Радиобиология. История и этапы развития

1. РАДИОБИОЛОГИЯ доцент кафедры судебной экологии с курсом экологии человека кандидат биологических наук Михайличенко Ксения

Юрьевна

2. История и этапы развития

Радиобиология – это наука, которая
исследует общие закономерности
биологического ответа на воздействие
ионизирующих и неионизирующих
излучений
1895 г. – открытие Вильгельмом Конрадом
Рентгеном Х-лучей
1896 г. – открытие Антуаном Анри Беккерелем
естественной радиоактивности урана
1898 г. – выделение Марией Склодовской-Кюри и
Пьером Кюри полония и радия

3. История и этапы развития

Этапы развития Радиобиологии
Первый этап – с 1895 по 1922 гг. – описательный этап,
связанный с накоплением данных и первыми
попытками осмысления биологических реакций на
облучения.
Уже на первом этапе развития радиобиологии
установлены два важных факта:
1) торможение
клеточного
деления,
вызываемое
ионизирующим излучением (1905 г.),
2) различие в степени выраженности реакции разных
клеток на облучение (1903 г.).
Закон Бергонье и Трибондо. Клетки тем более
радиочувствительны, чем большая у них способность
к размножению и чем менее определенно выражены их
морфология и функции, т.е. чем они менее
дифференцированы.

4. История и этапы развития

Второй этап – с 1922 по 1945 гг. – становление
фундаментальных
принципов
количественной
радиобиологии, характеризующийся стремлением связи
эффектов с величиной поглощенной дозы.
Этап обозначен массовыми экспериментами на
различных
популяциях
клеток
и
животных
с
количественным отражением результатов на кривых
доза-эффект.
К этому же периоду относится одно из эпохальных
событий радиобиологии – обнаружение действия
ионизирующих излучений на генетический аппарат
клетки.
Впервые эти наблюдения были сделаны нашими
соотечественниками Г.А. Надсоном и Г.Ф. Филипповым (1925
г.) в результате опытов на дрожжах. К сожалению, это
крупнейшее событие не получило тогда должной оценки, и
лишь после работ американского генетика Германа Мёллера,
описавшего в 1927 г. мутагенный эффект ионизирующих
излучений в экспериментах на дрозофиле, радиационно-

5. История и этапы развития

Третий этап – с 1945 по настоящее время – дальнейшее
развитие количественной радиобиологии на всех
уровнях биологической организации.
Особо интенсивное развитие радиобиологических
исследований началось в 1946 г., после взрывов
атомных бомб в штате Нью-Мексико, городах Хиросима
и Нагасаки. Это выдвинуло в качестве неотложной
задачи разработку способов противолучевой защиты и
лечения радиационных поражений, что потребовало
детального изучения механизмов радиобиологических
эффектов и патогенеза лучевой болезни.
Радиобиология сегодня – самостоятельная наука с
четко выделенными основными направлениями,
каждое из которых имеет свой собственный предмет
исследований и, соответственно, специфические
задачи.

6. Общая (фундаментальная) радиобиология

является отправной точкой для таких
направлений как:
1) медицинская радиобиология,
2) радиационная биохимия,
3) радиационная цитология,
4) радиационная генетика,
5) радиационная экология,
6) космическая радиобиология.

7.

Основной
парадокс
радиобиологический
состоит
в
большом
несоответствии между ничтожной величиной
поглощенной энергии и крайней степенью
выраженности реакций биологического объекта
вплоть до летального эффекта.
Облучение в дозе 10 Гр убивает всех
млекопитающих.
Если перевести эту энергию в тепловую, то
получится, что организм человека нагреется
только на 0,001 С.
При общем облучении человека в дозе 10 Гр
поглощается всего 167 калорий.

8. Основные принципы в радиобиологии, объясняющие радиобиологический парадокс:

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
Основные принципы в
радиобиологии, объясняющие
радиобиологический парадокс:
Принципы попадания и мишени
Представления о прямом и
непрямом действии радиации

9. Биологическое действие излучений на уровне клетки

Принцип попадания. При действии ИИ на клетки
конечный радиобиологический эффект будет зависеть
от случайных попаданий дискретных порций энергии в
жизненно важные микрообъемы внутри клетки.
Радиобиологические реакции осуществляются в том
случае, если в клетке произошло определенное число
"попаданий" в мишень.
Принцип мишени. При воздействии излучений на
биологические объекты не всякая передача энергии
ионизирующей частицей
приводит к лучевому
повреждению. Объем живых клеток гетерогенен по
своей радиочувствительности: в нем имеются
определенные участки (мишени), попадание в которые
и только в них приводит к поражению. Основная
«мишень» клетки – молекула ДНК.

10. Клетка, хромосомы

хромосомы

11. Хромосома, молекула ДНК

12. Различают два пути воздействия ионизирующего излучения на клетки:

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
Различают два пути воздействия ионизирующего
излучения на клетки:
Прямой путь – энергия излучения поглощается непосредственно в
самих макромолекулах (белках, ферментах, нуклеиновых кислотах), при
этом в результате разрыва химических связей происходит их
диссоциация (распад) и они теряют свои биологические функции.
Косвенный (непрямой) путь – энергия излучения поглощается
молекулами воды и других низкомолекулярных соединений клетки, в
результате чего такие молекулы распадаются с образованием вторичных
продуктов – свободных радикалов, обладающих большой химической
активностью. Конечные продукты этого процесса (радиолиза) – H*, OH*,
H30+, e-, H2O2 и др. – реагируют как между собой, так и с органическими
компонентами клетки, приводя к разрушению их молекул или к
включениям в структуру ДНК чужеродных белков.
Выделение энергии ИИ в ключевых структурах клетки, в первую
очередь ДНК, называемое «прямым действием» излучений, ответственно
за 10-20% лучевого поражения.
«Косвенное действие» радиации, при котором поражение жизненно
важных структур клетки осуществляется продуктами радиолиза
окружающей их воды, ответственно за 80-90% лучевого поражения.
Именно косвенное действие радиации усиливается или ослабляется с
помощью химических модификаторов.

13. Действие излучения на ДНК

прямое
косвенное

14.

Основные стадии в действии излучений на
биологические системы
Стадия
Процессы
Продолжительность
стадии
Физическая
Поглощение энергии излучения; образование
ионизированных и возбужденных атомов и
молекул.
10–16 - 10-15 с
Физикохимическая
Перераспределение поглощенной энергии внутри
молекул и между ними, образование свободных
радикалов.
10-14 - 10-11 с
Реакции между свободными радикалами и между
ними и исходными молекулами. Образование
Химическая
широкого спектра молекул с измененными
структурой и функциональными свойствами.
Последовательное развитие поражения на всех
уровнях биологической организации от
Биологическая субклеточного до организменного; развитие
процессов биологического усиления и процессов
восстановления.
10-6 - 10-3 с
Секунды - годы

15.

Облучение клетки
Основной молекулярной мишенью действия ИИ в клетке
является ДНК.
изменений нет
излучение
попало в
клетку
Поражение ДНК

16. Повреждение ДНК

одиночный
разрыв
молекулярной
цепочки
двойной разрыв
молекулярной
цепочки
сложное
повреждение

17.

Клеточный уровень воздействия
Поражение ДНК соматических клеток лежит в основе
радиационной гибели самой облученной клетки, а также
длительного нарушения деления ее потомков и их
злокачественного перерождения, а при поражении зародышевых
клеток – и генетических последствий в потомстве.
Облучение в дозе 2 Гр вызывает утрату способности к
неограниченному делению у 10-90%.
В клетке имеются системы репарации ДНК. Они
осуществляют выщепление и замену поврежденных оснований
и нуклеотидов, а также репарацию однонитиевых разрывов
ДНК.
Неотрепарированные или ошибочно репарированные
повреждения приводят к снижению клоногенной активности
клетки (способности клетки к неограниченному делению с
образованием
жизнеспособных
потомков),
абберациям
хромосом
и
различного
рода
мутациям.
Согласно
договоренности исследователей, клетка после облучения
считается «выжившей», если она образует колонию, состоящую
из более, чем 50 клеток.

18.

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
Хромосомные
абберации
(перестройки)
являются
классическим примером лучевого поражения клеток.
Появление аббераций отражает образование разрывов
молекулы ДНК и дефекты ее репарации (неверное
воссоединение разрывов, т.е. соединение участков ДНК из
разных мест одной и той же хромосомы или разных
хромосом.
Некроз и апоптоз. Многие виды клеток после облучения
погибают как по апоптическому, так и по некротическому
пути. Некротический путь гибели реализуется при уровне
поражений, несовместимых с жизнедеятельностью клетки.
При некрозе ДНК распадается на участки различной длины.
Ядерная и клеточная мембраны разрушаются на самых
ранних этапах гибели. Внутриклеточные органеллы
полностью разрушаются.

19.

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
Ряд клеток, прежде всего лимфоидного происхождения,
погибает в основном путем апоптоза. Более ранняя гибель и
высокая радиочувствительность таких клеток объясняются
запуском механизма программируемой смерти при таком
уровне поражения ДНК, который сам по себе приводит клетку к
гибели с гораздо меньшей вероятностью.
При апоптозе происходит обнаружение специальными
белками структурных нарушений ДНК или мембран
митохондрий и инициируется каскад биохимических реакций,
ведущих к распаду ДНК на мелкие фрагменты.
Биологический смысл программируемой гибели, которая в
определенном смысле является «актом самопожертвования»,
состоит в недопущении размножения клеток с ошибками в
генетическом аппарате. Считается, что утеря клеткой
апоптического потенциала является одной из предпосылок
злокачественного перерождения.
При апоптозе ДНК распадается на строго определенные
фрагменты. Внутриклеточные органеллы сохраняются и видны
в апоптических телах, мембраны не разрушаются.

20.

Клетка после облучения
Повреждение
исправлено
Клетка жизнеспособна
Клетка нежизнеспособна
Смерть клетки
Поражение ДНК
Клетка спасена,
но мутирована
Злокачественные
новообразования?

21.

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
«Коммунальный эффект» или «эффект свидетеля» заключается
в поражении клеток, находящихся вне зоны воздействия
радиации, но контактирующих с облучаемыми клетками.
Установлено, что поражение клеток на тканевом уровне наступает
не только при их непосредственном облучении, но и проявляется
после облучения клеток, находящихся в составе ткани, часть
клеток которой подвергается лучевому воздействию.
Большую роль играет тип облучаемых клеток, эффект может
проявляться на одних тканевых системах и полностью
отсутствовать на других.
В
качестве
разновидности
коммунального
эффекта
рассматриваются и многочисленные данные о существовании
опосредованного
(дистанционного)
эффекта
радиации,
проявляющегося на уровне целого организма в виде поражения
тканей, находящихся на значительном расстоянии от облучаемого
участка тела.
Пока не получено данных об увеличения
интенсивности коммунального эффекта с ростом дозы облучения,
что выделяет его из других радиобиологических эффектов.

22. Лучевые поражения на уровне клетки

Биологическое действие излучений
на уровне клетки
Лучевые поражения на уровне клетки
Радиационная задержка клеточного деления
Хромосомные аберрации (перестройки)
Утеря клеткой клоногенного потенциала
Непосредственно наблюдаемая гибель клеток
после облучения. Апоптоз и некроз
«Коммунальный» эффект

23. Радиобиологические эффекты:

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЭФФЕКТЫ
облучения
СТОХАСТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ
облучения

24. ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ ЭФФЕКТЫ облучения

– развивающиеся в ближайшие сроки после облучения
в определенных (пороговых) дозах лучевые реакции,
связанные с выходом из строя тех или иных систем
организма вследствие их клеточного истощения.
– биологические эффекты излучения, которые
возникают только при достижении определенной
дозы (0,5-1 Гр) и усиливаются с ее увеличением. В
результате происходит гибель клеток (особенно
стволовых),
приводящая
к
нарушению
функционирования тканей (поражение кожи,
желудочно-кишечный
синдром,
поражение
репродуктивной функции).

25. Пороговые дозы при детерминированных эффектах

Органы и ткани
Красный костный мозг
Легкие
Хрусталик глаза
Семенники
Яичники
Кожа
Эмбрион, плод
Эффект
Кратковременное
угнетение кроветворения
Лучевой пульмонит,
фиброз
Помутнение
Катаракта
Временная олигоспермия
Постоянная стерильность
Временная стерильность
Постоянная стерильность
Легкий ожог
Временное выпадение
волос
Облысение
Пороки развития
Умственная отсталость
Порог, Гр
0,5
5
0,5 -2
5
0,15 – 0,5
3,5 - 6
0,6
2,5 - 6
6
3
7
0,1
0,2 – 0,8

26. К детерминированным эффектам относятся:

1. Острая лучевая болезнь (ОЛБ) – проявляется как при
внешнем, так и при внутреннем облучении. В случае
однократного
равномерного
внешнего
фотонного
облучения ОЛБ возникает при поглощенной дозе D 1 Гр
и подразделяется на четыре степени:
I – легкая (D = 1-2 Гр) смертельный эффект отсутствует.
II – средняя (D = 2-4 Гр) через 2-6 недель после облучения
смертельный исход возможен в 20% случаев.
III – тяжелая (D = 4-6 Гр) средняя летальная доза – в
течение 30 дней возможен летальный исход в 50% случаев.
IV – крайней тяжести (D > 6 Гр) – абсолютно смертельная
доза при отсутствии лечения. При дозах 6-10 Гр возникает
тяжелый костномозговой синдром и выраженное
поражение кишечника (лечение может в редких случаях
обеспечить выживание). При дозах 10-20 Гр смерть через
8-16 суток от кишечного поражения. При дозах 20-80 Гр
смерть на 4-7 сутки от сосудистых расстройств и
метаболических нарушений. При дозах выше 80 Гр –
смерть через 1-72 часа.

27. Облучение всего тела

Поглощенная доза
(Гр)
Синдромы, органы
Симптомы
Костный мозг
Тромбопения,
инфекции
1-10
10-50
>50
Желудочнокишечный тракт
диарея,
лихорадка,
электролитический
дисбаланс
Центральная
нервная система
судороги, тремор,
летаргия,
ослабление
зрение, кома

28.

Облучение всего тела
Поглощенная
доза, Гр
1-10
Терапия
Прогноз
Симптоматическая.
Переливание
лейкоцитов и
неопределенный
тромбоцитов.
Трансплантация
костного мозга.
Летальный
исход
0-90%
10-50
Симптоматическая
очень плохой
90-100%
>50
Смягчающая
безнадежный
100%

29.

2. Хроническая лучевая болезнь (ХЛБ) формируется
постепенно при длительном облучении дозами, значения
которых ниже доз, вызывающих ОЛБ, но выше предельнодопустимых. Сроки развития проявлений от нескольких
месяцев до 3 лет.
В соответствии с современной классификацией хроническая
лучевая болезнь может быть вызвана:
а)
воздействием
общего
внешнего
излучения
или
радиоактивных изотопов с равномерным распределением их в
организме;
б) действием изотопов с избирательным депонированием либо
местным внешним облучением.
В развитии хронической лучевой болезни выделяют три
периода:
1) период формирования, или собственно хроническая лучевая
болезнь;
2) период восстановления;
3) период последствий и исходов лучевой болезни.

30.

В зависимости от тяжести заболевания и
клинического течения различают четыре степени
тяжести хронической лучевой болезни.
Диагностировать хроническую лучевую болезнь
очень трудно, особенно в ранней стадии. Ни один из
выявляемых в этом периоде симптомов не обладает
специфичностью.
3. Локальные лучевые повреждения характеризуются
длительным течением заболевания и могут приводить к
лучевому ожогу, раку кожи, бронхов, помутнению
хрусталика глаза (лучевая катаракта).
При самом благоприятном непосредственном исходе
ОЛБ и ХЛБ, включая грамотное полноценное
лечение, даже при относительно небольших дозах не
исключается возможность развития отдаленных
последствий облучения.

31. СТОХАСТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ облучения (случайные, вероятностные)

– биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога
возникновения эффектов. Вероятность появления эффекта
пропорциональна дозе, а тяжесть проявления не зависит от дозы.
Основные стохастические эффекты:
- стохастические соматические эффекты (канцерогенные) – не
относящиеся к передаче генетической информации, являются
отдаленными последствиями облучения (злокачественные опухоли,
лейкозы). Вероятность возникновения увеличивается с увеличением
дозы, порога нет.
- стохастические
генетические
эффекты
–
наследственные
заболевания, уродства и другие пороки развития, возникающие в
потомстве облученных родителей, как следствие радиационных мутаций
в их зародышевых клетках.
Стохастические эффекты имеют длительный латентный (скрытый)
период, измеряемый десятками лет после облучения, трудно
обнаруживаемы.
До настоящего времени не найдены радиационно-индуцированные
наследственные эффекты в потомстве облученных людей, включая
японские когорты, а также пострадавших в результате Чернобыльской
аварии. Это связывают с максимально эффективным, среди всех видов
живых организмов, механизмом пострадиационной репарации.

32. РИСК ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ И НАСЛЕДСТВЕННЫХ ДЕФЕКТОВ

Критический орган
Заболевание
Число случаев,
10-4 чел. ∙ Зв
Все тело, красный
костный мозг
Лейкемии
20
Щитовидная железа
Молочная железа
Скелет
Легкие
Все остальные
органы и ткани
Рак щитовидной
железы
Рак молочной
железы
Опухоли костной
ткани
Опухоли легких
Опухоли других
органов
5
25
5
20
50
Все органы и ткани
Все злокачественные
опухоли
125
Половые органы
Наследственные
дефекты
40
Всего
165

33. Факторы, определяющие радиобиологические эффекты

радиационные факторы:
1. вид ионизирующего излучения;
2. место расположения источника излучения по отношению к
облучаемому организму;
3. способ проникновения излучения в биологический объект;
4. доза облучения;
5. пространственное распределение дозы ионизирующего
излучения в организме;
6. временнóе распределение дозы ионизирующего излучения.
биологические факторы:
1. радиочувствительность;
2. возраст;
3. физиологическое состояние;
4. используемая пища и т.д.

