История классического формализма (классицизма; количественной радиобиологии).

В 1922 г. философ-неотомист и физик Фридрих Дессауэр (Friedrich Dessauer; 1881 —1963; Германия) распространил известные к тому времени физические закономерности взаимодействия излучения с веществом на биологические объекты. Он предположил, что большой биологический эффект при ничтожной поглощенной энергии (радиобиологический парадокс) объясняется тем, что энергия концентрируется в крайне малых объемах, приводя к их микролокальному разогреву; отсюда и название предложенной Фридрихом Дессауэром гипотезы — «гипотеза точечного тепла».

С учетом наличия в клетке более важных и менее важных для жизни структур, а также случайного распределения «точечного тепла», Ф. Дессауэр пришел к выводу, что исход зависит от вероятности случайных попаданий дискретных порций энергии именно в эти жизненно важные микрообъемымишени. Он предположил, что радиобиологические реакции осуществляются лишь в том случае, если в клетке произошло определенное число «попаданий» в мишень. Таким образом, летальный эффект ионизирующих излучений имеет вероятностный характер вследствие случайного распределения элементарных актов первичного взаимодействия частиц с чувствительными объемами облученных объектов.

Принцип попадания и теория мишени получили развитие в трудах Д. Кроу- зера, Н.В. Тимофеева-Ресовского, К. Циммера, Д. Ли и др.

Сфера компетентности теории мишени, однако, — это только первичные, элементарные радиационные события (т.е. теория является скорее физической, чем биологической).

При рассмотрении эффектов на молекулярном и клеточном уровнях термин «мишень» используется для формального обозначения того микрообъема, в котором должны произойти ионизации (попадания), приводящие к изучаемой реакции (клетка, ядро, геном).

В 1960-х гг. О. Хуг и А. Келлерер (О. Hug, А. Kellerer) изложили теорию попаданий на основе стохастического принципа. Их стохастическая теория явилась развитием первичной теории мишени. Согласно данной теории живая клетка — это не мертвая и застывшая, а сложная, лабильная динамическая система, постоянно находящаяся в стадии перехода из одного состояния в другое. Любой такой переход связан с множеством комплексных и элементарных сопряженных реакций отдельных клеточных органелл и макромолекул. При облучении объекта на свойственную ему биологическую стохастич- ность накладывается стохастичность вследствие случайного характера взаимодействия излучения с веществом, что увеличивает вероятность «крушений» системы, происходящих и в необлученном контроле (хотя и с меньшей частотой).

Таким образом, стохастическая теория учитывает как физиологические, так и индуцированные излучением процессы в их динамике, в то время как классическая теория мишени рассматривает эффекты, вызванные облучением, как строго детерминированные первичными актами абсорбции энергии.

Разработанный в рамках стохастической теории математический аппарат позволил учесть не предусматривавшееся в рамках классических представлений взаимодействие ряда последовательных попаданий, а также влияние фактора времени, репарационных процессов, роль линейной потери энергии

(ЛПЭ) и т.д. Все вносящие вклад факторы можно, в принципе, описать системой математических уравнений. Но в целом такой подход на деле получается слишком сложным и неоднозначным.

Объяснение радиобиологического парадокса с позиции теории мишени достаточно простое: экстремальный эффект, возникающий в клетке в результате поглощения ничтожной по значению энергии, происходит вследствие дискретного акта ее размена (попадания) в малом, по жизненно важном микрообъеме (мишени), например в ДНК.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >