Radiobiologi

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 22. marts 2021; checks kræver 37 redigeringer .

Videnskaben
Radiobiologi
Emne	naturvidenskab
Oprindelsesperiode	begyndelsen af ​​det 20. århundrede
Hovedretninger	strålingsgenetik , radioøkologi , strålehygiejne , strålingsepidemiologi
Forskningscentre	MRNC , Federal Medical Biophysical Center. A. I. Burnazyan , Livermore National Laboratory , Oxford Institute of Radiation Oncology
Betydende videnskabsmænd	N. V. Timofeev-Resovsky
Mediefiler på Wikimedia Commons

Radiobiologi , eller strålingsbiologi  , er en videnskab, der studerer effekten af ​​ioniserende og ikke-ioniserende stråling på biologiske objekter (biomolekyler , celler , væv , organismer, populationer ) [1] . Et træk ved denne videnskab er den strenge målbarhed af den påvirkningsfaktor, som førte til udviklingen af ​​matematiske forskningsmetoder. Et andet træk ved radiobiologi er efterspørgslen efter dens anvendelser - inden for medicin og strålebeskyttelse [2] .

Radiobiologi, der tidligere var en selvstændig disciplin, er nu ved at blive en tværfaglig videnskab og har tætte bånd til en række teoretiske og anvendte, biologiske og medicinske vidensområder.

Videnskabskode i henhold til den 4-cifrede UNESCO-klassifikation  (engelsk)  - 2418 (sektion - biologi) [3] .

Emnet radiobiologi

De grundlæggende opgaver, der udgør faget radiobiologi er:

• afsløre de generelle mønstre af den biologiske reaktion på virkningerne af ioniserende stråling , herunder forklaringen af ​​det radiobiologiske paradoks
• håndtering af radiobiologiske effekter .

Der er to modsatte og lige forkerte synspunkter på stråling og dens skade på mennesker - radioeufori og radiofobi .

Objekter og metoder i radiobiologi

I overensstemmelse med genstandene for radiobiologisk forskning (niveauer for organisering af de levende) skelnes der 3 sektioner i radiobiologi:

• Radiobiologi af komplekse systemer ( økologiske systemer, populationer , flercellede organismer, organer og væv )
• Cellulær radiobiologi (celler, celleorganeller, biologiske membraner)
• Molekylær radiobiologi (makromolekyler, "små molekyler").

Et vigtigt træk ved radiobiologiske forskningsmetoder er den kvantitative sammenligning af den pågældende effekt med den strålingsdosis , der forårsagede den , dens fordeling i tid og volumen af ​​det reagerende objekt.

Teoretiske aspekter af radiobiologi

Den første kvantitative teori er teorien om "punktvarme" eller "punktopvarmning" (F. Dessauer , 1922):

• ioniserende stråling har en meget lav rumvægt sammenlignet med anden stråling
• stråling har en høj energi, hvis værdi langt overstiger energien af ​​enhver kemisk binding
• et bestrålet biologisk objekt består af relativt ligegyldige og meget essentielle mikrovolumener og strukturer for liv
• i en bestrålet genstand, når en relativt lille total energi absorberes i separate, tilfældige og sparsomt placerede mikrovolumener, efterlades så store dele af energi, at de kan sammenlignes med mikrolokal opvarmning
• da fordelingen af ​​"punktvarme" er rent statistisk, vil den endelige effekt i cellen afhænge af tilfældigt " hit " af diskrete dele af energi til vitale mikrovolumener inde i cellen; efterhånden som dosis stiger, øges sandsynligheden for sådanne hits og omvendt.

Teorien om " mål eller hits " , skabt af N. V. Timofeev-Resovsky med medforfattere, satte ideen om den direkte effekt af ioniserende stråling på celler (30'erne) på spidsen.

Den stokastiske (sandsynligheds)hypotese er en videreudvikling af teorien om strålingens direkte virkning . Talsmændene for dette synspunkt var O. Hug og A. Kellerer (1966). Essensen af ​​deres synspunkter var, at strålingens interaktion med cellen sker i henhold til sandsynlighedsprincippet (tilfældighed), og at " dosis-effekt "-afhængigheden ikke kun bestemmes af et direkte hit på molekyler og målstrukturer, men også af tilstanden af ​​et biologisk objekt som et dynamisk system.

