Теория - мишень
Cтраница 3
Разрушение жизненно важных для организма молекул возможно не только при прямом их разрушении ионизирующим излучением ( теория мишени), но и при косвенном действии, когда сама молекула не поглощает непосредственно энергию излучения, а получает ее от другой молекулы ( растворителя), которая первоначально поглотила эту энергию. В этом случае радиационный эффект обусловлен вторичным влиянием продуктов радиолиза ( разложения) растворителя на молекулы ДНК. Этот механизм объясняется теорией радикалов. Повторяющиеся прямые попадания ионизирующих частиц в молекулу ДНК, особенно в ее чувствительные участки - гены, могут вызвать ее распад. Однако вероятность таких попаданий меньше, чем попаданий в молекулы воды, которая служит основным растворителем в клетке. ОН) радикалы с последующим образованием молекулярного водорода и пероксида водорода, имеет первостепенное значение в радиобиологических процессах. Наличие в системе кислорода усиливает эти процессы. На основании теории радикалов главную роль в развитии биологических изменений играют ионы и радикалы, которые образуются в воде вдоль траектории движения ионизирующих частиц. [31]
После того как установлено, что инактивация вируса относится к категории эффектов, к которым применима одноионизационная теория мишени, можно воспользоваться графиком А рис. 8 ( см. гл. [32]
Если эффект, наблюдаемый в некоторой клеточной структуре, вызван изменением химического состава среды в результате ионизации жидких компонентов клетки, теория мишеней также не может быть полезной. Совершенно ясно, что большое количество возможных типов действия излучений лежит вне сферы теории мишеней, и некоторые авторы ( например, Скотт, 1937) ставили вообще под сомнение существование таких эффектов излучений, которые можно было бы вполне удовлетворительно интерпретировать на основе этой теории. По мнению автора данной книги, в случае инактивации мелких вирусов и получения определенных хромосомных аберраций путем облучения справедливость теории мишеней достоверна настолько, насколько вообще может быть достоверна научная теория в столь быстро развивающейся области; основания для подобного утверждения станут ясными из дальнейшего изложения. Мы используем также эту теорию при анализе экспериментов по убиванию крупных вирусов и бактерий и по получению генных мутаций, считая, что и в этой области ее применение вполне оправдано. [33]
По мнению автора этой книги, применение теории мишеней в такой форме, как это делается в последнем случае, менее обосновано; поэтому мы не обсуждаем в деталях теорию мишеней с многократными попаданиями, в которой биологические действия излучения рассматриваются как кумулятивные эффекты, производимые несколькими ионизирующими частицами, проходящими через мишень независимо друг от друга. Мы ограничимся рассмотрением биологических действий, которые могут быть приписаны отдельным ионизациям или ионизирующим частицам. [34]
Очень возможно, что, исходя из теории мишеней, можно правильно истолковать и другие действия излучений, но в отношении этих случаев пока еще нет достаточных экспериментальных доказательств, позволяющих рассматривать теорию мишеней как нечто большее, чем рабочая гипотеза. Попытки интерпретировать некоторые биологические действия излучений при помощи теории мишеней без достаточных для этого оснований приводили часто к бесплодной полемике. Поэтому здесь не рассматриваются примеры применения теории мишеней только на основе формы кривой выживания. [35]
 |
Значения функции F при от 0 до 10. величина интервала равна 0 1. [36] |
Иллюстрацией описанных вычислительных методов служит табл. 27, в которой приведены данные экспериментов ( Ли и Саламан, не опубликовано) по инактивации дизентерийного бактериофага S 13 и результаты вычислений, выполненных по теории мишеней. [37]
Не следует, однако, считать, что если вопрос об осложняющих факторах не был специально исследован, то существование таких небольших отклонений кривой от экспоненциальной формы ( тогда как другие указания говорят в пользу такой интерпретации) исключает применение теории мишеней; в литературе имеется несколько примеров о бактерицидном действии излучений, когда были получены сигмообразные кривые выживания. Но аналогичные эксперименты, в которых были приняты специальные предосторожности для того, чтобы избежать влияния искажающих факторов ( например, скоплений), привели к получению экспоненциальных кривых выживания. [38]
 |
Ожидаемая форма кривых выживания. [39] |
Так, для поражения 50 % бактерий при облучении их а-частицами требуется доза, которой отвечает прохождение в среднем около 100 а-частиц через каждую бактерию. Теория мишеней утверждает, что в каждом отдельном случае летальный эффект вызывается одной из а-частиц этой сотни, а именно той, которая случайно прошла через чувствительную область мишени. На первый взгляд представляется более естественным объяснять гибель бактерии кумулятивным эффектом, заключающимся в накоплении химических изменений, вызываемых в организме прохождением большого количества а-частиц. Однако, если бы кумулятивный эффект действительно существовал, кривая выживания имела бы форму, изображенную на рис. 7, а, и средней летальной дозе соответствовало бы 50 % непораженных организмов, причем какая-то часть организмов погибла бы от несколько меньшей дозы, а остальная - от несколько большей в зависимости от индивидуальной сопротивляемости. Получение в эксперименте экспоненциальной кривой - весьма важное, хотя и не окончательное указание на то, что изучаемый эффект вызван одиночными ионизациями или отдельными ионизирующими частицами, а не кумулятивным действием многих частиц. [40]
Конечно, приложимость теории мишени в случае инактивации вирусов еще не доказывает, что она пригодна для других биологических эффектов радиации. Приложимость теории мишени в случае вирусов показывает, однако, что то минимальное количество энергии, которое представляет собой единичная ионизация, может вызвать уловимый эффект - допущение, казавшееся многим исследователям невероятным. Кроме того, в тех случаях, когда теория мишени применима, вычисленные размеры мишени довольно близки к истинным размерам соответствующей биологической структуры. Это заставляет думать, что вычисленные, например, для генных мутаций размеры мишени достаточно близки к действительным размерам гена. [41]
Когда мы рассматриваем только водные растворы небольших молекул и интересуемся реакциями, которые могут осуществляться в результате окисления или восстановления, то ясно, что в этом случае основную роль играют косвенные эффекты, обусловленные реакциями с продуктами разложения воды. Замечательный успех теории мишеней в применении к исследованию действия излучения на биологические системы показывает, что для таких систем большую роль играет прямые эффекты. Поэтому мы приступим сейчас к ее обсуждению. [42]
Очень возможно, что, исходя из теории мишеней, можно правильно истолковать и другие действия излучений, но в отношении этих случаев пока еще нет достаточных экспериментальных доказательств, позволяющих рассматривать теорию мишеней как нечто большее, чем рабочая гипотеза. Попытки интерпретировать некоторые биологические действия излучений при помощи теории мишеней без достаточных для этого оснований приводили часто к бесплодной полемике. Поэтому здесь не рассматриваются примеры применения теории мишеней только на основе формы кривой выживания. [43]
Количественное изучение действия излучений на вирусы было начато лишь совсем недавно. Однако результаты, наводившие на мысль о применении теории мишени, были получены еще раньше, в особенности при изучении генных мутаций, вызванных облучением, и действия излучений на бактерии. На основании результатов, полученных в этих исследованиях, были вычислены размеры мишеней, однако, поскольку не было других способов определения этих размеров, объяснение оставалось довольно гипотетическим. В случае же многих вирусов размер мишени по крайней мере в первом приближении, по-видимому, идентичен с размером самого вируса, и метод вычисления, предложенный для определения размера мишени на основании дозы инактивации, приводит к результатам, достаточно хорошо согласующимся с результатами определения размеров вирусов другими методами. [44]
Интерпретация биологических эффектов излучения в этом направлении известна как теория мишеней. [45]
Страницы: 1 2 3 4