Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Содержание
  1. Гены и радиация
  2. Ученые: Радиация увеличивает продолжительность жизни
  3. Что происходит с телом человеком под действием радиации?
  4. Что такое лучевая болезнь?
  5. Какие ещё болезни может вызывать радиация?
  6. Почему радиоактивные элементы влияют на организм человека на расстоянии?
  7. Как радиация может влиять на расстоянии? 
  8. Почему радиация до сих пор вызывает болезни и генетические мутации?
  9. Почему после Чернобыля у многих людей пострадала щитовидная железа?
  10. Почему некоторые люди, подвергшиеся радиации, не заболевают?
  11. Можно ли очистить организм от радиоактивных элементов?
  12. Что делать, чтобы защитить свой организм от радиоактивного облучения?
  13. Губительным для ДНК является весь ближний ИК-диапазон излучения • Новости науки
  14. Воздействие радиации на ДНК
  15. Роль гидроксил-радикалов
  16. Генетическая предрасположенность
  17. Радиация. Мифы и факты
  18. Алкоголь помогает выводить из организма радионуклиды
  19. Мы живем и работаем в радиоактивной среде
  20. Радиоактивное излучение вызывает мутацию клеток
  21. У людей, подвергающихся постоянному воздействию радиации, вырабатывается к ней иммунитет
  22. Облученный человек становится источником радиации
  23. От компьютера исходит радиоактивное излучение
  24. В обычной жизни защититься от радиации невозможно
  25. Почему радиация приводит к раку?
  26. Как радиация повреждает ДНК?
  27. Опасно ли проходить рентгенографию?
  28. Опасно ли жить рядом с атомной электростанцией?
  29. Могут ли другие излучения вызывать рак?
  30. Как рентгеновские лучи и радиация могут и вызывать, и лечить рак?
  31. Радиация – главная движущая сила эволюции

Гены и радиация

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Гены и радиация

Влияние радиации на организм человека – вопрос, решение которого важно не только для нашего века, но тт для грядущих веков. Ведь без решения этого вопроса нельзя овладеть космическим пространством.

Радиация атакует живые организмы не только извне, но и изнутри. Первое не нуждается в объяснении. Для того чтобы понять второе, мы должны знать, что радиоактивный изотоп, проникший в клетки нашего тела, подвергается распаду, в результате чего возникает излучение.

В естественных условиях нас облучают космические лучи и природные радиоактивные вещества земного происхождения. Сюда относятся уран-238, торий-232 и их производные: радий-226 и калий-40.

Эти вещества называют радиоактивными нуклидами; они испускают гамма-лучи, которые проникают в ткани организма. Во внутреннем облучении “виноваты” нуклиды урана, тория, ка-лия-40 и углерода-14.

Они попадают в организм при дыхании, с пищей и водой.

Но кроме естественного фона на наш организм действует и искусственный фон, созданный человеком. Ядерные и термоядерные взрывы “рождают” огромное количество радионуклидов, среди которых особенно опасны для всего живого стронций-90, цезий-137 и углерод-14.

Достаточно сказать, что стронций-90 концентрируется в хромосомах ядер клеток всех организмов. Что касается углерода-14, то это “мина замедленного действия”, причем замедленного на тысячелетия.

Действие этого радиоактивного элемента растянуто на тысячелетия, и страдать от него будут многие поколения.

В чем же интимный механизм воздействия радиоактивного излучения на молекулы и макромолекулы живого организма?

Как только в клетку проникает анергия ионизирующих излучений, возникают простейшие физические реакции.

Скорость этих реакций даже трудно представить (что-то порядка одной квинтиллионной части секунды)! Они заключаются во взаимодействии между ионизирующими частицами и атомами или молекулами вещества. Такие атомы называют возбужденными, или ионизированными.

Возбуждаются не только атомы, но и молекулы. В этом состоянии они химически очень агрессивны и тотчас вступают в первичные химические реакции с соседними молекулами или между собой. Такие первичные реакции обычно мгновенны, но могут длиться и часами.

В результате нарушается строение макромолекул, без которых нет жизни (вспомним о нуклеиновых кислотах и белках). А это влечет за собой самые серьезные последствия для клетки и всего организма – так называемую вторичную реакцию облучения на организм.

Но такие последствия не обязательны. Дело в том, что и первичная и вторичная реакции по существу химические процессы, а химическими процессами можно управлять (в известной степени). Уже намечаются пути химической защиты клетки и целого организма от вредных последствий облучения. Кислород, например, может изменять ход радиационных процессов в клетке.

Необходимо помнить также, что разные виды ионизирующих излучений действуют на живой организм по-разному и что радиочувствительность разных организмов очень различна.

Если считать для человека смертельной дозой 600 рентгенов, то для мыши она равна 900 рентгенов, а для некоторых бактерий – сотни тысяч рентгенов.

Значит, клетка может обороняться, защищая от облучения свои жизненно важные макромолекулы.

Радиация вызывает различные изменения в хромосомах и генах. Эти изменения двоякого рода. Во-первых, может измениться (и довольно резко) химическое строение молекул ДНК.

Но химические “кирпичики” такой молекулы – это азотистые основания, из которых составлен код генетической информации. Следовательно, их изменения приведут к появлению генных мутаций.

Во-вторых, могут произойти разнообразные мутации хромосом,

Нам уже известно, что естественные мутации в подавляющем большинстве вредны для организма. В еще большей степени это можно сказать в отношении мутаций, возникающих под действием ионизирующих излучений. Правда, человек уже научился получать полезные радиационные мутации у растений. Но с самим человеком дело обстоит хуже.

Исключительно наглядный пример этого дал взрыв атомной бомбы в Хиросиме и Нагасаки. Японские ученые тщательно изучили десятки тысяч потомков от людей, подвергшихся облучению при этих бомбардировках. Оказалось, что оно привело к усилению самых разнообразных наследственных аномалий различных уродств, преждевременных смертей и т.

д.

Интересно также, что облучение матерей ведет к уменьшению числа мальчиков среди новорожденных, тогда как облучение отцов, напротив, увеличивает это число. Академик Н. П.

Дубинин указывает, что в первом случае причиной может быть появление в части половых хромосом сцепленных с полом рецессивных летальных мутаций, которые, попадая от матерей к сыновьям, ведут к их гибели.

Во втором случае в части Х-хромосом у облученных отцов возникают доминантные летальные (смертельные) мутации, которые вызывают смерть дочерей.

Облучение дает вредное действие не только на половые, но и на соматические клетки. Организм может погибнуть, или же нарушения в нем могут остаться на всю жизнь и явиться причиной заболевания раком в той или иной форме. Но если доза облучения сравнительно невелика, эффект может исчезнуть: ремонтные бригады клеток быстро возвратят их в нормальное состояние.

Коварность облучения выражается в том, что оно не проявляется сразу. Организм как бы не реагирует на то, что сначала поражаются наиболее радиочувствительные ткани (костный мозг, селезенка, железы внутренней секреции).

Но на втором, пока еще скрытом, этапе лучевой болезни уже заметно нарушается обмен веществ, организм отравляется и слабо сопротивляется инфекциям. Что касается третьего этапа, то здесь лучевая болезнь разворачивается вовсю, приводя организм к гибели.

Ведущий момент лучевой болезни – поражение клеточных ядер. И первый удар принимают на себя молекулы ДНК.

Еще не так давно ученые считали, что этот удар, направленный па ген, сразу дает необратимые изменения. Академик Н. П. Дубинин указывает, что это не так. Надо различать предмутационное состояние (потенциальное изменение гена) и переход в истинную мутацию.

Первая ступень может перейти во вторую, но внутренний “ремонт” клетки иногда бывает настолько эффективным, что ей удается восстановить исходную нормальную генетическую структуру. Этот процесс называют репарацией.

Возможность такого восстановления (конечно, в зависимости от мощности и дозы облучения) – факт большой важности. Различные виды излучений действуют по-разному. Важно то, что их воздействие на генетические механизмы в какой-то степени зависит и от условий обмена веществ внутри клетки.

Это обстоятельство открывает перспективы для радиационной селекции, которая достигла уже немалых успехов.

Перед человечеством стоит угроза неуклонного повышения фона радиации на Земле. Как учесть величину, порог вредности этого явления для нашего потомства? Очевидно, надо учитывать, что в естественных условиях протекает мутационный процесс.

К темпам этого процесса нужно добавить эффект искусственного повышения радиации, вернее, необходимо сопоставить темпы естественного и искусственно вызываемого мутационного процесса. Академик Н. П. Дубинин предлагает для этого понятие “удваивающая доза”, т. е.

доза радиации, которая увеличивает количество мутаций в два раза по сравнению с естественным мутированием.

Можно допустить, что естественные мутации у человека составляют величину 5х·10-6 на один ген. Для обезьян установлено, что энергия облучения, равная 1 рентгену, вызывает 5х·10-7 мутаций на один ген.

Если перенести эти вычисления на человека, то окажется, что 1 рентген вызывает одну десятую долю естественной мутабильности. Другими словами, весь объем естественного мутационного процесса выполняется у человека дозой 10 рентген.

А удваивающая доза будет в этом случае равна 20 рентгенам. Эта небольшая величина особенно настораживает.

Она наглядно показывает вред даже небольшой дополнительной радиации для половых и соматических клеток человека и, безусловно, доказывает вред дальнейшего продолжения атомных и водородных взрывов. Атомная энергия должна быть использована разумно только в мирных целях.

Источник: http://anfiz.ru/books/item/f00/s00/z0000011/st020.shtml

Ученые: Радиация увеличивает продолжительность жизни

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Российские ученые выяснили, что слабые дозы радиации продлевают жизнь мухам-дрозофилам. По мнению авторов работы, это исследование позволит в перспективе создать средства против старения человека.

Облучаться, чтобы жить дольше? Звучит если не издевательски, то по меньшей мере странно. И тем не менее с таким сенсационным заявлением выступила команда ученых из Института молекулярной биологии РАН им.

Энгельгардта, Московского физтеха, Научного центра РАН в Коми и Сыктывкарского университета. Ученые обнаружили, что мухи-дрозофилы живут дольше, если на них воздействовать гамма-излучением. По человеческим меркам эта прибавка к нашему среднему возрасту в 70 лет составила бы 8 лет.

Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале PLoS ONE.

Молодые ученые из КБР придумали технику для освоения космоса

Почему же радиация вдруг сработала во благо? Казалось бы, это противоречит всем известным на сегодня фактам. Наукой установлено, что она повреждает гены, разрывает структуры ДНК, вызывает вредные мутации, а как следствие – лучевую болезнь. Но это при высоких дозах облучения.

А если они слабые? Одно время считалось, что так называемые сверхмалые дозы могут дать положительный эффект. Даже появился термин “эффект сверхмалых доз”. Он относится не только к радиации. Скажем, на нем основана гомеопатия.

Много занималась эффектом сверхмалых доз, в том числе и радиации, известный российский ученый, профессор Елена Бурлакова. Аналогичные исследования велись и в ведущих лабораториях мира.

И если вначале ученые считали, что, как и в гомеопатии, они могут дать положительный эффект, то постепенно пришли к иному выводу: даже очень малые дозы наносят вред генам, вызывают мутации. Словом, на “полезной” радиации надо поставить крест.

– Мы хорошо знаем работы Елены Борисовны Бурлаковой, – говорит один из авторов сенсационной работы, доктор биологических наук Алексей Москалев.

– Но надо особо подчеркнуть, что и она, и большинство других ученых работали именно со сверхмалыми дозами радиации. Это принципиальный момент. Ведь сегодня никто не спорит, что даже самая малая доза радиации воздействует на клетки и гены, повреждает ДНК.

Но вот дальнейший эффект зависит от реакции организма на облучение. И это может быть как вред, так и польза.

По словам Москалева, все зависит от дозы. Если она слишком мала, то есть “сверхмалая”, то ее не хватает, чтобы организм включил механизм самозащиты. Говоря попросту, он не воспринимает опасность всерьез.

И тогда поломки накапливаются примерно так же, как и при естественном старении организма. Поэтому даже сверхмалые дозы считаются вредными.

Но есть диапазон доз, когда доза уже и не настолько мала, чтобы защита ее не заметила, но еще не столь велика, чтобы нанести серьезный удар по клеткам и генам.

– Нами выявлен удивительный участок радиации, который вместо вреда приносит пользу, – говорит Москалев.

– Как он работает? Под действием таких доз облучения могут произойти разрывы в структуре отдельных ДНК, повреждения их оснований, образование свободных радикалов.

Но у клетки есть охрана, механизм самозащиты, который отвечает за ремонт ДНК. Он активирует защитные гены, они и берутся за восстановление всего поврежденного.

Ученые нашли древнейшего морского скорпиона-гиганта

Но самое любопытное, что клетки и гены не просто восстанавливаются. Облученный такими малыми дозами организм становится более жизнеспособным, лучше противостоит стрессам.

По словам Москалева, это напоминает эффект закаливания: стресс от холодной воды повышает иммунитет. По сути, это реализация давней идеи известного канадского ученого Ганса Салье, который настаивал на пользе слабых стрессов.

И Москалев, вызывая в клетках отдельные повреждения, выводит организм на более высокий уровень самозащиты.

Ученый подчеркивает, что это только самое начало серьезных исследований. цель – выявить все гены, которые участвуют в самообороне. Только поняв, как они работают, ученые смогут найти способ, как без стресса, без радиации включать механизм самозащиты. А значит, продлевать жизнь не только мухам, но и человеку.

Игры природы

Профессор Медицинской школы Гарварда Вадим Гладышев задался “детским” вопросом: почему есть организмы, которые живут всего несколько часов, а есть аксакалы, срок жизни которых исчисляется столетиями и даже тысячелетиями.

Как будто природа “играет”, то увеличивая, то уменьшая продолжительность жизни разных организмов. Но ведь долгая жизнь не может быть конечной целью эволюции. Она заинтересована сделать организм более приспособленным. И вот иногда, по мнению Гладышева, в “довесок” к механизму адаптации организм получает и долголетие.

Например, когда у обычной мыши подавляется гормон роста и она становится карликом, то живет в два раза дольше обычного. Гладышев считает, что предки летучих мышей были большего размера, а потом мутировали в направлении уменьшения размера. Это оказалось эволюционным выигрышем, так как удобнее охотиться за насекомыми. А заодно увеличилась продолжительность их жизни.

Впрочем природа действовала даже более изощренно. По словам Гладышева, для эволюции важен даже не сам гормон роста, а скорость роста.

Скажем, она меньше у больших млекопитающих, и они живут дольше маленьких. Кстати, голый землекоп живет в 10 раз дольше своего сородича, мыши. Оказалось, что у него, как и у летучей мыши, к долгожительству привели изменения в разных генах.

Справка “РГ”

Впервые о благоприятном воздействии малых доз облучения заявил около 30 лет назад американский радиобиолог Т. Лакки.

Изучив около 410 тысяч рабочих атомной промышленности 15 стран, в том числе Австралии, Канады, США, Франции, Японии, Германии, Словакии, он пришел к выводу, что ежегодное облучение в дозе 15 мГр может предохранить от онкологической смертности. Особенно впечатляющими были данные по Словакии и Германии.

Здесь смертность от онкологии была на 50 процентов ниже, чем в среднем по стране. Впрочем, многие ученые считают эти данные спорными, не видят прямой связи между радиацией и уменьшением смертности.

Кстати

Долгожители из Книги рекордов Гиннесса

  • Женщина Жанна Луиза Кальман (Франция) – 122 года 164 дня.
  • Мужчина Сигетийно Изуми (Япония) – 120 лет 237 дней.
  • Галапагосская черепаха – 175 лет.
  • Слон Линг-Вонг – 86 лет.
  • Кошка Крим Пуф – 38 лет.
  • Кролик Флопси – 18 лет 10 месяцев 3 дня.

Инфографика “РГ” / Леонид Кулешов / Юрий Медведев

Источник: https://rg.ru/2015/09/02/radiatsiya.html

Что происходит с телом человеком под действием радиации?

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

После Чернобыля всем стало ясно, что радиация — это страшно, и лучше держаться от неё подальше.

Как невидимая «тёмная» сила, она влияет на всех, кто оказывается рядом: поражает сразу или вызывает неизличимые заболевания и генетические мутации.

Но что происходит с телом человека под воздействием радиации с медицинской точки зрения? Разбираемся с врачом лучевой диагностики Ольгой Кузнецовой.

Что такое лучевая болезнь?

Лучевая болезнь — это комплекс симптомов, которые появляются у людей, подвергшихся большим дозам радиоактивного облучения.

Как правило, разрушению в первую очередь подвергаются те органы, клетки которых делятся наиболее быстро: это лимфатические узлы, селезёнка, костный мозг, органы половой системы, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта, кровь, кожа.

Молекулярные связи внутри этих клеток разрушаются, нарушая их химический состав и свойства. В начале течения болезни появляется головная боль, слабость с теле, сухость слизистых, сонливость и тошнота. Кожа может принимать красноватый и синюшный оттенки, выпадают волосы.

Далее даёт о себе знать поражение клеток крови и лимфоидного аппарата: у пацента резко снижается иммунитет, происходят кровотечения и интоксикация. Из-за нарушение иммунитета, падает сопротивляемость организма и к любым другим болезням. Появляются отёки и язвы в области слизистых и желудочно-кишечного тракта, открывается их кровоточивость.

Какие ещё болезни может вызывать радиация?

Радиоактивное облучение в дозах, не вызывающих лучевую болезнь, тем не менее, оказывает местное влияние на организм человека.

Повреждая отдельные клетки организма на молекулярном уровне и снижая общий иммунитет организма, радиактивное облучение порождает образование «неправильных» злокачественных клеток, что вызывает онкологические заболевания.

Более того, радиактивное излучение проходит через клетки неравномерно: большое количество энергии передаётся в отдельные участки клеток, например, хромосомы. Как следствие такого воздействия радиации на половые клетки, происходят непредсказуемые генетические мутации, возникают наследственные болезни, передающиеся из поколения в поколение.

«Он стал меняться – каждый день я уже встречала другого  человека…Ожоги выходили наверх… Во рту, на языке, щеках – сначала появилисьмаленькие язвочки, потом они разрослись. Пластами отходила слизистая,плёночками белыми. Цвет лица… Цвет тела… Синий… Красный…

Серо-бурый… А оно такое всё мое, такое любимое! Это нельзя рассказать!»

Из воспоминаний Людмилы Игнатенко, жены ликвидатора ЧАЭС,
«Чернобыльская молитва», С. Алексеевич

Кадр из сериала НВО «Чернобыль»: ликвидатор Василий Игнатенко, поражённый лучевой болезнью, держит за руку свою жену.
Эта история основана на воспоминаниях жены Игнатенко, записанных С. Алексеевич в книге «Чернобыльская молитва»

Почему радиоактивные элементы влияют на организм человека на расстоянии?

В процессе радиоактивного распада радиоактивные элементы испускают потоки элементарных частиц. Эти частицы и осколки деления атомов воздействуют на всё вокруг, в том числе и на клетки нашего организма — на атомном и молекулярном уровнях. В результате из одних биологических веществ образуются другие: например, вода Н20 превращается в ОН и перекись водорода Н202.

Далее, как по цепочке, новые химические вещества вступают в реакции с другими молекулами биологической системы, внося изменения в сложные биохимические процессы в организме. Кроме того, образующиеся в результате химических превращений нестабильные частицы и радиотоксины провоцируют разрыв связей внутри молекул, разрушая белки, ДНК и другие биологические соединения.

«Когда она родилась… Это был не ребёнок, а живой мешочек, зашитый совсех сторон, ни одной щёлочки, только глазки открыты. В медицинской карточкезаписано: «девочка, рожденная с множественной комплексной патологией:аплазия ануса, аплазия влагалища, аплазия левой почки»…Так это звучит на

научном языке, а на обыкновенном: ни писи, ни попки, одна почка…»

Из воспоминаний Людмилы Игнатенко, жены ликвидатора ЧАЭС,
«Чернобыльская молитва», С. Алексеевич

Как радиация может влиять на расстоянии? 

Во время атомного взрыва на Чернобыльской АЭС радиактивные вещества выбросились в окружающую среду на сотни километров. Однажды попав в окружающую среду, радиация будет существовать там до тех пор, пока не произойдёт полный распад радиактивного элемента.

Это значит, что радиоактивные элементы могут попасть к нам в организм через атмосферу, продукты питания, выращенные на загрязнённой почве.

После попадания в организм радиоактивные элементы накапливаются внутри тела человека и становятся уже внутренним источником облучения организма.

Почему радиация до сих пор вызывает болезни и генетические мутации?

Период полного распада многих радиоактивных веществ составляет тысячи лет, поэтому однажды попав внуть нашего организма, радиоактивные элементы могут облучать нас изнутри на протяжении всей жизни, влияя всё это время на биохимические процессы в организме.

Почему после Чернобыля у многих людей пострадала щитовидная железа?

Во время взрыва на Чернобыльской АЭС в атомсферу выбросилось огромное количество радиоактивного йода.

По своим физико-химическим свойствам радиоактивный йод очень схож с натуральным йодом, который поглащается в больших количествах щитовидной железой.

Как следствие, щитовидные железы людей с недостатком йода (на момент аварии) наполнились радиоактивным йодом, которого в первые дни после аварии содержалось огромное количество в атмосфере по всей территории Беларуси. 

Почему некоторые люди, подвергшиеся радиации, не заболевают?

Живой организм – это очень сложная саморегулирующаяся система. Сопротивляемость организма заболеваниям зависит от многих факторов: наследственности, физического и психического состояния, работы иммунитета. Именно поэтому одни и те же дозы радиации могут воздействовать на разных людей по-разному.

Можно ли очистить организм от радиоактивных элементов?

Тяжёлые металлы и радионуклиды тяжело выводятся из организма. Однако некоторые вещества, действительно, способствуют выведению радионуклидов из организма. Одна из групп таких веществ – это пектины. Пектины присутствуют во всех высших растениях, особенно во фруктах.

Это студенистое вещество, которое хорошо знакомо нам в варенье или желе, приготовленных из плодов. В процессе усвоения пищи пектин соединяется с радионуклидами и токсичными тяжёлыми металлами. Образуются нерастворимые соли, которые не всасываются через стенки кишечника и выводятся из организма.

Кроме того, некоторые фракции пектина проникают в кровь, образуя соединения с радионуклидами и затем удаляются с мочой.

Что делать, чтобы защитить свой организм от радиоактивного облучения?

Как и любое заболевание, загрязнение организма радионуклидами гораздо легче предотвратить, чем устранить.

Медики советуют не рисковать с путешествиями на загрязнённые радионуклидами территории, внимательно относиться к происхождению продуктов питания, которые потребяются в пищу.

Особое внимание стоит уделять продуктам, которые склонны накопливать радионуклиды: грибы и ягоды, продукты животного происхождения.

Источник: https://ecoidea.by/ru/article/1733

Губительным для ДНК является весь ближний ИК-диапазон излучения • Новости науки

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Эксперименты с облучением плазмидной ДНК инфракрасным светом с длиной волны 2,2 микрона показали, что разрывы нитей ДНК происходят не реже, а чаще, чем в ближнем ИК-диапазоне.

Молекулярный механизм такого процесса связан вовсе не с электронами, появляющимися при поглощении света, а с гидроксил-радикалами OH, которые при большой пиковой мощности излучения становятся вращательно-возбужденными и эффективно разрезают одну или обе нити молекулы ДНК.

Воздействие радиации на ДНК

Все, наверное, наслышаны, что радиация — то есть потоки фотонов, электронов и прочих частиц — опасна для всего живого.

Более того, этот сугубо научный факт уже давно стал основой, на которой вырастают многочисленные и зачастую неоправданные страхи перед любыми словосочетаниями со словами «радиация» или «атомный».

Между тем, до сих пор плохо понято, как именно радиация влияет на живые клетки, за счет каких конкретных молекулярных механизмов определенная доза ионизирующего излучения разрушает биологические молекулы (прежде всего, ДНК) и убивает живые клетки.

В недавнем выпуске журнала Physical Review Letters появилась статья, сообщающая о новых и несколько неожиданных аспектах того, как инфракрасное излучение большой мощности разрушает молекулы ДНК. Не исключено, что эта работа потребует пересмотра критериев того, какие мощности на каких длинах волн в ИК-диапазоне должны считаться безопасными для здоровья.

Вообще, разрушение ДНК под действием облучения может происходить по разным причинам. Самая банальная — это тепловое воздействие, и именно оно первым делом приходит на ум, когда говорят про инфракрасное излучение. Большой поток излучения, попадающего в живую ткань, приводит к локальному энерговыделению, повышению температуры, из-за чего молекула ДНК расплетается или разрушается.

Но радиация может разрушать ДНК и тогда, когда поток излучения не настолько велик, чтобы существенно нагревать среду.

В этом случае каждый отдельный электрон или фотон, поглотившийся в биологической жидкости в непосредственной близости от ДНК, порождает каскад молекулярных процессов, которые в конце концов приводят к разрыву одной или, реже, обеих нитей ДНК. Новая статья касается как раз этого, нетеплового, разрушения ДНК.

С точки зрения молекулярной физики, разрыв нити ДНК — это просто разрыв некоторых химических связей. Двойной разрыв — это два таких события на обеих нитях, произошедшие очень близко друг к другу. Если однократный разрыв еще можно починить, достроив молекулу по второй (комплементарной) нити, то двойной разрыв просто разрезает ДНК на части.

В принципе, организовать такой разрыв несложно — надо лишь передать молекуле ДНК большую энергию, причем передать ее надо напрямую. Эта энергия вытащит из молекулы несколько электронов, химические связи в ней нарушатся, и нити смогут разорваться. Такие процессы начинаются выше порога ионизации ДНК, который составляет несколько десятков электронвольт.

Для ионизирующего излучения высокой энергии это и есть основной механизм воздействия. Частица с энергией в мегаэлектронвольты за счет ионизации вещества производит на своем пути несколько тысяч электронов на каждый МэВ потерянной энергии, и каждый из этих электронов имеет шанс разорвать нить ДНК. Однако для частиц меньшей энергии такой разрыв за счет «грубой силы» уже не работает.

Например, энергия одного оптического фотона составляет всего 2 эВ, что существенно меньше порога ионизации; энергия инфракрасных фотонов и того меньше. Кроме того, под действием излучения энергия гораздо чаще выделяется не непосредственно в молекуле ДНК, а в жидкости рядом с ней.

Поэтому возникает вопрос о том, может ли эта (и без того небольшая!) энергия передаться ДНК, приводит ли она к разрыву нитей, и если да, то как именно это происходит.

Детальное изучение всех этих процессов началось не так давно, в 1990–2000-е годы. Выяснилось, что да, разрыв нитей может вполне эффективно идти и ниже порога ионизации ДНК, а сам механизм, с помощью которого низкоэнергетическая частица порождает такие разрывы, очень сложен и включает в себя разнообразные короткоживущие промежуточные состояния.

Например, в 2000 году исследователи с удивлением обнаружили, что электроны с довольно небольшой энергией 8 эВ приводят к разрывам ДНК в несколько раз чаще, чем электроны с энергией в 13 эВ. Получается, действие электронов вовсе не сводится к простой передаче энергии для разрыва химических связей.

Вместо этого электроны, образуя промежуточные отрицательно заряженные ионы, резонансно запускают некоторые молекулярные процессы, которые уже затем разрывают связи, а сами ионы быстро исчезают.

Но даже если не принимать во внимание саму молекулу ДНК, а просто попытаться разобраться, что вообще происходит в воде на атомарном уровне, когда там возникает электрон с энергией несколько эВ (прилетевший извне или выбитый фотонами), то и здесь картина явлений оказывается очень богатой.

Благодаря экспериментальным методам, появившимся в арсенале физиков не так давно, исследователи обнаружили, что один-единственный электрон приводит к целому каскаду сверхбыстрых молекулярных процессов, разворачивающихся на временном масштабе порядка пикосекунды.

В общем, молекулярные механизмы биологического эффекта радиации оказались чрезвычайно сложными; современное состояние дел для низкоэнергетических электронов описано в обзоре 2011 года.

Роль гидроксил-радикалов

Электроны, выбиваемые ионизирующим излучением, обычно считаются основным источником разнообразных проблем для ДНК. Однако дело не только в них. Три года назад было показано, что образующиеся под действием инфракрасного (ИК) света гидроксил-радикалы (молекулы OH) тоже играют важную роль в этом процессе.

Это «обрывки» молекул воды, которые возникают при воздействии сильного светового поля. Вначале лазерный импульс порождает множество возбужденных (H2O*) и ионизированных (H2O+) молекул воды, которые затем сталкиваются друг с другом и обмениваются протоном: H2O* + H2O+ → OH + H3O+.

Гидроксил-радикалы нестабильны, они с удовольствием отбирают атом водорода у окружающего вещества, если оно есть в наличии. Радикалы OH, образовавшиеся вблизи молекулы ДНК, доходят до нее и за счет многократных столкновений отбирают один из ее атомов водорода, превращаясь в молекулы воды.

Потеря водорода в «остове» ДНК-нити приводит к перестройке химических связей и разрыву нити.

Чтобы это описание не казалось чистым теоретизированием, полезно пояснить, на примере той работы 2011 года и новой статьи, как экспериментаторы вообще выясняют, какой процент молекул ДНК испытывает разрывы и что в этом виновато — электроны или OH-радикалы.

Для этого экспериментаторы используют плазмиды бактериальных ДНК — небольшие свернутые в кольцо кусочки молекулы ДНК, которые в своем обычном состоянии находятся в форме «суперскрученной» спирали (так называемая сверхспирализация ДНК).

Способность к сверхспирализации — важная характеристика ДНК, помогающая компактному ее хранению и выполнению своих функций. Разрыв одной нити позволяет сверхспирали распутаться — она переходит в «расслабленную» форму; двойной разрыв превращает ее в линейную молекулу (рис. 1).

Все эти три формы эффективно разделяются с помощью стандартной методики гелевого электрофореза (рис. 2), поскольку они «ползут» под действием электрического поля с разной скоростью.

Поэтому, сравнив полосочки до облучения и после облучения, можно по их яркости узнать, какой процент сверхспирализованных плазмид приобретает расслабленную или линейную форму.

Для выяснения того, какой из молекулярных механизмов разрывает ДНК, экспериментаторы добавляют в раствор специальные вещества, которые быстро поглощают свободные электроны или свободные OH-радикалы, нейтрализуя их действие.

Измеряя процент разрывов ДНК в зависимости от концентрации электрон-нейтрализующих или радикал-нейтрализующих агентов, можно сделать выводы относительно их роли в разрушении ДНК.

Например, если электроны играют важную роль в разрушении ДНК, то при их нейтрализации количество разрывов сильно уменьшится. Если они не играют роли — оно не изменится.

Новая статья стала продолжением работы 2011 года, но уже с более длинноволновым излучением. Если тогда длина волны ИК-лазера была 0,82 мкм (ближний ИК-диапазон), то сейчас эксперименты проводились на длинах волн 1,35 мкм и 2,2 мкм.

Эта область уже близка к среднему ИК-диапазону, который считается безопасным для здоровья и активно используется в многочисленных технических приложениях, в том числе и для передачи излучения по открытому воздуху. Параметры лазерного света, использованного в обеих работах, были близкими.

Лазер выстреливает импульсы длительностью всего лишь десятки фемтосекунд и энергией порядка миллиджоуля каждый. Импульсы идут друг за другом тысячу раз в секунду, поэтому усредненная по времени мощность лазера получается небольшой. Однако из-за сверхмалой длительности импульса пиковая интенсивность света высока и достигает десятков ТВт/см2.

Такое сильное электрическое поле в фокусе луча дополнительно разгоняет электроны, образовавшиеся при поглощении фотонов, а также стимулирует образование OH-радикалов.

Обычно считается правдоподобным, что чем более длинноволновое излучение мы используем, тем слабее — при фиксированной мощности — должны быть вызванные им эффекты, поскольку энергия отдельных фотонов становится меньше. Результаты новых экспериментов полностью противоречат этому предположению.

Выяснилось, что излучение на длинах волн 1,35 мкм и 2,2 мкм разрушают ДНК сильнее, чем в предыдущих экспериментах с ближним ИК-светом. После трех минут облучения практически вся сверхспиральная ДНК в образце получила разрывы по крайней мере в одной нити (рис. 3).

Более того, на 2,2 мкм существенная доля всех ДНК получает двойной разрыв и становится линейной (именно этот факт и подчеркивается на рис. 2 и 3).

Такая закономерность кажется, на первый взгляд, парадоксальной: энергия фотонов меньше, а биологический эффект от них сильнее. Однако авторы утверждают, что нашли молекулярный механизм этого эффекта. Поскольку гидроксил-радикалы появляются при столкновении возбужденных молекул воды, они сами по себе могут быть возбужденными.

Вычисления, проведенные авторами, показали, что фотоны с длиной волны 2,2 мкм очень эффективно раскручивают OH-радикалы (эти радикалы переходят во вращательно-возбужденные состояния). Такие вращающиеся молекулы сильнее воздействуют на остов молекулы ДНК и более эффективно разрезают нити.

Два близких столкновения ДНК с вращающимися OH-радикалами становятся более вероятными и приводят к полному разрыву ДНК.

Для доказательства того, что длинноволновое ИК-излучение действует на ДНК за счет OH-радикалов, а не электронов, экспериментаторы провели серию измерений с добавками нейтрализующих агентов с разной концентрацией. Выяснилось, что нейтрализаторы электронов практически не изменяют процент разрывов ДНК, а нейтрализаторы OH-радикалов резко его снижают.

Более того, процент линейной ДНК падает с ростом концентрации OH-нейтрализатора гораздо быстрее, чем процент расслабленной. Это означает, что механизм двойного разрыва ДНК — это скорее всего не однократный удар OH по молекуле, сразу разрушающий обе нити, а два близких, но независимых удара, каждый из которых расщепляет свою нить.

До сих пор этот вопрос не был проверен экспериментально.

Авторы завершают свою статью замечанием, что согласно современным медицинским критериям излучение с длиной волны больше 1,3 мкм считается безопасным, в том числе и для глаза.

Однако они сейчас продемонстрировали, что такое излучение при достаточной пиковой мощности в лазерном импульсе может вызывать эффективное разрушение молекул ДНК, более сильное, чем излучение в ближнем ИК-диапазоне.

Это, по мнению авторов, уже достаточная причина для того, чтобы обеспокоиться тем, насколько адекватны нынешние критерии безопасности.

Конечно, в бытовых устройствах, использующих ИК-светодиоды (например, пульты дистанционного управления), такой пиковой мощности нет даже близко, поэтому паниковать смысла нет. Но, все же, в свете новых данных будет полезно тщательнее разобраться с тем, где именно проходит граница безопасности для здоровья в ближнем и среднем ИК-диапазоне.

Источник: A. K. Dharmadhikari et al., DNA Damage by OH Radicals Produced Using Intense, Ultrashort, Long Wavelength Laser Pulses // Physical Review Letters 112, 138105 (2014).

Игорь Иванов

Источник: https://elementy.ru/news/432243

Генетическая предрасположенность

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Стремясь объяснить, почему один человек заболевает раком, а другой — нет, ученые пришли к мысли, что может существовать определенная генетическая предрасположенность,

из-за которой организм некоторых людей производит большее количество атипичных клеток, или же их иммунная система слишком слаба, чтобы справиться с такими клетками. Толчком к широким исследованиям в этой области стало наблюдение, что в некоторых семьях степень заболеваемости раком гораздо выше, чем в других.

Об этом свидетельствует и то, что для онкологических исследований была выведена специальная порода мышей, особенно подверженных раковым заболеваниям.

И все же более глубокое исследование этих склонных к раку мышей заставляет нас усомниться в любой теории, основанной только на генетическом факторе.

Доктор Вернон Райли из Вашинггонского университета провел эксперимент, в ходе которого группу таких мышей подвергали сильному стрессу, а контрольную группу таких же мышей помещали в максимально комфортные условия.

По статистике за время эксперимента должно было заболеть 80 процентов мышей, но, как выяснилось, из подвергавшихся стрессу мышей заболели 92 процента, а из не подвергавшихся — только 7 процентов. Таким образом, хотя все мыши обладали генетической предрасположенностью к раку, на его развитие значительное влияние оказал стресс.

Другие попытки объяснить онкологические заболевания генетической предрасположенностью привели к сравнению уровней заболеваемости в разных странах. В Японии, например, женщины заболевают раком груди намного реже, чем в других странах мира.

До недавнего времени считалось, что это может быть связано с врожденной сопротивляемостью, свойственной данной расе, то есть генетической устойчивостью к раку у всех японцев. Но затем оказалось, что японские женщины, живущие в Соединенных Штатах, заболевают раком груди в четыре раза чаще, чем живущие в Японии.

По-видимому, различия в этом случае не носят расового или генетического характера, а имеет отношение к условиям жизни в Японии в Америке.

Другие исследования в области межнациональных сравнений также не привели ни к каким определенным выводам.

Более того, поскольку генетическая предрасположенность по идее должна бы передаваться от поколения к поколению, изменения на уровне всего общества должны были бы происходить очень медленно, а это не соответствует резко возросшей за последнюю четверть века заболеваемости в развитых странах.

Хотя генетический фактор и может играть какую-то роль, мы все-таки полагаем, что сам по себе он не объясняет различия в картинах заболеваемости раком в разных странах. По-видимому, следует обратить внимание на сопутствующие индустриализации стрессовые факторы и постараться учитывать это при анализе заболеваемости раком.

Радиация

Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток, которые затем, репродуцируясь, способны приводить к онкологическим заболеваниям, радиация является одним из главных подозреваемых по делу о причинах возникновения рака. Все мы постоянно подвергаемся различным видам облучения.

Во-первых, это космическое излучение, постоянно бомбардирующее Землю. Вполне возможно, что это излучение время от времени вызывает клеточные мутации, приводящие к раку.

Но мало кто из ученых всерьез полагает, что этот радиоактивный фон является главной причиной онкологических заболеваний — ведь все части земной поверхности подвергаются одинаковому воздействию космических

лучей, и это не может объяснить, почему заболеваемость и распространен- кость различных видов рака так сильно колеблется в зависимости от страны. Если бы фоновая радиация была главной причиной рака, ее воздействие было бы примерно одинаковым по всей Земле.

Последнее время ученые обсуждают еще одну возможность. Она связана с фтористым углеродом, который используется в аэрозолях. Эти газы способны разрушать защитный озоновый слой атмосферы, и Земля таким образом подвергается более сильному ультрафиолетовому излучению.

Хотя это, конечно, и может привести к росту некоторых заболеваний, ультрафиолетовое излучение обычно не связывают с каким-либо иным видом рака, кроме рака кожи.

Кроме того, поскольку существенных изменений озонового слоя еще не произошло, этот источник не может считаться причиной возникновения сегодняшних заболеваний.

Не менее серьезно обсуждалось вредное воздействие рентгеновского и других видов излучения, используемых в медицинской диагностике и терапии.

Надо сказать, что и здесь нельзя что-то определенно утверждать, хотя меры предосторожности принимать совершенно необходимо (была выявлена, например, связь между радиологическим лечением артрита и последующим развитием лейкемии).

Остановившись, однако, на этом источнике радиации как на главной причине онкологических заболеваний, мы столкнемся с тем же вопросом, который вставал перед сторонниками теории о роли вредных химических веществ: многие из тех, кто подвергался очень высоким уровням рентгеновского и других типов излучения, не заболели раком, тогда как те, кто получил сравнительно низкие дозы такого облучения, заболели. Статистически это может считаться одним из факторов, способствующих возникновению рака, но для человека, задающего вопрос: «Почему я?», такой ответ не будет полным.

Питание

Сравнительно недавно в качестве одной из возможных причин рака стали рассматривать особенности питания. Некоторые ученые предполагают, что заболеваемость определенными видами рака может быть связана с количеством потребляемых жиров.

Большинство экспериментов, проведенных на животных, подтверждают, что заболеваемость раком снижается при уменьшении потребления калорий.

По-видимому, рак, как и другие заболевания, связанные с перерождением тканей, чаще всего поражает тех, кто переедает.

В Японии, например, где до сих пор преобладает основанная на рисе и рыбе пища, содержащая гораздо меньше жиров, чем американская и европейская еда, заболеваемость раком меньше и по сравнению с другими развитыми странами распространенность различных его типов существенно отличается. Поскольку, как мы уже говорили, заболеваемость японцев, живущих в Соединенных Штатах, гораздо выше, чем у тех из них, кто живет в Японии, это дает основание некоторым исследователям объяснять подобное несоответствие различным питанием.

Но помимо питания есть и другие факторы, способные объяснить относительно низкий уровень заболеваемости раком в Японии.

К ним можно отнести, например, культурологические факторы, поскольку они в большей степени, чем способ питания, определяют наш образ жизни, наши представления и чувства.

Ведь все-таки многие японцы, не употребляющие жирную пищу, заболевают раком, а многие употребляющие жиры европейцы и американцы — не заболевают.

Можно привести результаты и других демографических исследований, которые ставят под сомнение то, что главной причиной рака является питание. Одно

из самых удивительных открытий в области онкологии было сделано при сравнении уровня заболеваемости различных групп больных, находящихся в психиатрических лечебницах. Было исследовано две группы пациентов с различными формами шизофрении — кататонической и параноидальной.

Кататония — это такое психическое заболевание, при котором пациент полностью отгораживаются от любых внешних контактов. Обычно кататоники ни с кем не разговаривают и не реагируют, когда кто-нибудь к ним обращается.

Очень часто они не проявляют никакой инициативы даже в отношении приема пищи или отправления каких-то других естественных функций. Таким образом они изолируют и защищают себя от внешнего мира (следует заметить, что и окружающие также стараются отгородить их от него).

Представители этой группы очень редко болеют раком.

В отличие от кататоников, отгородившихся от внешнего мира, параноики, наоборот, чрезмерно чувствительны к реакциям окружающих. Часто они подозревают, что все вокруг участвуют в заговоре против них.

Уровень заболеваемости раком среди параноиков выше, чем среди обычных людей.

Создается впечатление, что способность кататоников закрываться от внешнего мира каким-то образом защищает их и от факторов, влияющих на развитие рака, тогда как у параноиков такой защиты нет.

Связь между этими двумя особыми группами людей и теорией, по которой питание имеет отношение к заболеваемости раком, следующая: обе группы больных, и кататоники, и параноики, получают одинаковое питание, но заболеваемость раком среди них резко отличается. Кроме того, их питание приближено к среднему американскому рациону, и все же частота заболевания раком в обеих группах отличается от средней заболеваемости по стране. Эти различия, скорее, можно объяснить психологическими факторами, чем питанием.

Тем не менее, тот факт, что кто-то не заболевает раком, хотя и ест типичную западную пищу, еще не означает, что низкий уровень заболеваемости в Японии не имеет отношения к питанию. Он свидетельствует, скорее, что необходимо еще более внимательно рассмотреть, что делает Японию такой непохожей на другие развитые страны.

У нас нет причин сомневаться в уникальности японского рациона, но то же самое можно сказать и о японской культуре.

Как только мы признаем, что в течении заболевания важную роль играют представления и чувства людей, сразу же огромное значение приобретут культурные факторы, ведь именно культурные стереотипы во многом определяют привитые людям представления и чувства.

Ни одна из этих теорий сама по себе не может полностью объяснить возникновение рака. Однако у них всех есть то общее, что подводит нас к пониманию одной из причин рака, а именно подавление естественного механизма, защищающего организм от этого заболевания.

Иммунная система — естественная защита от болезни

Хотя исследованию причин раковых заболеваний посвящается огромное количество времени, энергии и средств, один немаловажный факт часто остается без внимания: все-таки большинство людей, подвергающихся воздействию

известных канцерогенных веществ, остаются здоровыми. Совершенно очевидно, что вероятность заболеть раком легких резко увеличивается, если человек много курит.

Но если бы для того, чтобы заболеть, достаточно было подвергаться воздействию никотина и канцерогенных смол, все заядлые курильщики были бы больных раком.

Поэтому, чтобы понять природу болезни, мы должны понять не только то, почему некоторые люди заболевают ею, но и почему большинство людей ею не заболевают; другими словами, что способствует здоровью человека?

Одним из самых важных факторов и болезни, и здоровья является состояние естественной защиты организма.

Мы все постоянно подвергаемся воздействию различных болезнетворных факторов — от простого насморка и простуды до более серьезных инфекций.

Но сам этот факт отнюдь не означает, что мы непременно заболеваем, поскольку наша защита — иммунная система — настолько сильна и эффективна, что многие люди годами не обращаются к врачам, посещая их только для профилактического осмотра.

Если говорить максимально упрощенно, то наша иммунная система состоит из нескольких видов клеток, предназначенных для того, чтобы нападать на инородные вещества и уничтожать их.

Каждый раз, когда в ранке скапливается гной, это свидетельствует о работе иммунной системы организма.

Гной — это ни что иное, как масса белых кровяных телец, составляющих главную часть иммунной системы, которые скопились в месте пореза для того, чтобы изолировать или уничтожить инфекцию. Такой процесс самоисцеления постоянно происходит во всем организме, на всех его уровнях.

Существуют многочисленные сведения о случаях, когда снимок грудной клетки свидетельствует, например, что данный человек когда-то перенес легкую форму туберкулеза, но его защитная система так сработала, что подавила болезнь, а человек даже не догадывался о том, что был болен. Подобным же образом организм постоянно борется с раковыми клетками, изолируя их или разрушая еще до того, как они успевают принести человеку какой-либо вред.

В действительности способность естественной защиты организма отвергать любые инородные и атипичные клетки настолько велика, что это составляет основную трудность при пересадке органов, например, сердца или почки.

Обычно явление отторжения имеет огромное значение для выживания организма, но в случае пересадки, для того, чтобы пациент остался жить, инородный орган должен быть принят организмом.

С этой целью пациентам с пересаженными органами дают большое количество лекарств, подавляющих иммунную систему организма, т. н. иммунодепрессантов.

И здесь перед медиками встает серьезная проблема: лекарства, понижающие способность организма отторгать пересаженный орган, одновременно понижают его способность сопротивляться другим опасностям, вроде инфекционных заболеваний или раковых клеток.

По этой причине в больницах, где лежат пациенты с пересаженными органами, уделяется особое внимание тому, чтобы в течение какого-то периода оградить их от возможных заболеваний, а ткани пересаживаемого органа предварительно тщательно проверяются на предмет отсутствия в них атипичных клеток. Если в ходе этого невероятно сложного процесса восприятия организмом чужеродной ткани что-то идет не так, пациент может умереть.

Такой случай был описан Рональдом Глассером в его книге «Человеческий организм герой». При пересадке почки одному пациенту произошел редкий случай: несмотря на то, что было сделано все возможное, чтобы удостовериться в здоровье донора, почка с незамеченными раковыми очагами была пересажена человеку, который в течение какого-то времени получал лекарства, подавлявшие

его иммунную систему. После операции пациентку продолжали давать эти лекарства, чтобы, подавляя иммунитет организма, не допустить отторжения почки. Через несколько дней пересаженная почка начала увеличиваться в размерах.

Внешне это было похоже на одну из форм активного отторжения, но почка про должала нормально функционировать. Еще через несколько дней во время плановой рентгеноскопии в грудной клетке больного была обнаружена опухоль.

Поскольку за несколько дней до этого рентген ничего не показывал, стало ясно, что эта опухоль развилась уже после операции.

Еще через день аналогичная опухоль была обнаружена и в другом легком. Е ходе срочной операции оказалось, что верхняя половина пересаженной почки стала в три раза больше, чем нижняя. Анализ тканей разросшейся половины показал, что они полны злокачественных клеток.

Врачи заключили, что новообразования в легких являлись метастазами (это значит, что злокачественные клетки, оторвавшись от первичной опухоли, начали процесс воспроизводства в других частях тела). Удивление вызвала та скорость, с которой росли опухоли.

Новообразования, для роста которых в нормальных условиях потребовались бы месяцы или даже годы, развились всего за несколько дней. Врачам не оставалось ничего иного, как прекратить давать больному иммунодепрессанты.

Глассер пишет об этом так:

За те несколько дней, в течение которых иммунная система пациента приходила в норму, новообразования в легких начали исчезать, а пересаженная почка стала уменьшаться в размерах. Но как только организм больного перестал получать лекарства, врачам стало ясно, что отторгая раковые клетки, он стал одновременно отторгать трансплантированную почку.

У медиков не было выхода. Они не могли подвергать пациента риску и, опасаясь возможности возвращения рака, больше не назначали лекарств, подавляющих иммунитет. Ран был побежден, но и почка оказалась отторгнута. Ее удалили, и пациент был вынужден вернуться к постоянному гемодиализу. Он остался жив, и никаких признаков рака у него больше не наблюдалось.

Врачи пришли к выводу, что иммунная система донора сдерживала рост раковых клеток в почке, не давая им распространяться. Можно даже предположить, что естественная система защиты донора была настолько сильна, что он так никогда бы и не узнал о присутствии в его почке злокачественных клеток.

Но когда этот орган был пересажен к человеку, чей защитный механизм был подавлен лекарствами, уже ничто не могло помешать бурному росту этих клеток.

В этой истории особенно важно, что когда нормальная защитная система организма была восстановлена, она быстро разрушила злокачественные новообразования, несмотря на быстрое распространение рака.

Описанный случай и результаты значительного числа других исследований показывают, что для развития рака недостаточно одного лишь присутствия атипичных клеток, для него необходимо и подавление естественной системы защиты организма. Исследования в данной области способствовали широкому медицинскому признанию той теории, что получила название «теория сдерживая».



Источник: https://infopedia.su/7x38ab.html

Радиация. Мифы и факты

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Радиация – одна из тем, с которой связано множество неверных представлений. Что это такое, известно всем, но знания эти чаще всего поверхностные. Что есть правда в распространенных убеждениях, а что – миф?

Алкоголь помогает выводить из организма радионуклиды

Миф.

Ученые российского Института радиационной безопасности и экологии предупреждают: водка и другие крепкие напитки не помогут в борьбе с действием радиации в отдаленном от облучения периоде.

При этом специалисты оговариваются, что в момент контакта с радиоактивным излучением  алкоголь действительно в небольшой степени дает защиту, и это подтверждает ряд исследований.

Но если начать такое «лечение» спустя годы после облучения, ожидаемого эффекта не будет. Зато может появиться вредная привычка.

Мы живем и работаем в радиоактивной среде

Факт. Более 80 % дозы общего облучения мы получаем через источники природной радиации. Одна часть радиоактивных излучений приходит из космоса, другая попадает в организм с пищей, третья действует на нас в родном доме, где «фонить» могут стены, пол, любимые украшения и предметы интерьера. Что делать со всем этим? Проверять дом, продукты, посуду дозиметрами радиации.

Радиоактивное излучение вызывает мутацию клеток

Факт. Врачи объясняют, что эффект лучевой терапии онкологических заболеваний частично объясняется массовым повреждением раковых клеток. Даже сверхпрочные злокачественные клетки могут начать погибать после того, как радиация нанесет массированный удар по их ДНК, вызвав множество повреждений.

Точно так же страдают от радиации и здоровые ткани. Если под ее действием повреждаются обе нити спирали ДНК, то генетическая информация изначально нормальной клетки полностью исчезает. Чтобы восстановить целостность генов, поврежденный участок восстанавливается случайными нуклеотидами.

  Так появляются различные мутации.

У людей, подвергающихся постоянному воздействию радиации, вырабатывается к ней иммунитет

Миф.

Радиоактивное излучение действует иначе, чем яд, к которому организм якобы может привыкнуть при длительном поступлении малых доз (вспомним старинные истории о служителях французского монаршего двора, которые таким образом спасались от возможного отравления). У современных ученых нет проверенных данных, которые доказывали бы возможность привыкания организма к радиации. Исследования на эту тему не проводились, и в ее достоверность в ученом мире никто не верит.

Облученный человек становится источником радиации

Миф.

Сам человек, подвергшийся действию радиации, не становится автоматически излучателем радиоактивных веществ. А вот надетая нам нем одежда, испачканная радиоактивными материалами (жидкостью, пылью), создает некоторую опасность для других.

Источником радиации можно назвать только больного, в организме которого находятся введенные медиками радиоактивные препараты. Но они быстро распадаются, поэтому серьезной опасности в этом случае нет.

От компьютера исходит радиоактивное излучение

Миф.

Если говорить о повсеместно используемых сегодня компьютерах с жидкокристаллическими мониторами, то это заблуждение. Оно возникло из-за неверного перевода надписи Low Radiation. Ее правильная интерпретация звучит так: низкий уровень излучения, в данном случае – электромагнитного.

Однако небольшое по интенсивности рентгеновское излучение действительно может исходить от мониторов с электролучевой трубкой, которые сегодня уже практически не используются.

В обычной жизни защититься от радиации невозможно

Миф.

 Каждый человек может в большой степени обезопасить себя и семью от опасного радиоактивного излучения, если купит качественный бытовой дозиметр. В современных условиях этот прибор просто жизненно необходим. Он поможет:

  • Проверить на радиационную  чистоту квартиру, дом, офис.
  • Исследовать на радиоактивность предметы, с которыми вы соприкасаетесь каждый день, а также продукты питания.
  • Не допустить на свой стол загрязненных радиацией грибов, ягод, овощей.
  • Проверить отделочные и строительные материалы, место предполагаемого возведения дома или дачи.

Точны, просты и удобны в использовании дозиметры RADEX. С этими приборами в ваш дом придет уверенность в максимальной защите от радиации, которую вы обеспечите себе сами.

Источник: https://www.quarta-rad.ru/useful/vse-o-radiacii/radiaciya-mifi-i-fakti/

Почему радиация приводит к раку?

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

Наверняка многие помнят портрет Марии Склодовской-Кюри из школьного учебника физики, а еще знают, что ее муж – Пьер Кюри – тоже был ученым. В 1898 году знаменитые супруги сообщили коллегам, что обнаружили два вещества, которые, как и уран, засвечивают фотопластинки, защищенные светонепроницаемыми материалами.

Новые химические элементы назвали радием и полонием.

В те времена лучшие умы человечества даже не подозревали, насколько опасны радиоактивные вещества, и обращались с ними весьма легкомысленно. Пьер Кюри носил в кармане кусочек радия и показывал его всем желающим.

Мария любила наблюдать за волшебным свечением в темноте, и поэтому держала соли радия на своем столике в изголовье кровати. Умерла она от лейкемии.

Её супруг не дожил до своего рака – он погиб на улице от несчастного случая.

Современным ученым точно известно, что ионизирующие излучения, к которым, помимо радиации, относят рентгеновские лучи, обладают свойствами канцерогенов. Они могут повреждать ДНК и приводить к озлокачествлению клеток. Человечество убедилось в этом на двух печальных примерах:

● У людей, переживших бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки, впоследствии чаще диагностировали лейкемии, множественную миелому, лимфомы, рак щитовидной, молочной железы, мочевого пузыря, легких, яичников, толстой кишки, желудка, пищевода, печени, кожи.

● После аварии на Чернобыльской АЭС среди детей в близлежащих населенных пунктах выросла распространенность рака щитовидной железы из-за воздействия радиоактивного йода. А ликвидаторы аварии имели повышенный риск лейкемии.

Как радиация повреждает ДНК?

Механизмы до конца не изучены. Известно, что в живых тканях ионизирующее излучение расщепляет на ионы молекулы воды. Образуются свободные радикалы, они повреждают органические молекулы, в том числе ДНК, нарушается ее репарация.

Из-за радиации снижается иммунная защита организма. Активируются вирусы, некоторые из которых способствуют развитию рака. Иммунитет не может эффективно обнаруживать и уничтожать «неправильные» клетки.

Опасно ли проходить рентгенографию?

Рентгенография, компьютерная томография, позитронно-эмиссионная томография, – во время этих процедур применяют ионизирующие излучения. И они тоже способны вызвать в клетках мутации, приводящие к раку.

Однако, риски ничтожны. В кабинетах лучевой диагностики используют довольно низкие дозы излучений, и организм подвергается облучению лишь на мгновения.

Современные ученые оценивают риск заболеть раком в течение жизни для среднестатистического человека примерно в 40%. Почти половина из нас рано или поздно получит онкологический диагноз. Методы лучевой диагностики повышают эту вероятность на сотые и тысячные доли процентов.

Опасно ли жить рядом с атомной электростанцией?

На атомных электростанциях предъявляют высокие требования к безопасности. Если жить рядом, на вас не будет действовать больше радиации, и ваши шансы заболеть раком не увеличатся.

Многие американские эксперты даже говорят, что бессмысленно проводить новые эпидемиологические исследования, посвященные связи между АЭС и распространенностью рака, так как это пустая трата ресурсов.

Если атомная электростанция возле вашего города и повышает риск развития злокачественных опухолей, то на такие ничтожные доли процента, что их не удается обнаружить в крупных исследованиях. Это безопаснее, чем пройти рентгенографию.

Реальная опасность возникает только при авариях – таких, как на Чернобыльской АЭС, Фукусиме.

Могут ли другие излучения вызывать рак?

Ультрафиолетовое излучение тоже считается канцерогенным. Его воздействие на кожу – главный фактор риска рака кожи и меланомы. Оно, как и рентген с радиацией, повреждает ДНК клеток.

Риски повышены у любителей пляжей, соляриев, путешествий в тропические страны. Каждый раз, когда вы получаете солнечные ожоги, ваши риски повышаются.

А вот по поводу микроволновок и мобильных телефонов можно расслабиться – они безопасны.

Как рентгеновские лучи и радиация могут и вызывать, и лечить рак?

Итак, ионизирующие излучения вызывают злокачественные опухоли, но это не мешает радиотерапевтам успешно использовать их для борьбы с раком. Как же так получается?

Как мы уже знаем, рентген и радиация превращают нормальные клетки в злокачественные, потому что повреждают ДНК. При дополнительном облучении ДНК повреждается еще сильнее, и это приводит к гибели клетки. На этом и основано действие лучевой терапии.

Кстати, раньше ее применяли широко за пределами онкологии.

Облучение помогало уничтожить патологически измененные ткани при стригущем лишае, язве желудка, анкилозирующем спондилите, а в качестве побочного эффекта пациент получал повышенный риск развития некоторых злокачественных опухолей.

Конечно же, когда лучевую терапию применяют для лечения онкологических заболеваний, она тоже может повредить здоровые клетки и привести к их злокачественному перерождению. Но потенциальные риски всегда несопоставимы с пользой, которую получит от лечения больной.

К тому же, современные аппараты обеспечивают минимальный риск, потому что умеют направлять излучение точно на область, в которой находится опухоль, практически не затрагивая окружающие ткани.

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/592ff8c78e557dedf243738b/5e046c0ebb892c00ad45ad13

Радиация – главная движущая сила эволюции

Радиация: Поскольку всем известно, что облучение может вызывать мутацию клеток,

+T –

Биологическая эволюция — процесс развития живой природы. Чарльз Дарвин первым сформулировал теорию эволюции путём естественного отбора. Сегодня существует несколько эволюционных теорий, среди которых основной является синтетическая теория эволюции (СТЭ), которая связывает последовательно генетические мутации и естественный отбор.

В основе генетических мутаций лежит мутационная и рекомбинационная изменчивость генетического материала. Рекомбинационная изменчивость означает возможность передачи генов от одного организма к другому. Этот вид изменения генов широко распространен среди бактерий и вирусов, меньше распространен среди растений (селекция) и еще меньше среди животных.

