В рамках моделей выявлены механизмы установления нового гомеостаза в указанных системах при низкоинтенсивном хроническом облучении и получена формула для расчета критической мощности дозы, вызывающей необратимое истощение этих жизненно важных систем. <...> Представлена также стохастическая модель радиационной смертности, в которой вероятностные характеристики смертности млекопитающих рассчитываются исходя из динамики и статистических характеристик соответствующих критических систем организма с учетом индивидуальной вариабельности радиочувствительности входящих в эти системы клеток. <...> Разработанная модель радиационной смертности и предложенные при ее построении подходы могут оказаться полезными в поиске адекватных методов оценки радиационных рисков при высоких дозах радиации и, что наиболее важно, при низкоинтенсивном хроническом облучении. <...> Обзор моделей динамики отдельных линий кроветворения у необлученных и облученных млекопитающих . <...> Динамика тромбоцитопоэза у необлученных и облученных млекопитающих . <...> Динамика костномозгового лимфопоэза у необлученных и облученных млекопитающих . <...> Трехзвенная и четырехзвенная модели динамики гранулоцитопоэза . <...> Влияние хронического облучения на радиочувствительность системы гемопоэза и организма в целом . <...> Влияние однократного облучения на радиочувствительность системы гемопоэза и организма в целом . <...> Кишечная форма смертности в гомогенной популяции млекопитающих при высоких дозах радиационных воздействий . <...> Костномозговая форма смертности в гомогенной популяции млекопитающих при низкоинтенсивном хроническом облучении . <...> Кишечная форма смертности в негомогенной популяции млекопитающих при высоких дозах радиационных воздействий . <...> Костномозговая форма смертности в негомогенной популяции млекопитающих при низкоинтенсивном хроническом облучении . <...> Они описывают динамику гомогенных и не гомогенных по радиочувствительности популяций <...>
Радиация_и_организм_млекопитающих_модельный_подход.pdf
УДК 577.3
Смирнова О. А.
Радиация и организм млекопитающих: модельный подход. — М.–Ижевск:
НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика»; Институт компьютерных исследований,
2006. — 224 с.
В монографии предложен и развит единый подход к исследованию воздействия
ионизирующей радиации на жизненно важные системы организма млекопитающих
и на их смертность, который базируется на методах математического
моделирования динамических систем. В монографии представлены математические
модели кроветворения, тонкого кишечника, гуморального иммунитета, которые на
количественном уровне воспроизводят динамику этих систем у млекопитающих
(мышей), подвергающихся острому и хроническому облучению в широких диапазонах
доз и мощностей доз. В рамках моделей выявлены механизмы установления
нового гомеостаза в указанных системах при низкоинтенсивном хроническом облучении
и получена формула для расчета критической мощности дозы, вызывающей
необратимое истощение этих жизненно важных систем. Без введения дополнительных
гипотез дано объяснение радиоадаптивного ответа у млекопитающих.
При исследовании аутоиммунных реакций у облученных млекопитающих показана
эффективность экранирования тимуса в предотвращении их развития. Представлена
также стохастическая модель радиационной смертности, в которой вероятностные
характеристики смертности млекопитающих рассчитываются исходя из динамики
и статистических характеристик соответствующих критических систем организма
с учетом индивидуальной вариабельности радиочувствительности входящих в эти
системы клеток. Разработанная модель радиационной смертности и предложенные
при ее построении подходы могут оказаться полезными в поиске адекватных методов
оценки радиационных рисков при высоких дозах радиации и, что наиболее
важно, при низкоинтенсивном хроническом облучении.
Для специалистов, работающих в области биофизики и математической биологии,
радиационной биологии и экологии, а также для студентов и аспирантов
указанных специальностей.
-О. А. Смирнова, 2006
c
ISBN 5-93972-522-8
c
-НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2006
http://rcd.ru
http://ics.org.ru
Стр.4
Оглавление
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7
ГЛАВА 1. Радиация и система кроветворения . . . . . . . . . . . . 11
1.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
1.2. Современные представления о гемопоэзе . . . . . . . . . . . . 12
1.3. Обзор моделей динамики отдельных линий кроветворения у
необлученных и облученных млекопитающих . . . . . . . . . 13
1.4. Обобщенная модель гемопоэза . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.5. Динамика тромбоцитопоэза у необлученных и облученных
млекопитающих . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1.6. Динамика костномозгового лимфопоэза у необлученных и
облученных млекопитающих . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
1.7. Особенности динамики эритропоэза в нормальных условиях
и при радиационных воздействиях . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.8. Трехзвенная и четырехзвенная модели динамики гранулоцитопоэза
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
1.9. Влияние хронического облучения на радиочувствительность
системы гемопоэза и организма в целом . . . . . . . . . . . . 61
1.10. Влияние однократного облучения на радиочувствительность
системы гемопоэза и организма в целом . . . . . . . . . . . . 67
1.11. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
ГЛАВА 2. Тонкий кишечник как мишень радиации . . . . . . . . 75
2.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
2.2. Некоторые сведения о тонком кишечнике . . . . . . . . . . . . 76
2.3. Обзор математических моделей . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
2.4. Модель системы крипта–ворсинка у необлученных млекопитающих
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
2.5. Эффекты хронического облучения . . . . . . . . . . . . . . . . 82
2.6. Эффекты острого облучения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
2.7. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Стр.5
6
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 3. Радиация и гуморальный иммунитет . . . . . . . . . . 95
3.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
3.2. Современные представления об иммунитете . . . . . . . . . . 96
3.3. Модель гуморального иммунного ответа на T-независимый
антиген у необлученных млекопитающих . . . . . . . . . . . . 99
3.4. Гуморальный иммунитет и хроническое облучение . . . . . . 106
3.5. Гуморальный иммунитет и острое облучение . . . . . . . . . 113
3.6. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
ГЛАВА 4. Моделирование аутоиммунных процессов . . . . . . . . 123
4.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
4.2. Современные представления об аутоиммунитете . . . . . . . . 123
4.3. Аутоиммунитет у необлученных млекопитающих . . . . . . . 125
4.4. Аутоиммунитет и острое облучение . . . . . . . . . . . . . . . 131
4.5. Аутоиммунитет и хроническое облучение . . . . . . . . . . . 135
4.6. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 142
ГЛАВА 5. Экологические аспекты действия ионизирующей радиации
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.1. Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
5.2. Гомогенная популяция млекопитающих и облучение . . . . . 145
5.3. Кишечная форма смертности в гомогенной популяции млекопитающих
при высоких дозах радиационных воздействий . 151
5.4. Костномозговая форма смертности в гомогенной популяции
млекопитающих при низкоинтенсивном хроническом облучении
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156
5.5. Негомогенная популяция млекопитающих и облучение . . . . 160
5.6. Нормальное и лог-нормальное распределения . . . . . . . . . 163
5.7. Кишечная форма смертности в негомогенной популяции млекопитающих
при высоких дозах радиационных воздействий . 168
5.8. Костномозговая форма смертности в негомогенной популяции
млекопитающих при низкоинтенсивном хроническом облучении
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
5.9. Выявление групп радиационного риска . . . . . . . . . . . . . 179
5.10. Выводы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184
Заключение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 193
Стр.6