Первый этап развития радиобиологии (1896 г. – начало 20-х годов XX века)

Рождение радиобиологии было предопределено открытием Х- (рентгеновских) лучей, радиоактивности и первыми упоминаниями об их действии на живой организм. В декабре 1895 г. в Германии профессор Вюрцбургского университета Вильгельм Конрад Рентген передал физико-медицинскому обществу рукопись на 17 страницах с изложением открытия проникающих Х-лучей, которые вскоре стали называть именем их открывателя.

Далее последовали и другие фундаментальные открытия в физике. В марте 1896 г. профессор физики Парижского музея естественной истории Анри Беккерель обнаружил самопроизвольное испускание невидимых глазу проникающих излучений, исходящих от солей урана. Через два года Мария и Пьер Кюри выделили ранее неизвестные элементы (получившие названия радий и полоний), так же, подобно урану, испускающие излучения. Для обозначения подобных явлений был предложен термин «радиоактивность».

Открытия в физике нашли очень быстрый отклик в биологических исследованиях. Уже в марте 1896 г., т.е. спустя всего четыре месяца после открытия X-лучей петербургский физиолог Иван Рамазович Тарханов провел первые исследования на лягушках и насекомых, облученных лучами Рентгена, и пришел к выводу, что «Х-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций».

Уже 1896 году появились первые сообщения о различных поражениях кожи у лиц, облученных рентгеновскими аппаратами. Немецкий ученый - врач Г. Фрибен описал первый случай рака кожи, вызванный облучением. Американец Дж. Джилман впервые использовал рентгенотерапию для лечения рака. К нему обратился ученый-физик И. Груббе, получивший сильные ожоги рук при повторении опытов К. Рентгена. Врача сильно заинтересовало поражающее действие рентгеновских лучей на человеческие ткани и клетки. Он предположил, что рентгеновские лучи могут подавлять и развитие опухолевых клеток. Дж. Джилман отправил к физику безнадежную больную раком женщину для облучения рентгеновскими лучами. Этот сеанс лечения был проведен 29 декабря 1896 года, т.е. через год после открытия рентгеновского излучения.

Эффект лечения, по-видимому, был положительным, так как И. Груббе прекратил свои исследования в области физики и начал заниматься рентгенотерапией раковых заболеваний.

Поражение кожных покровов возникали и после воздействия лучами радия. Пьер Кюри, желая выяснить их влияние на кожу, специально облучил радием свою руку. В сообщении, сделанном им в Парижской Академии наук, он подробно описал процесс поражения кожи.

Долгое время объектом наблюдения и экспериментов были покровные ткани животных и человека (кожа), так никто не знал, что излучение влияет и на более глубоко расположенные ткани.

Одним из первых ученых, исследовавших действие ионизирующих излучений на различные органы животных, был Е.С. Лондон. Он впервые обнаружил летальный эффект радия на мышей при исследовании его действия на различные органы этих животных. Результаты своих исследований Е. Лондон обобщил в работе «Радий в биологии и медицине», которая была опубликована 1911 году. Эта книга является первой в мире монографией по радиобиологии. В 1918 г. в Петрограде был открыт первый в стране научный центр в области рентгенологии, радиологии и радиобиологии - Государственный институт рентгенологии и радиологии, организатором и директором которого стал известный рентгенолог М.И. Неменов. С первых лет существования важное место в деятельности Института занимали фундаментальные исследования в области радиационной генетики, радиационной биохимии и других радиобиологических направлений.

Многочисленные исследования позволили радиобиологам прийти к выводу о том, что лучевое поражение представляет собой сложный комплекс взаимосвязанных изменений в организме, появление которых зависит от величины дозы, характера облучения, от времени, прошедшего после лучевого воздействия, биологических особенностей организма, интенсивности метаболических процессов. Было обнаружено, что в облученном организме происходят изменения различных биохимических процессов: нарушения активности ферментов в различных органах и тканях, появление токсических веществ в крови (лейкотоксинов). Изучение динамики и механизмов формирования биохимических нарушений при лучевых поражениях стало одним из важнейших компонентов радиобиологических исследований и позволило собрать ценнейший материал для характеристики и классификации клинических проявлений радиационного эффекта.

Однако попытки найти какое-либо действующее начало, специфическое только для лучевого поражения, так и не увенчались успехом. Поиски в облученном организме радиационно-индуцированных токсических веществ (радиотоксинов) показали, что последние представляют собой не что иное, как результат избыточного накопления продуктов нормально протекающих процессов, усиленного действием облучения.

К началу 1920-х годов первый этап развития радиобиологии, характеризующийся в основном первоначальным накоплением описательных, качественных сведений об основных биологических эффектах ионизирующего излучения, заканчивается.

Тем не менее, на этом этапе развития, были обнаружены два очень важных факта.

Первый факт - торможение клеточного деления при облучении (М. Корнике, 1905 год), второй - различные реакции (по степени выраженности) различных клеток на облучение. Этот факт обнаружили французские ученые И. Бергонье и Л. Трибондо в 1906 году.

В современной радиобиологии их выводы называют законом (правилом) Бергонье и Трибондо. Суть этого правила заключается в том, что клетки обладающие способностью к делению (менее дифференцированные), более радиочувствительны, чем созревшие, дифференцированные клетки. Или говоря иначе, развитые дифференцированные клетки тканей более устойчивы к действию радиации, чем молодые, делящиеся клетки.