Выпуски

 / 

2006

 / 

Май

  

Обзоры актуальных проблем


К механизму первичного биологического действия ионизирующих излучений

,
Государственный научный центр Российской Федерации «Институт теоретической и экспериментальной физики им. А.И. Алиханова», ул. Б. Черемушкинская 25, Москва, 117259, Российская Федерация

Традиционно главенствующую функцию в первичных биологических процессах, сопровождающих прохождение быстрых заряженных частиц через живые организмы, отводят химическим реакциям радикальных продуктов радиолиза внутриклеточной воды (ОН, Н, еaq-, 02-, Н2О2) и порождаемых ими биорадикалов, возникающих также в результате прямой электронной активации биомолекул. Это представление привело к пониманию фундаментальных свойств биологического действия ионизирующих излучений, прежде всего радиопротекторного и радиосенсибилизирующего эффектов от вводимых в организм химических соединений. Вместе с тем в рамках существующих воззрений трудно дать объяснение ряду других важных радиобиологических фактов. Это стимулирует поиск других инициируемых радиацией факторов, также могущих оказывать биологическое воздействие. В настоящем обзоре обсуждается эффект, обычно выпадающий при обсуждении биологического действия ионизирующих излучений. Речь идет о локальном повышении кислотности водного раствора вдоль траектории заряженной частицы. Внутритрековая кислотность сильно отличается от ее значения для внутриклеточной воды в живом организме. Высокая чувствительность биологических процессов к изменению кислотности среды хорошо известна. По-видимому, в первичном биологическом действии ионизирующих излучений доминирующую роль следует приписать не перечисленным выше продуктам радиолиза воды, преимущественно радикалам, а частицам иной природы — ионам гидроксония (протонированным молекулам воды Н3О+). Модифицированный таким образом механизм первичного радиобиологического действия находится в хорошем согласии с экспериментальными данными. В частности, он количественно описывает экстремальный характер относительной биологической эффективности излучений (RВЕ) в зависимости от их ионизирующей способности, а также повышение RВЕ в ультрарелятивистской области энергий.

Текст: pdf
Войдите или зарегистрируйтесь чтобы получить доступ к полным текстам статей.
English fulltext is available at IOP
PACS: 82.39.−k, 87.50.−a, 87.50.Gi, 87.54.Br (все)
DOI: 10.3367/UFNr.0176.200605b.0487
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2006/5/b/
Цитата: Бяков В М, Степанов С В "К механизму первичного биологического действия ионизирующих излучений" УФН 176 487–506 (2006)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

English citation: Byakov V M, Stepanov S V “The mechanism for the primary biological effects of ionizing radiationPhys. Usp. 49 469–487 (2006); DOI: 10.1070/PU2006v049n05ABEH005783

Список литературы (77) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (11) Похожие статьи (20)

  1. Даренская Н Г и др. Относительная биологическая эффективность излучений. Фактор времени облучения (М.: Атомиздат, 1968)
  2. Дертингер Г, Юнг Х Молекулярная радиобиология (М.: Атомиздат, 1973)
  3. Кудряшов Ю Б Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) (М.: Физматлит, 2004)
  4. Ainsworth E J Adv. Space Res. 6 (11) 153 (1986)
  5. Уильямс Д Металлы жизни (М.: Мир, 1975)
  6. Пикаев А К Современная радиационная химия. Радиолиз газов и жидкостей (М.: Наука, 1986)
  7. Бяков В М, Ничипоров Ф Г Внутритрековые химические процессы (М.: Энергоатомиздат, 1985)
  8. Kabakchi S A, Kudryashov L I, Bugaenko L T Int. J. Radiat. Phys. Chem. 2 187 (1970)
  9. Харт Э, Анбар М Гидратированный электрон (М.: Атомиздат, 1973)
  10. Nickson J J (Ed.) Symp. on Radiobiology, 1950. The Basic Aspects of Radiation Effects on Living Systems (New York: Wiley, 1952)
  11. Афанасьев А М, Калязин Е П Косвенная ионизация веществ (М.: Знание, 1989)
  12. Амирагова М И и др. Первичные радиобиологические процессы (Под ред. Н В Тимофеева-Ресовского) 2-е изд. (М.: Атомиздат, 1973)
  13. Федоренко Б С ЭЧАЯ 22 1199 (1991)
  14. Роуз С Химия жизни (М.: Мир, 1969)
  15. Пиментел Г, Спратли Р Как квантовая механика объясняет химическую связь (М.: Мир, 1973)
  16. Узбеков Г А Вопросы мед. хим. 7 190 (1961)
  17. Бяков В М, Калязин Е П, Афанасьев А М "Роль локальных понижений pH и косвенной ионизации биомолекул в механизме биологического действия ионизирующих излучений" в сб. IV Межд. биофизический конгресс, 7 – 14 августа 1972 г. Тезисы докладов Т. 4 (М., 1972) с. 444
  18. Бяков В М "Понижение pH в треках ионизирующих частиц и его возможная роль в первичных радиобиологических процессах" Препринт ИТЭФ-182 (M.: ИТЭФ, 1983)
  19. Бяков В М и др. Хим. выс. энергий 29 230 (1995)
  20. Бяков В М, Степанов С В Радиационная биология. Радиоэкология 37 469 (1997)
  21. Byakov V M in 9èmes Journees d'Etudes de Chimie sous Rayonnement (JECR-98), 21 – 26 juin 1998, Bonascre, France
  22. Byakov V M, Stepanov S V in Modern Problems of Nuclear Physics and Physics and Chemistry of Condensed Matter: Proc. of the 7th Intern. Moscow School of Physics, Otradnoe, Moscow Region, Russia, February 16 – 26, 2004 (Moscow: Academprint, 2004) p. 30
  23. Эйдус Л Х Мембранный механизм биологического действия малых доз. Новый взгляд на проблему (М.: Институт теоретической и экспериментальной биофизики, 2001)
  24. Сухоруков Б И, Рыбалко Л М, Шабарчина Л И Радиобиология 28 (1) 23 (1988)
  25. Barron G in Symp. on Radiobiology, 1950. The Basic Aspects of Radiation Effects on Living Systems (Ed. J J Nickson) (New York: Wiley, 1952) p. 249
  26. Невзгодина Л В, Григорьев Ю Г, Маренный A M Действие тяжелых ионов на биологические объекты (M.: Энергоатомиздат, 1990)
  27. Бяков В М, Ничипоров Ф Г Радиолиз воды в ядерных реакторах (М.: Энергоатомиздат, 1990)
  28. Одинцов В П Курс глазных болезней 5-е изд. (М.: Медгиз, 1946)
  29. Raitsimring A M, Tsvetkov Yu D, Moralev V M Int. J. Radiat. Chem. 5 (3) 249 (1973)
  30. Митерев А М УФН 172 1131 (2002); Miterev A M Phys. Usp. 45 1019 (2002)
  31. Mozumder A, Magee J L Radiat. Res. 28 (2) 203 (1966)
  32. Stepanov S V, Byakov V M J. Chem. Phys. 116 6178 (2002)
  33. Kuppermann A in Actions Chimiques et Biologiques des Radiations Vol. 5 (Ed. M Haïssinsky) (Paris: Masson, 1961) p. 85
  34. Jaffe G Ann. Phys. (Leipzig) 42 303 (1913)
  35. Wilhelm H E J. Chem. Phys. 47 4356 (1967)
  36. Филиновский В Ю, Чизмаджев Ю А в сб. Труды I Всесоюз. совещания по радиационной химии (25 – 30 марта 1957 г.) (М.: Изд-во АН СССР, 1958) с. 19
  37. "Average energy required to produce an ion pair" ICRU Report 31 (Washington, DC: Intern. Commission on Radiation Units and Measurements, 1979)
  38. Schmidt K H, Ander S M J. Phys. Chem. 73 2846 (1969)