У животных и у человека поражение вирусами, которые встраиваются в геном клетки, обычно вызывают болезни, которые поражают соматические клетки организма и не передаются по наследству, так как заражение вирусами половых клеток обычно вызывает гибель зародыша на самой ранней стадии развития.

Находящиеся в геноме человека отрезки генов, которые являются остатками провирусов, появившихся в нашем геноме 10-50 млн. лет назад, занимают около 8% генома и при активизации вызывают разные болезни. Поэтому такая рекомбинационная изменчивость практически не имеет значения в эволюции животных и человека.

Например, у человека не может измениться структура ДНК его клеток, если он употребляет растительную или животную пищу, чего не понимают противники ГМО.

Мутационная изменчивость у животных является основной. Мутации бывают спонтанными и индуцированными. Спонтанные возникают редко, они как бы возникают сами по себе, но все равно среди причин этих мутаций обычно первой указывается радиация. Чаще встречаются индуцированные мутации, главной причиной которых также является радиация.

В настоящее время ученые используют радиацию с целью получения индуцированных мутаций у грибков, насекомых и растений. Благодаря чему появились дешевые и мощные препараты пенициллина, появилась возможность выделить более производительных самцов тутового шелкопряда, вывести устойчивые к болезням сорта сельскохозяйственных растений и др.

 

Биологическое действие ионизирующего излучения хорошо изучено и описано в учебниках по медицинской радиологии (с.300-304). На молекулярном уровне это излучение воздействует на молекулы ДНК, которые находятся в половых клетках (сперматозоидах и яйцеклетках) и передают наследственную информацию человека.

Вообще ионизирующим излучение называется потому, что оно образует ионы из молекул той среды, через которую оно проходит.

При этом изменение молекулы ДНК происходит как в результате прямого повреждающего воздействия излучения на молекулу ДНК, так и опосредованно, через воздействие ионов, или так называемых свободных радикалов, которые образовались в содержимом ядра клетки под воздействием излучения.

Причем существующее в радиобиологии правило Бергонье—Трибондо подчеркивает, что более чувствительными к облучению являются те клетки, которые быстрее размножаются и являются менее дифференцированными. Это правило целиком и полностью касается, в первую очередь, половых клеток.

Мутации способны изменить гены и вызвать появление у живых организмов новых генов, которые иногда приводят к появлению полезных признаков и свойств, позволяющих популяции увеличиться и завоевать новые среды обитания.

Естественный отбор отбирает и закрепляет эти новые и полезные генетические отличия у последующих поколений популяции, а неудачные мутации естественный отбор отметает. Однако само по себе постоянное облучение нужного эффекта не дает.

Вообще, любые изменения сами по себе практически не могут возникнуть в постоянной однородной среде. Поэтому эволюция быстрее всегда происходит на границе сред обитания и при изменении интенсивности излучения.

Например, новые прогрессивные виды животных быстрее возникали на границах таких сред, как вода, воздух, земля и излучение Солнца, т.е. на побережье морей и океанов, где возникли первые земноводные, и куда до сих пор человека тянет на отдых.

Причем под водой практически исчезают высокоэнергетические корпускулярные излучения (альфа-, бета- и др.) даже на малой глубине, а интенсивность ультрафиолетового и гамма-излучения значительно падает с увеличением глубины. При этом слой половинного поглощения гамма-излучения для воды составляет 18см.

В процессе своего геологического развития на Земле сложились такие условия, которые на данном этапе развития наших знаний об окружающем нас мире представляют наше планету, как уникальную в своем роде, при отсутствии достоверных фактов существования в других уголках Вселенной развитых форм жизни и цивилизаций.

Время от времени на Земле происходило существенное увеличение интенсивности уровня радиации в результате глобальных катастроф, которые давали мощный импульс биологической эволюции. Катастрофами эти периоды жизни на Земле назывались потому, что они сопровождались гибелью большого количества живых существ.

Эти вымирания приводили не только к исчезновению доминирующих видов животных, но и к распространению новых видов живых организмов, таких, как млекопитающие и птицы.

Известные палеонтологам массовые вымирания объясняются как земными процессами планетарного масштаба, так и внешними факторами — ударами комет и астероидов, действием космического излучения, а цикличность внешних факторов связывают с вращением Солнечной системы вокруг центра нашей спиральной Галактики с прохождением через её рукава, вспышками сверхновых звезд, периодическим ослаблением защитного магнитного поля Земли, вызванное его инверсией и др. Причем значительное повышение уровня радиации происходит также от падения крупных комет и астероидов, от длительных мощных извержений вулканов, т.к. выброс мелкодисперсной пыли на большую высоту приводит к разрушению озонового слоя Земли, как недавно убедительно показал на компьютерной модели д-р Чарльз Бардин из Национального центра атмосферных исследований США.

В случаях с наиболее крупными массовыми вымираниями, вероятно, была комбинация нескольких факторов, которые могли совпасть по времени, в том числе периодическое повышение солнечной активности, которое мы регулярно наблюдаем и в наше время.

Ведь Солнце представляет собой по сути большой термоядерный реактор, который излучает все виды излучений.

И, кроме такого приятного для человека теплового и видимого излучения, Землю облучает весь спектр корпускулярного и фотонного ионизирующих излучений, от которых нас защищают магнитное поле и озоновый слой Земли.

После таких радиационных катастроф доминирующее положение на земле заняли млекопитающий и птицы, которые отличались, в первую очередь, не более прогрессивным строением сердечно-сосудистой или дыхательной системы, а лучшей защищенностью своих критических органов и потомства от ионизирующего излучения.

О негативном влиянии космической радиации вспомнили в последнее время в связи с планируемым И.Маском полетом на Марс и построением там базы поселенцев. Оказалось, что осуществление такого полета очень проблематично в связи с тем, что астронавты могут получить значительную дозу радиации, которая может вызвать лучевую болезнь и негативно сказаться на будущем потомстве.

Ведь до сих пор все пилотируемые космические корабли летали в пределах защитного магнитного поля Земли, которое достигает Луны и даже выходит за её орбиту, хотя и сильно ослабляется с расстоянием. А если строить корабли с очень толстой металлической стенкой, надежно защищающей от космической радиации, то такой корабль станет слишком тяжелым для того, чтобы достигнуть Марса.

Кроме того, отсутствие у Марса собственного магнитного поля заставит возможных будущих поселенцев жить под землей для защиты от космического излучения.

И хотя человек является одним из самых приспособленных к действию радиации живых организмов на Земле, так как менее приспособленные организмы уже давно вымерли, но если он сталкивается с излучением, превышающим предельно допустимые дозы, то у него начинается лучевая болезнь и мутационные, чаще негативные, изменения, которые могут передаваться по наследству и ведут к снижению жизнеспособности потомства на разных стадиях его развития. Это мы видим на примерах атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, Чернобыльской аварии и др. С подобными проблемами человек может столкнутся и в далеком космосе.

 На Земле генетические изменения человека происходят до сих пор. Так, в последние несколько тысяч лет среди женщин повысилась встречаемость вариантов генов, связанных с более поздним началом менструации.

И среди современных долгожительниц много таких, у кого месячные начались поздно, но их плодовитость при этом снижена. В последние десятилетия среди стариков падает доля людей с определённым вариантом гена ApoE4, повышающим вероятность развития болезни Альцгеймера.

А это значит, что отбор на устойчивость к этому заболеванию уже идёт. В том же исследовании, в рамках которого получили информацию по ApoE4, выяснили, что и по гену CHRNA3, влияющему на склонность мужчин к курению, тоже идёт отбор.

Частота “плохих” вариантов этого гена в популяциях европейцев постепенно падает, что не может не радовать.

Вообще, млекопитающие смогли добиться господствующего положения на Земле благодаря прогрессивному принципу строению своего тела, в котором наилучшим образом используются те составляющие факторы воздействия радиации, которые усиливают её действие, как главной движущей силы эволюции.

При этом среди таких характерных особенностей строения тела человека, как и большинства млекопитающих, можно выделить такие: 1) размещение за пределами тела яичек, как места образования половых клеток мужчины, для усиления мутагенного воздействия радиации окружающей среды, что обеспечивает изменчивость генетического материала человека, как вида; 2) защита от радиации внутри организма в своеобразных костных футлярах иммунной системы человека и половых клеток женщины, что обеспечивает гомеостаз нормального генетического клеточного состава человека, как индивидуума, и стабилизирующий эволюционный отбор человека, как вида. Именно благодаря таким характерным прогрессивным особенностям строения тела у предков человека произошли удачные мутации, связанные с прямохождением, строением кисти руки, исчезновением шерсти, развитием мозга и другие, которые вывели его на вершину эволюции.

Источник: https://snob.ru/go-to-comment/870672

Medic-studio
Добавить комментарий