34. радиационные факторы 1. Вид ионизирующего излучения

При облучении объектов разными видами ионизирующей радиации в
равных дозах возникают количественно, а иногда и качественно различные
биологические эффекты, что связано с пространственным распределением
энергии, выделяющейся при взаимодействии в облучаемом микрообъеме.
Для сравнительной количественной характеристики биологического
действия различных видов излучения используются взвешивающие
коэффициенты для отдельных видов излучения.
В связи с неодинаковым действием различных видов ИИ вводится
понятие – Эквивалентная доза – это доза излучения, поглощенная в органе
или ткани, умноженная на взвешивающий коэффициент для данного вида
излучения.
Вид излучения
Взвешивающий коэффициент
Фотоны любых энергий
1
Электроны любых энергий
1
Нейтроны с Е менее 10 кэВ,
10-100 кэВ, 100 кэВ-2 МэВ
5,
10, 20
Протоны с Е более 2 МэВ
5
Альфа-частицы, осколки деления,
тяжелые ядра
20

35. радиационные факторы 2. По месту расположения источника излучения облучение может быть:

ВНУТРЕННИМ — когда облучение происходит в результате воздействия
излучения от попавших в организм радиоактивных веществ
(радионуклидов);
ВНЕШНИМ — когда источник излучения находится во внешней среде вне
облучаемого организма;
КОМБИНИРОВАННЫМ — в реальной экологической обстановке
встречается наиболее часто.
Вид ИИ
Опасность при
внутреннем облучении
Опасность при
внешнем облучении
рентгеновское
–
+
гамма
+
+
бета
+
+, –
альфа
+
–
нейтронное
+
+

36. радиационные факторы 3. Способ проникновения излучения в биологический объект

Проникновение (инкорпорирование) в
организм радиоактивных веществ может
осуществляться различными путями:
ингаляционным путем (т.е. с вдыхаемым
воздухом);
алиментарным, или пероральным путем (т.е.
с продуктами питания и водой);
перкутанным, или дермальным путем (т.е.
через кожные покровы);
через слизистые оболочки (глаза);
через раны.

37. радиационные факторы 4. Доза облучения

– является наиболее важным фактором, определяющим
степень
радиационного
поражения
биологического
объекта. При мгновенном воздействии дозы поражение
более сильно, чем при долговременном воздействии той
же дозы.
Малые дозы вызывают стохастический эффект;
Большие дозы вызывают детерминированный эффект.
ЛД50 – доза вызывающая гибель 50% живых организмов,
подвергающихся облучению. ЛД50/30 – летальная доза 50%
живых организмов за 30 дней.
В дозиметрии используют:
экспозиционную дозу ионизирующего излучения (Кл/кг, Р);
поглощенную дозу ионизирующего излучения (Гр, рад);
эквивалентную дозу ионизирующего излучения (Зв, бэр);
эффективную дозу ионизирующего излучения (Зв, бэр).

38. радиационные факторы 5. Пространственное распределение поглощенной дозы ионизирующего излучения в облучаемом организме:

ОБЩЕЕ (ТОТАЛЬНОЕ) облучение — воздействию
излучения подвергается все тело;
СУБТОТАЛЬНОЕ облучение — воздействию
излучения подвергается бóльшая часть тела при
защитном экранировании (например, свинцовыми
пластинами) отдельных его областей или органов
(например, головы, области живота, грудной клетки,
конечностей, половых органов, и т.д.);
ПАРЦИАЛЬНОЕ облучение — воздействию излучения
подвергается отдельная область тела (например,
голова, живот, грудная клетка и т.д.);
ЛОКАЛЬНОЕ облучение — воздействию узких пучков
излучения подвергается отдельный орган или
небольшой участок тела.

39. радиационные факторы Инкорпорированные в организм радионуклиды (в зависимости от своих химических и физико-химических свойств)

могут распределяться в организме:
Равномерно;
Неравномерно (органотропно), т.е.
преимущественно в определенных органах и тканях.
Для большинства радионуклидов характерна
неравномерность распределения в организме, т.е.
органотропность.

40. радиационные факторы Типы распределения в РН в организме

Тип распределения
Характерные примеры
Равномерный
Калий, натрий, цезий,
рубидий, полоний, углерод
Органоспецифичный
Ретикулоэндотелиальный
(накопление в кроветворных органах,
лимфатической системе )
Торий, амереций
Остеотропный, или скелетный
(накопление в костной ткани)
Стронций, радий, цирконий
Гепатотропный, или печеночный
(накопление в печени)
Плутоний
Нефротропный, или почечный
(накопление в почках)
Уран
Тиреотропный (накопление в
щитовидной железе)
Йод

41. радиационные факторы 6. Временнóе распределение поглощенной дозы

Для
характеристики
распределения
поглощенной дозы во времени используют
величину мощности поглощенной дозы,
или интенсивности облучения. Под этим
понимают количество энергии излучения,
поглощаемой в единицу времени единицей
массы вещества.
Единица мощности поглощенной дозы в
системе СИ — грей в секунду (Гр/с).

42. радиационные факторы В зависимости от длительности облучения, величины используемой мощности поглощенной дозы, наличия или

отсутствия
перерывов между облучениями условно можно
выделить следующие типы облучения:
ОСТРОЕ (КРАТКОВРЕМЕННОЕ) облучение — кратковременное
лучевое воздействие при большой мощности дозы (доли грея в
минуту и и выше);
ПРОЛОНГИРОВАННОЕ (ПРОТЯЖЕННОЕ) облучение — лучевое
воздействие при сравнительно небольшой мощности дозы (доли грея
в час и ниже);
ОДНОКРАТНОЕ;
ДРОБНОЕ (ФРАКЦИОНИРОВАННОЕ) облучение — многократное
лучевое воздействие с любой мощностью дозы с интервалами между
фракциями облучения;
ХРОНИЧЕСКОЕ облучение — лучевое воздействие длительностью от
нескольких месяцев до нескольких лет, осуществляемое либо
постоянно (без перерывов) при низкой мощности дозы, либо
фракционированно (с некоторыми перерывами) в небольших
разовых дозах при любой мощности дозы.

43. биологические факторы 1. Радиочувствительность

Биологические
объекты
обладают
различной
радиочувствительностью, т.е. поражаемостью
биологических объектов (клеток, тканей, органов или
организма в целом) ионизирующим излучением.
Мерой
количественной
оценки
радиочувствительности является доза облучения, при которой
возникает регистрируемый эффект. Наиболее часто
для этого используют ЛД50. Чем выше значение ЛД50,
тем ниже радиочувствительность;
Степень радиочувствительности сильно варьирует в
пределах
вида
–
индивидуальная
радиочувствительность.
Кроме того, даже в одном организме различные
клетки
значительно
различаются
по
радиочувствительности:

44. Радиочувствительность

Высокая
Средняя
Низкая
Костный мозг.
Селезенка.
Вилочковая
железа.
Лимфоузлы.
Гонады.
Хрусталики
глаза.
Лимфоциты.
Эпителий
слизистой
тонкого
кишечника.
Кожа.
Органы
мезодерма
(печень,
сердце,
легкие…).
мышечная,
нервная и костная
ткани.

45.

Взвешивающие коэффициенты для тканей и
органов (для расчета эффективной дозы)

46. биологические факторы Видовая радиочувствительность

Наиболее
радиочувствительными
являются
млекопитающие (ЛД50 от 1,5 до 15 Гр);
Наиболее
высокой
радиоустойчивостью
(радиорезистентностью) обладают простейшие, бактерии и
вирусы (ЛД50 может достигать нескольких тысяч грей).
Крайне
низкой
радиочувствительностью
обладают
бактерии
Micrococcus
radiodurens
и
Kineococcus
radiotolerans, обнаруженные в каналах ядерных реакторов.
Различия в радиочувствительности биологических
объектов в дозах гамма-излучения ЛД50
Биологический вид
Овца
Осел
Собака
Человек
Обезьяны (разных
видов)
Мыши разных линий
Крысы разных линий
Доза, Гр
1,5—2,5
2,0—3,8
2,5—3,0
2,5— 3,5
2,5—6,0
Биологический вид
Птицы
Рыбы
Кролик
Хомяк
Змеи
Доза, Гр
8,0—20,0
8,0—20,0
9,0—10,0
9,0—10,0
80,0 – 200,0
6,0—15,0
7,0– 9,0
Насекомые
Растения
10,0—100,0
10,0—1500,0

47. биологическе факторы 2. Возраст живого организма

У млекопитающих взрослые половозрелые особи
относительно радиоустойчивы, а молодые и
стареющие животные более радиочувствительны.
Наиболее
чувствительным
к
действию
ионизирующих
излучений
(т.е.
наиболее
радиопоражаемым) у млекопитающих является
период внутриутробного развития. Плод особенно
чувствителен к облучению в период оргагенеза (4-12
неделя беременности). Наиболее чувствительным
является мозг плода (в это период происходит
формирование коры).

48. биологические факторы 3. Физиологическое состояние живого организма

Повышение интенсивности обмена веществ
в
момент
облучения
увеличивает
радиочувствительность.
Кислородный эффект
–
радиосенсибилизирующее
действие
кислорода (присоединяется к молекулам ДНК
в местах разрывов межатомных связей,
вызванных ионизацией, тем самым снижает
эффективность систем репарации ДНК).
Сенсибилизация – наблюдаемое при комбинированном применении
агентов усиление действия одного из них другим, который сам по себе
наблюдаемый эффект не вызывает.

49.

Кислородный эффект
При ионизации атомов на одном из участков
макромолекулы
образуется
неспаренный
электрон, который и захватывается кислородом
на свою орбиту, и кислород, таким образом,
присоединяется к молекуле ДНК в месте
разрыва одной из химических связей.
Такая модификация макромолекулы снижает
эффективность ее репарации, а также меняет
закодированную в ней информацию, что при
синтезе белка приводит к вставке в молекулу
«неправильного» аминокислотного остатка.

50. Кислородный эффект

Помимо
уменьшения
репарабельности
лучевых повреждений за счет присоединения к
радикалам ДНК, кислород также способствует
формированию более активных продуктов
радиолиза воды, тем самым, увеличивая число
повреждений макромолекулы.
Увеличивать радиочувствительность наряду с
кислородом могут и другие соединения,
обладающие
электронакцепторными
свойствами. Такие соединения специально
разрабатываются
для
сенсибилизации
гипоксических опухолевых клеток, повышенная
радиорезистентность которых отрицательно
влияет на эффективность лучевой терапии.

51. биологические факторы 4. Используемая пища

Включение в рацион пищевых продуктов содержащих
белки, аминокислоты, витамины и минеральные вещества
способствует выведению радионуклидов из организма,
препятствует их накоплению, повышает общую резистентность
организма, увеличивает его радиоустойчивость.
При
контакте
с
ионизирующими
излучениями
рекомендуется:
Принимать настои и отвары ромашки, зверобоя, бессмертника,
тысячелистника, мяты, шиповника, укропа, тмина, а также
зеленый чай, оказывающие слабое мочегонное и желчегонное
действие.
Для улучшения работы кишечника включать в рацион как можно
больше продуктов с высоким содержанием клетчатки: хлеб
грубого помола или с отрубями, пшено, гречневые, перловые и
овсяные крупы, капусту, свеклу, морковь, чернослив. Моторику
желудка усиливают отвары из крапивы, ревеня, чернослива.

52.

Потреблять продукты, богатые пектинами: соки с мякотью,
яблоки, персики, крыжовник, клюкву, сливу, черную смородину,
клубнику, вишню, черешню, цитрусовые, зефир, джемы, мармелад.
Больше всего пектина содержится в яблоках, крыжовнике, калине,
лимонах.
Ввести в рацион питания овощные и фруктово-ягодные соки
(особенно с мякотью), что способствует увеличению поступления в
организм витаминов и ускоренному выведению радионуклидов.
Лучше: свежеприготовленные соки, содержащие красный пигмент
антоциан: томатный, виноградный, гранатовый соки, обладающие
радиозащитным эффектом.
Соблюдать высокобелковый рацион, что повышает устойчивость к
хроническому облучению и снижает поглощение организмом
цезия-137 и стронция-90. Белки в большом количестве содержатся
в мясе, морской рыбе, молочных продуктах, яйцах, бобовых.
Употреблять такие морепродукты, как кальмары и морская
капуста, повышающие устойчивость организма к радиационному
воздействию.

53. РЕЗЮМЕ

Закономерности поражения организма определяется
двумя факторами:
1)
радиочувствительностью
отдельных
тканей,
органов и систем, в том числе и критических, –
ответственных за выживание организма;
2) величиной поглощенной дозы излучения и ее
распределение в облучаемом объеме и во времени.
Каждый в отдельности и в сочетании друг с другом
эти факторы определяют преимущественный тип
лучевых реакций (местные или общие), специфику и
время проявления (непосредственно после облучения,
вскоре после него или в отдаленные сроки) их
значимость
для
организма
(проходящие
или
летальные).

54.

РАДИАЦИОННЫЙ РИСК
–
это
вероятность
возникновения
стохастических эффектов (смертность,
заболеваемость),
обусловленных
воздействием ионизирующего излучения, в
совокупности с величиной ущерба или
последствий от них.

55.

В чем сложность оценки радиационного
риска?
неопределенность медицинских последствий
воздействия малых доз радиации в течение
продолжительного времени;
трудности
в
наблюдении
за
лицами,
подвергшимися радиационному заражению;
сокрытие, засекречивание фактов аварийных
выбросов радионуклидов в окружающую среду;
оценка некоторых видов риска, связанных с
ядерно-топливным циклом, например риска
выхода высокоактивных отходов из хранилищ,
не имеет аналогов в человеческой практике,
поэтому требует «разыгрывать» невероятно
сложные сценарии, включающие множество
событий с различными вероятностями.

56.

ТИПЫ ОЦЕНИВАЕМОГО
РАДИАЦИОННОГО РИСКА:
РИСК ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ
РИСК КОЛЛЕКТИВНЫЙ
СОКРАЩЕНИЕ ОЖИДАЕМОЙ
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ

57. ИНДИВИДУАЛЬНЫЙ РАДИАЦИОННЫЙ РИСК (фактический)

- это отношение числа летальных
исходов (Nли) в результате воздействия
ионизирующего излучения к общему
числу подвергшихся воздействию (Nобл).
Rинд
N ЛИ
N обл
Этой формулой пользуются,
событие уже произошло.
если

58.

Для прогнозирования рисков используется
другие формулы:
R инд = r∙Hинд ,
Hинд
–
индивидуальная
эффективная
эквивалентная доза; измеряется
в Зв,
или
мЗв;
R – коэффициент риска, связанного с
действием
ионизирующего
излучения,
отнесенного к 1 зиверту и 1 человеку,
(Зв-1∙чел.-1).
Эффективная доза - величина, используемая как мера риска
возникновения последствий (в т.ч. и отдаленных) облучения
всего тела человека или отдельных его органов с учетом их
радиочувствительности.
Она
представляет
сумму
произведений эквивалентной дозы в органах и тканях на
соответствующие взвешивающие коэффициенты.

59. КОЛЛЕКТИВНЫЙ РИСК

R колл = r∙H колл,
где R колл – риск коллективный – число
дополнительных случаев смертельных исходов в
результате действия ионизирующего излучения в год;
r – коэффициент риска;
H колл = H инд ∙N, значение коллективной эффективной
эквивалентной дозы [Зв·чел], равное произведению
эффективной эквивалентной индивидуальной дозы на
число облучаемых людей N.
Используют для оценки последствий облучения
больших контингентов населения.

60.

В НРБ-2009 приводится следующее усредненное
значение коэффициента риска:
r = 5,0 10-2 Зв-1∙чел.-1
Коэффициент позволяет оценить вероятность
стохастических эффектов, сопряженных с облучением
от различных причин.
Так, коэффициент 5,0∙10-2 Зв-1∙чел.-1 означает, что
при облучении в дозе 1 мЗв, 5 человек из 100000
получат стохастические эффекты.
(Приемлемый риск смерти для населения 5 10-5,
для персонала 1 10-3).

61. СОКРАЩЕНИЕ ОЖИДАЕМОЙ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ

∆L =RиндL
∆L - величина, показывающая, на сколько
лет, или месяцев, или дней укорачивается в
среднем
жизнь
индивидуума,
подвергающегося тому или иному риску,
L – средняя величина оставшейся жизни
человека, подвергающегося риску.

62.

Вероятность индивидуального риска за
всю жизнь составит:
R инд = r ∙ Hинд = 5,0∙10-2 Зв-1∙чел.-1 ∙ 1 мЗв =
5,0 ∙10-5 год-1.
∆L = Rинд L = 5,0 ∙ 10-5 ∙20 = 1,0 ∙10-3 лет
= 8,76 часов.
(одна пачка сигарет сокращает среднюю
продолжительность жизни на 3, 3 часа).

63. Автоматизированное рабочее место по оценке индивидуального риска

В 2010 году было завершено внедрение системы
АРМИР на всех АЭС и в Концерне «Росэнергоатом» в
целом.
После ее ввода в эксплуатацию в Концерне
«Росэнергоатом»
уже
72%
персонала
отрасли,
состоящего на индивидуальном дозиметрическом
контроле (ИДК), обеспечены информацией не только о
полученных за время работы дозах облучения, но и о
значениях индивидуального радиационного риска.
Практическое использование этих данных позволяет
перейти к решению основной задачи - оптимизации
радиологической защиты персонала на основе
управляемой облучаемости работников в течение
всего производственного стажа.

64.

Система АРМИР (автоматизированное рабочее место
по оценке индивидуального риска)

65. Управление радиобиологическими эффектами

Существуют факторы, способные изменять (ослаблять
или усиливать) радиочувствительность клеток, тканей и
организма
в
целом.
Они
называются
радиомодифицирующими агентами.
Радиомодификация - искусственное ослабление или усиление
реакций биологических объектов на действие ионизирующих
излучений; способ управления радиочувствительностью с
помощью изменения условий, в которых происходит облучение
того или иного организма.
Радиобиологическим эффектом можно управлять двумя
способами:
1) введением в организм чуждых ему веществ (например,
радиопротекторов)
2) направленным стимулированием защитных функций
организма (введение веществ, свойственных данному
организму (гипоксия и др.)

66. 4 апреля 1936 г. в Гамбурге состоялось открытие памятника, воздвигнутого германским обществом рентгенологов.

«Памятник посвящается рентгенологам и
радиологам всех наций, врачам, физикам,
химикам, техникам, лаборантам и сестрам,
пожертвовавшим своей жизнью в борьбе
против болезней их ближних. Они героически
прокладывали путь для эффективного и
безопасного применения рентгеновских лучей
и радия в медицине. Слава их бессмертна»

67. Благодарю за внимание!