На финише года

Новая концепция - новые планы радиобиологов

17 декабря в Российской академии наук состоялось общее собрание Отделения физиологии и фундаментальной медицины. Лаборатория радиационной биологии ОИЯИ, вместе с рядом ведущих российских неакадемических центров, таких как Российский кардиологический научно-производственный комплекс, Российский онкологический научный центр имени Н.Н.Блохина РАМН и других институтов планирует свою исследовательскую деятельность, в том числе, в соответствии с научно-методическим руководством этого Отделения РАН. Вот почему свой рассказ нашему корреспонденту Ольге ТАРАНТИНОЙ об итогах года уходящего и новых планах директор ЛРБ ОИЯИ Евгений Александрович КРАСАВИН начал с информации об этом собрании.

Академик-секретарь Отделения академик Ю.В.Наточин открыл заседание и подвел итоги уходящего года, обозначив приоритетные направления исследований в ближайшей перспективе. С научными докладами выступили академики Е.Е.Никольский, С.Б.Середенин и Р.М.Хаитов, член-корреспондент С.В.Медведев. Академик Е.Е.Никольский сделал обстоятельный доклад о молекулярных механизмах передачи нервных импульсов в нервных волокнах. О новых фармакологических соединениях, эффективных для лечения заболеваний, связанных со стрессовыми нагрузками, рассказал академик С.Б.Середенин. В НИИ фармакологии им. В.В.Закусова РАМН синтезирован ряд эффективных препаратов нового поколения, обладающих высокими седативными свойствами, и эти препараты вскоре будут использоваться в широкой медицинской практике. Академик Р.М.Хаитов, возглавляющий секцию фундаментальной медицины в Отделении, в своем докладе "Иммуногенетика и медицина" представил современные взгляды на иммунитет как основную надежную систему контроля за важнейшими жизненными процессами в организме, в том числе и за процессами, приводящими к развитию онкологических заболеваний. С докладом о современных направлениях исследований механизмов работы мозга выступил директор Института мозга человека им. Н.П.Бехтеревой РАН член-корреспондент РАН С.В.Медведев. Работы Института сконцентрированы в области теоретических и прикладных исследований мозговых механизмов организации высших психических функций, познавательной деятельности, эмоций, нормальных и патологических состояний головного мозга человека, с использованием таких высоких технологий, как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), функциональная магнитно-резонансная томография и других.

В Лаборатории радиационной биологии наши новые устремления связаны с работой Отделения РАН и его секции физиологии. Большой импульс дала выездная сессия бюро Отделения, проходившая летом в Дубне. Ее направленность была связана с разработкой новой концепции радиационной безопасности при пилотируемых межпланетных полетах. В своем докладе на конгрессе "Марс-500" в апреле этого года я касался вопросов риска биологического действия галактических тяжелых ядер при межпланетных полетах и возможностях ОИЯИ в решении этих фундаментальных задач. Речь идет о формировании новых взглядов на решение проблемы "радиационного барьера" при полетах человека к другим планетам, о принципиальной возможности таких полетов на современном этапе развития космической техники. В отличие от устоявшихся взглядов, которыми до настоящего времени руководствуются специалисты NASA, европейского и других космических агентств, когда риск радиационного воздействия рассматривается как вероятность возникновения, прежде всего, раковых заболеваний в результате отдаленных эффектов облучения, нами разработаны новые подходы к решению проблемы.

Концепция радиационного риска для космонавтов в условиях орбитального и межпланетного полета, используемая в настоящее время, основана на введении обобщенного дозиметрического функционала в качестве критерия и количественной меры радиационной опасности. Обобщенная доза слагается из доз облучения, вызывающих непосредственные и отдаленные эффекты. Ближайшие радиационно-индуцированные эффекты возникают в ходе полета, а отдаленные нарушения формируются в течение последующей жизни. При расчете дозы для ближайших и отдаленных эффектов облучения вводятся коэффициенты, учитывающие влияние на радиобиологический эффект качества излучения (куда входят и тяжелые заряженные частицы различных энергий), коэффициенты, учитывающие распределение дозы во времени, распределение дозы по телу человека и коэффициенты модификации лучевой реакции организма за счет других факторов космического полета. Однако такой подход к оценке неприемлем для полетов на другие планеты. Это связано с тем, что действие тяжелых ядер отличается от воздействия излучений электромагнитной природы: прохождение трека только одной частицы можно сравнить с прохождением "пули", выделяющим огромное количество локальной энергии, тогда как второе - с электромагнитным "дождем".

В этом году в США была опубликована работа по облучению мелких лабораторных животных, которых подвергали действию ионов железа с энергией порядка 1 ГэВ на нуклон в дозе, которая очень мала и составляет всего лишь 0,2 Грея. Она соответствует примерно 105-106 частиц/см², то есть потоку частиц, которые пройдут через ткани тела космонавта за год полета вне магнитосферы Земли (например, при полете к Марсу). У крыс спустя три месяца после облучения развились стойкие нарушения в поведенческих реакциях: нарушалась пространственная ориентация, страдали память, способность к обучению. При действии значительно больших доз облучения (10-14 Грей) рентгеновскими лучами и гамма-квантами таких эффектов не выявлено. Было выяснено, что тяжелые заряженные частицы повреждают важнейшую структуру мозга, ответственную за формирование оперативной памяти, - гиппокамп. В этом отделе центральной нервной системы постоянно происходит образование новых нейронов, откуда они мигрируют в высшие отделы мозга и формируют "оперативную" и "долговременную" память. Это архиважный процесс.

С учетом новейших результатов, полученных нейрофизиологами, необходимо пересмотреть ранее разработанные концепции, связанные с оценкой риска облучения экипажей при межпланетных полетах. Изучение нейрофизиологических эффектов космических излучений становится нашей главной задачей, сложной и интересной, требующей широкого спектра исследований - от повреждений генетических структур до изучения нарушений высших поведенческих функций. Наша новая позиция сформулирована в двух публикациях, которые вскоре увидят свет, - в "Вестнике РАН" и специальном физиологическом журнале (А.И.Григорьев, Е.А.Красавин, М.А.Островский - "К оценке риска биологического действия галактических тяжелых ионов в условиях межпланетного полета").

Но сначала нам предстоит большая экспериментальная работа на ускорителях ОИЯИ, поскольку вопросов здесь возникает очень много. Например, необходимо изучить повреждаемость в клетках генетических структур, которые контролируют синтез белков, участвующих в работе мембранных каналов и обеспечивающих взаимодействие нейронов между собой в синапсах. Мы очень ждем устойчивой работы Нуклотрона в сеансах с ускорением тяжелых ионов и получения необходимого времени на У-400М, где эксперименты с тяжелыми ядрами будут начаты в коллаборации с рядом институтов Отделения РАН - Институтом медико-биологических проблем, Институтом нейрохирургии им. Н.Н.Бурденко, Институтом мозга человека им. Н.П.Бехтеревой, Институтом физиологии им. И.П.Павлова, Институтом высшей нервной деятельности и физиологии.

Нам, радиобиологам, нужна широкая коллаборация со специалистами в области нейробиологии. Только в таком сотрудничестве возможно решение подобной суперзадачи. Более конкретные планы будут обсуждаться на конференции "Нейрофизиологические аспекты радиационной безопасности межпланетных полетов", которая запланирована на июнь следующего года. А первый эксперимент по облучению ионами углерода грызунов для исследования уровня нейротрансмиттеров мы провели вместе с сотрудниками Института медико-биологических проблем и Института высшей нервной деятельности в начале этого года. Надеемся, нейрофизиологи смогут у нас обосноваться в корпусе №71, на ремонт которого уже выделены средства. Конечно, продолжатся генетические исследования, которые мы ведем много лет и которые крайне необходимы при изучении нейрофизиологических эффектов облучения. Без всего комплекса выполненных разработок двигаться дальше нельзя.