Теория мишени

Согласно теории мишеней, в биологических объектах имеются особо чувствительные объемы — мишени , поражение которых приводит к поражению всего организма. — Прим. перев. [c.218]

ОБЭ полезно обсудить, используя представления теории мишеней. Эта теория постулирует, что определенные биологические изменения являются следствием ионизации (или, возможно, возбуждения) особых областей, или мишеней . Теория мишеней особенно хорошо развита для инактивации вирусов (исключая их облучение в разбавленных водных растворах), для летальных эффектов излучения на некоторые клетки, особенно [c.296]

Простая теория мишеней ценна в ряде отношений и, как будет показано дальше, включает определение молекулярного [c.296]

Сущность теории мишеней заключается в том, что воз.мож-ность инактивации молекулы излучением будет равна вероятности попадания в нее ионизирующей частицы. На основании этого логарифм остающейся активности должен быть обратно пропорционален дозе. Метод вычисления размера мишени из кривых инактивация — доза сложен. Необходимо, например, принимать во внимание такие факторы, как значение треков б-лучей, и тот факт, что для инактивации некоторых молекул, ио-видимому, необходимо несколько актов ионизации. Методы вычисления обсуждаются в других литературных источниках [Ь17, Р43]. [c.297]

ВОЗМОЖНО, связана с тем, что действие излучения концентрируется радиационно-химическим путем на некоторых чувствительных молекулах. Другим фактором может быть дезорганизация клетки, усиливаемая способностью биологических систем увеличивать повреждение. Некоторые химические соединения и кислород влияют на биологическую радиочувствительность так же, как они влияют на химические системы. Некоторые аспекты радиобиологии объяснимы в рамках теории мишеней, которая постулирует, что молекула инактивируется, когда в нее ударяет частица высокой энергии. Эта теория может быть использована для определения размера молекулы. [c.330]

Нарушение информационных свойств ДНК при прямом действии ионизирующей радиации происходит в соответствии с теорией мишени по закону все или ничего . [c.167]

В своей книге Ли развивает теорию мишени. Со времени появления этой книги эта теория претерпела большие изменения. Ее современное состояние изложено в книге Циммера Проблемы количественной радиобиологии , изданной Госатомиздатом в 1962 г. [c.3]

В истории развития теории мишени было сделано много ошибок вследствие создания формальных математических построений без учета реальных биологи-чес <их процессов, лежащих в основе реакции клетки на излучение. [c.3]

Кроме того, можно предсказать изменение ионной эффективности разных излучений, порождающих эффекты такого типа. Интерпретация биологических эффектов излучения в этом направлении известна как теория мишеней. [c.57]

В этой теории принято говорить о молекуле или структуре, в которых должна произойти ионизация, как о мишени , а об акте ионизации — как о попадании . Некоторые исследователи считают, что такой механический подход в изучаемой области не оправдан. Однако успехи теории мишеней, а в особенности объяснение различных ионных эффективностей для разных излучений, указывают, что используемая в этой теории модель не так уж груба и в пределах круга вопросов, рассматриваемых в этой книге, достаточно точно описывает сущность явления, [c.57]

Если эффект, наблюдаемый в некоторой клеточной структуре, вызван изменением химического состава среды в результате ионизации жидких компонентов клетки, теория мишеней также не может быть полезной. Совершенно ясно, что большое количество возможных типов действия излучений лежит вне сферы теории мишеней, и некоторые авторы (например, Скотт, 1937) ставили вообще под сомнение существование таких эффектов излучений, которые можно было бы вполне удовлетворительно интерпретировать на основе этой теории. [c.59]

По мнению автора данной книги, в случае инактивации мелких вирусов и получения определенных хромосомных аберраций путем облучения справедливость теории мишеней достоверна настолько, насколько вообще может быть достоверна научная теория в столь быстро развивающейся области основания для подобного утверждения станут ясными из дальнейшего изложения. Мы используем также эту теорию при анализе экспериментов по убиванию крупных вирусов и бактерий и по получению генных мутаций, считая, что и в этой области ее применение вполне оправдано. [c.59]

