Рожденная веком

Для оценки сравнительной радиочувствительности клеток в радиобиологии используют дозовые кривые выживаемости, или, как их чаще называют, кривые доза — эффект. Из этого названия уже ясен принцип построения соответствующего графика, приведенного на рис. 5. Обычно такой график строят в полулогарифмическом масштабе. На оси абсцисс в линейном масштабе откладывают дозы, а на оси ординат в логарифмическом масштабе — выживаемость клеток. При этом тип кривой зависит от вида излучения, при воздействии редкоионизирующей радиации кривая имеет начальный пологий участок — плечо (рис. 5, Л), а при действии плотноионизирующих частиц плечо менее выражено или отсутствует (рис. 5, Б).

Рис. 5. Кривые выживаемости клеток китайского хомячка при гамма-облучении (Д) и при облучении нейтронами (Б)

На рис. 6 показана возможность сравнения радиочувствительности разных клеток по величине ЛД₅₀. Существуют и другие специальные более сложные критерии радиочувствительности, характеризуемые параметрами кривой,— ее наклоном, величиной плеча и др. Рассмотрение их, однако, не входит в нашу задачу. Итак, радиочувствительность нужно рассматривать как синоним радиопоражаемости и альтернативу радиоустойчивости. Иными словами, чем чувствительнее тот или иной объект к действию ионизирующих излучений, тем меньшая доза их нужна для его поражения.

Рис. 6. Кривые выживаемости дрожжей (1) и клеток костного мозга мыши (2); ЛД₅₀ составляют соответственно 45 кР и 330 Р

Велики ли эти дозы, если представить их в измерениях, привычных нам из повседневной жизни и общения с другими видами энергии?

Радиобиологический парадокс

Вашему вниманию предлагается таблица, дающая представление о диапазоне радиочувствительности в природе.

Как видно из табл. 1, радиочувствительность сильно различается не только между отдельными видами, она значительно варьирует в пределах одного вида; это так называемая внутривидовая, или индивидуальная, радиочувствительность. Более того, она имеет различия, характеризуемые возрастом и полом. Наконец, даже водном организме различные клетки и ткани очень сильно различаются по радиочувствительности, и наряду с чувствительными, например, кроветворной системой, тонким кишечником, половыми железами, имеются устойчивые, радиорезистентные органы и ткани: печень, мышцы, нервная система, кости.

Средние величины ЛД₅₀ гамма-излучения для разных биологических видов

В чем же причина такого разнообразия? Иными словами, каковы механизмы, определяющие естественную радиочувствительность биологических объектов? Забегая далеко вперед, можно сказать, что однозначно ответить на этот важнейший вопрос радиобиологии пока еще не удалось, хотя очень многие его аспекты достаточно хорошо изучены. С рассмотрением некоторых из них мы неизбежно встретимся на перекрестках наших путешествий. Сейчас же обратим внимание лишь на то, что, как видно из таблицы, доза, приводящая к гибели более половины млекопитающих любого вида, не превышает 1000 Р.

Если выразить эту дозу по суммарной тепловой энергии, поглощенной в теле человека, то окажется, что организм в результате нагреется на 0,001°, т. е. меньше, чем от выпитого стакана горячего чая.

Зададимся другим вопросом: сколько атомов подвергается ионизации при облучении в той же смертельной дозе 1000 Р?

Представление об этом может быть получено из рассмотрения двух следующих примеров.

Согласно расчетам Д. Э. Ли, в одном кубическом микроне ткани при дозе 1000 Р возникает около 200 ионизаций; если учесть, что в этом объеме содержится 10¹¹ атомов, то, следовательно, радиационному изменению подвергнется ничтожно малая доля молекул. Более того, если непрерывно облучать какое-либо вещество, по плотности соответствующее живым тканям, то половина его атомов превратится в ионы примерно через 1000 лет (!!!).

Итак, ничтожное количество суммарной энергии, поглощенной в организме, а тем более в клетке, при облучении приводит к необратимой катастрофе, заканчивающейся гибелью. Причины этого явления, метко названного Николаем Владимировичем Тимофеевым-Рессовским «радиобиологическим парадоксом», все еще полностью не изучены и по настоящее время остаются предметом фундаментальных радиобиологических исследований. Иллюстрацией этому может служить высказывание Фриц-Ниггли — крупнейшего радиационного генетика. «Вопрос о механизме радиобиологического эффекта остается еще совершенно открытым; различные гипотезы экспериментально не обоснованы настолько, чтобы не оставалось возможности для новых изумительных открытий». И тем не менее сведения, добытые в результате гигантского труда теоретиков и экспериментаторов, позволили сформулировать основные положения теории радиобиологического эффекта. Знакомству с ними будет содействовать предварительное путешествие внутрь клетки.

В клетку