8.6. Проблеми кількісної радіобіології багатоклітинних організмів

Дослідження, проведені на відносно простому рослинному організмі Спіродела багатокоренева, дозволили повністью кількісно описати радіобіологічні реакції на різних рівнях інтеграції і отримати спів падання прогнозів математичних моделей та експериментальних даних. Аналіз отрманих результатів дозволяє сформулювати основні проблеми кількісної радіобіології багатоклітинних організмів і вказати шляхи їх вирішення.

1. Основна проблема сучасної теоретично радіобіології є створення адекватної системи мір радіаційного ураження на всіх рівнях інтеграції. Мова іде про можливість кількісного опису кривих виживаності субпопуляцій клітин, основні моделі та експериментальні дані про виживаність окремих клітин, про виживаність цілого організму, як функцію виживаності окремих органів і тканин цього організму. Вирішення цієї проблеми означає повний радіобіологічний опис сутності радіобіологічних процесів у багатоклітинних організмів і в ідеалі прогноз радіобіологічних реакцій організму на основі реакції окремих клітин.

2. Слідуюча за значимості проблема полягає в тому, що на високих рівнях інтеграції багатоклітинних організмів у радіобіологічному ефекті відіграють динамічні процеси формування та реалізації радіаційного ураження. Чим вище рівень ієрархії, тим більший час необхідний для формування ураження і тим більший вплив на радіобіологічний ефект має часовий фактор. С дією часового фактору зв’язана реалізація усього різноманіття форм інактивації та форм виживання клітин, процесі відновлення та адаптації у радіаційному ураженні багатоклітинних систем.

3. З ростом часу розвитку радіаційного ураження на високих рівнях інтеграції значно зростає роль процесів старіння. Розвиток процесів природного старіння та прискоренні його при дії радіації може сутт`єво впливати на радіобіологічний ефект.

Дослідження на багатоклітинному рослинному організмі Спіроделі багатокореневої показали шляхи вирішення цих проблем. Встановленою що кожному з рівнів ієрархії вдається поставити у відповідність адекватну систему мір радіаційного ураження. Отримані нами дані про півпадання сутності явищ радіостійкості та надійності біосистем дозволяють нами широко використовувати ідею і методи математичної теорії надійності. В основу вибору міри ураження та їх математичного опису покладені уявлення про структуру надійності досліджуваної біосистеми на різних рівнях інтеграції.

На основі ймовірностної моделі радіаційного ураження клітин (Ю.Г.Капульцевіч) в загальну модель вводиться уявлення про різноманіття форм ураження клітин. Введення часового фактору у модель , наприклад числа циклів поділу клітин, у математичній моделі дозволяє урахувати роль такого різноманіття форм ураження клітин в ефектах на високих рівніх ієрархії. Показано співпадання теоретичнх модельних даних з результатами експериментів. Дослідження процесі старіння у Спіродели багатокореневої в норі і при опроміненні дозволило розробити модель для оцінки ролі процесів старіння в радіаційному ураженні, отримати значення параметрів швидкості процесу старіння та параметру прискорення процесі старіння в нормі і при опроміненні. Конкретні експериментальні та теоретичні дослідження , проведені нами на багатоклітинному рослинному організмі , дозволили вирішити сформульовані проблеми і побудувати адекватну кількісну модель його радіаційного ураження .

Отримані дані мають загально радіобіологічне значення і можуть бути з успіхом використаня при створенні кількісної радіобіології любого багатоклітинного організму. Аналіз показує шляхи та засоби орієнтації розробленого нами загального підходу на конкретний багатоклітинний організм. Подібна орієнтація на клітинному рівні означає встановлення форм ураження та виживання при радіаційному ураженні клітин. На рівні клітинних субпопуляцій для переорієнтації моделі необхідно встановити конкретні міри формування ураження субпопуляцій клітин з ураження окремих клітин. Вибір міри ураження популяції визначається принципом функціонування окремих субпопуляцій клітин або тканин з складаючих ії субпопуляцій клітин, що дозволить розрахувати виживаність популяції клітин (тканини, органу) виходячи з виживаності окремих субпопуляцій. Міра виживаності організму може бути визначена розрахунком на основі оцінок виживаності складаючи тканин та органів та знання структури забезпечення надійності організму з його органів. Таким чином, виживаність організму може бути розрахована підставляючи значення виживаності органів у структуру надійності усього організму. Видно, що основна проблема побудови кількісної моделі складається насамперед з встановлення структури надійності біосистем на кожному рівні ії інтеграції теоретичними та експериментальними методами. Послідовне вкладення математичних моделей нижнього рівні ієрархії модель слідуючого рівня ієрархії дозволяє будувати кількісну модель радіаційного ураження практично на любому рівні інтеграції. Успіх такої побудови залежить від різноманіття експериментальних даних та знання про структуру забезпечення надійності досліджуваного об’єкту .