Radiobiologi

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 22 mars 2021; kontroller kräver 37 redigeringar .

Vetenskapen
Radiobiologi
Ämne	naturvetenskap
Ursprungsperiod	tidigt 1900-tal
Huvudriktningar	strålningsgenetik , radioekologi , strålhygien , strålepidemiologi
Forskningscentra	MRNC , Federal Medical Biophysical Center. A. I. Burnazyan , Livermore National Laboratory , Oxford Institute of Radiation Oncology
Viktiga vetenskapsmän	N. V. Timofeev-Resovsky
Mediafiler på Wikimedia Commons

Radiobiologi , eller strålningsbiologi  , är en vetenskap som studerar effekten av joniserande och icke-joniserande strålning på biologiska föremål (biomolekyler , celler , vävnader , organismer, populationer ) [1] . En egenskap hos denna vetenskap är den strikta mätbarheten av den påverkande faktorn, vilket ledde till utvecklingen av matematiska forskningsmetoder. En annan egenskap hos radiobiologi är efterfrågan på dess tillämpningar - inom medicin och strålskydd [2] .

Radiobiologi, som tidigare var en självständig disciplin, förvandlas nu till en tvärvetenskaplig vetenskap och har nära band med en rad teoretiska och tillämpade, biologiska och medicinska kunskapsområden.

Vetenskapskod enligt den 4-siffriga UNESCO-klassificeringen  (engelska)  - 2418 (sektion - biologi) [3] .

Ämnet radiobiologi

De grundläggande uppgifterna som utgör ämnet radiobiologi är:

• avslöjar de allmänna mönstren för det biologiska svaret på effekterna av joniserande strålning , inklusive förklaringen av den radiobiologiska paradoxen
• hantering av radiobiologiska effekter .

Det finns två motsatta och lika felaktiga synpunkter på strålning och dess skada på människor - radioeufori och radiofobi .

Objekt och metoder inom radiobiologi

I enlighet med föremålen för radiobiologisk forskning (nivåer för de levandes organisation), särskiljs 3 sektioner i radiobiologi:

• Radiobiologi av komplexa system ( ekologiska system, populationer , flercelliga organismer, organ och vävnader )
• Cellulär radiobiologi (celler, cellorganeller, biologiska membran)
• Molekylär radiobiologi (makromolekyler, "små molekyler").

En viktig egenskap hos radiobiologiska forskningsmetoder är den kvantitativa jämförelsen av den aktuella effekten med stråldosen som orsakade den , dess fördelning i tid och volym av det reagerande föremålet.

Teoretiska aspekter av radiobiologi

Den första kvantitativa teorin är teorin om "punktvärme" eller "punktvärme" (F. Dessauer , 1922):

• joniserande strålning har en mycket låg bulkdensitet jämfört med annan strålning
• strålning har en hög energi, vars värde vida överstiger energin för någon kemisk bindning
• ett bestrålat biologiskt objekt består av relativt likgiltiga och mycket väsentliga mikrovolymer och strukturer för liv
• i ett bestrålat objekt, när en relativt liten total energi absorberas i separata, slumpmässiga och glest belägna mikrovolymer, lämnas så stora delar av energi att de kan jämföras med mikrolokal uppvärmning
• eftersom fördelningen av "punktvärme" är rent statistisk, kommer den slutliga effekten i cellen att bero på slumpmässig " träff " av diskreta delar av energi till vitala mikrovolymer inuti cellen; när dosen ökar ökar sannolikheten för sådana träffar och vice versa.

Teorin om " mål eller träffar " , skapad av N. V. Timofeev-Resovsky med medförfattare, satte idén om den direkta effekten av joniserande strålning på celler (30-talet) i spetsen.

Den stokastiska (probabilistiska) hypotesen är en vidareutveckling av teorin om strålningens direkta verkan . Talesmän för denna synpunkt var O. Hug och A. Kellerer (1966). Kärnan i deras åsikter var att interaktionen av strålning med cellen sker enligt principen om sannolikhet (slumpmässighet) och att " dos-effekt "-beroendet bestäms inte bara av en direkt träff på molekyler och målstrukturer, utan också av ett biologiskt objekts tillstånd som ett dynamiskt system.

B. I. Tarusov och Yu. B. Kudryashov visade att fria radikaler kan uppstå under inverkan av strålning och i icke-vattenhaltiga medier - i lipidskikten av biomembran. Denna teori har kallats för lipidradiotoxinteorin .

En märklig integralteori som förklarar den biologiska effekten av joniserande strålning är den strukturella-metaboliska teorin (1976). Författaren till denna teori , A. M. Kuzin , tror att strålningsskador orsakas av förstörelsen av alla större biopolymermolekyler, cytoplasma och membranstrukturer i en levande cell.

Det har nu skett ett paradigmskifte från mål- och träffteori till icke-måleffekter av bestrålning (t.ex. "åskådareffekten") .

Historik

Ivan Pavlovich Puluy (1890) och Wilhelm Conrad Röntgens upptäckt av röntgenstrålning ( 1895 ), Antoine Henri Becquerel av naturlig radioaktivitet ( 1896 ), Marie Sklodowska-Curie och Pierre Curie av de radioaktiva egenskaperna hos polonium och radium ( 1898 ) den fysiska grunden för radiobiologins födelse.

Stadier av utvecklingen av radiobiologi
Första stadiet 1890-1921 beskrivande skede i samband med ackumulering av data och de första försöken att förstå biologiska reaktioner på strålning	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
Andra fasen 1922-1944 Teorin om punktvärme, bildandet av de grundläggande principerna för kvantitativ radiobiologi, förhållandet mellan effekter och storleken på den absorberade dosen; upptäckt av den mutagena effekten av joniserande strålning, utveckling av strålningsgenetik	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 etappen 1945-1985 vidareutveckling av kvantitativ radiobiologi på alla nivåer av biologisk organisation molekylär och cellulär radiobiologi utveckling av biologiska metoder för strålskydd behandling av strålskador användning av partikelacceleratorer inom radiobiologi utveckling av radiosensibiliserande medel utveckling av radiobiologiska principer för strålbehandling av tumörer	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. Horisont  P. 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. Vladimirsov • V. G. Vladimirsko •  A. K. A.  M. Vladimirsko • A. K. A. Letavet  • F. G. Krotkov  • V. Ya. Golikov • U. Ya. Margulis • A. V. Sevankaev  • Yu. B. Kudryashov  • E. F. Konoplya  •
Fjärde etappen 1986 till idag Lågdoseffekter Icke- måleffekter Icke-joniserande strålningsmekanismer Skift och paradigmskifte inom 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 av bildandet av radiobiologiska effekter

Vid bildandet av radiobiologiska effekter särskiljs följande stadier:

1. Fysikalisk-kemiska steg - direkt eller indirekt verkan av strålning på målmolekyler .
2. Biokemiskt stadium  - effekten av strålning på huvudkomponenterna i radiokänsliga celler, följt av en förändring i deras ämnesomsättning .
3. Biologiskt stadium - genetiska och långtidseffekter av bestrålning .
   • Etappens varaktighet är från 10 −18 till 10 12 sekunder.
   • Vissa steg är reversibla och kan modifieras.
   • Effektens svårighetsgrad beror på objektets strålkänslighet och stråldosen . Ett antal skador kan repareras.

Cellens radiobiologi

Strålningscytologi ( cellradiobiologi ) studerar strålningens effekt på cellers struktur och funktioner, nämligen :

Stora ändringar

• Brott mot differentiering och celldelning .
• Förvandla dem till maligna celler .
• Reproduktiv och interfas celldöd

Orsaker till kränkningar

• Skador på kärnor, kromosomer, andra kärnorganeller.
• Skador på biologiska membran .

Vägbeskrivning

Tidskrifter

• International Journal of Radiation Biology
• Journal of Radiobiology
• Strålningsbiologi. Radioekologi - Tidskrift

Utbildningsinstitutioner och vetenskapliga institutioner

Radiobiologi studeras i många vetenskapliga centra och universitet. Här är några av dem:

• Strålningsbiologiska laboratoriet vid Gemensamma institutet för kärnforskning
• Institutionen för biofysik, strålningsfysik och ekologi, National Research Nuclear University (MEPhI)
• Radiation Biophysics Laboratory, Moscow State University
• Medicinsk radiologisk forskningscenter vid ministeriet för hälsa och social utveckling i Ryssland
• Institutet för radiobiologi vid National Academy of Sciences i Vitryssland

Anteckningar

1. ↑ Legeza V.I. Radiobiologi, strålningsfysiologi och medicin: en referensordbok / V.I. Legeza, I.B. Ushakov, A.N. Grebenyuk, A.E. Antushevich. - 3:a. - St Petersburg. : Folio, 2017. - 176 sid. - 500 exemplar.  - ISBN 978-5-93929-279-5 .
2. ↑ Faktisk radiobiologi, 2015 , sid. 11-12.
3. ↑ UNESCO/. Föreslagen internationell standardnomenklatur för vetenskaps- och teknikområden . UNESCO/NS/ROU/257 rev.1 (1988). Hämtad 9 februari 2016. Arkiverad från originalet 15 februari 2016. (obestämd)
4. ↑ William F. Morgan. Effekter av joniserande strålning i icke-bestrålade celler  // PNAS. - 2005. - 1 oktober ( vol. 102 , nr 40 ). — S. 14127–14128 .

