сотрудник
Россия
сотрудник
Россия
Цель: Адаптировать метод традиционной расчётной дозиметрии β-излучения НИЗКОЙ энергии (Eмакс ≤ 250 кэВ) к определению дозы облучения биологической клетки и ее структур. Дать предварительную оценку коэффициентов мощности поглощенной дозы для различных соединений трития на клеточном уровне. Материал и методы: Для адаптации макроскопического метода β-дозиметрии в область субклеточных структур предложено аппроксимационное выражение для функции точечного источника, полученное Л.В. Тимофеевым, Г.Б. Радзиевским и др. Результаты: Предложены аналитические выражения для расчета поглощенной дозы β-излучения в микроструктурах клетки при неравномерном распределении мягких β-излучателей в тканях человека. Для описания неравномерного распределения радиоактивных веществ в клетках введено понятие базисных состояний модели облучаемой клетки. На основе адаптированных аналитических выражений и базисных состояний предложен способ расчета дозы мягких β-излучателей в клетке и её микроструктурах. С помощью предложенной модели получены значения коэффициентов мощности поглощенной дозы для случая концентрирования органических соединений трития (на примере 3H-тимидина) только в ядре клетки (1,8 мГррасп-1) и для случая равномерного распределения оксида трития в клетке (3,510-3 мГррасп-1). Заключение: Показано, что метод традиционной расчётной дозиметрии β-излучения мягкой энергии может быть применен для определения дозы облучения биологической клетки и клеточных структур. Предложенную методологию предполагается использовать в дальнейшем при построении на основе экспериментальных данных модели формирования дозы облучения клетки тритием.
микродозиметрия, дозиметрия внутреннего облучения, мягкое бета-излучение, тритий, функция точечного источника, распределение поглощенной дозы, биологическая клетка, клеточное ядро
1. Осанов ДП, Лихтарев ИА. Дозиметрия излучений инкорпорированных радиоактивных веществ. М.: Атомиздат. 1977. 199 c. [Osanov DP, Likhtarev IA. Radiation Dosimetry of Incorporated Radioactive Substances. Moscow: Atomizdat; 1977. 199 p. (In Russ.)].
2. Публикация 103 Международной комиссии по радиационной защите (МКРЗ). Пер. с англ. под ред. М.Ф. Киселёва и Н.К. Шандалы. 2009. М.: ООО ПКФ «Алана». 2009. 344 с. [ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Moscow: Alana; 2009. 344 p. (In Russ.)].
3. Vignard J, Mirey G, Salles B. Ionizing-radiation induced DNA double-strand breaks: a direct and indirect lighting up. Radiother Oncol. 2013;108(3):362-9. DOI:https://doi.org/10.1016/j.radonc.2013.06.013.
4. Streffer C, van Beuningen D, Elias S. Comparative Effects of Tritiated Water and Thymidine on the Preimplanted Mouse Embryo in Vitro. Curr Top Radiat Res Q. 1978;12(1-4):182-93. PMID: 639546.
5. Müller WU. Comment on the invited editorial 'Effectiveness of tritium beta particles'. J Radiol Prot. 2008;28(2):249-52. DOI:https://doi.org/10.1088/0952-4746/28/2/L01.
6. UNSCEAR 2016. Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. Annex C. Biological effects of selected internal emitters - Tritium. United Nations. New York, 2017. 360 p.
7. Rossi HH. Specification of radiation quality. Radiation Res. 1959;10(5):522-31. DOI:https://doi.org/10.2307/3570787.
8. Росси Х. Микроскопическое распределение энергии излучения. В сб.: «Микродозиметрия. Труды симпозиума». Пер. с англ. под. ред. А.Н. Кронгауза. М.: Атомиздат. 1971. С. 21-29. [Rossi H. Microscopic Distribution of Radiation Energy. In: Proc Symp Microdosimetry; 1967 Nov 13-15; Ispra, Italy. Moscow: Atomizdat; 1971. P.21-29. (In Russ.)].
9. Тимофеев ЛВ. Дозиметрические исследования источников бета-излучения медицинского применения. М.: Автореф. дисс. канд. техн. наук. 1974.[Timofeev LV. Dosimetric Studies of Beta Radiation Sources For Medical Use. Author’s abstract. diss. PhD Tech. Мoscow, 1974. (In Russ.)].
10. Радзиевский ГБ. Применение тритиевых мишеней для бета-облучения в экспериментальных целях. Приборы и техника эксперимента. 1970;1:70. [Radzievsky GB. The Use of Tritium Targets for Beta Irradiation for Experimental Purposes. Instruments and Experimental Techniques. 1970;1:70. (In Russ.)].
11. Балонов МИ. Дозиметрия и нормирование трития. М.: Энергоатомиздат. 1983. 152 с. [Balonov MI. Dosimetry and Standartization of Tritium. Moscow: Energoatomizdat; 1983. 152 p. (In Russ.)].
12. Loevinger R, Japha EM, Brownell GL. Discrete radioisotope sources. In: Radiation Dosimetry. Eds.: Hine GJ, Brownell GL. New York: Academic Press; 1956. P.693-799. DOI:https://doi.org/10.1016/B978-1-4832-3257-7.50024-X.
13. Loevinger R. The Dosimetry of Beta Sources in Tissue. The Point-Source Function. Radiology. 1956;66(1):55-62. DOI:https://doi.org/10.1148/66.1.55.
14. Тимофеев ЛВ, Радзиевский ГБ, Бочкарев ВВ, Демьянов НА. О результатах изучения дозной функции точечного источника бета-излучения. В сб.: «Материалы 9-го Всесоюзного съезда рентгенологов и радиологов». М.: Изд-во МЗ СССР. 1970. C. 432. [Timofeev LV, Radzievsky GB, Bochkarev VV, Demianov NA. Concerning the Results of Studying the Beta-Particle Point-Source Function. In: Proc 9th All-Union Congress of Radiologists; 1970 Oct 20-23; Tbilisi, USSR. Moscow: USSR Ministry of Public Health; 1974. P.432. (In Russ.)].
15. Leichner PK, Hawkins WG, Yang NC. A Generalized, Empirical Point-Source Function for Beta-Particle Dosimetry. Antibody Imunnoconj Radiophar. 1989; 2(3):125-44.
16. Bochkarev VV, Radzievsky GB, Timofeev LV, Demianov NA. Distribution of adsorbed energy from a point beta-source in a tissue-equivalent medium. Int J Appl Rad Isotopes. 1972;23:493-504. DOI:https://doi.org/10.1016/0020-708x(72)90131-7.
17. Berger MJ. Distribution of adsorbed dose around point sources of electrons and beta particles in water and other media. J Nucl Med. 1971;12(5):5-23. PMID: 5551700.
18. Степаненко ВФ, Нирец ТА, Обатуров ГМ. О радиобиологической значимости неравномерности распределения поглощенной энергии при внутреннем облучении электронами малых энергий. В сб. тезисов Вс. конф «Отдаленные последствия и оценка риска воздействия радиации» ИБФ МЗ СССР. М.: 1978. С. 115-7. [Stepanenko VF, Nirets TA, Obaturov GM. Concerning the Radiobiological Significance of the Non-uniform Distribution of Absorbed Energy After Internal Exposure with Low-Energy Electrons. In: Proceedings of the All-Union Conference “Individual Effects and Risk Assessment of Radiation Exposure”; 1978 Oct 3-5; Moscow, 1978. P.115-7. (In Russ.)].
19. Степаненко ВФ, Белуха ИГ, Дубов ДВ, Яськова ЕК, Цыб АФ. Нанодозиметрическое обоснование избирательного радиационного воздействия на хромосомы каскадными излучателями электронов малой энергии. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2012;57(6):5-8. [Stepanenko VF, Belukha IG, Dubov DV, Yaskova EK, Tsyb AF. Nanodosymetric Basing of Selective Irradiation to Chromosomes with Cascade Irradiators of Low-Energy Electrons. Medical Radiology and Radiation Safety. 2012;57(6):5 8. (In Russ.)].
