41. Реакция клеток на облучение. Современные представления о механизмах интерфазной и митотической гибели клетки.

Три основных типа реакции клетки на облучение:

а) радиационный блок митозов (временная задержка деления) - наиболее универсальная реакция клетки на воздействие ионизирующих излучений, ее длительность зависит от дозы: на каждый Грей дозы клетка отвечает задержкой митоза в 1 час. Проявляется данный эффект независимо от того, выживет ли клетка в дальнейшем, причем с увеличением дозы облучения увеличивается не число реагирующих клеток, а именно время задержки деления каждой облученной клетки. Эта реакция имеет огромное приспособительное значение: увеличивается длительность интерфазы, оттягивается вступление клетки в митоз, создаютсяблагоприятные условия для нормальной работы системы репарации ДНК.

б) митотическая (репродуктивная) гибель клетки - полная потеря клеткой способности к размножению; развивается при больших дозах ионизирующего излучения. Данный тип реакции не относится к клеткам, не делящимся или делящимся редко. В клетке не выражены дегенеративные процессы. Основная причина митотической гибели клетки -повреждение хромосомного аппарата клетки, приводящее к дефициту синтеза ДНК.

Показателем выживаемости клетки является ее способность проходить 5 и более делений.

Варианты митотической гибели:

1) клетка гибнет в процессе одного из первых четырех пострадиационных митозов, невзирая на отсутствие видимых изменений;

2) облученные клетки после первого пострадиационного митоза формируют так называемые "гигантские" клетки (чаще в результате слияния "дочерних" клеток), которые способны делиться не более 2-3 раз, после чего погибают.

в) интерфазная гибель клетки - гибель клетки, которая наступает до ее вступления в митоз. Для большинства соматических клеток человека она регистрируется после облучения в дозах в десятки и сотни Гр(лимфоциты, как радиочувствительные клетки, гибнут по этому механизму даже при небольших дозах). В клетке наблюдаютсяразличные дегенеративные процессывплоть до её лизиса.

Механизм интерфазной гибели (последовательность реакций, приводящих к лизису клетки):

1. За счёт разрывов в молекуле ДНК нарушается структура хроматина. В свою очередь, в мембранах идёт процесс перекисного окисления липидов.

2. Изменения ДНК-мембранного комплекса вызывают остановку синтеза ДНК.

3. Повреждение мембраны лизосом приводит к выходу из них ферментов - протеаз и ДНК-аз

4. ДНК-азы разрушают ДНК, что ведет к пикнозу ядра. Повреждение мембран митохондрий ведёт к выходу из них кальция, который активирует протеазы.

Вышеперечисленные процессы приводят к гибели (аутолизу) клетки.

42. Дозиметрия. Виды доз.

Дозиметрия - это измерение дозы или ее мощности.

Доза ионизирующего излучения - количество энергии ионизирующей радиации, поглощенной единицей массы любой облучаемой среды.

Мощность дозы - доза излучения в единицу времени.

Основная задача дозиметрии- определение дозы излучения в различных средах и в тканях живого организма.

Значение дозиметрии:

- необходима для количественной и качественной оценки биологического эффекта доз ионизирующих излучений при внешнем и внутреннем облучении организма

- необходима для обеспечения радиационной безопасности при ра­боте с радиоактивными веществами

- с ее помощью можно обнаружить источник излучения, определить его вид, количество энергии, а также степень воздействия излучения на облучаемый объект.

Виды доз:

а) экспозиционная доза (Х) - количественная характеристика поля источника ионизирующего излучения (гамма или рентгеновского), характеризующая величину ионизации сухого воздуха при атмосферном давлении.

Кулон на килограмм (Кл/кг, C/kg) - системная единица экспозиционной дозы; 1 Кл/кг равен эксп-ной дозе фотонного излучения, при которой сумма электрических зарядов всех ионов одного знака, созданных электронами,освобожденными в облученном воздухе массой 1 кг, при полном использовании ионизирующей способности всех электронов, равна 1 Кл.

Рентген (Р, R) -традиционная (внесистемная) единица экспозиционной дозы; 1 рентген равен экспозиционной дозе рентгеновского или гамма-излучения в воздухе, при которой в результате полной ионизации в 1 см³сухого атмосферного воздуха при температуре 0^оС и давлении 760 мм рт. ст. (т.е. в 0,001293 г сухого атмосферного воздуха) образуются ионы, несущие заряд, равный 1 единице заряда СГС каждого знака.

СГС - система единиц измерения, в которой существуют три независимые величины: сантиметр-грамм-секунда.

Соотношение единиц: 1 Р = 2,58*10^-4 Кл/кг (точно);1 Кл/кг = 3,88*10³ Р(приблизительно).

Мощность экспозиционной дозы - величина, выраженная в мР/ч или мкР/ч. Обычные фоновые показатели мощности эксп-ой дозы для Беларуси - до 18-20 мкР/ч. По традиции экспозиционную дозу использовали в рентгенодиагностике благодаря тому, что ионизирующая способность рентгеновского излучения для воздуха и биологической ткани приблизительно одинакова. Однако, при переходе к высокоэнергетическим типам излучения, выяснилась ограниченность использования этой характеристики при оценке поглощенной дозы, особенно в живых организмах. В связи с этимэкспозиционная дозаприменяется для оценки поля источника излучения, адля определения взаимодействия ионизирующих излучений со средой используетсяпоглощенная доза.

б) поглощенная доза (D) - количество энергии, поглощаемое единицей массы облучаемого вещества.

Джоуль на килограмм (Грей, Гр, Gy) - системная единица поглощенной дозы. 1 Дж/кг = 1 Гр.

Рад (rad,rd-radiation absorbed dose - поглощенная доза излучения) - традиционная (внесистемная) единица поглощенной дозы.

Соотношение единиц: 1 рад = 0,01 Гр.

Для мягких тканей человека в поле рентгеновского или гамма-излучения поглощенная доза в 1 рад примерно соответствует экспозиционной в 1 P.

Поглощенная доза не зависит от вида и энергии ионизирующего излучения и определяет степень радиационного воздействия, т.е. является мерой ожидаемых последствий облучения.

Учитывая существенные различия в механизме взаимодействия разных типов излучения с веществом, ионизирующей способности и т.д., следует ожидать, что одна и та же поглощенная доза может дать разный биологический эффект. Для количественной оценки такого различия вводятся понятия: “взвешивающие коэффициенты для различных видов излучения (W_R)” и “эквивалентная доза”.

в) эквивалентная доза (H_TR) - мера выраженности биологического эффекта облучения. При расчете эквивалентной дозы используют взвешивающие коэффициенты как множители поглощенной дозы:

, гдеH_TR- эквивалентная доза в органе или ткани Т, созданная излучениемR; D_TR- средняя поглощенная доза от излучения R в ткани или органе T; W_R – взвешивающий коэффициент для излученияR.

Взвешивающие коэффициенты (W_R) позволяют учестьотносительную эффективность различных видов излучения в индуцировании биологических эффектов.

Так как W_R- безразмерный множитель,системная единица для эквивалентной дозыта же, что и для поглощенной дозы - Дж/кг (специальное название - Зиверт: Зв, Sv)

Бэр (rem) - внесистемная единица эквивалентной дозы (бэр - биологический эквивалент рада).

Соотношение единиц: 1 бэр = 0,01 Зв.

Взвешивающие коэффициенты для отдельных видов излучения.

Вид излучения и диапазон энергии	Взвешивающий коэффициент WR
Фотоны любых энергий	1
Электроны и мюоны любых энергий	1
Альфа-частицы, осколки деления, тяжелые ядра	20
Нейтроны с энергией: менее 10 кэВ	5
от 10 кэВ до 100 кэВ	10
от 100 кэВ до 2 МэВ	20
от 2 МэВ до 20 МэВ	10
более 20 МэВ	5

Риск развития стохастических последствий облучения организма человека зависит не только от эквивалентной дозы, но и от радиочувствительности тканей или органов, подвергшихся облучению. Радиочувствительность органов и тканей учитывает эффективная доза.

г) эффективная доза (Е) - величина воздействия ионизирующего излучения, используемая как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела человека и отдельных его органов с учетом их радиочувствительности; представляет сумму произведений эквивалентных доз в тканях и органах тела на соответствующие взвешивающие коэффициенты:

,

где H_T- эквивалентная доза в ткани или органе T; W_T- взвешивающий коэффициент для органа или ткани T.

Взвешивающий коэффициент W_Tхарактеризует относительный вклад данного органа или ткани в суммарный ущерб здоровью из-за развития стохастических эффектов. Сумма W_Tравна 1.

Системная единица эффективной дозы- зиверт (Зв,Sv);внесистемная единица– бэр.1 Зв равен 100 бэр.

Для оценки эффектов облучения группы людей используют коллективные дозы:

а) коллективная эквивалентная доза (S_T) в тканиT- используется для выражения общего облучения конкретной ткани или органа у группы лиц; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эквивалентную дозу в органе или ткани.

б) коллективная эффективная доза (S) - относится к облученной популяции в целом; она равна произведению числа облученных лиц на среднюю эффективную дозу.

В определении коллективной эквивалентной и коллективной эффективной доз не указано время, за которое получена доза. Поэтому при расчете коллективных доз всегда должно быть четкое указание на период времени и группу лиц, по которым проводился данный расчет.

Коллективные дозы используют для оценки лучевой нагрузки на популяцию и риска развития стохастических последствийдействия ионизирующих излучений. Единицы коллективных доз – человеко-зиверт и человеко-бэр.

«Подушная доза» (percaputdose, Зв) - значение коллективной дозы, разделенное на число членов облученной группы.