Становление и развитие радиобиологии

Интенсивное развитие радиоэкологии началось с 50-х годов, когда произошло поступление  большого количества искусственных радионуклидов в биосферу после испытаний ядерного оружия. В 50-60-х годах были развернуты в разных странах крупномасштабные исследования переноса радионуклидов по пищевым цепочкам и накопления их в живых организмах.

Тогда же, в 1956 г., советскими учеными A.M. Кузиным и А.А. Передельским и американским экологом Ю. Одумом был введен и сам термин радиоэкология.

Результаты  радиоэкологических исследований оказали  большое влияние на принятие международных  договоров о запрещении испытаний  ядерного оружия в атмосфере, под водой и в космическом пространстве. А вскоре перед радиобиологами ряд задач поставили и космические исследования.

3. Широкое международное обсуждение вопросов радиобиологии было проведено в 1955 г. на Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии. С этого времени начался третий, современный этап развития радиобиологии, продолжающийся и по настоящее время.

При Организации  Объединенных Наций были созданы  специальные комитеты по сбору и  обсуждению всей научной информации о действии ионизирующей радиации на организм человека и о путях противолучевой защиты.

В 1962 г. в Советском Союзе  был учрежден специальный Научный  Совет АН СССР по проблемам радиобиологии, координировавший фундаментальные  исследования, направленные на решение  практических задач, в том числе медицинских. Первым председателем Научного Совета был А.В. Лебединский, а с 1964 г. Советом руководил А.М. Кузин.

В области радиационной генетики крупные научные обобщения были сделаны в 1961г в монографии Н.П. Дубинина «Проблемы радиационной генетики». Под руководством В.А. Шевченко в эти годы разрабатывались такие важные вопросы генетики популяций как принципы радиационно-генетического нормирования, а также генетических критериев оценки радиационного фактора. Эти работы обобщены в сборниках «Мутагены при действии физических факторов», 1980, и «Радиационный мутагенез и его роль в эволюции и селекции», 1987, а также в монографии В.А. Шевченко и М.Д. Померанцевой «Генетические последствия действия ионизирующих излучений», 1985.

В конце 60-х - начале 70-х годов В.И. Корогодин вместе с К.М. Близником и другими сотрудниками показали, что возникновение радиорас также происходит после облучения у диплоидных клеток. Явление, в основе которого лежит повышенная нестабильность хромосомного аппарата нелетально поврежденных излучением клеток, было названо «каскадным мутагенезом». Результаты исследований В.И. Корогодина содержатся в монографии «Проблемы пострадиационного восстановления», 1966.

И.Б. Бычковской в модельных  экспериментах на одноклеточных организмах, было обнаружено «нестохастическое» наследование летальных эффектов. Этим работам посвящена ее монография «Проблемы отдаленной радиационной гибели клеток», 1986.

Большой вклад  в клеточную радиобиологию был  внесен сотрудниками лаборатории радиационной цитологии Института цитологии АМН СССР, организованного В.П. Парибоком в 1959 г. В.П. Парибок первым в СССР организовал изучение процессов репарации ДНК на молекулярном уровне иначал анализ восстановления клетки в целом, сопоставляя клеточные и молекулярные процессы (В.П. Парибок «Пострадиационная репарация», 1970).

Начиная с 1970г. лабораторией радиационной цитологии  руководил В.Д. Жестяников, а основными  направлениями работ являлись: изучение молекулярных механизмов репарации  ДНК после воздействия ионизирующего излучения, УФ-света, химических мутагенов и канцерогенов, включая энзимологию репарации и ее генетический контроль; исследование роли репарации ДНК в восстановлении жизнеспособности клетки и целостности хромосом; исследование роли репарации ДНК в поддержании стабильности генетического материала и в нормальной жизнедеятельности клетки; регуляция процессов репарации ДНК в клетках млекопитающих.

Постановка  и решение многих принципиальных вопросов молекулярной и клеточной  радиобиологии связаны с работами Л.Х. Эйдуса и сотрудников руководимой им лаборатории Института биологической физики АН СССР.

В 1956 г. Л.Х. Эйдусом  было выдвинуто положение об образовании  в макромолекулах долгоживущих скрытых (потенциальных) повреждений, реализующихся лишь при дополнительных воздействиях (кислорода, теплоты и других агентов). Этот механизм радиационной инактивации макромолекул, доказанный в 1958г экспериментально, привел к пересмотру существовавших представлений о «мгновенности» первичных событий и создал теоретическую основу для поиска новых способов модификации лучевого поражения и возможности пострадиационного восстановления. Л. Х. Эйдус является автором учебного пособия для вузов «Физико-химические основы радиобиологических процессов и защита от излучений», 1979 г.