B. I. Tarusov og Yu. B. Kudryashov viste, at frie radikaler kan opstå under påvirkning af stråling og i ikke-vandige medier - i lipidlagene af biomembraner. Denne teori er blevet kaldt lipid -radiotoksin- teorien .

En ejendommelig integralteori, der forklarer den biologiske effekt af ioniserende stråling, er den strukturelle-metaboliske teori (1976). Forfatteren af ​​denne teori , A. M. Kuzin , mener, at strålingsskader er forårsaget af ødelæggelsen af ​​alle større biopolymermolekyler, cytoplasmatiske og membranstrukturer i en levende celle.

Der er nu sket et paradigmeskifte fra mål- og hitteori til ikke-mål-effekter af bestråling (f.eks. "bystander"-effekten) .

Historie

Ivan Pavlovich Puluy (1890) og Wilhelm Conrad Roentgens opdagelse af røntgenstråler ( 1895 ), Antoine Henri Becquerel af naturlig radioaktivitet ( 1896 ), Marie Sklodowska-Curie og Pierre Curie af poloniums og radiums radioaktive egenskaber ( 1898 ) det fysiske grundlag for radiobiologiens fødsel.

Stadier af udvikling af radiobiologi
Første etape 1890-1921 beskrivende fase forbundet med akkumulering af data og de første forsøg på at forstå biologiske reaktioner på stråling	I. P. Pulyui  • V. K. Roentgen  • A. Becquerel  • M. Sklodovskaya • P. Curie  • I. R. Tarkhanov  • E. S. London  • G. E. Albers-Schonberg  • L. Halberstadter  • P. Brown • J. Osgoud • G. Heinecke • | J. Bergonier  • L. Tribondo
Anden fase 1922-1944 Teorien om punktvarme, dannelsen af ​​de grundlæggende principper for kvantitativ radiobiologi, forholdet mellem virkninger og størrelsen af ​​den absorberede dosis; opdagelse af den mutagene effekt af ioniserende stråling, udvikling af strålingsgenetik	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
Tredje etape 1945-1985 videreudvikling af kvantitativ radiobiologi på alle niveauer af biologisk organisation molekylær og cellulær radiobiologi udvikling af biologiske metoder til strålebeskyttelse behandling af stråleskader brug af partikelacceleratorer i radiobiologi udvikling af radiosensibiliserende midler udvikling af radiobiologiske principper for strålebehandling af tumorer	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  •  P. D. P. Horizont  • Sa Grude P. Horizontov 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. Vladimireksev • V. G. Vladimireksev • V. G. Vladimirskov • A. K. Letavet  • F. G. Krotkov  • V. Ya. Golikov • U. Ya. Margulis • A. V. Sevankaev  • Yu. B. Kudryashov  • E. F. Konoplya  •
Fjerde etape 1986 til nu Lavdosis- effekter Ikke-måleffekter Ikke- ioniserende strålingsmekanismer Skift og paradigmeskift i radiobiologi	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

Stadier af dannelse af radiobiologiske effekter

I dannelsen af ​​radiobiologiske virkninger skelnes følgende stadier:

1. Fysisk-kemisk stadie - direkte eller indirekte virkning af stråling på målmolekyler .
2. Biokemisk stadium  - effekten af ​​stråling på hovedkomponenterne i radiofølsomme celler, efterfulgt af en ændring i deres stofskifte .
3. Biologisk fase - genetiske og langsigtede virkninger af bestråling .
   • Etapernes varighed er fra 10 −18 til 10 12 sekunder.
   • Nogle trin er reversible og kan ændres.
   • Sværhedsgraden af ​​virkningen afhænger af objektets strålefølsomhed og strålingsdosis . En række skader kan repareres.

Cellens radiobiologi

Strålingscytologi ( celleradiobiologi ) studerer effekten af ​​stråling på cellernes struktur og funktioner, nemlig :

Store ændringer

• Krænkelser af differentiering og celledeling .
• Omdan dem til ondartede celler .
• Reproduktiv og interfase celledød

Årsager til krænkelser

• Skader på kerner, kromosomer, andre nukleare organeller.
• Skader på biologiske membraner .

Rutevejledning

Tidsskrifter

• International Journal of Radiation Biology
• Journal of Radiobiology
• Strålingsbiologi. Radioøkologi - Tidsskrift

Uddannelsesinstitutioner og videnskabelige institutioner

Radiobiologi studeres i mange videnskabelige centre og universiteter. Her er nogle af dem:

• Strålingsbiologisk laboratorium under Fællesinstituttet for Nuklear Forskning
• Institut for Biofysik, Strålingsfysik og Økologi, National Research Nuclear University (MEPhI)
• Radiation Biophysics Laboratory, Moscow State University
• Medicinsk radiologisk forskningscenter under ministeriet for sundhed og social udvikling i Rusland
• Institut for Radiobiologi ved National Academy of Sciences of Belarus

Noter

1. ↑ Legeza V.I. Radiobiologi, strålingsfysiologi og medicin: en referenceordbog / V.I. Legeza, I.B. Ushakov, A.N. Grebenyuk, A.E. Antushevich. - 3. - Sankt Petersborg. : Folio, 2017. - 176 s. - 500 eksemplarer.  - ISBN 978-5-93929-279-5 .
2. ↑ Faktisk radiobiologi, 2015 , s. 11-12.
3. ↑ UNESCO/. Foreslået international standardnomenklatur for videnskabs- og teknologiområder . UNESCO/NS/ROU/257 rev.1 (1988). Hentet 9. februar 2016. Arkiveret fra originalen 15. februar 2016. (ubestemt)
4. ↑ William F. Morgan. Effekter af ioniserende stråling i ikke-bestrålede celler  // PNAS. - 2005. - 1. oktober ( bd. 102 , nr. 40 ). — S. 14127–14128 .

Litteratur

• Buck Z. , Alexander P. Fundamentals of radiobiology Af ZM Bacq og Peter Alexander. Fuldstændig rev. 2. udg. Oxford ao Pergamon press, 1961 / Per. fra engelsk. B. I. Gengrinovich, V. P. Konopleva og P. M. Khomikovsky; Ed. og med forord. Ya.M. Varshavsky , E. Ya. Graevsky og M.N. Meisel . — M .: Izd-vo inostr. tændt. , 1963. - 500 s.
• Grodzensky D. M. Radiobiologi: Den biologiske effekt af ioniserende stråling . - 3. udg., revideret. og yderligere — M .: Atomizdat , 1966. — 232 s.
• Baraboy V. A. Populær radiobiologi . - Kiev: Naukova Dumka , 1988. - 192 s. — ISBN 5-12-000329-X .
• Belov A.D., Kirshin V.A. Veterinær radiobiologi. — M .: Agropromizdat , 1987. — 288 s.
• Besyadovsky R. A. , Ivanov K. V., Kozyura A. K. Referenceguide for radiobiologer . — M .: Atomizdat , 1978. — 128 s.
• Vasilenko I. Ya., Vasilenko OI Biologisk virkning af nukleare fissionsprodukter. - M. : Binom, 2011. - 384 s.
• Vladimirov Yu. A. et al. Biofysik af membraner. — M .: Medicin , 1983.
• Hemp E.F. og andre. Radiobiologi: Encyclopedic Dictionary. - Gomel, 2005. - 252 s.
• Coggle J. Biologiske effekter af stråling / Pr. fra engelsk. I. I. Pelevina, G. I. Milovidova; Ed. A. N. Dedenkova . — M .: Energoatomizdat , 1986. — 184 s.
• Krasavin E. A. Mutagen effekt af stråling med forskellige LET / E. A. Krasavin, S. Kozubek. — M .: Energoatomizdat , 1991. — 184 s. — ISBN 5-283-03058-X .
• Krasavin E. A. Problemet med OBE og DNA-reparation . — M .: Energoatomizdat , 1989. — 192, [1] s. — ISBN 5-283-02984-0 .
• Kuzin A. M. , Kaushansky D. A. Anvendt radiobiologi: (Teoretisk og teknisk grundlag) . — M .: Energoizdat , 1981. — 224 s.
• Kuzin AM Strukturel-metabolisk teori i radiobiologi. — M .: Nauka , 1988.
• Kuzin A. M. Sekundær biogen stråling - livets stråler / Institute of Cell Biophysics RAS . - Pushchino : B.I., 1997. - 40 s.
• Lebedinsky A. V. Indflydelse af ioniserende stråling på dyrs og menneskers organisme / korresponderende medlem. USSR Academy of Medical Sciences A. V. Lebedinsky; All-Union. på fordelingen af ​​vandet. og videnskabelige viden . — M .: Viden , 1957. — 56 s. - (Serie 8; nr. 35, 36).
• Luchnik NV Biofysik af cytogenetiske læsioner og den genetiske kode. - 1968. - 296 s.
• London E. S. Udvalgte værker: (Til 100-året for E. S. Londons fødsel) / Ed. handling medlem USSR Academy of Medical Sciences prof. D. A. Biryukova ; Acad. honning. videnskaber i USSR. - L .: Medicin . Leningrad. Afdeling, 1968. - 392 s.
• Pelevina II et al. Overlevelse af bestrålede pattedyrceller og DNA-reparation. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Polivoda B. I. et al. Strålingsskader på biologiske membraner. — M .: Medicin , 1990.
• Stråling: Doser, effekter, risiko / Pr. fra engelsk. Yu. A. Bannikova. — M .: Mir , 1990. — 80 s. - ISBN 5-03-001172-2 .
• Timofeev-Resovsky N.V. , Ivanov V.I., Korogodin V.I. Fundamentals of Radiation Biology. - M. , 1964.
• Timofeev-Resovsky N. V. et al. Anvendelse af hit-princippet i radiobiologi. — M .: Atomizdat , 1968.
• Tokin I. B. Problemer med strålingscytologi. - L .: Medicin , 1974.
• Hanson KP, Komar VE Molekylære mekanismer for strålingscelledød. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Tsyb A. F., Budagov R. S. et al. Stråling og patologi: Proc. godtgørelse. - M . : Højere skole , 2005. - 341 s.
• Eidus L. Kh. Membranmekanisme for biologisk virkning af små doser. - M. , 2001.
• Nuclear Encyclopedia / Nauch. udg. V. N. Yakimets , I. A. Ryabtsev. - M . : Velgørenhed. Fund Yaroshinskaya, 1996. - 616 s. — ISBN 5-207-00453-0 .

Anbefalede selvstudier

• Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiologi for radiologen, 8. udg. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018
• Joiner Michael C., van der Kogel Albert J. Basic Clinical Radiobiology, Fifth Edition, CRC Press, 2018
• Faktisk radiobiologi: et kursus med forelæsninger / L. A. Ilyin, L. M. Rozhdestvensky, A. N. Koterov, N. M. Borisov. - M. : MPEI Publishing House, 2015. - 240 s. — (Fysikhøjskole). - ISBN 978-5-383-00932-1 .
• Yarmonenko S. P., Vainson A. A., Radiobiologi af mennesker og dyr. Moskva: Højere skole , 2004
• Kudryashov Yu. B., Radiation Biophysics, M., 2004

Ordbøger og encyklopædier	Fantastisk catalansk Stor russer Litauisk universal Britannica (online) Brockhaus
I bibliografiske kataloger BNF : 11978651s GND : 4057819-7 J9U : 987007558200105171 LCCN : sh85110669 NDL : 00563534 NKC : ph139000

Strålingssikkerhed
Biologisk effekt af stråling	Radiobiologi Radiobiologiske effekter Lave doser af stråling
Stråledosis	Absorberet dosis Dosisækvivalent Effektiv dosis Eksponeringsdosis
Enheder	systemisk Grå Sievert off-system Glad Baer røntgen
Internationale organisationer	USCEAR ICRP ICRU IAEA