Litteratur

• Buck Z. , Alexander P. Fundamentals of radiobiology av ZM Bacq och Peter Alexander. Helt rev. 2:a uppl. Oxford ao Pergamon press, 1961 / Per. från engelska. B.I. Gengrinovich, V.P. Konopleva och P.M. Khomikovsky; Ed. och med förord. Ya.M. Varshavsky , E. Ya. Graevsky och M.N. Meisel . — M .: Izd-vo inostr. belyst. , 1963. - 500 sid.
• Grodzensky D. M. Radiobiologi: Den biologiska effekten av joniserande strålning . - 3:e uppl., reviderad. och ytterligare — M .: Atomizdat , 1966. — 232 sid.
• Baraboy V. A. Populär radiobiologi . - Kiev: Naukova Dumka , 1988. - 192 s. — ISBN 5-12-000329-X .
• Belov A.D., Kirshin V.A. Veterinärradiobiologi. — M .: Agropromizdat , 1987. — 288 sid.
• Besyadovsky R. A. , Ivanov K. V., Kozyura A. K. Referensguide för radiobiologer . — M .: Atomizdat , 1978. — 128 sid.
• Vasilenko I. Ya., Vasilenko OI Biologisk verkan av kärnklyvningsprodukter. - M. : Binom, 2011. - 384 sid.
• Vladimirov Yu. A. et al. Biofysik av membran. — M .: Medicin , 1983.
• Hemp E.F. och andra. Radiobiology: Encyclopedic Dictionary. - Gomel, 2005. - 252 sid.
• Coggle J. Biologiska effekter av strålning / Per. från engelska. I. I. Pelevina, G. I. Milovidova; Ed. A. N. Dedenkova . — M .: Energoatomizdat , 1986. — 184 sid.
• Krasavin E. A. Mutagen effekt av strålning med olika LET / E. A. Krasavin, S. Kozubek. — M .: Energoatomizdat , 1991. — 184 sid. — ISBN 5-283-03058-X .
• Krasavin E. A. Problemet med OBE och DNA-reparation . — M .: Energoatomizdat , 1989. — 192, [1] sid. — ISBN 5-283-02984-0 .
• Kuzin A. M. , Kaushansky D. A. Tillämpad radiobiologi: (teoretiska och tekniska grunder) . — M .: Energoizdat , 1981. — 224 sid.
• Kuzin AM Struktur-metabolisk teori i radiobiologi. — M .: Nauka , 1988.
• Kuzin A. M. Sekundär biogen strålning - livets strålar / Institute of Cell Biophysics RAS . - Pushchino : B.I., 1997. - 40 sid.
• Lebedinsky A. V. Inverkan av joniserande strålning på organismen hos djur och människor / Motsvarande ledamot. USSR Academy of Medical Sciences A. V. Lebedinsky; All-Union. på fördelningen av vattnat. och vetenskapliga kunskap . — M .: Kunskap , 1957. — 56 sid. - (Serie 8; nr 35, 36).
• Luchnik NV Biofysik av cytogenetiska lesioner och den genetiska koden. - 1968. - 296 sid.
• London E. S. Selected Works: (Till hundraårsminnet av födelsen av E. S. London) / Ed. handling medlem USSR Academy of Medical Sciences prof. D. A. Biryukova ; Acad. honung. vetenskaper i Sovjetunionen. - L .: Medicin . Leningrad. Avdelningen, 1968. - 392 sid.
• Pelevina II et al. Överlevnad av bestrålade däggdjursceller och DNA-reparation. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Polivoda B. I. et al. Strålningsskador på biologiska membran. — M .: Medicin , 1990.
• Strålning: Doser, effekter, risk / Per. från engelska. Yu. A. Bannikova. — M .: Mir , 1990. — 80 sid. - 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. Tillämpning av träffprincipen inom radiobiologi. — M .: Atomizdat , 1968.
• Tokin I. B. Problems of Radiation Cytology. - L .: Medicin , 1974.
• Hanson KP, Komar VE Molekylära mekanismer för strålningscelldöd. — M .: Energoatomizdat , 1985.
• Tsyb A. F., Budagov R. S. et al. Strålning och patologi: Proc. ersättning. - M . : Högre skola , 2005. - 341 sid.
• Eidus L. Kh. Membranmekanism för biologisk verkan av små doser. - M. , 2001.
• Nuclear Encyclopedia / Nauch. ed. V. N. Yakimets , I. A. Ryabtsev. - M . : Välgörenhet. Fund Yaroshinskaya, 1996. - 616 sid. — ISBN 5-207-00453-0 .

Rekommenderade handledningar

• Hall EJ, Giaccia AJ. Radiobiologi för radiologen, 8:e uppl. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018
• Joiner Michael C., van der Kogel Albert J. Basic Clinical Radiobiology, Fifth Edition, CRC Press, 2018
• Faktisk radiobiologi: en kurs med föreläsningar / L. A. Ilyin, L. M. Rozhdestvensky, A. N. Koterov, N. M. Borisov. - M. : MPEI Publishing House, 2015. - 240 sid. — (Högskolan för fysik). - ISBN 978-5-383-00932-1 .
• Yarmonenko S. P., Vainson A. A., Radiobiologi av människor och djur. Moskva: Högre skola , 2004
• Kudryashov Yu. B., Radiation Biophysics, M., 2004

Ordböcker och uppslagsverk	Stor katalanska Stor ryss Litauisk universal Britannica (online) Brockhaus
I bibliografiska kataloger BNF : 11978651s GND : 4057819-7 J9U : 987007558200105171 LCCN : sh85110669 NDL : 00563534 NKC : ph139000

Strålsäkerhet
Biologisk effekt av strålning	Radiobiologi Radiobiologiska effekter Låga doser av strålning
Stråldos	Absorberad dos Dos ekvivalent Effektiv dos Exponeringsdos
Enheter	systemisk grå Sievert utanför systemet Glad Baer röntgen
Internationella organisationer	OSKÄDD ICRP ICRU IAEA