Стохастическая теория. Вероятностная модель поражения клеток.

Стохастическая теория. В случае очень массивных повреждений конечный эффект детерминирован ужу на начальной стадии, но в подавляющем большинстве других ситуации все случайные факторы затрагивают более поздние звенья причинно-следственной цепи, ведущей к конечному эффекту. При формировании радиобиологического эффекта всегда существует суперпозиция множества случайных событии, что и учитывает стохастическое рассмотрение. При таком подходе любой биологический объект представляют в качестве лабильной динамической системы, которая постоянно находится в стадии перехода из одного состояния в другое. Вследствие крайней сложности системы любой ткани любой такой переход сопровождается с множеством комплексных сопряжённый реакций. Естественно, в процессе жизнедеятельности возникает вероятность «отказов» в элементарных звеньях, а вследствие этого – крушения всей системы. Поэтому любо критическое событие, например, митоз или гибель клетки, можно предсказать лишь с известной вероятностью. На биологическую стохастичность при облучении объекта накладывается стохастичность вследствие случайного характера взаимодействия излучения с веществом, что резко увеличивает вероятность крушения системы. Стохастическая теория рассматривает различные возмущения биол. системы, возникающие в процессе жизнедеятельности или под влиянием облучения, стремясь описать их моделями. В этом случае мишенями являются все компоненты живой системы. Существенно, что стохастическая гипотеза учитывает, как физиологические, так и индуцированные излучением процессы в их динамике. Стохастическая концепция предлагает более биологическую интерпретацию кривых доза – эффект. Для обозначения клеточных повреждений, которые нельзя отождествлять с локальными изменениями клеточных структур, стохастическая теория вводит понятие «дисперсионного начального повреждения». Репаративные процессы, сказывающиеся на конечном эффекте, учитываются понятием компенсационной способности объекта. При анализе дозовых кривых с учётом функциональной лабильности объектов стохастическая гипотеза приводит к понимаю того, что экспоненциальная кривая указывает на систему без компенсаторных механизмов, а сигмоидная -соответствует системам, обладающим такими механизмами, эффективность которых снижается при возрастании дозы излучения. Экстраполяционное число же следует рассматривать как количественное выражение компенсационной способности облучаемого объекта, а не как «число мишеней». Стохастическая теория представляет собой логическое дополнение классических представлений, которые не могли объяснить многообразие радиобиологических феноменов. Стохастическая гипотеза учитывает современные данные о микрораспределении энергии, вариабельности радиочувствительности биологических объектов, а также роль репарационных процессов.

Вероятностная модель радиационного поражения клетки. Анализ количественных закономерностей различных реакций дрожжевых клеток на облучение показал, что ни классические модели, основанные на принципе попадания, ни концепция биологической стохастичности не способны объяснить всю совокупность полученных экспериментальных данных. Согласно рассматриваемой модели разные клетки, подвергнутые облучение в одной и той же дозе, поражаются в разной степени в соответствии с принципом попадания, но в отличие от классических представлений и потенциальные, и реализованные повреждения проявляются с вероятностью меньше единицы. Реализованные повреждения наследуются при делении клеток и с некоторой вероятностью, зависящей от числа этих повреждений, приводят к неосуществлению клеточного деления. Вегетативное размножение облученных клеток согласно этой модели – случайный процесс «рождения и гибели», приводящей к появлению нежизнеспособных клеток в отдельных размножающихся колонах. Главное отличие вероятностной модели от классических состоит в том, что согласном последним радиочувствительность клетки определяется лишь объёмом мишени и критическим числом попаданий. С позиций же вероятностной модели проблема радиочувствительности представляется более сложной. 1 этап рад. поражения – осуществление событий попадания, в результате которых формируются первичные потенциальные повреждения. На этой стадии радиочувствительность определяется величиной эффективного объёма и вероятностью образования потенциального повреждения. 2 этап рад. поражения – реализация потенциальных повреждений. Т.к. клетки способны восстанавливаться от лучевых повреждений, то реализованными оказываются не все возникающие потенциальные повреждения, а лишь часть. Следовательно, радиочувствительность определяется и вероятностью реализации потенциального повреждения. 3 этап – различные вторичные нарушения нормального протекания внутриклеточных процессов, вызываемые реализацией повреждений. И на этом этапе возможно восстановление клеток от повреждений или их компенсация, поэтому вероятность проявления реализованного повреждения не равна единице, а характеризуется величиной, которая зависит от биол. особенностей клетки и условий культивирования.