  39. Пикаев А К, Кабакчи С А Реакционная способность первичных продуктов радиолиза воды. Справочник (М.: Энергоиздат, 1982)
  40. Кабакчи С А, Пикаев А К ДАН СССР 275 106 (1984)
  41. Бережковский А М ДАН СССР 307 625 (1989)
  42. Santar I, Bednář J Int. J. Radiat. Phys. Chem. 1 (2) 133 (1969)
  43. Красавин Е А и др. ЭЧАЯ 35 1483 (2004)
  44. Byakov V M, Kalyazin E P Radiochem. Radioanal. Lett. 56 (2) 67 (1982)
  45. Siegbahn H, Asplund L, Kelfve P Chem. Phys. Lett. 35 330 (1975)
  46. Durup J, Platzman R L Discuss. Faraday Soc. 31 156 (1961)
  47. Durup J, Platzman R L Int. J. Radiat. Phys. Chem. 7 121 (1975)
  48. Ломанов М Ф в сб. Вопросы микродозиметрии: Труды первого Всесоюз. совещания по микродозиметрии Вып. 1 (Под ред. В И Иванова, А Н Кронгауза) (М.: Атомиздат, 1973) с. 107
  49. Бете Г А, Ашкин Ю "Прохождение излучения через вещество" Экспериментальная ядерная физика Т. 1 (Под ред. Э Сегре) (М.: ИЛ, 1955) с. 141
  50. Abbe J Ch et al. J. Inorg. Nucl. Chem. 43 2603 (1981)
  51. Warman J M et al. Chem. Phys. Lett. 43 321 (1976)
  52. Levay B, Lund S J G, Mogensen O E Chem. Phys. 48 97 (1980)
  53. Бак З, Александер П Основы радиобиологии (М.: ИЛ, 1963)
  54. Кузин А М Проблемы радиобиологии (Новое в жизни, науке, технике. Сер. Биология, Вып. 1 – 2) (М.: Знание, 1970)
  55. Miller E C Cancer Res. 38 1479 (1978)
  56. Politzer P, Martin F J (Jr, Eds) Chemical Carcinogens. Activation Mechanisms, Structural and Electronic Factors, and Reactivity (Amsterdam: Elsevier, 1988)
  57. Bakale G A "Carcinogen-screening test on electrons" in Linking the Gaseous and Condensed Phases of Matter: the Behavior of Slow Electrons (NATO ASI Ser., Ser. B, Vol. 326, Eds L G Christophorou, E Illenberger, W F Schmidt) (New York: Plenum Press, 1994)
  58. де Дюв К Путешествие в мир живой клетки (М.: Мир, 1987)
  59. von Ardenne M, Reitnauer P G "Übersauerungs Grenze und pH der Tumorzelle in ihrer Beziehung zur Krebs-Mehrschritt-Therapie" Acta Biol. Med. Germ. 25 483 (1970)
  60. Химия и жизнь (2) (1969)
  61. Химия и жизнь (6) (1970)
  62. Химия и жизнь (10) (1983)
  63. Александров Н Н и др. Применение гипертермии и гипергликемии при лечении злокачественных опухолей (М.: Медицина, 1980)
  64. Ярмоненко С П Укрощение строптивой (Сер. Радиобиология — людям, Вып. 2) (М.: Знание, 1981)
  65. Шмакова Н Л и др. "Летальное действие глюкозной нагрузки на опухолевые клетки" Препринт Р19-85-826 (Дубна: ОИЯИ, 1985)
  66. Шмакова Н Л и др. "Совместное воздействие на опухолевые клетки ионизирующих излучений и глюкозной нагрузки: сенсибилизация, синергизм или аддитивность?" Препринт Р19-85-825 (Дубна: ОИЯИ, 1985)
  67. Шмакова Н Л и др. "Роль pH в летальном действии глюкозной нагрузки на опухолевые клетки" Препринт Р19-85-827 (Дубна: ОИЯИ, 1985)
  68. Cтроганов Л М "Содержание химических элементов в тканях здоровых глаз, их динамика с возрастом и при некоторых глазных заболеваниях" Автореф. дисс. ... канд. мед. наук (Горький: Мединститут, 1970)
  69. Cтроганов Л М в сб. Применение спектрального анализа в биологии и медицине (Горький: Мединститут, 1967) с. 70
  70. Cтроганов Л М в сб. Применение спектрального анализа в биологии и медицине (Горький: Мединститут, 1967) с. 77
  71. Шлопак Т В Микроэлементы в офтальмологии (М.: Медицина, 1969)
  72. Fisher F Ophthalmologica 114 1 (1947)
  73. Gifford S R, Lebensohn J E, Puntenny I S Arch. Ophthalmol. (Chicago) 8 414 (1932)
  74. Вайнштейн Е С Химия и жизнь (11) 76 (1976)
  75. Swanson A A, Rose H W, Taube J I Arch. Ophthalmol. (Chicago) 59 465 (1958)
  76. Петров А Г "Гипосульфит против катаракты" Химия и жизнь (11) 75 (1976)
  77. Ананьин А В и др. ДАН СССР 222 845 (1975)

© Успехи физических наук, 1918–2021
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение