиочувствительность

!
Требование к критериям сравнительной оценки
радиочувствительности:
использование показателей поражения одного типа
эти показатели должны быть количественными
использование величины, обратной отношению доз
ионизирующего излучения, вызывающих
количественно равные специфические эффекты в
сравниваемых системах

15. Радиочувствительность

К большинству биологических задач применительны
такие интегральные критерии
радиочувствительности:
непосредственное изменение выживаемости
объектов в результате облучения
показатели поражения, связанные с выживаемостью

16. Радиочувствительность

Наиболее часто мерой радиочувствительности для
организма служит доза излучения, вызывающая
гибель 50 % особей за определённый срок наблюдения
(LD50) .

17. Радиочувствительность

Мерой радиочувствительности служит доза излучения,
вызывающая определённый уровень гибели
облучаемых объектов: для инактивации клеток —
показатель D37 или D0 на кривой выживаемости.
N – число выживших клеток, D – любая доза
облучения, D0 – доза, при которой доля живых клеток
уменьшается в е раз

18. Радиочувствительность

с увеличением дозы излучения увеличивается не только (и не
столько) степень поражения всех облученных клеток, сколько
доля пораженных, т.е. погибших клеток.
Характерные кривые выживания: 1 —
бактерии и гаплоидные дрожжи; 2 —
диплоидные дрожжи и клетки
млекопитающих; 3 — инфузории и амёбы.
Стрелками показан метод определения D0 и
DQ. Ось абсцисс — доза облучения (условные
единицы); ось ординат — выживаемость (%).
Масштаб полулогарифмический.

19. Радиочувствительность

Биологические особенности тканей и клеток
влияющие на радиочувствительность:
степень дифференцировки
пролиферативная активность
фаза клеточного цикла

20. Радиочувствительность

Некоторые условия среды, влияющие на
радиочувствительность:
гипотермия
гипертермия
гипогидротация
гипергидротация
гипоксия
гипероксигенация

21. Радиочувствительность

Помимо биологических особенностей и условий среды,
радиочувствительность клеток и организмов зависит
от:
физических свойств излучений
мощности дозы
особенностей фракционирования облучения
(продолжительность и кратность облучения –
используется при лучевой терапии)

22. Радиочувствительность

Радиочувствительность можно модифицировать с
помощью радиопротекторов и радиосенсибилизаторов
(лучевая терапия, радиационная защита)

23. Радиочувствительность

? Что такое радиочувствительность?
? Какие виды радиочувствительности существуют?
? Перечислите требования к критериям сравнительной
оценки радиочувствительности
?Что характеризует величина ЛД50?

24. Радиочувствительность

? В чем причина разнообразия радиочувствительности
? Каковы механизмы, определяющие естественную
радиочувствительность

25. Радиобиологические эффекты (РБЭ)

Радиобиологическими эффектами называются
изменения возникающие в биологических
системах при действии на них ИИ.
Сложность организма предполагает
многообразие радиобиологических эффектов.
Критерии их классификации: уровень
формирования, сроки появления, локализация,
связь с дозой облучения. Значение для судьбы
облученного организма, возможность передачи
по наследству последующим поколениям

26. Уровень формирования РБЭ

Молекулярный
Клеточный
Системный
Организменный
Популяционный

27. Молекулярный уровень формирования РБЭ

доля поврежденных молекул связана с
их молекулярной массой
доза: 10 Гр
0,015% молекул олигосахаридов
0,36% аминокислот
1% белков
100% нуклеиновых кислот

28. Молекулярный уровень формирования РБЭ

Во время митоза повреждения ДНК в клетке проявляются
хромосомными аберрациями.
Многие клетки погибают после облучения до митоза, а
следовательно и до появления хромосомных аббераций

29.

Основные виды радиационных поражений клетки: 1 - однонитчатые
(одиночные) разрывы в молекуле ДНК, 2 - двунитчатые (двойные)
разрывы ДНК, 3 - нарушение связи ДНК с белком, 4 - повреждение
структуры ДНК мембранного комплекса, 5 - разрушение ядерной
мембраны, 6 - повреждение мнтохондриальной мембраны

30. Клеточный уровень РБЭ

на клеточном уровне воздействие ИИ
вызывает интерфазную или
репродуктивную гибель клеток,
временный блок митозов и нелетальные
мутации

31. Системный уровень РБЭ

Действие ИИ на системном уровне характеризуется
цитопеническим эффектом, в основе которого лежат,
преимущественно, гибель клеток и радиационный блок
митозов

32. Организменный и популяционный уровень РБЭ

На уровне организма и популяции РБЭ классифицируется в
зависимости:
от сроков и локализации проявлений
характером связи с дозой
значением для судьбы облученного организма

33. Сроки проявления РБЭ

Ближайшие
Отдаленные

34. Ближайшие проявления РБЭ

Проявляются в сроки до нескольких месяцев после
облучения и связаны с развитием цитопенических
состояний в различных тканевых системах организма.
Примеры:
Острая лучевая болезнь
Острая лучевая реакция
Лучевой дерматит
-

35. Отдаленные РБЭ

Наступают спустя годы после облучения на фоне полной
регрессии основных клинических проявлений острого
поражения.
Примеры:
Опухоли
Дистрофические, склеротические гипопластические
процессы
Сокращение продолжительности жизни организмов,
перенесших острое лучевое поражение (2-6% видовой
продолжительности на каждый грей)
-
-

36. Локализация проявления РБЭ

В зависимости от органа или части тела, в которой они
регистрируются
Такая характеристика важна в лучевой терапии

37. Характер связи проявлений с дозой облучения

Стохастические
беспороговые
альтернативный характер
Нестохастические
пороговые
градиентная связь амплитуды с частотой

38. Характер связи проявлений с дозой облучения

Признаки стохастического эффекта:
Отсутствие порога (беспороговые)
Альтернативный характер
Пример:
Гибель клетки
Развитие опухолевого процесса
С увеличением дозы облучения вероятность
возникновения стохастического эффекта
возрастает, но качество эффекта не
изменяется.
Плато на графике связано с тем, что при
больших дозах часть организмов погибает
до развития соответствующего
стохастического эффекта

39. Характер связи проявлений с дозой облучения

Признаки нестохастического эффекта:
Пороговый характер
Градиентная связь эффекта (амплитуды) с
дозой
Пример:
Острая лучевая реакция
Обратимая стерильность мужчин
Если доза облучения превышает пороговую
величину, то нестохастический эффект
возникает со 100% вероятностью, а его
амплитуда (выраженность) будет монотонно
возрастать с увеличением дозы.
Знание дозовых порогов очень важно для
диагностики и профилактики лучевых
поражений

40.

Характер связи проявлений с
дозой облучения

41. Значение для судьбы облученного организма

Возможность передачи РБЭ по наследству следующим
поколениям.
Изменения в генетическом аппарате человека могут быть
унаследованы потомством лишь при условии, что
изменения возникли в половых клетках.
Генетические повреждения проявляются в виде врожденных
дефектов.

42. Значение для судьбы облученного организма

Наблюдение за детьми, чьи родители были облучены при
бомбардировке Японии: частота врожденных дефектов
не отличалась от других популяций
!!! Частота выкидышей на ранних сроках и бесплодия у
облученных женщин была значительно выше
????????????????????????
Врожденный дефект, являющий результатом облучения
эмбриона или плода – это проявление генетического
дефекта или соматического?

43. Значение для судьбы облученного организма

Горметический эффект в радиобиологии – повышение
жизнеспособности организмов под воздействием
облучения в малых дозах.
Примеры:
Повышение всхожести и прорастания семя при
использовании предпосевного излучения
Выращивание животных в изоляции от естественного
радиационного фона сопряжено со снижением
неспецифического иммунитета