Особую роль в исследованиях Л.Х. Эйдуса занимает изучение механизма кислородного эффекта. Изложению теории кислородного эффекта  посвящена монография Л.Х. Эйдуса и  Ю.Н. Корыстова «Кислород в радиобиологии» (1984).

Исследования  в области молекулярной радиобиологии проводились под руководством К.П. Хансона: изучалось радиационное поражение всех звеньев системы информационных макромолекул. Результаты работ этого коллектива обобщены в монографиях авторов: В.Е. Комар, К.П. Хансон «Информационные макромолекулы при лучевом поражении клеток», 1972. и 1980; и  К.П. Хансон и др. «Молекулярные механизмы радиационной гибели клеток», 1985.

В области клеточной радиобиологии большое признание получили исследования, проводившиеся в Институте биологии развития АН СССР под руководством Э.Я. Граевского, и продолженные М.М. Константиновой (Э.Я. Граевский «Сульфгидрильные группы и радиочувствительность», 1969).

Широко известны исследования сотрудников лаборатории  Института химической физики во главе  с И.И. Пелевиной, посвященные изучению клеточно-кинетических параметров восстановления от потенциально- летальных поражений, а также механизмов действия электрон-акцепторных сенсибилизаторов гипоксических клеток (И.И. Пелевина, Г.Г. Афанасьев, Г.Г. Готлиб «Клеточные факторы реакции опухолей на облучение и химиотерапевтические воздействия», 1978). Важные результаты в области радиобиологии стволовых клеток системы кроветворения и кишечника выполнены А.Г. Коноплянниковым с сотрудниками (монография «Радиобиология стволовых клеток», 1984).

Весьма важные исследования выполнены отечественными радиобиологами при выяснении молекулярных и клеточных механизмов, определяющих различия в биологической эффективности  излучений с разной величиной  линейной передачи энергии (Е.А. Красавин «Проблема ОБЭ и репарация ДНК»).

В области радиобиологии  организма следует упомянуть  А.В. Лебединского, М.Н. Ливанова, Ю.Г. Григорьева. Видным представителем патофизиологического направления советской радиобиологии  был академик П.Д. Горизонтов. С именем П.Д. Горизонтова и его учеников связаны три крупных раздела радиобиологических исследований: разработка патогенеза острой лучевой болезни; проблема поражения и восстановления кроветворных тканей; разработка способов профилактики и терапии острой лучевой болезни. Результаты приведены в работах: О.И. Белоусова, П.Д. Горизонтов, М.И. Федотова «Радиация и система крови», 1979; П.Д. Горизонтов, О.И. Белоусова, М.И. Федотова «Стресс и система крови», 1983; работы Г.П. Груздева «Проблема поражения кроветворной ткани при острой лучевой патологии», 1968 и «Острый радиационный костномозговой синдром», 1988.

Огромный фактический  материал по отдаленным последствиям облучения и, прежде всего, радиационному  канцерогенезу при воздействии  разных видов ионизирующих излучений, включая инкорпорирование радионуклидов, получен в результатах многолетних исследований Ю.И. Москалева и В.Н. Стрельцовой. Ими непосредственно и под их редакцией опубликовано большое количество обзоров и книг, среди которых наибольший интерес, представляет предпринятое авторами обобщение в монографии «Лучевой канцерогенез в проблеме радиационной защиты», 1982.

К числу современных  исследователей в области молекулярных в клеточных механизмов радиационного  канцерогенеза относится М.М. Виленчик, обобщивший совокупность полученных данных в монографии «Радиобиологические эффекты и окружающая среда», 1983, а также в совместной с A.M. Кузиным работе «Проблема синергизма в радиационном канцерогенезе и возможные пути снижения канцерогенного риска», 1985.

И.Г. Акоевым и Н.Н. Матлохом была предпринята попытка описать закономерности формирования предраковых состояний, нашедшая выражение в их монографии «Биофизический анализ предпатологических и предлейкозных состояний», 1984.

Возникновение космической радиобиологии, являющейся одновременно одной из ветвей рожденных второй половиной XX века космической биологии и медицины, произошло в двух крупных центрах - Институте авиационной и космической медицины и Институте биофизики, и связано с именами А.И. Бурназяна, П.П. Саксонова, В.В. Антипова и Ю.Г. Григорьева. Становление этой области знаний в качестве самостоятельной научной дисциплины обязано созданному в 1964 г. Институту медико-биологических проблем и его первому директору - А.В. Лебединскому.

Две основные задачи, определявшие особенности космической радиобиологии на ранних этапах ее развития, остаются решающими и в настоящее время. Одна из них состоит в разработке вопросов комбинированного действия факторов космического полета и ионизирующих излучений на организм человека. Другая – в обеспечении радиационной безопасности пилотируемых космических полетов.

По инициативе руководителя этих работ Ю.Г. Григорьева был проведен крупномасштабный 14-летний эксперимент по хроническому облучению  собак, результаты которого позволили оценить степень опасности длительного облучения организма в широком диапазоне доз.

Под руководством Ю.Г. Григорьева выполнен ряд экспериментов  в космосе, в том числе уникальные исследования в области космической  физиологии на искусственном спутнике Земли «Космос-690» с животными на борту в целях изучения физиологических реакций организма при комбинированном действии невесомости и других факторов космического полета. Разработки Ю.Г. Григорьева обобщены в ряде монографий, посвященных проблемам космической экспериментальной физиологии и радиобиологии: «Радиационная безопасность космических полетов», 1975; «Руководство по физиологии. Экологическая физиология человека. Адаптация человека к экстремальным условиям», 1979; «Космическая радиобиология», 1982.

Одним из первых в нашей стране стал изучать биологические эффекты космической радиации в полетных экспериментах на высотных шарах, кораблях-спутниках, пилотируемых кораблях и станциях В.В. Антипов. Результаты этих опытов имели важное значение в плане оценки радиационной опасности на трассах первых пилотируемых кораблей (радиобиологическое зондирование околоземного и окололунного космического пространства).

В.В. Антипов  является одним из пионеров в разработке системы мероприятий по обеспечению  радиационной безопасности космических полетов, в области изыскания методов и средств противорадиационной защиты космонавтов, а также нормирования лучевого фактора в условиях полета. В соавторстве с сотрудниками В.В. Антиповым опубликовано три монографии по различным вопросам космической радиобиологии: «Очерки космической радиобиологии», 1968; «Биологическое действие электромагнитных излучений микроволнового диапазона», 1980, «Влияние факторов космического полета на центральную нервную систему», 1988.

В становлении  космической радиобиологии и противолучевой защиты от космического излучения значительную роль сыграли модельные эксперименты с использованием протонов и других тяжелых ядерных частиц, генерируемых на ускорителях, Пионерами этих работ в СССР были Ю.Г. Григорьева, В.В. Антипов, С.П. Ярмонснко, B.C. Шашков, Н.И. Рыжов и И.Г. Акоев, который с 1977 г. возглавил секцию космической радиобиологии.

Пионерами в  области расстройств иммунитета и их роли в патогенезе радиационных поражений были П.Н. Киселев в  Ленинграде, а в Москве - Н.Н. Клемпарская. Основные достижения сегодняшней радиационной иммунологии связаны с именами Р.В. Петрова и его школы, а также А.Я. Фриденштейна, И.Л. Черткова, А.А. Ярилина и В.Б. Климовича. Результатам их фундаментальных исследований в области клеточных механизмов иммунитета мы обязаны возможностями практического использования ряда достижений как в лечении лучевых поражений, так и в лучевой терапии злокачественных опухолей.

Наиболее интенсивные  исследования в области профилактики и лечения радиационных поражений начались в СССР только в 50-х годах уже после опубликования данных о противолучевых препаратах (протекторах) американскими и бельгийскими исследователями. В создание противолучевых препаратов огромный вклад внесли: М.Н. Щукина, Ф.Ю. Рачинский, Н.Н. Суворов, И.Л. Кнунянц, О.В. Кильдышева, В.Г. Яковлев, В.В. Федосеев, Ф.А. Трофимов, А. Г. Тарасенко. Наиболее значительное обобщение этих работ было предпринято Н.Н. Суворовым и B.C. Шашковым в монографии «Химия и фармакология средств профилактики радиационных поражений», 1975.

Научному становлению  проблемы способствовали теоретические  работы Э.Я. Граевского, Е.Ф. Романцева, Н.И. Шапиро и Л.Х. Эйдуса. Е.Ф. Романцевым опубликовано несколько монографий, в том числе три непосредственно  в области противолучевой защиты: «Химическая защита от ионизирующей радиации», 1968, «Радиация и химическая защита», 1971, «Биохимические основы действия радиопротекторов», 1980.

Значительный  вклад в историю проблемы профилактики радиационных поражений внесли советские  радиобиологи самого различного профиля и направлений исследований. Основными работами в этой области являются: П.П. Саксонов, П.В. Сергеев, B.C. Шашков «Радиационная фармакология», 1976; А.С. Мозжухин, Ф.Ю. Рачинский «Химическая профилактика острой лучевой болезни», 1961 и «Химическая профилактика радиационных поражений», 1964; В.Г. Владимиров Т.К Джаракьян «Радиозащитные эффекты у животных и человека», 1982; П.Г. Жеребченко «Противоопухолевые свойства индолилалкиламинов», 1971; Л.М. Рождественский «Механизмы радиозащитного эффекта и индикация эффективности радиопротекторов», 1985.