Основные идеи теории попадания и мишени

Согласно принципу попадания, наблюдаемый эффект, индуцированный ионизирующим излучением, зависит от случайных попаданий событий поглощения дискрéтных порций энергии в жизненно важную структуру клетки (мишень). Акты попадания не зависят друг друга, т.е. они распределены во времени и в пространстве случайно, подчиняясь закону Пуассона. Это и есть принцип «попадания» в радиационной биофизике. Известно, что клетка представляет собой сложную гетерогенную структуру (ДНК, хромосомы, митохондрии, мембраны и т.п.), повреждение которых существенно отражается на жизни клетки. Такие структуры могут играть роль мишеней, поражение которых приводит к той или иной регистрируемой в эксперименте реакции. Ясно, что с ростом дозы облучения увеличивается вероятность попадания в мишень. Попадания вне мишени не являются эффективными. Следовательно, любая, сколь угодно малая доза облучения может с соответственно малой вероятностью вызвать экстремальный биологический эффект, например, инактивацию клеток. Наоборот, даже при больших дозах некоторые клетки могут остаться жизнеспособными, что и наблюдается в опытах.

При формальном математическом рассмотрении объем мишени V является параметром, детерминирующим радиочувствительность. Чем больше V, тем легче попасть в мишень, тем более радиочувствителен объект. Наоборот: небольшое значение V означает, что в эту мишень трудно попасть и объект является радиорезистетным.

Попутно отметим, что многие биологические эффекты целостного организма не всегда могут быть объяснены на основании теории мишени.

Очевидно, что исходя из принципов попадания и представления о чувствительной мишени количество попаданий прямо пропорционально дозе облучения. Тогда в определенном диапазоне доз число пораженных мишеней должно быть пропорционально дозе облучения или числу попаданий, поэтому зависимость эффекта от дозы имеет вид прямой линии.

С повышением дозы излучения вероятность попадания в одну и ту же мишень увеличивается, и хотя общее число попаданий остаётся пропорциональным дозе, их эффективность уменьшается из-за повторного попадания в уже пораженные мишени (рисунок справа). Поэтому количество пораженных мишеней возрастает медленнее, асимптотически приближаясь к 100%.

Аналогичная асимптотика должна существовать и в области малых доз, когда облучение является менее эффективным из-за меньшей вероятности попадания в мишень (СЛЕДУЮЩИЙ РИСУНОК). Это – S-образные кривые.

Таким образом, теории попадания и мишени основывались на следующих постулатах квантовой физики и биологии: (i) ионизирующее излучение передаёт энергию веществу в дискретном виде, т.е. порциями – квантами; (ii) акты взаимодействия (попадания) происходят случайно, т.е. подчиняются Пуассоновскому распределению; (iii) биологический эффект наступает, если число попаданий в так называемую мишень больше или равно критическому числу повреждений n; (iv) события вне мишени не изменяют свойства мишени.

Дата добавления: 2014-01-11