Radiobiologie

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 22 martie 2021; verificările necesită 37 de modificări .

Știința
Radiobiologie
Subiect	științele naturii
Perioada de origine	începutul secolului al XX-lea
Direcții principale	genetica radiațiilor , radioecologie , igiena radiațiilor , epidemiologie a radiațiilor
Centre de cercetare	MRNC , Centrul Federal Biofizic Medical. A. I. Burnazyan , Laboratorul Național Livermore , Institutul de Oncologie Radiațională din Oxford
Oameni de știință semnificativi	N. V. Timofeev-Resovsky
Fișiere media la Wikimedia Commons

Radiobiologia , sau biologia radiațiilor  , este o știință care studiază efectul radiațiilor ionizante și neionizante asupra obiectelor biologice (biomolecule , celule , țesuturi , organisme, populații ) [1] . O caracteristică a acestei științe este măsurabilitatea strictă a factorului de influență, care a condus la dezvoltarea metodelor de cercetare matematică. O altă caracteristică a radiobiologiei este cererea pentru aplicațiile sale - în medicină și protecția împotriva radiațiilor [2] .

Radiobiologia, anterior o disciplină independentă, se transformă acum într- o știință interdisciplinară și are legături strânse cu o serie de domenii de cunoaștere teoretice și aplicate, biologice și medicale.

Cod științific conform clasificării UNESCO din 4 cifre  (engleză)  - 2418 (secțiunea - biologie) [3] .

Subiectul radiobiologiei

Sarcinile fundamentale care alcătuiesc subiectul de radiobiologie sunt:

• dezvăluirea tiparelor generale ale răspunsului biologic la efectele radiațiilor ionizante , inclusiv explicarea paradoxului radiobiologic
• managementul efectelor radiobiologice .

Există două puncte de vedere opuse și la fel de greșite cu privire la radiații și daunele acestora asupra oamenilor - radioeuforia și radiofobia .

Obiecte și metode în radiobiologie

În conformitate cu obiectele cercetării radiobiologice (nivelurile de organizare a celor vii), în radiobiologie se disting 3 secțiuni:

• Radiobiologia sistemelor complexe (sisteme ecologice, populații , organisme pluricelulare, organe și țesuturi )
• Radiobiologie celulară (celule, organite celulare, membrane biologice)
• Radiobiologie moleculară (macromolecule, „molecule mici”).

O caracteristică importantă a metodelor de cercetare radiobiologică este compararea cantitativă a efectului luat în considerare cu doza de radiație care l-a provocat , distribuția acestuia în timp și volum a obiectului care reacţionează.

Aspecte teoretice ale radiobiologiei

Prima teorie cantitativă este teoria „încălzirii punctuale” sau „încălzirii punctuale” (F. Dessauer , 1922):

• radiațiile ionizante au o densitate în vrac foarte scăzută în comparație cu alte radiații
• radiația are o energie mare, a cărei valoare depășește cu mult energia oricărei legături chimice
• un obiect biologic iradiat este format din microvolume și structuri relativ indiferente și foarte esențiale pentru viață
• într-un obiect iradiat, atunci când o energie totală relativ mică este absorbită în microvolume separate, aleatorii și puțin localizate, rămân porțiuni atât de mari de energie încât pot fi comparate cu încălzirea microlocală
• deoarece distribuția „caldurii punctuale” este pur statistică, efectul final în celulă va depinde de „ lovirea ” aleatorie a porțiunilor discrete de energie în microvolume vitale din interiorul celulei; pe măsură ce doza crește, probabilitatea unor astfel de lovituri crește și invers.

Teoria „ țintei sau loviturilor ” , creată de N. V. Timofeev-Resovsky împreună cu autorii, a pus în prim plan ideea efectului direct al radiațiilor ionizante asupra celulelor (30 de ani).

Ipoteza stocastică (probabilistă) este o dezvoltare ulterioară a teoriei acțiunii directe a radiațiilor. Purtători de cuvânt pentru acest punct de vedere au fost O. Hug și A. Kellerer (1966). Esența opiniilor lor a fost că interacțiunea radiației cu celula are loc conform principiului probabilității (aleatorie) și că dependența „ efectul dozei ” este determinată nu numai de o lovitură directă asupra moleculelor și structurilor țintă, ci și de starea unui obiect biologic ca sistem dinamic.

B. I. Tarusov și Yu. B. Kudryashov au arătat că radicalii liberi pot apărea sub acțiunea radiațiilor și în medii neapoase - în straturile lipidice ale biomembranelor. Această teorie a fost numită teoria radiotoxinei lipidice .

O teorie integrală particulară care explică efectul biologic al radiațiilor ionizante este teoria structural-metabolică (1976). Autorul acestei teorii , A. M. Kuzin , consideră că deteriorarea radiațiilor este cauzată de distrugerea tuturor moleculelor majore de biopolimer, a structurilor citoplasmatice și membranare dintr-o celulă vie.

A existat acum o schimbare de paradigmă de la teoria țintei și a loviturilor la efectele non-țintă ale iradierii (de exemplu, efectul „spectator”) .

Istorie

Descoperirea de către Ivan Pavlovich Puluy (1890) și Wilhelm Conrad Roentgen a razelor X ( 1895 ), Antoine Henri Becquerel a radioactivității naturale ( 1896 ), Marie Sklodowska-Curie și Pierre Curie a proprietăților radioactive ale poloniului și radiului ( 1898 ) a fost baza fizică a nașterii radiobiologiei.

Etapele dezvoltării radiobiologiei
Primul stagiu 1890-1921 etapa descriptivă asociată cu acumularea de date și primele încercări de a înțelege reacțiile biologice la radiații	I. P. Pulyui  • V. K. Roentgen  • A. Becquerel  • M. Sklodovskaya • P. Curie  • I. R. Tarkhanov  • E. S. Londra  • G. E. Albers-Schonberg  • L. Halberstadter  • P. Brown • J. Osgoud • G. Heinecke • | J. Bergonier  • L. Tribondo
Faza a doua 1922-1944 Teoria căldurii punctuale, formarea principiilor fundamentale ale radiobiologiei cantitative, relația efectelor cu mărimea dozei absorbite; descoperirea efectului mutagen al radiațiilor ionizante, dezvoltarea geneticii radiațiilor	F. Dessauer  • L. Gray  • N. V. Timofeev-Resovsky  • A. M. Kuzin  • B. N. Tarusov  • N .M. Emanuel  • D. E. Lee • K. Zimmer  • G. A. Nadson  • G. S. Filippov • G. Möller  • L. Stadler
A treia etapă 1945-1985 dezvoltarea în continuare a radiobiologiei cantitative la toate nivelurile de organizare biologică radiobiologie moleculară și celulară dezvoltarea metodelor biologice de radioprotecție tratamentul leziunilor radiațiilor utilizarea acceleratorilor de particule în radiobiologie dezvoltarea agenților radiosensibilizanți dezvoltarea principiilor radiobiologice ale radioterapiei tumorilor	Dubinin N. P.  • N. V. Luchnik  • B. L. Astaurov • K. P.  Hanson • V. I. Korogodin  •  V. D. Zhestyanikov • L. Kh. Eidus • V. I. Bruskov  • E. Ya. Graevsky • I. I. Pelevina  • A. V. Lebedinsky  • Pv. Grude D.  • Horizont P. G. Grigoriev • N. L. Delaunay  • A. V. Antipov • V. S. Shashkov • S. P. Yarmonenko  • R. V. Petrov  • R. B. Strelkov • A. A. Yarilin  •  P. G. Zherebchenko • E. F. Romantsev • V. G. Vladimirov • A. K. G. Vladimirov • A. K.  Gus A. Băiș • A. K. Gus A. Letavet  • F. G. Krotkov  • V. Ya. Golikov • U. Ya. Margulis • A. V. Sevankaev  • Yu. B. Kudryashov  • E. F. Konoplya  •
Etapa a patra 1986 până în prezent Efecte cu doze mici Efecte non-țintă Mecanisme de radiații neionizante Schimbare și schimbare de paradigmă în radiobiologie	I. I. Suskov  • V. A. Shevchenko  • D. M. Spitkovsky  • E. B. Burlakova  • I. E. Vorobtsova  • HR Withers • J. Ward • H. Nagasawa • J. Little • C. Mothersill • C Seymour • OV Belyakov • M. Folkard • K. Prize • B. Michael • K. Baverstock • M. Joiner • B. Marples • P. Lambin • A. Brooks • T. Elsasser • M. Scholz • T. Day • G. Zeng • A. Hooker • T. Neumaier • J. Swenson • C. Pham • A. Polyzos • A. Lo • P. Yang • J. Dyball • O. Desouky • N. Ding • G. Zhou • A. N. Koterov • A. A. Vainson  • Y. Ogawa

Etapele formării efectelor radiobiologice

În formarea efectelor radiobiologice, se disting următoarele etape:

1. Etapa fizico-chimică - acțiunea directă sau indirectă a radiațiilor asupra moleculelor țintă .
2. Etapa biochimică  - efectul radiațiilor asupra principalelor componente ale celulelor radiosensibile , urmat de o modificare a metabolismului acestora .
3. Etapa biologică - efectele genetice și pe termen lung ale iradierii .
   • Durata etapelor este de la 10 −18 la 10 12 secunde.
   • Unii pași sunt reversibile și pot fi modificați.
   • Severitatea efectului depinde de radiosensibilitatea obiectului și de doza de radiație . O serie de daune pot fi reparate.

Radiobiologia celulei

Citologia radiațiilor ( radiobiologia celulară ) studiază efectul radiațiilor asupra structurii și funcțiilor celulelor, și anume:

Schimbari majore

• Încălcări ale diferențierii și diviziunii celulare .
• Transformă-le în celule maligne .
• Moartea celulelor reproductive și de interfază

Cauzele încălcărilor

• Deteriorarea nucleelor, cromozomilor, altor organite nucleare.
• Deteriorarea membranelor biologice .

Indicații

Reviste

• Jurnalul Internațional de Biologie a Radiațiilor
• Jurnal de Radiobiologie
• Biologia radiațiilor. Radioecologie - Jurnal

Instituții de învățământ și instituții științifice

Radiobiologia este studiată în multe centre științifice și universități. Iată câteva dintre ele:

• Laboratorul de biologie a radiațiilor al Institutului Comun de Cercetări Nucleare
• Departamentul de Biofizică, Fizica Radiațiilor și Ecologie, Universitatea Națională de Cercetare Nucleară (MEPhI)
• Laboratorul de biofizică a radiațiilor, Universitatea de Stat din Moscova
• Centrul de Cercetare Radiologică Medicală al Ministerului Sănătății și Dezvoltării Sociale din Rusia
• Institutul de Radiobiologie al Academiei Naționale de Științe din Belarus

Note

1. ↑ Legeza V.I. Radiobiologie, fiziologia radiațiilor și medicină: un dicționar de referință / V.I. Legeza, I.B. Ushakov, A.N. Grebenyuk, A.E. Antushevich. - al 3-lea. - Sankt Petersburg. : Folio, 2017. - 176 p. - 500 de exemplare.  - ISBN 978-5-93929-279-5 .
2. ↑ Radiobiologie actuală, 2015 , p. 11-12.
3. ↑ UNESCO/. Propunerea de nomenclatură standard internațională pentru domeniile științelor și tehnologiei . UNESCO/NS/ROU/257 rev.1 (1988). Consultat la 9 februarie 2016. Arhivat din original pe 15 februarie 2016. (nedefinit)
4. ↑ William F. Morgan. Efectele radiațiilor ionizante în celulele neiradiate  // PNAS. - 2005. - 1 octombrie ( vol. 102 , nr. 40 ). — S. 14127–14128 .

Literatură

• Buck Z. , Alexander P. Fundamentele radiobiologiei De ZM Bacq și Peter Alexander. Complet rev. a 2-a ed. Oxford ao Pergamon press, 1961 / Per. din engleza. B. I. Gengrinovich, V. P. Konopleva și P. M. Khomikovsky; Ed. si cu prefata. Ya. M. Varshavsky , E. Ya. Graevsky și M. N. Meisel . — M .: Izd-vo inostr. aprins. , 1963. - 500 p.
• Grodzensky D. M. Radiobiologie: Efectul biologic al radiațiilor ionizante . - Ed. a 3-a, revizuită. si suplimentare — M .: Atomizdat , 1966. — 232 p.
• Baraboy V. A. Radiobiologie populară . - Kiev: Naukova Dumka , 1988. - 192 p. — ISBN 5-12-000329-X .
• Belov A.D., Kirshin V.A. Radiobiologie veterinară. — M .: Agropromizdat , 1987. — 288 p.
• Besyadovsky R. A. , Ivanov K. V., Kozyura A. K. Ghid de referință pentru radiobiologi . — M .: Atomizdat , 1978. — 128 p.
• Vasilenko I. Ya., Vasilenko OI Acțiunea biologică a produselor de fisiune nucleară. - M. : Binom, 2011. - 384 p.
• Vladimirov Yu. A. et al. Biofizica membranelor. — M .: Medicină , 1983.
• Hemp E.F. și alții.Radiobiology: Encyclopedic Dictionary. - Gomel, 2005. - 252 p.
• Coggle J. Efectele biologice ale radiațiilor / Per. din engleza. I. I. Pelevina, G. I. Milovidova; Ed. A. N. Dedenkova . — M .: Energoatomizdat , 1986. — 184 p.
• Krasavin E. A. Efectul mutagen al radiațiilor cu diferite LET / E. A. Krasavin, S. Kozubek. — M .: Energoatomizdat , 1991. — 184 p. — ISBN 5-283-03058-X .
• Krasavin E. A. Problema reparației OBE și ADN-ului . — M .: Energoatomizdat , 1989. — 192, [1] p. — ISBN 5-283-02984-0 .
• Kuzin A. M. , Kaushansky D. A. Radiobiologie aplicată: (fundamente teoretice și tehnice) . — M .: Energoizdat , 1981. — 224 p.
• Kuzin AM Teoria structural-metabolică în radiobiologie. — M .: Nauka , 1988.
• Kuzin A. M. Radiații biogene secundare - raze ale vieții / Institute of Cell Biophysics RAS . - Pushchino : B.I., 1997. - 40 p.
• Lebedinsky A. V. Influența radiațiilor ionizante asupra organismului animalelor și oamenilor / Membru corespondent. Academia de Științe Medicale a URSS A. V. Lebedinsky; Atot-Unirea. asupra distribuţiei udate. si stiintifica cunoștințe . — M .: Cunoașterea , 1957. — 56 p. - (Seria 8; nr. 35, 36).
• Luchnik NV Biofizica leziunilor citogenetice și codul genetic. - 1968. - 296 p.
• London E. S. Selected Works: (La centenarul nașterii lui E. S. London) / Ed. acțiune membru Academia de Științe Medicale din URSS prof. D. A. Biryukova ; Acad. Miere. științe ale URSS. - L. : Medicină . Leningrad. Catedra, 1968. - 392 p.
• Pelevina II și colab.. Supraviețuirea celulelor de mamifere iradiate și repararea ADN-ului. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Polivoda B. I. et al. Lezarea prin radiații la membranele biologice. — M .: Medicină , 1990.
• Radiații: Doze, efecte, risc / Per. din engleza. Yu. A. Bannikova. — M .: Mir , 1990. — 80 p. - ISBN 5-03-001172-2 .
• Timofeev-Resovsky N.V. , Ivanov V.I., Korogodin V.I. Fundamentele biologiei radiațiilor. - M. , 1964.
• Timofeev-Resovsky N. V. et al. Aplicarea principiului hit în radiobiologie. — M .: Atomizdat , 1968.
• Tokin I. B. Probleme de citologie a radiațiilor. - L .: Medicină , 1974.
• Hanson KP, Komar VE Mecanismele moleculare ale morții celulare prin radiații. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Tsyb A. F., Budagov R. S. și colab. Radiații și patologie: Proc. indemnizatie. - M . : Şcoala superioară , 2005. - 341 p.
• Eidus L. Kh. Mecanismul membranei de acțiune biologică a dozelor mici. - M. , 2001.
• Enciclopedia nucleară / Nauch. ed. V. N. Yakimets , I. A. Ryabtsev. - M .: Caritate. Fondul Yaroshinskaya, 1996. - 616 p. — ISBN 5-207-00453-0 .

Tutoriale recomandate

• Sala EJ, Giaccia AJ. Radiobiologie pentru radiolog, ed. a 8-a. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018
• Joiner Michael C., van der Kogel Albert J. Basic Clinical Radiobiology, Fifth Edition, CRC Press, 2018
• Radiobiologie actuală: un curs de prelegeri / L. A. Ilyin, L. M. Rozhdestvensky, A. N. Koterov, N. M. Borisov. - M. : Editura MPEI, 2015. - 240 p. — (Școala Superioară de Fizică). - ISBN 978-5-383-00932-1 .
• Yarmonenko S. P., Vainson A. A., Radiobiologia omului și animalelor. Moscova: Școala Superioară , 2004
• Kudryashov Yu. B., Biofizica radiațiilor, M., 2004

Dicționare și enciclopedii	Mare catalană Rusă mare universal lituanian Britannica (online) Brockhaus
În cataloagele bibliografice BNF : 11978651s GND : 4057819-7 J9U : 987007558200105171 LCCN : sh85110669 NDL : 00563534 NKC : ph139000

Siguranța la radiații
Efectul biologic al radiațiilor	Radiobiologie Efecte radiobiologice Doze mici de radiații
Doza de radiații	Doza absorbită Echivalent de doză Doza eficienta Doza de expunere
Unități	sistemică gri Sievert în afara sistemului bucuros Baer raze X
Organizatii internationale	UNSCEAR ICRP ICRU AIEA