Очень возможно, что, исходя из теории мишеней, можно правильно истолковать и другие действия излучений, но в отношении этих случаев пока еще нет достаточных экспериментальных доказательств, позволяющих рассматривать теорию мишеней как нечто большее, чем рабочая гипотеза. Попытки интерпретировать некоторые биологические действия излучений при помощи теории мишеней без достаточных для этого оснований приводили часто к бесплодной полемике. Поэтому здесь не рассматриваются примеры применения теории мишеней только на основе формы кривой выживания. Желая установить. [c.59]

Первый класс действий излучений, при изучении которого можно пользоваться теорией мишеней, составляют биологические эффекты, возникающие в результате одиночной ионизации. Таким образом мы интерпретируем инактивацию вирусов (гл. VI), возникновение генных мутаций (гл. V) и бактерицидное действие излучения (гл. 1Х). В отношении механизма радиохимического действия все эти явления объединяются общим признаком, а именно наблюдаемый биологический эффект определяется изменениями в одной единственной молекуле, происходящими в результате ее ионизации. С биологической точки зрения можно считать, что указанные действия излучения носят характер генных мутаций. [c.60]

Второй класс биологических г ффектов, к которым также приложима теория мишеней, представляют определенные хромосомные аберрации в высших клетках, возникающие под действием излучений. Аберрации следуют за разрывами хромосом, которые происходят в результате прохождения через них ионизирующих частиц. Вероятность того, что одиночная ионизация в хромосоме приведет к ее разрыву, крайне мала (например, в случае традесканции, см. гл. VII). Однако прохождение отдельной ионизирующей частицы через хромосому вызывает разрыв, если, конечно, эта частица интенсивно ионизирующая и производит внутри хромосомы достаточное количество ионизаций. [c.60]

Доказательства в пользу интерпретации, даваемой теорией мишеней, приобретают тем большую силу, чем более точной экспонентой является кривая выживания, так как, хотя распределение сопротивляемости отдельных организмов может быть самым разнообразным, не существует, по-видимому, причин полагать, что оно должно следовать простому математическому закону. Из [c.65]

Наличие небольших систематических отклонений от экспоненциальной кривой не указывает, однако, на непригодность теории мишеней, если, конечно, не были специально приняты меры для исключения усложняющих явление факторов, способных исказить экспоненциальный характер кривой выживания. Так, если при облучении бактерий в суспензии образуются местные скопления, кривая выживания делается слегка сигмообразной, так как требуется несколько попаданий, каждое в отдельную молекулу, чтобы лишить такое скопление способности к дальнейшему размножению с образованием колоний. Если облучаемые организмы обладают различной устойчивостью к излучению, то более чувствительные будут убиты быстрее, чем более устойчивые, и кривая выживания, построенная в логарифмическом масштабе, будет несколько выпуклой. Если для распространения исследований в область почти полного уничтожения организмов применяемые в опыте дозы доводятся до очень высоких, это может привести к возникновению добавочных летальных факторов (например, к образованию ядовитых продуктов распада среды), что также может обусловить отклонение кривой от экспоненты. Очень часто подобные осложняющие обстоятельства отсутствуют, но если они есть, то, естественно, ослабляют доказательства, основанные на форме кривой выживания и законности применения теории мишеней к исследуемому явлению. [c.66]

Не следует, однако, считать, что если вопрос об осложняющих факторах не был специально исследован, то существование таких небольших отклонений кривой от экспоненциальной формы (тогда как другие указания говорят в пользу такой интерпретации) исключает применение теории мишеней в литературе имеется несколько примеров о бактерицидном действии излучений, когда были получены сигмообразные кривые выживания. Но аналогичные эксперименты, в которых были приняты специальные предосторожности для того, чтобы избежать влияния искажающих факторов (например, скоплений), привели к получению экспоненциальных кривых выживания. [c.66]

В течение ряда лет самые разнообразные биологические действия излучений интерпретировались на основе теорий мишеней, и только в самое последнее время была проведена строгая проверка правильности подобных интерпретаций. В большинстве случаев авторы стремились определить экспериментально размеры мишеней в надежде отождествить их с какими-либо известными клеточными структурами. [c.68]

Следует отметить, что вычисления основываются на предположении, что эффект, к которому приложима теория мишеней одиночного действия, возникает только тогда, когда одна или более ионизаций образуются внутри сферической мишени определенного радиуса г, и не возникает вообще, когда ионизация происходит вне мишени. Хотя представление о чувствительной области и является исходным пунктом теории мишеней, действительные условия могут быть более сложными, чем это принимается в процессе вычислений, а именно [c.79]

В некоторых приложениях теории мишеней, в частности, при рассмотрении образования летальных мутаций (см. гл. V), мы принимаем, что клетка содержит большое количество сферических мишеней, и используем экспериментальные данные для вычисления числа и размеров этих мишеней. Можно с таким же успехом получить экспериментальное значение 37%-ной дозы для различных излучений на основе допущения об отдельной нитевидной мишени или о небольшом числе нитевидных мишеней. [c.81]

Вероятно, можно спокойно не считаться с возможностью возникновения мутации гена в результате ионизации вне его, поскольку эта возможность очень невелика по сравнению с вероятностью мутации при ионизации в пределах гена, однако этот вопрос требует дальнейшего изучения. Во всяком случае соображения, к изложению которых мы сейчас переходим, делают ясным, что возможности (а) и (б), вместе взятые, практически не мец][ают получать в основном правильные результаты при помощи вычислений, основанных на теории мишени. [c.136]

Таким образом, неслучайное пространственное распределение ионизаций в облученной ткани и вычисления, основанные на теории мишени , играющие большую роль в объяснении эффектов радиации, рассмотренных в предыдущих главах, в данном случае имеют значительно меньшее значение. [c.214]

Методы вычисления теории мишени [c.260]

Рис. П.1. К вычислению теории мишени.

Когда мы рассматриваем только водные растворы небольших молекул и интересуемся реакциями, которые могут осуществляться в результате окисления или восстановления, то ясно, что в этом случае основную роль играют косвенные эффекты, обусловленные реакциями с продуктами разложения воды. Замечательный успех теории мишеней в применении к исследованию действия излучения на биологические системы показывает, что для таких систем большую роль играет прямые эффекты. Поэтому мы приступим сейчас к ее обсуждению. [c.207]

Теория мишеней была предложена как метод решения проблем радиационной биологии, рассматривающей изменения специфических макромолекул—мутации генов, разрывы хромосом, инактивацию вирусов и т. д. Основное положение теории состоит в том, что акты ионизации, имеющие место на некотором расстоянии от этих структур, очень мало влияют на рассматриваемые системы, несмотря на то, что они могли бы индуцировать другие процессы, имеющие биологическое значение. [c.207]

Эти данные подтверждают теорию мишени в области действия излучения на биологические объекты. В соответствии с этой теорией отдельного понадания ионизирующей частицы достаточно для инактивации многих биологических важных комплексов, особенно ферментов и вирусов. Ниже мы вернемся к этой теории. [c.224]

Прямое действие заключается в том, что ионизация вещества вызывает все наблюдаемые в нем радиационно-химические явления. Почти все реакции синтетических полимеров, которые мы описали в предыдущих разделах, относятся к этому типу. Прямое действие неизбежно преобладает при облучении чистых полимеров. В растворах оно может осуществляться в различной сгсиени. Теория мишени, на которую мы ссылались при рассмо- [c.230]

Теория мишени играет особенно важную роль при исследовании действия излучения на вирусы. В большинстве исследований придерживаются ее основного постулата, заключающегося в том, что одной ионизации где-либо внутри организма достаточно для его инактивации. Однако для некоторых организмов размер мишени оказывается, по-видимому, меньшим, чем общий объем, а для других организмов, вероятно, необходимы неоднократные попадания. Доля выживающих активных организмов Кв1Мо может быть выражена общим уравнением [c.259]

Однако сейчас можно сказать, что теория мишени в той ее части, где она утверлодает, что микрогеометрическое распределение первичных физических событий при облучении клетки элементарными частицами или квантами высокой энергии обусловливается законами теории вероятности и квантовой физики, сохраняет свое значение. Также верно и другое положение в этой теории, утверждающее, что реакция клетки на облучение (задержка деления, мутация и т. д.) определяется тем, какие элементарные биологические единицы поглощают энергию излучений. [c.3]

Общее представление о теории мишеней дано в гл. II. Эта теория прило-/кима к таким биологическим эффектам, причиной возникновения которых является ионизация, вызываемая излучением в некоторых особых молекулах или структурах или в непосредственной близости от них . Таким образом, образование генной мутации вследствие ионизации молекулы гена или разрыв хромосомы, сопровождающий прохождение через нее ионизирующей частицы, служит примерами действий излучения, к которым приложима теория мыше-е [c.59]

Многие действия излучений на живой организм не могут быть интерпретированы на основании теории мишеней. Так, если уста1Ювлено, что наблюдаемый в данной клетке эффект обусловлен изменением окружающей ткани или связан с нарушением циркуляции крови, теория лшшеней к нему неприменима. [c.59]

По мнению автора этой книги, применение теории мишеней в такой форме, как это делается в последнем случае, менее обосновано поэтому мы не обсуждаем в деталях теорию мишеней с многократными попаданиями , в которой биологические действия излучения рассматриваются как кумулятивные эффекты, производимые несколькими ионизируюш,ими частицами, проходящими через мишень независимо друг от друга. Мы ограничимся рассмотрением биологических действий, которые могут быть приписаны отдельным ионизациям или ионизирующим частицам. [c.61]

Так, для поражения 50% бактерий при облучении их а-частицами требуется доза, которой отвечает прохождение в среднем около 100 а-частиц через каждую бактерию. Теория мишеней утверждает, что в каждом отдельном случае летальный эффект вызывается одной из а-частиц этой сотни, а именно той, которая случайно прошла через чувствительную область мишени. На первый взгляд представляется более естественным объяснять гибель бактерии кумулятивным эффектом, заключающимся в накоплении химических изменений, вызываемых в организме прохождением большого количества а-частиц. Однако, если бы кумулятивный эффект действительно супгествовал, кривая выживания имела бы форму, изображенную на рис. 7, а, и средней летальной дозе соответствовало бы 50% непораженных организмов, причем какая-то часть организмов погибла бы от несколько меньшей дозы, а остальная — от несколько большей в зависимости от индивидуальной сопротивляемости. Такая сигмообразная форма кривой выживания представляет резкий контраст с экспоненциальной кривой, изображенной на рис. 6, б, которую следует ожидать, если биологический эффект обязан своим возникновением одиночному действию (т. е. отдельной ионизации или отдельной ионизирующей частице). Получение в эксперименте экспоненциальной кривой — весьма важное, хотя и не окончательное указание на то, что изучаемый эффект вызван одиночными ионизациями или отдельными ионизирующими частицами, а не кумулятивным действием многих частиц. [c.65]

Если кривая выживания имеет явно выраженный тип кривой, изображенной на рис. 7,а, то механизм одиночного действия как причина гибели организмов совершенно исключается. Получение же экспоненциальной кривой не гарантирует аналогичного исключения кумулятивного эффекта, так как экспоненциальная форма кривой выживания может быть получена и при кумулятивном действии, если сопротивляемость отдельных организмов излучения изменяется в достаточно широких пределах. В литературе можно встретить дискуссии по вопросу о том, доказывает ли экспоненциальная форма кривой выживания, полученная, например, при облучении бактерий, что дезинфекционный эффект имеет тип одиночного действия. Противники этой точки зрения предпочитают объяснять экспоненциальную кривую крайне пестрым распределением индивидуальных сопротивляемостей. До тех пор пока доказательства основываются только на форме кривой выживания, выводы остаются в значительной мере субъективными, так как они определяются тем, что представляется а priori менее вероятным теория мишеней или крайне причудливое распределение организмов по их чувствительности к излучению, необходимое для объяснения кривой. Очевидно, что продолжение дискуссии бесполезно, если не будут привлечены дополнительные критерии, основывающиеся на других экспериментальных данных. Однако прежде чем закончить рассмотрение вопроса о форме кривой выживания, сделаем одно замечание. [c.65]

Обратную проблему определения размеров мишени по измеренному значению 37%-ной дозы также можно решить, если принять, что мишень имеет какую-либо простую форму, скажем сферическую. Весьма желательно знать 37%-ную дозу для различных типов излучения сравнение размеров мишени, вычисленных по данным различных излучений, представляет надежную проверку применимости теории мишеней к изучаемому конкретному явлению и, кроме того, позволяет судить, достаточно ли близко к действительности предположение о сф ерической форме мишени. [c.68]

Иллюстрацией описанных вычислительных методов служит табл. 27, в которой приведены данные экспериментов (Ли и Саламан, не опубликовано) по инактивации дизентерийного бактериофага 8 J3 и результаты вычислений, выполненных по теории мишеней. [c.74]

После того как установлено, что инактивация вируса относится к категории эффектов, к которым применима одноионизационная теория мишени, можно воспользоваться графиком А рис. 8 (см. гл. III) для определения размера мишени на основании экспериментально установленной дозы инактивации. Особый интерес представляет сравнение размера мишени с размером частицы вируса. Дозы инактивации некоторых вирусов при облучении их рентгеновыми или у-лучами, а также размеры этих вирусов приведены в табл. 334 [c.96]

Количественное изучение действия излуче1шй на вирусы было начато лишь совсем недавно. Однако результаты, наводившие на мысль о применении теории мишени, были получены еще раньше, в особенности при изучении генных мутаций, вызванных облучением, и действия излучений на бактерии. На основании результатов, полученных в этих исследованиях, были вычислены размеры мишеней, однако, поскольку не было других способов определения этих размеров, объяснение оставалось довольно гипотетическим. В случае же многих вирусов размер мишени по крайней мере в первом приближении, по-видимому, идентичен с размером самого вируса, и метод вычисления, предложенный для определения размера мишени на основании дозы инактивашш, приводит к результатам, достаточно хороню согласующимся с результатами определения размеров вирусов другими методами. [c.99]

Когда было открыто, что облучение вызывает генные мутации, теория мишени для объяснения биологического действия радиации уже была в ходу. Когда выяснилось, что данные по вызыванию мутаций излучением согласуются с представлением, что мутация гена может быть вызвана единичной ионизацией, естественно было использовать данные по облучению для вычисления размера мишени, и в случае мутаций идентифицировать мишень с геном. Некоторые авторы в позднейших исследованиях заняли более осторожную позицию в этом вопросе, и кое-кто из них пошел настолько далеко, что заявил, будто размеры мишени не имеют ничего общего с размерами гена (например, Тимофеев-Рессовский и Дельбрюк, 1936 Мёллер, 1940). [c.136]

В гл. III мы уже рассмотрели те изменения в вычислениях, применяемых в теории мишени, которые влечет за собой необходимость учета этих возможностей. Для того чтобы возможность (а) имела серьезное значение, необходимо распространение эффекта ионизации на достаточно большое расстояние, при котором обеспечивалась бы ощутимая вероятность мутации гена в случае, если ионизация происходит вне его на расстоянии порядка генного диаметра или больше. Возможность некоторого распространения эффекта ионизации была рассмотрена в гл. II. Распространение на расстояние порядка 1 ммк может быть понято. С другой стороны, было экспериментально показано, что не происходит распространения эффекта на расстояние, разделяющее в профазе две сестринские хроматиды ( 100жл ) . Представление, что эффект ионизации может распространяться на заметное расстояние, было принято некоторыми генетиками (Мёллер, 1940) на том основании, что частота мелких перестроек хромосом оказалась пропорциональной дозе облучения (см. гл. VI). Это было сочтено за доказательство возможности вызвать два разрыва хромосомы на ощутимом расстоянии один от другого единичной ионизацией. Однако пропорциональность дозе не обязательно означает, что оба разрыва вызываются одной ионизацией, а лишь то, что они вызываются окаои ионизирующей частицей. Как будет объяснено в гл. VII, следует во всяком случае ожидать, что два разрыва, находящиеся в момент их возникновения на расстоянии не большем, чем приблизительно 100 ммк, вызываются одной и той же, а не двумя разными ионизирующими частицами. Таким образом, установление пропорциональности мелких перестроек дозе соответствует ожиданию, но не имеет отношения к вопросу о том, может ли одна ионизация вызвать два разрыва или не может. [c.136]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология