Общая и медицинская радиобиология – является ярким примером
экспериментальной научной дисциплины, задачей которой является
вскрытие закономерностей биологического ответа на воздействие
ионизирующих излучений. Методологической особенностью радиобиологического эксперимента является необходимость проведения исследования на всех уровнях биологической организации – от молекулярного до популяционного. Общая и медицинская радиобиология тесно связана с ядерной физикой, общей биологией, цитологией, генетикой, биохимией, биофизикой, фармакологией, гигиеной и клиническими дисциплинами. Медицинская радиобиология включает такие направления радиобиологии как противолучевая защита и терапия радиационных поражений, космическая радиобиология, радиационная иммунология, радиационная гигиена и радиобиология опухолей.Важнейшая задача общей и медицинской радиобиологии – объяснение основного радиобиологического парадокса – несоответствия между ничтожным количеством поглощенной энергии и экстремальными реакциями (вплоть до летального исхода) облучаемых биологических объектов.Для решения этой задачи радиобиология опирается на теоретические представления о молекулярных механизмах действия ионизирующих излучений и результаты экспериментальных исследований, проведенных с использованием собственных радиобиологических методов.
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНОМ
ПРОЦЕССЕ.
Цель преподавания дисциплины – формирование у студентов 1.1.
научных знаний об общих закономерностях и конкретных механизмах воздействия ионизирующих излучений на организм, на основе которых определяются принципы гигиенической регламентации радиационного фактора и способы патогенетического управления за лучевыми реакциями;
1.2. Задачи преподавания дисциплины:
- обучить, умению проводить патофизиологический анализ профессиональных задач врача, а также модельных ситуаций; сформировать методологическую и методическую основы клинического мышления и рационального действия врача.
По окончании изучения дисциплины студент должен знать:
1. Основные понятия молекулярно-клеточной радиобиологии и радиологии организма;
2. Теоретические представления о механизмах действия радиации;
3. Механизмы типовых патологических процессов и реакций, их проявления при радиационном воздействии;
4. Причины, механизмы и основные (важнейшие) проявления типовых нарушений функций органов и физиологических систем организма(радиационные синдромы);
5. Этиологию, патогенез, проявления и исходы заболеваний органов и физиологических систем, связанных с радиационным воздействием, принципы их этиологической и патогенетической терапии;
6. Значение экспериментального метода (моделирования лучевой болезни и болезненных состояний на животных) в изучении патологических процессов; его возможности, ограничения и перспективы;
7. Значение радиационной биологии для развития биологии, медицины и здравоохранения; связь радиобиологии с другими медикобиологическими и медицинскими дисциплинами.
Студент должен обладать навыками:
1. Работать с закрытыми и открытыми источниками ионизирующих излучений при строгом соблюдении правил безопасного обращения с ними.
2. Производить определение и расчет толщины материала защиты от разных типов излучений.
3. Овладеть радиометрией и дозиметрией излучений с использованием ионизационных (ионизационная камера, счетчик Гейгера-Мюллера) и сцинтилляционных (жидких и твердых) детекторов.
4. Рассчитывать лучевые нагрузки на организм и органы при внешнем облучении и при внутреннем облучении радионуклидами.
5. Использовать радиоиндикаторный метод изучения биологических процессов. Проводить анализ паспортных данных меченого препарата.
Определять возможный объем экспериментальной работы. Проводить расчет необходимой активности и концентрации препарата. Приготавливать рабочие растворы.
6. Уметь использовать радиоиндикаторный метод для исследования фармакокинетики лекарственных средств; радиоиммунный метод определения гормонов в сыворотке крови животных и человека.
7. Делать анализ форм гибели клеток и определять радиочувствительность клеток по кривым доза - эффект.
8. Определять оценку степени тяжести лучевого поражения животных по изменению массы тела и органов, динамике и глубине изменений в количестве лейкоцитов и эритроцитов в крови и клеток костного мозга, во фракционном составе белков плазмы крови, а также в числе и спектре хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови.
9. Определять эффективность защиты радиопротекторами по критерию ФИД.
10. Освоить современные методы радиодиагностики и лучевой терапии опухолей (гамма-сцинтиография, дистанционная лучевая терапия источниками Со-60, на ускорителе электронов, внутриполостная терапия источниками гамма- и нейтронного излучения и внутритканевая терапия закрытыми источниками гамма-излучений).
Студент должен иметь представление:
1. Об основах биологического действия ионизирующего излучения;
2. Об основных перспективных направлениях радиобиологии человека.
1.3. Перечень дисциплин с указанием разделов(тем), усвоение которых студентами необходимо для изучения данной дисциплины:
1. Философия. История философских учений, этика и деонтология в медицине. Законы диалектики.
2. Физика с высшей математикой, принципы работы и устройства аппаратуры, используемой в медицине, основы физических и математических законов, получающих отображение в медицине, виды и особенности взаимодействия ионизирующих излучений с веществом.
3. Нормальная физиология человека: основные закономерности функционирования систем и органов.
4. Гистология: эмбриология, цитология; эмбриогенез тканей и органов.
5.Биология: основы молекулярной генетики. Хромосомный анализ.
6.Микробиология: основы вирусологии, иммунологии 7.Химия (биоорганическая): минеральный состав организма, потребность в химических элементах, применение химических веществ в качестве лечебных средств, радиоактивность некоторых химических элементов.
8.Биологическая химия: методики биохимических исследований, используемых для определения степени нарушений функций органов и систем. клиническая биохимия.
9.Военно-экстремальная медицина: механизмы развития экстемальных состояний.
10. Военно-полевая терапия: медицинская помощь на этапах эвакуации раненных и пораженных.
11. Морфология: этиологические факторы и механизмы развития генных и хромосомных аномалий.
12. Медицинская биофизика: неспецифические и специфические механизмы повреждения клетки.
1.4. Формы организации обучения и виды контроля:
Программа обучения по дисциплине «Общая и медицинская рабиобиология»
для студентов медико-биологического факультета включает в себя теоретическую (лекционный курс) и практическую подготовку (практические занятия). Обучение проводится в течение двух семестров и включает в себя 30 лекций (60 часов в IX и X семестрах), 110 часов аудиторной практической подготовки (IX-X семестры) и 91 час внеаудиторной самостоятельной работы (всего 261 час) На занятиях студенты самостоятельно под руководством преподавателя проводят экспериментальные исследования, протоколируют и анализируют полученные результаты, изучают готовые мазки крови, препараты, данные гемограмм, результатов биохимических анализов и др., проводят патофизиологический анализ, формулируют заключение по данным ситуационных задач. К экспериментам студенты допускаются после ознакомления с основными требованиями, предъявляемыми к медикобиологическому эксперименту, которое проводится на первом занятии.
Студентов знакомят с приемами работы с медицинской аппаратурой и животными и техникой безопасности: проведением процедур различного рода, включая методы обезболивания животных и их эвтаназии.
Текущий контроль знаний студентов на занятиях осуществляется с помощью программированного и тестового контролей. Промежуточный контроль включает в себя итоговое занятие в конце каждого семестра.
Итоговое занятие состоит из оценки выработанных студентами во время занятий практических навыков, тестового контроля теоретических знаний и проверки протоколов практических занятий. Итоговый контроль осуществляется в форме трехэтапного экзамена (X семестр) 2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ:
2.1. Объем дисциплины и виды учебной работы:
Факультет Семе Количес Лекции Практич Самосто Экзамен 22.2. Наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий:
1. Предмет и задачи общей и медицинской радиобиологии. Введение.
История радиобиологии. Открытие рентгеновских лучей и радиоактивности. Этапы развития науки. Основной парадокс радиобиологии. Радиация и жизнь. Радиобиология сегодня. (2 часа) 2. Естественные источники ионизирующих излучений. Радиоактивные элементы земных пород и пищи. Земная радиация почвы. Естественные радионуклиды строительных материалов. Радон как природный источник радиации. Источники космических излучений. Радиационные пояса Земли. Солнечные корпускулярные события. (2 часа) 3. Искусственные источники облучения человека. Источники радиации, используемые в медицине. Испытания ядерного оружия. Атомная энергетика. Другие источники. (2 часа) 4. Радиоактивность. Открытие радиоактивности. Природа и свойства,, и -излучений. Радиоактивные превращения, правило смещения. Зоны радиоактивного смещения. Зоны радиоактивного распада. Единицы измерения радиоактивности. (2 часа) 5. Взаимодействие с веществом электромагнитного и нейтронного видов облучения. Строение и основные характеристики атома. Основные свойства и характеристики ионизирующих излучений. Характеристика электромагнитных излучений высоких энергий. Способы поглощения электромагнитного излучения веществом. Принципы защиты от электромагнитных ионизирующих излучений. Способы поглощения нейтронов веществом. Принципы защиты от нейтронной компоненты облучения. (2 часа) 6. Взаимодействие заряженных частиц с веществом. Принципы дозиметрии. Взаимодействие с веществом ускоренных заряженных частиц. Линейная передача энергии. Плотно- и редкоионизирующие излучения. Дозы ионизирующих излучений и единицы их измерения.
(2 часа) 7. Радиочувствительность - центральная проблема радиобиологии.
Принципы и методы определения радиочувствительности клеток.
Понятие о мишени. Одноударные кривые. Параметр Д0 – основной показатель радиочувствительности клеток. Зависимость выживаемости клеток от дозы плотноионизирующего излучения. Влияние процессов внутриклеточной репарации на форму кривой зависимости выживания клеток от дозы облучения. Параметры Dq и n. Теории, объясняющие появление «плеча» на кривой зависимости выживания клеток от дозы облучения. Понятие о факторе репарации Q и Р- репарации Сублетальные, потенциально летальные и летальные повреждения клеток. (2 часа) 8. Радиочувствительность опухолевых и здоровых клеток. Методы ее модификации. Радиочувствительность клеток на разных стадиях клеточного цикла. Радиочувствительность субклеточных структур.
Различия радиочувствительности клеток, органов, тканей. Различия радиочувствительности опухолевых и здоровых клеток. Модификация радиочувствительности клеток кислородом. Противолучевая защита животных при облучении в атмосфере с пониженным содержанием кислорода (баро- и гермокамеры, дыхание газовыми гипоксическими смесями). (2 часа) 9. Интегративные механизмы повреждения и гибели клетки при действии ионизирующих излучений. Отличия функционирования клетки в здоровом организме и функционирования клетки при повреждении.
Характеристика интегративных ответов клетки на повреждение.
Морфологические и биохимические критерии интегративных ответов клетки на повреждение. Механизмы гипоксического и свободнорадикального некробиоза клети. Механизмы апоптоза клетки.
Общая характеристика специфических и неспецифических механизмов повреждения клетки. Характеристика специфических повреждений при действии ионизирующих излучений. (2 часа) 10.Основные радиобиологические эффекты на клеточном уровне.
Радиационные поражение структуры и функции ДНК. Ранние нарушения клеточного метаболизма. «Биологическое усиление»
первичного радиационного повреждения. Репарация радиационных повреждений ДНК. Реакции клеток на облучение: изменение митотической активности, гибель клеток после облучения.
Репродуктивная форма лучевой гибели клеток. Интерфазная форма гибели клеток. Нелетальное повреждение генома. (2 часа) 11.Радиационные синдромы (костномозговой, желудочно - кишечный и влияние на ЦНС). Клеточные механизмы их развития. Тканевая радиочувствительность. Причины различной радиочувствительности тканей. Понятие о критических системах организма. Основные механизмы гемопоэза. Влияние облучения на процесс костномозгового кроветворения. Система клеточного обновления эпителия тонкой кишки и его изменение после облучения. Действие ионизируцющих излучений на ЦНС. (2 часа) 12.Острая лучевая болезнь человека при внешнем относительно равномерном облучении. Костномозговая форма ОЛБ. Периоды и механизмы развития костномозговой формы ОЛБ. Краткая характеристика степени тяжести костномозговой формы ОЛБ.
Характеристика и механизмы развития кишечной, токсемической и церебральной формы ОЛБ. (2 часа) 13.Радиационные поражения при неравномерном облучении. Понятие о неравномерном внешнем, субтотальном, парциальном и местном облучении. Коэффициент неравномерности. Многостороннее и одностороннее (латеральное, дорсовентральное, вентродорсальное, краниокаудальное и каудокраниальное) общее неравномерное облучение. Особенности и механизмы развития радиационных поражений при неравномерном облучении. Неравномерные воздействия с преимущественным облучением головы, грудной клетки, области живота, спины. (2 часа) 14.Хроническая лучевая болезнь. Определение понятия ХЛБ. Периоды и механизмы формирования. ХЛБ (костномозговой синдром, синдром нарушения нервно-сосудистой регуляции, астенический синдром, синдром органических изменений нервной системы). Период восстановления, период последствий и исходов ХЛБ. Критерии степени тяжести ХЛБ и механизмы развития. (2 часа) 15.Радиационные поражения при радиоактивном заражении. Понятие о радиационном заражении. Задачи радиационной токсикологии.
Факторы, определяющие дозу облучения при радиационном заражении. Факторы, влияющие на биологический эффект поглощенной дозы при радиационном заражении. Радиоактивное заражение кожных покровов. Характеристика особенностей внутреннего радиоактивного заражения продуктами ядерного деления.
(2 часа) 16.Пути поступления и выведения радиоактивных веществ при радиоактивном заражении. Заражение радиоактивными веществами (РВ) через ЖКТ. Ингаляционное заражение РВ. Поступление РВ через кожу. Метаболизм РВ, всосавшихся в кровь. Выведение РВ из организма. Биологическое действие РВ. Особенности действия отдельных биологически значимых радионуклидов. Действие радиоактивных йода, цезия и стронция, загрязняющих среду при ядерных взрывах и авариях ядерных реакторов. Биологические эффекты плутония и полония, основных источников поражения в производственных условиях. Плутоний как источник загрязнения при разрушениях ядерных боеприпасов и при радиационных авариях.
Биологическое действие радона – главной составляющей радиационного фона. (2 часа) 17.Принципы медицинской помощи при инкорпорировании радионуклидов. Общие подходы к применению средств профилактики внутреннего облучения. Средства оказания неотложной помощи при инкорпорировании биологически значимых радионуклидов. Общая тактика лечебных мероприятий при инкорпорировании радионуклидов.
Принципы лечения местных радиационных поражений. (2 часа) 18.Отдаленные последствия облучения организма. Определение и виды отдаленных эффектов облучения. Детерминированные отдаленные эффекты облучения. Стохастические отдаленные эффекты облучения.
Радиационно-индуцированное сокращение жизни. Гипотеза «ускоренного старения». (2 часа) 19.Комбинированные и сочетанные радиационные поражения.
Комбинированные радиационные поражения (КРП). Клинические проявления синдрома взаимного отягощения. Сочетанные радиационные поражения. Местные радиационные поражения кожи и слизистых. Принципы диагностики и лечения комбинированных и сочетанных радиационных поражений. Основы оказания медицинской помощи при комбинированных радиационных поражениях. Ожидаемая частота и характеристика радиационно индуцированной эметической реакции при комбинированных радиационных поражениях.
Организация медицинской помощи при КРП. Принципы лечения сочетанных радиационных поражений. Принципы лечения местных радиационных поражений. (2 часа) 20.Детерминированные отдаленные эффекты облучения. Отдаленные детерминированные эффекты в пролифирирующих тканях. Механизмы клинических проявлений поражения кожи и подлежащих тканей.
Механизмы клинических проявлений поражения легких. Механизмы клинических проявлений поражения ЦНС. Отдаленные эффекты радиационного поражения хрусталика глаза. Отдаленные эффекты радиационного поражения половых желез. (2 часа) 21.Стохастические отдаленные последствия облучения. Радиационный канцерогенез. Современное представление о канцерогенезе.
Канцерогенез при локальном облучении с детерминированным эффектом. Канцерогенез при общем облучении организма.
Наследственные эффекты облучения. (2 часа) 22.Эмбриотоксическое действие ионизирующих излучений. Возрастноспецифические реакции на облучение в эмбриогенезе. Эффект облучения мышей на разных стадиях внутриутробного развития.
Последствия облучения эмбриона человека. Механизмы радиоэмбриологического эффекта и оценка его последствий. (2 часа) 23.Методы дозиметрии радиационных поражений. Физическая дозиметрия. Методы биологической дозиметрии. Зависимость времени возникновения и интенсивности рвоты от степени тяжести ОЛБ.
Гематологические критерии оценки тяжести ОЛБ. Цитогенетическая дозиметрия ОЛБ. «Микроядерный тест». Метод электроннопарамагнитного резонанса. (2 часа) 24.Радиоиндикаторные методы исследований в биологии и медицине.
Классификация методов. Требования, предъявляемые к радиоиндикаторным методам исследований. Радиофармпрепараты.
Область применения. Радиоиндикаторные методы in vitro. (2 часа) 25.Механизмы повышения радиорезистентности организма.
Доказательная медицина и применение средств повышения радиорезистентности организма. Отличия механизмов действия радиопротекторов. Классификация средств повышения радиорезистентности. Средства защиты от поражающих доз облучения и механизм их действия. Средства защиты от субклинических доз облучения и механизм их действия. (2 часа) 26.Доказательная медицина и применение радиопротекторов.
Определение понятия «радиопротекторы». Единицы оценки радиопротекторного действия соединений. Основы радиозащитного эффекта. Классификация и механизм действия радиопротекторов. ( часа) 27.Принципы доказательной медицины в реализации специализированной терапии основных синдромов острой лучевой болезни. Общая тактика лечебных мероприятий при острой лучевой болезни. Этапы медицинской сортировки при массовых радиационных поражениях.
Объем медицинской помощи на этапах сортировки при массовых радиационных поражениях. Общие принципы лечения ОЛБ. Средства борьбы с первичной реакцией на облучение. Средства профилактики и дезинтоксикационной терапии. (2 часа) 28.Специализированная терапия гематологических нарушений при ОЛБ, основанная на принципах доказательной медицины. Тактика лечения геморрагического синдрома и анемии. Средства и методы лечения костномозгового (панцитопенического) синдрома. Лабораторная диагностика эффективности лечебных мероприятий. (2 часа) 29.Экологические и медико-социальные проблемы, возникающие в условиях работы радиационно-опасных объектов. Устройство ядерного реактора. Потенциальная опасность, возникающая в условиях штатной работы радиационно-опасных объектов. Экологические проблемы, возникающие при радиационных авариях. Медико-биологические и социальные последствия аварии на Чернобыльской АЭС. (2 часа) 30.Радиационно-экологический мониторинг. Принципы нормирования воздействия ионизирующих излучений. Основы радиационноэкологического мониторинга. Принципы нормирования уровней воздействия ионизирующих излучений. Регламентируемые величины техногенного облучения в контролируемых условиях. Требования к защите от облучения природными источниками в производственных условиях. Требования по ограничению облучения населения. Роль врача в решении радиационно-экологических проблем. (2 часа) 2.3. Практические занятия, их содержание, объем в часах:
1. Введение в общую и медицинскую радиобиологию. Содержание предмета радиобиологии. Цель, задачи, методы. Связь радиобиологии с ядерной физикой, общей биологией, цитологией, генетикой, биохимией, биофизикой, фармакологией, гигиеной и клиническими дисциплинами. Исторический очерк открытия ионизирующих излучений и явления радиоактивности.
«