Вилен Барабой - Ядерные излучения и жизнь

При введении людям препаратов, содержащих тиоловые и аминные группы, их дозировку (в расчете на килограмм веса тела) приходится уменьшать в десятки раз по сравнению с опытами на животных. Тем не менее при применении цистафоса, АЭТ и других препаратов нередко наблюдаются побочные реакции - тошнота, рвота, колебания артериального давления и т. п. Очевидно, при таком уменьшении дозировки препарата (повторяем, вынужденном уменьшении) действие на организм и механизм защиты будут совершенно иными, чем в опыте на животных. Более того, необходимо еще доказать, что в такой малой дозе препарат вообще оказывает противолучевое действие. А в клинических условиях доказать защитный эффект химического препарата применительно к человеку очень непросто. Во всяком случае методы, применяемые в опытах на мышах, собаках и даже обезьянах, для этой цели не подходят: ведь невозможно на людях определить сравнительную выживаемость после смертельной дозы облучения при защите исследуемым препаратом и без нее. А новых, специально "человеческих" методов пока еще никто не предложил.

Итак, высокая токсичность, кратковременность защитного эффекта, неэффективность при длительном, фракционированном и местном облучении (наиболее типичном для условий лучевого лечения опухолей), отсутствие методов учета защитного эффекта при облучении людей - все эти факторы крайне ограничивают возможности противолучевой химической защиты. К ним можно еще добавить, что применять защитный препарат в условиях лучевой терапии опухолей имеет смысл только в том случае, если твердо установлено, что этот препарат защищает от облучения здоровые ткани и не защищает (или даже делает более чувствительными к облучению) клетки опухоли. В эксперименте данные такого рода получены, но так ли это при защите людей - пока точно неизвестно. Таким образом, приходится сделать вывод, что, несмотря на немалые успехи, полученные при защите от облучения подопытных лабораторных животных, в целом проблема противолучевой химической защиты еще далека от разрешения.

Каковы же современные представления о механизмах противолучевого защитного эффекта и вытекающие из них основные направления поисков и экспериментальных исследований? .Перечислим прежде всего те защитные механизмы, о которых шла речь выше. Это перехват образующихся при облучении активных радикалов, защита сульфогидридных групп белков путем образования смешанных дисульфидов, увеличение уровня сульфо-гидрильных групп в клетках в результате "биохимического шока", создание тканевой гипоксии путем блокады поступления или транспорта кислорода, а также путем снижения уровня окислительных процессов в тканях (с помощью гипотермии или связывания ионов металлов с переменной валентностью, катализирующих перенос кислорода в ходе окислительных процессов). Благодаря новейшим достижениям науки намечаются новые перспективные направления вмешательства в течение процессов лучевого поражения с целью их ослабления.

Несколько лет назад английские исследователи Александер и Чарлсби высказали предположение, что некоторые защитные вещества могут, образуя временные соединения с биополимерами, отводить от них часть поглощенной и мигрирующей по макромолекуле энергии радиации. Тем самым была обоснована принципиальная возможность ослабления с помощью химических веществ не только косвенного, но и прямого действия радиации.

К этой точке зрения близка гипотеза советского ученого Г. Е. Фрадкина. Согласно гипотезе, значительная доля разрушительного эффекта радиации связана с излучением возбужденными атомами и молекулами организма, подвергшегося действию ионизирующей радиации, коротковолновых ультрафиолетовых лучей. Вводя в организм перед облучением некоторые вещества, поглощающие ультрафиолетовые лучи, Фрадкин получил определенный защитный эффект.

Наконец, весьма перспективны методы временной задержки, блокады синтеза и распада таких важнейших биологических структур, как белки и нуклеиновые кислоты, а также блокады клеточных делений, митозов. Такого рода воздействия защищают от разрушительного действия облучения самые радиочувствительные этапы и процессы биологических превращений биополимеров и развития клеток, повышая общую устойчивость организма к ядерным излучениям.

Большой размах и объем поисков новых противолучевых средств в разных странах, а также уже достигнутые в этом направлении успехи внушают надежду на разрешение в скором будущем важнейшей проблемы химической защиты организма от действия ядерных излучений. Решение этой задачи имеет жизненно важное значение для целого ряда областей техники, медицины, практической жизни, а также для научных экспериментов, от исследований дальнего космоса до проблем термоядерной энергетики.

Потоки частиц высоких энергий (электронов, протонов, нейтронов, альфа-частиц и более тяжелых многозарядных ионов) при взаимодействии с молекулами вещества вызывают в нем главным образом ионизацию и возбуждение, т. е. те же основные процессы, что и рентгеновские и гамма-лучи - излучения электромагнитной природы. Во всех случах в роли основных факторов ионизации выступают вторичные электроны или ядра отдачи, расходующие энергию первичной ионизирующей частицы на ионизацию и возбуждение молекул вещества. Таким образом, все виды ядерных излучений оказывают на вещество, в том числе и на живое, принципиально одинаковое воздействие. Очевидно, и последующие процессы, развивающиеся в облученном объекте, будут сохранять сходство, а значит, и противолучевые мероприятий в главном должны быть аналогичны или во всяком случае сходны.

Однако такие физические различия, как различия в массе ионизирующих частиц, их энергии, скорости движения, линейной потере энергии и т. п., могут иметь решающее значение для последующего биологического эффекта и, следовательно, эффективности радиозащитного действия химических препаратов. В отличие от рентгеновских и гамма-лучей, распространяющихся всегда со скоростью света и обладающих поэтому более или менее стабильной и относительно небольшой (0,5 - 2 пары ионов на 1 мк пробега в веществе) линейной потерей энергии, потоки частиц могут обладать очень различной энергией и скоростью. Соответственно изменяется и плотность вызываемой ими ионизации на единицу пути пробега часгицы, различным бывает и биологический эффект. Известное значение имеют также размеры и масса ионизирующей частицы.

При относительно низких энергиях и скоростях частицы вызывают большое количество ионизаций по траектории полета, сравнительно быстро расходуют запас энергии и не проникают глубоко в облучаемую ткань. Классический пример - альфа-частицы, возникающие при радиоактивном распаде урана, тория, радия и т. п. Образуя 5 - 6 тыс. пар ионов на 1 км пути, они не проникают в глубь тела более чем на доли миллиметра. С увеличением энергии и скорости полета частицы быстро растет ее проникающая способность; одновременно снижается линейная потеря энергии. Когда скорость ионизирующих частиц приближается к скорости света, линейная плотность ионизации оказывается приблизительно того порядка, что и при гамма-облучении.