Контрольная работа по "Радиобиологии"

Оглавление

Относительная биологическая  эффективность                                                 3

Отдалённые последствия  действия радиации                                                   8

Неопухолевые отдалённые последствия облучения                                         9

Канцерогенные эффекты  облучения                                                                10

Сокращение продолжительности  жизни                                                          11

Клинико-патологическая характеристика животных на загрязнённой территории                                                                                                          12

Список литературы                                                                                            16

 

 

1. Относительная биологическая эффективность.

Относительная биологическая  эффективность (ОБЭ) — характеристика, принятая для сопоставления биологического действия разных видов ионизирующих излучений. До последнего времени ОБЭ  использовали как в радиобиологических исследованиях, так и в практике радиационной защиты. Коэффициент ОБЭ  представляет отношение соответствующей  величины биологической эффективности  рассматриваемого излучения к эффекту  рентгеновского или ү-излучения [средняя удельная ионизация 100 пар ионов на микрон пути в воде или при линейной передаче энергии (ЛПЭ) не выше 3,5 кэв на микрон пути в воде] для определенной биологической системы, рассматриваемого биологического эффекта и определенных условий, при которых используется данный вид излучения. 
К_ОБЭ = Др/Дх 
где Др — поглощенная доза рентгеновского или ү-излучения, Дх — поглощенная доза исследуемого вида излучения, вызывающая тот же биологический эффект. 
Если за единицу принять эффективность ү-излучения, то коэффициенты ОБЭ других видов излучения находятся в следующих пределах: рентгеновское излучение (180—250 кв) — 1,2—2; тормозное излучение с энергиями 1—70 Мэв —0,5—1; β-излучение трития (при поступлении внутрь организма) —1,3—1,7; быстрые электроны с энергиями 1—31 Мэв —0,6—0,8; быстрые нейтроны —1,2 —15; медленные нейтроны— 1,6—3,8; протоны 126—660 Мэв — 0,5— 1; α-частицы и ядра отдачи Li⁷[B¹⁰(n, α)Li⁷] — 1,3—3,5; тяжелые частицы —1—2. 
 
Колебания в величинах К_ОБЭ зависят от уровня доз излучения, при которых определяются эти величины; видовых различий облученных живых организмов; критериев, используемых для изучения действия излучений; сроков, в которые производится оценка биологических эффектов (непосредственные или отдаленные); характера лучевого воздействия (острое или хроническое); особенностей распределения дозы во времени  (интенсивное, протяженное, однократное или дробное облучения). Зависимость величины коэффициентов ОБЭ от ЛПЭ показана на рисунке. Зависимость коэффициентов ОБЭ от средней плотности ионизации и ЛПЭ, рекомендовавшаяся Международным комитетом по радиационной защите (МКРЗ) для расчетов защиты, представлена в таблице.

ОБЭ	Средняя удельная ионизация (число пар ионов на 1 микрон в  воде)	Средняя удельная потеря энергии  в воде (кэв/мк)
До 1  1—2  2—5  5—10  10-20	До 100  100—200  200—650  650—1500  1500—5000	До 3,5  3,5—7  7—23  23—53  53—175

В настоящее время принято  пользоваться определением ОБЭ при  сравнительных исследованиях действия разных видов излучения только в  радиобиологии. Учитывая вариабельность коэффициентов ОБЭ в зависимости  от ряда условий, для практики радиационной защиты предложены уточняющие коэффициенты: фактор качества (ФК) излучения и  фактор распределения (ФР). ФК характеризует вид излучения и связан с ЛПЭ следующей зависимостью:

ЛПЭ (кэв на мк в воде)	ФК
3, 5 и ниже  3,5— 7  7— 23  23— 53  53—175	1  1— 2  2— 5  5—10  10—20

Показатель ФР служит для характеристики неравномерности распределения радиоактивных изотопов по органам. Для определения эквивалентной дозы любого вида излучения поглощенную дозу умножают на уточняющие коэффициенты: Дэ= Дх·[ФК]·[ФР]. Рекомендовано МКРЗ заменить для целей радиационной защиты коэффициент ОБЭ фактором качества (ФК), который не связан с биологическими параметрами, а учитывает только особенности вида излучения.

Для сопоставления биологического действия различных видов излучений  в радиобиологии было принято  понятие относитель- ная биологическая эффективность (ОБЭ). Под ОБЭ излучения понимают его относительную (по сравнению с рентгеновским или γ-излучением) способность при заданной поглощенной дозе вызывать лучевое поражение определенной степени тяжести. ОБЭ рентгеновского и γ-излучений принимают равной 1. Коэффициент ОБЭ (RBE_TR) определяется как отношение доз данного и стандартного излучений, необходимое для получения одинакового эффекта:

где D_TX - доза рентгеновского излучения (200 кэВ), вызывающая какой-то эффект; D_TR - поглощенная доза любого вида ионизирующего излучения, вызывающая такой же эффект.

Величина RBE_TR в определенной степени зависит не только от ЛПЭ, но и от ряда физических и биологических факторов. Так, на величину коэффициентов ОБЭ влияют:

•  уровни доз (например, коэффициент ОБЭ для быстрых нейтронов при облучении животных дозами, соответствующими ЛД₅₀/₃₀, составляет 4,5, а при более высоких дозах - 2,9);

•  кратность облучения (коэффициент ОБЭ быстрых нейтронов при многократном облучении мышей оказался равным 3,5, а при остром облучении - 3,0);

•  распределение дозы во времени и др.

К факторам биологической  природы, влияющим на величину коэффициента ОБЭ, относятся:

•  вид животного (например, при сравнении смертности мышей и кроликов при облучении рентгеновским излучением с энергией 80 кэВ оказалось, что коэффициент ОБЭ для мышей был равен 0,78, а для кроликов - 0,43);

•  критерий, используемый для оценки биологического эффекта, возникающего вслед за облучением (например, коэффициенты ОБЭ по таким критериям, как средняя продолжительность жизни, атрофия яичек, частота «прививок» лейкемии экспериментальным животным и др., неравнозначны) (табл. 3).

 

 

 

 

 

Таблица 3. Коэффициент относительной биологической эффективности, принятый для ОБЭ-взвешенной дозы

 

 

 

 

 

 

 

 

Окончание табл. 3

В этом случае ОБЭ-взвешенная доза в органе (AD_T) предназначена для оценки риска развития детерминированных эффектов излучения с учетом влияния качества излучения и, редко, чувствитель- ности облучаемого органа. Она равна произведению поглощенной дозы излучения R в органе или ткани T на коэффициент относительной биологической эффективности (RBE_TR) излучения R для развития определенного детерминированного эффекта в органе

Единица измерения ОБЭ-взвешенной дозы - Дж/кг, которая называется грей-эквивалент (Гр-экв).

Для учета качества излучения  в условиях хронического облучения  людей в малых дозых, когда единственным последствием могут быть сохастические эффекты, МКРЗ рекомендует использовать два показателя качества излучения, значения которых зависят от свойств излучения, но одинаковы для всех стохастических эффектов:

•  взвешивающий коэффициент излучения, W_R;

•  средний коэффициент качества, ^-.

Основной областью применения коэффициента качества служит мониторинг полей внешнего излучения, поэтому  он определен как функция ЛПЭ:

В табл. 4 представлены установленные  МКРЗ значения W_R для различных излучений (R).

Таблица 4. Взвешивающие коэффициенты излучения

 

 

 

 

 

 

 

 

В табл. 5 приведены сведения о величине и области применения показателей качества излучения.

Таблица 5. Сведения по использованию показателей качества излучения

В случае развития стохастических эффектов относительная биологическая  эффективность излучения слабо  зависит от свойств облучаемого  органа, поэтому вместо RBE_T R для характеристики этих эффектов применяется соответствующий взвешивающий коэффи- циент излучения W_R. 

2. Отдалённые последствия действия облучения.

У больных, перенесших острую лучевую болезнь, в течение  длительного времени, иногда всю  жизнь, могут сохраняться остаточные явления и развиваться отдаленные последствия.

Остаточные явления  чаще всего проявляются гипоплазией  и дистрофией тканей, наиболее сильно поврежденных при облучении. Они  представляют собой следствия неполного  восстановления повреждений, лежавших в основе острого поражения: лейкопения, анемия, нарушения иммунитета, стерильность и др. В отличие от них отдаленные последствия - это развитие новых  патологических процессов, признаки которых  в остром периоде отсутствовали, таких как катаракты, склеротические изменения, дистрофические процессы, новообразования, сокращение продолжительности жизни. У потомства облученных родителей  в результате мутаций в герминативных  клетках могут проявиться генетические последствия.

Среди форм отдаленной лучевой патологии будут рассмотрены:

- неопухолевые отдаленные  последствия;

- канцерогенные  эффекты;

- сокращение продолжительности  жизни.

Неопухолевые  отдаленные последствия облучения

Неопухолевые (нестохастические) отдаленные последствия относятся к числу детерминированных эффектов облучения, тяжесть которых зависит, главным образом, от степени дефицита числа клеток соответствующих тканей (гипопластические процессы). К числу наиболее важных компонентов комплекса причин, определяющих развитие отдаленных последствий облучения, относятся повреждения мелких кровеносных сосудов и расстройства микроциркуляции,  ведущие к развитию тканевой гипоксии и вторичному поражению паренхиматозных органов. Имеют также существенное значение клеточный дефицит в тканях, в которых пролиферация недостаточна для восполнения числа погибших после облучения клеток (рыхлая соединительная ткань, гонады и др.), сохранение изменений, возникших во время облучения в клетках непролиферирующих и медленно пролиферирующих тканей.

В большинстве некритических  тканей возникновение тяжелых отдаленных последствий после общего кратковременного облучения маловероятно. Дозы, которые  при общем облучении не абсолютно  летальны, как правило, не превышают  порога толерантности для некритических  тканей и не могут привести к существенному  дефициту клеток в них (как исключение из этого общего правила могут  быть названы  хрусталик, семенники). В критических же тканях регенераторные процессы, если организм не погибает, обычно довольно быстро восстанавливают клеточный состав. Поэтому  отдаленные последствия, развивающиеся по причине дефицита клеток, более характерны для  локального облучения,  когда и в относительно радиорезистентных тканях могут быть поглощены  дозы,  превышающие  их толерантность. Развитие названных изменений во взаимодействии с естественными возрастными процессами определяет развитие функциональных  расстройств. Отдаленные последствия лучевого поражения могут проявиться функциональными расстройствами регулирующих систем: нервной, эндокринной, сердечно-сосудистой (астено-невротический синдром, вегето-сосудистая дистония).

К отдаленным нестохастическим эффектам относят и некоторые гиперпластические процессы, развивающиеся как компенсаторная реакция на снижение функций определенного типа клеток. Такие реакции характерны для эндокринных органов. Например, очаговая гиперплазия ткани щитовидной железы при повреждении других ее участков в случае инкорпорации радиоактивного йода.

 

 

Канцерогенные эффекты облучения

Радиационный канцерогенез относится к числу стохастических эффектов. Основной причиной злокачественной  трансформации облученной клетки являются нелетальные повреждения генетического материала. На первых порах исследования радиационного канцерогенеза господствовало представление, о  том, что прямой причиной злокачественной трансформации клетки является мутация, возникшая в результате поглощения  порции энергии излучения соответствующим участком генома клетки.  Хотя в отдельных случаях такой ход событий и может иметь место, более вероятны другие возможности.

Наиболее распространена гипотеза, в соответствии с которой  под влиянием облучения повышается нестабильность ядерной ДНК. В процессе репарации ее нелетальных повреждений возникают условия, способствующие включению онковируса в геном соматической клетки или активация онковируса уже находившегося в репрессированном состоянии в составе генома.с последующей  раковой трансформацией.

Злокачественной трансформации  клетки, сохранившей жизнеспособность после облучения, может способствовать ее контакт с большим количеством  клеточного детрита. Вследствие повреждения  мембранных структур может измениться чувствительность клеток к регулирующим воздействиям со стороны гормонов, ингибиторов и т.п.

Фактором, способствующим злокачественной трансформации  клетки бывают расстройства гормональной регуляции. Особенно велико значение этого  фактора при внутреннем радиоактивном  заражении, когда радионуклиды длительное время воздействуют на железу, нарушая  выработку ею гормонов, влияющих на функции других органов. В результате создаются условия для возникновения гормон-зависимой опухоли (например, опухоли гипофиза у животных с вызванной введением 131I гипоплазией щитовидной железы). Щитовидную железу рассматривают как критический орган в формировании отдаленной патологии при поступлении в организм продуктов ядерного деления.

Способствуют развитию опухоли и вызванные облучением нарушения иммунитета,  в результате чего облегчается развитие опухоли не только из трансформированных облучением клеток, но и из клеток, мутации в которых возникли спонтанно или под влиянием других факторов.

Латентный период между  радиационным воздействием и возникновением новообразования составляет, в среднем, 5 - 10 лет, но в некоторых случаях  может достигать 35 лет (рак молочной железы).