Формиране и развитие на радиобиологията

Появата на радиобиологията .doc

МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА България

ФЕДЕРАЛЕН ДЪРЖАВЕН БЮДЖЕТ

ВИСШЕ ПРОФЕСИОНАЛНО ОБРАЗОВАНИЕ

„БАШКИРСКА ДЪРЖАВНА ПЕДАГОГИЧЕСКА

Катедра Екология и природоустройство

022000.62 Екология и природоуправление

на тема: Формиране и развитие на радиобиологията

Завършен: студент гр.3233

Проверено: дупе. Хамидулина Г.Г.

Всяка научна дисциплина или предмет, заедно със специални или частни, съдържа определен набор от въпроси, свързани с всеки аспект на изучавания проблем.

В най-голяма степен това се отнася за граничните дисциплини, които са в пресечната точка на науките, тъй като този, който разбира основния предмет, неизбежно трябва да овладее определен обем знания от сродни дисциплини.

Типичен пример от този род е радиобиологията, където изучаването на закономерностите на основното явление – биологичното действие на йонизиращите лъчения върху различни нива на организация на живите системи – се предшества от необходимостта от овладяване на основни сведения от общата и ядрената физика, цитологията, генетиката, биохимията и др.

И така, „радиобиолозите“ е млада наука, която изучава ефекта върху тялото (човек, животни, растения, бактерии) на високоенергийно лъчение.

История на развитието на радиобиологията

Възникването на радиобиологията се свързва с три големи открития в края на 19 век: откриването на рентгеновите лъчи от Вилхелм Конрад Рьонтген (1895 г.); Откритието на Анри Бекерел за естествената радиоактивност на урана (1896); Мария Склодовска-Кюри и Пиер Кюри откриват радиоактивните свойства на полония и радия (1898 г.).

Основните предпоставки за бурното развитие на радиобиологията през ХХ век са следните факти:

- откриване на увреждащо действиевключена йонизираща радиация

- изключително бързо приложение на новооткрити лъчения в науката и практиката;

- заплахата от ядрена катастрофа, надвиснала над света след създаването на ядрени оръжия за масово унищожение;

- рязко повишаване на радиационния фон на планетата поради ядрени експлозии и развитието на предприятия за ядрено гориво.

Историята на радиобиологията обикновено се разделя на три етапа:

Първият етап е етапът на първоначалните наблюдения.

През този период се наблюдава бързо натрупване на научни факти, различна информация за ефекта на йонизиращото лъчение върху различни живи обекти. Сред най-ранните произведения трябва да се споменат изследванията на I.F. Тарханов, който още през 1896 г. в опити върху жаби и насекоми установи ефекта на рентгеновите лъчи върху редица системи на тялото, въз основа на което предложи възможността за терапевтично използване на рентгеновите лъчи.

В пресата се появяват съобщения за кожни лезии (еритем, дерматит, косопад) при лица, изложени на често и продължително излагане на рентгенови лъчи по време на експерименти, а през 1902г. Frieben описва първия случай на радиационен рак на кожата.

Пиер Кюри, искайки да разбере ефекта на радия върху кожата, облъчи собствената си ръка: за негова голяма радост областта на кожата в контакт с радий беше засегната. През 1901г Анри Бекерел носел ампула с радий в джоба на жилетката си в продължение на 6 часа и също бил изгорен. След 10 дни той разви еритема, а след това и язва, която не заздравяваше дълго време. Тези наблюдения, както и опити върху животни, карат Пиер Кюри, заедно с известните учени-медици Бушар и Балтазар, да заключат, че радият има лечебен ефект при лупус и някои форми на рак, което е началото на кюритерапията.

вече в1896 - 1901 Радий и рентгенови лъчи са използвани за лечение на злокачествени новообразувания. Въпреки редица добри клинични резултати от лечението, през онези години използването на йонизиращо лъчение за терапевтични цели е от емпиричен характер, тъй като физичните свойства и механизмите на биологичното действие на тези лъчения не са проучени. Не знаейки дозирането на радиацията, лекарите използваха рентгенови лъчи и радиеви препарати произволно, поради което лечението беше или неефективно, или придружено от усложнения - радиационни увреждания.

Г. Хайнеке, който е живял и работил по същото време, използвайки рентгенови лъчи, причинява смъртта на мишки, първо описва радиационна анемия и левкопения, а също така обръща внимание на увреждането на хемопоетичните органи, видимо дори с просто око (атрофия на далака). През 1903г D. Boon разкрива ролята на ядреното увреждане в клетъчната радиочувствителност.

Първоначалният период на развитие на радиобиологията се характеризира с произведения с описателен характер. Но още тогава бяха установени два важни факта - инхибирането на клетъчното делене, причинено от йонизиращо лъчение (Kornicke, 1905) и разликата в степента на тежест на реакцията на различните клетки към облъчване, известна в радиобиологията, като правило, Bergonier и Tribondo (1906). Същността на това правило е, че клетките са толкова по-радиочувствителни, колкото по-голяма е способността им да се възпроизвеждат и колкото по-малко диференцирани са.

През първото десетилетие на ХХ век. Започва изследване на ефекта на йонизиращото лъчение върху ембриогенезата, което позволява да се открие появата на различни аномалии по време на облъчване на определени етапи от ембрионалното развитие.

Формирането на българската радиобиологична наука се свързва с организирането през 1918 г. в Ленинград по предложение на М.И. Неменов и съдействието на Народния комисариат на образованието, представлявано от A.V.Луначарски, научен център ". за цялостно изследване на действието на рентгеновите лъчи и радия върху човешкия организъм, животните и растенията и за създаване на научно образовани специалисти по радиология и радиология. Тогава този център се наричаше Държавен рентгенов, радиологичен и онкологичен институт и беше алма матер на Ленинградската школа на радиобиолозите.

По този начин, въпреки че ранните наблюдения бяха от фундаментално значение, те бяха от качествен описателен характер; нямаше теория, обясняваща механизма на действие на йонизиращото лъчение върху живите обекти.

Вторият етап от развитието на радиобиологията се характеризира с масови експерименти с различни популации от клетки и животни, с количествено отразяване на резултатите върху специални криви доза-отговор.

През 1922 г. Ф. Десауер предлага първата теория, обясняваща радиобиологичния ефект с дискретността на събитията - йонизацията действа в чувствителния обем на клетката. По-късно тези възгледи бяха развити под формата на принципа на попаденията и теорията на целите в трудовете на Н.В. Тимофеев-Ресовски, К. Цимер, Д.Е. Лий и други изследователи.

Едно от най-важните открития на онова време е откриването на ефекта на йонизиращото лъчение върху генетичния апарат на клетката, придружено от наследствено предаване на новопридобити черти. Тези наблюдения са направени за първи път от българските учени Г.А. Надсон и Г.С. Филипов през 1925 г. в експерименти с дрожди. Трудовете на тези изключителни учени показаха, че под въздействието на излъчването на радий и рентгенови лъчи възникват нови микроорганизми, които те нарекоха радио- и рентгенови раси. Възникващите раси се различаваха от родителската форма както по своята структура и развитие, така и по своите жизнени свойства.

За съжаление това е най-голямотооткритието не беше оценено подобаващо и едва след работата на американския учен Г. Мелър, който установи мутагенния ефект на йонизиращото лъчение в експерименти с Drosophila, радиационните генетични изследвания започнаха да се провеждат широко в целия свят.

За откриването на радиационната мутагенеза Г. Мелер беше удостоен с Нобелова награда, съдбата на изключителните местни пионери на радиационната генетика беше различна.

Учен - самородно дърво G.S. От 1922 г. Филипов, докато учи в Медицинския институт, едновременно работи в лабораторията на G.A. Надсън. По това време беше извършена работата по получаване на радио състезания, които станаха известни на целия свят, но те бяха извършени от тежко болен човек в изключително незадоволителни условия на живот.

Класически изследвания на Н.В. Тимофеев-Ресовски за мутагенния ефект на йонизиращото лъчение, извършен през 30-40-те години на ХХ век, доведе до две основни обобщения: биофизичната концепция за мутационния процес и прилагането на принципите на удар и цел в радиобиологията. Тези идеи са формулирани в класически произведения: N.V. Тимофеев-Ресовски, K.G. Zimmer, M. Delbrück "За природата на генните мутации и структурата на гена" (1935); Н.В. Тимофеев-Ресовски, К.Г. Цимер, Биофизика. Част 1. Принципът на удара в биологията "(1947).

Значителни постижения на съветската радиационна генетика са свързани с имената на такива видни учени като Н.П. Дубинин, Б.Л. Астауров, Н.И. Шапиро.

Централният въпрос, около който се разгоряха дискусиите още в първите етапи от развитието на световната радиобиология, беше въпросът за ролята на увреждането на ядрото, цитоплазмата или цялата клетка като мишена, определяща резултата от радиационното увреждане. И ако в САЩ и Европа, под влиянието на постиженията на радиационната генетика, този въпрос скоро беше решен в полза наопределяйки значението на ядрото и ядрената ДНК, тогава правилната позиция в Съветския съюз се забави поради господството на привържениците на лисенковизма, които не признават съществуването на ДНК като материален носител на наследствеността.

Недвусмислени доказателства за решаващата роля на ядрените увреждания в клетъчната смърт са получени в блестящите експерименти на B.L. Астаурова (1948) при получаване на андрогенетично потомство от копринената буба.

Тогава беше изяснено, че има два вида радиационна клетъчна смърт: репродуктивна – в процес на делене и интерфазна – без делене. И в двата случая увреждането на ядрения материал е от решаващо значение: в репродуктивната форма на смъртта - структурно увреждане на ДНК, което се реализира под формата на хромозомни аберации (N.P. Dubinin, N.V. Luchnik), а при интерфазна смърт - увреждане на хроматина (S.R. Umansky, K.P. Hanson и др.).

Особено интензивни радиобиологични изследвания започнаха след атомната бомбардировка на Хирошима и Нагасаки. Неотложна задача беше разработването на методи за радиационна защита и лечение на радиационни увреждания, което от своя страна изискваше подробно изследване на механизмите на радиобиологичния ефект и патогенезата на лъчева болест.

Затова в периода от 40-те до 50-те години в Европа и на други континенти се създават големи изследователски центрове. Често те бяха в институти и болници, като правило, онкологични, тъй като стана очевидно, че научната основа на радиационните методи за лечение на злокачествени тумори трябва да бъде изследването на тъканната радиочувствителност и овладяването на методите за нейната насочена промяна. В Англия Chestf Beatty Institute е създаден в Кралската онкологична болница, лаборатории в болниците Mount Vernoy и Christie, както и в атомния център в Харуел. Тук са работиливидни изследователи като Л. Грей, А. Хедоу, П. Александър, С. Ауербах, Дж. Лаутит и др.

Във Франция е организирана лаборатория в института Пастьор (А. Лакасан, Р. Латарже, Ж. Мате и др.). В Западна Германия изследванията се извършват под ръководството на Б. Раевски, К. Цимер, X. Лангендорф, У. Хаген и др., Белгийските изследователи З. Бак, М. Ерера, Й. Мазен имат голям принос в радиобиологията, особено в развитието на проблемите на радиационната защита. В Холандия произведенията на школата на Г. Барендсен, Ван ден Бренк и Ван Бекум са широко известни.

Интензивни изследвания започват в Япония (Т. Сугахара). Тази страна, по волята на съдбата, се превърна в своеобразна изпитателна площадка, където се оказа не само възможно, но и необходимо да се изследват непосредствените и дългосрочните последици от излагането на хора, засегнати от атомната бомбардировка.