20. Степаненко ВФ, Яськова ЕК, Белуха ИГ, Петриев ВМ, Скворцов ВГ, Колыженков ТВ и др. Расчёты доз внутреннего облучения нано-, микро- и макро-биоструктур электронами, бета-частицами и квантовым излучением различной энергии при разработках и исследованиях новых РФП в ядерной медицине. Радиация и риск. 2015;24(1):35-60. [Stepanenko VF, Yaskova EK, Belukha IG, Petriev VM, Skvortsov VG, Kolyzhenkov TV, et al. The calculation of Internal Irradiation of Nano-, Micro- and Macro-biostructures by Electrons, Beta Particles and Quantum Radiation of Different Energy for the Development and Research of New Radiopharmaceuticals in Nuclear Medicine. Radiation and Risk. 2015;24(1):35-60. (In Russ.)].
21. Янке Е, Эмде Ф, Лёш Ф. Специальные функции: Формулы, графики, таблицы. Пер. с нем. под ред. Л.И. Седова. М.: Наука. 1964. 344 c. [Janke E, Emde F, Losch F. Tables of higher functions. Moscow: Nauka; 1964. 344 p. (In Russ.)].
22. Горшков ВЕ. Аппроксимационное соотношение для расчета мощности дозы радиоактивных выпадений. Атомная энергия. 1993;74(1):47-53. [Gorshkov VE. Approximation for calculating the dose rate of radioactive fallout. Atomic Energy. 1993;74(1):47-53. (In Russ.)].
23. Duque A, Rakic P. Different effects of bromodeoxyuridine and [3H]thymidine incorporation into DNA on cell proliferation, position, and fate. J Neurosci. 2011;31(42):15205-17. DOI:https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.3092-11.2011.
24. Воробьева НЮ, Кочетков ОА, Пустовалова МВ, Грехова АК, Блохина ТМ, Яшкина ЕИ и др. Сравнительные исследования образования фокусов gH2AX в мезенхимальных стволовых клетках человека при воздействии 3H-тимидина, оксида трития и рентгеновского излучения. Клеточные технологии в биологии и медицине. 2018;(3):205-8. [Vorob’eva NYu, Kochetkov OA, Pustovalova MV, Grekhova AK, Blokhina TM, Yashkina EI, et al. Comparative Analysis of the Formation of gH2AX Foci in Human Mesenchymal Stem Cells Exposed to 3H-Thymidine, Tritium Oxide, and X-Rays Irradiation. Cell Technologies in Biology and Medicine. 2018;(3):205-8. (In Russ.)]. DOI:https://doi.org/10.1007/s10517-018-4309-1.
25. Воробьёва НЮ., Уйба ВВ., Кочетков ОА, и др. Влияние 3H-тимидина на индукцию двунитевых разрывов ДНК в мезенхимальных стволовых клетках человека. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2018;63(1):28-34. [Vorobyeva NYu, Uyba VV, Kochetkov OA, Astrelina TA, Pustovalova MV, Grekhova AK, et al. 3H-Thymidine Influence on DNA Double Strand Breaks Induction in Cultured Human Mesenchymal Stem Cells. Medical Radiology and Radiation Safety. 2018;63(1):28-34. (In Russ.)]. DOI:https://doi.org/10.12737/article_5a855c9d5b1211.49546901.
26. Zheng YH, Xiong W, Su K, Kuang ShJ, Zhang ZhG. Multilineage differentiation of human bone marrow mesenchymal stem cells in vitro and in vivo. Exp Ther Med. 2013;5(6):1576-80. DOI:https://doi.org/10.3892/etm.2013.1042.
27. Tritium and Other Radionuclide Labeled Organic Compounds Incorporated in Genetic Material: NCRP Report no. 63. National Council on Radiation Protection and Measurements: Washington, DC. 1979. 116 p.
