Biologische Strahlenwirkung: Eine Einführung in Die Grundlagen Von Strahlenschutz Und Strahlenanwendung

ISBN-13: 9783540105473 / Niemiecki / Miękka / 1981 / 480 str.

J. Kiefer

Opis

Zel1ulare Gesamtorganismu5 Reaktionen Reaktionen Die Beschaftigung mit der biologischen Strahlenwirkung besitzt im Rahmen der Kernenergiediskussion natUrlich eine erhehte Aktualitat, doch war dies weder AnlaB noch Ausgangspunkt fUr den Plan, dieses Buch zu schreiben. Vielmehr glaube ich, daB die Wechselwirkung zwi schen Strahlung und biologischen Systemen ein interessantes Studien objekt darstellt, bei dem einmal die Verflechtung von Physik, Chemie und Biologie von besonderem Reiz sind und zum anderen Erkenntnisse gewonnen werden kennen, welche bei einer strengen Fachertrennung un zuganglich blieben; Fragestellungen der Biologie haben z.B. nicht selten auch zu neuen Ansatzen in der Physik gefUhrt. Die Mikrodosi metrie (Kapitel 4) ist hierfUr ein Beispiel. Die Strahlenwirkung umfaBt alle Ebenen der biologischen Organisation, wie das Eingangsbild zu veranschaulichen sucht. Sie beginnt bei der Wechselwirkung mit den Atomen und endet bei der Krebsentstehung und der genetischen Belastung spaterer Generationen. Entsprechend ist das Buch aufgebaut: ausgehend von den physikalischen Grundlagen wer den zunachst chemische und subzellulare Systeme besprochen. Einen wei ten Raum nehmen zellulare Effekte ein, weil sie den Ausgangspunkt fUr alle weiteren Uberlegungen bilden. Wirkungen auf den Gesamtorga- VIII nismus schlieBen sich an. Den AbschluB bilden die "praktischen" Uber legungen zurn Strahlenschutz und einige Anmerkungen zur Strahlenthera pie."

Spis treści

1 Strahlenarten, ihre Charakterisierung und Erzeugung.- 1.1 Strahlenarten.- 1.2 Emissionsspektrum.- 1.3 Strahlenquellen.- 1.3.1 Optische Strahlung.- 1.3.2 Ionisierende Strahlung.- 1.4 Radioaktivität.- 2 Grundlagen der Schwächung von Strahlung bei Durchgang von Materie.- 2.1 Wechselwirkungsquerschnitt.- 2.2 Stoßprozesse.- 3 Wechselwirkungsprozesse.- 3.1 Optische Strahlung.- 3.2 Ionisierende Strahlung.- 3.2.1 Photonen.- 3.2.1.1 Allgemeines.- 3.2.1.2 Compton-Effekt.- 3.2.1.3 Fotoeffekt.- 3.2.1.4 Paarbildung.- 3.2.1.5 Auger-Effekt.- 3.2.1.6 Zusammenfassung.- 3.2.2 Neutronen.- 3.2.3 Ionen.- 3.2.4 Mesonen.- 3.2.5 Elektronen.- 3.2.6 Reichweiten.- 3.2.7 Fluenzspektren.- 4 Deposition der Strahlenenergie.- 4.1 Grundsätzliches zum Dosisbegriff.- 4.2 Ionisierende Strahlung.- 4.2.1 Makroskopische Aspekte.- 4.2.1.1 Generelle Überlegungen. Dosis und exposure.- 4.2.1.2 LET.- 4.2.2 Tiefendosiskurven.- 4.2.3 Mikrodosimetrie.- 4.2.4 Bahnspur.- 4.2.5 Dosimetrie inkorporierter Radionuklide.- 4.3 Dosimetrie optischer Strahlung.- 5 Elemente der Foto- und Strahlenchemie.- 5.1 Fotochemie.- 5.1.1 Grundbegriffe.- 5.1.2 Fotosensibilisierung.- 5.1.3 Aktionsspektroskopie.- 5.1.4 Spezielle Reaktionen.- 5.1.4.1 Atmosphärische Fotochemie.- 5.1.4.2 Bildung von Vitamin D.- 5.2 Strahlenchemie.- 5.2.1 Grundbegriffe.- 5.2.2 Strahlenchemie des Wassers.- 5.2.3 Direkter und indirekter Effekt.- 6 Foto- und Strahlenchemie der DNS.- 6.1 Fotochemische Veränderungen.- 6.1.0 Vorbemerkungen.- 6.1.1 UV-induzierte Veränderungen.- 6.1.2 Sensibilisierte Reaktionen.- 6.2 Strahlenchemie der DNS.- 7 Strahlenwirkung auf subzelluläre Systeme.- 7.1 Die Treffertheorie.- 7.2 Viren und transformierende DNS.- 7.2.1 Techniken.- 7.2.2 Strahlenwirkung.- 7.2.2.1 Inaktivierung.- 7.2.2.2 Induktion.- 7.2.3 Spezielle Reparaturprozesse.- 7.2.3.1 Wirtszellreaktivierung.- 7.2.3.2 Weigle-Reaktivierung.- 7.2.3.3 Phageneigene Reparatur.- 7.2.3.4 Multiplizitätsreaktivierung.- 7.3 Genkartierung.- 8 Zellen: Verlust der Reproduktionsfähigkeit.- 8.1 Überlebenskurven.- 8.2 Abhängigkeit der Empfindlichkeit von Zellkernparametern.- 8.3 Abhängigkeit von der Strahlenqualität.- 8.3.1 Aktionsspektren.- 8.3.2 LET-Abhängigkeit.- 8.3.3 Wechselwirkung zwischen UV- und ionisierender Strahlung.- 9 Strahlensensibilisierung und Protektion.- 9.1 Fotosensibilisierung.- 9.2 Sensibilisierung und Protektion bei ionisierenden Strahlen.- 9.2.1 Strahlenschutzsubstanzen.- 9.2.2 Der Sauer Stoffeffekt.- 9.2.3 Strahlensensibilisatoren.- 10 Strahlung und Zellzyklus.- 10.1 Abhängigkeit der Empfindlichkeit vom Zyklusstadium.- 10.2 Progressions- und Teilungsyermögen.- 10.3 DNS-Synthese.- 11 Chromosomenaberrationen.- 12 Mutation und Transformation.- 12.1 Arten von Mutationen und Testverfahren.- 12.2 Mutationsauslösung in Bakterien.- 12.3 Mutationsauslösung in Säugerzellen.- 12.4 Vergleich der strahleninduzierten Mutationen in verschiedenen Systemen.- 12.5 Neoplastische Transformation in vitro.- 13 Reparatur und Erholung.- 13.1 Allgemeine Vorbemerkungen und Abgrenzungen.- 13.2 Spezielle Reparaturprozesse.- 13.2.1 Fotoreaktivierung.- 13.2.2 Exzisionsreparatur.- 13.2.3 Postreplikationsreparatur.- 13.2.4 „SOS“-Reparatur.- 13.2.5 Reparatur von Einzelstrangbrüchen.- 13.2.6 Reparatur von Doppelstrangbrüchen.- 13.3 Erholung.- 13.3.1 Erholung vom subletalen Strahlenschaden.- 13.3.2 Erholung vom potentiell letalen Strahlenschaden.- 13.4 Genetische Abhängigkeit der Reparaturprozesse.- 14 Modifikationen der Strahlenwirkung durch äußere Einflüsse.- 14.1 Vorbemerkungen.- 14.2 Zeitliches Bestrahlungsmuster.- 14.3 Temperatur.- 14.4 Chemikalien.- 14.5 Tonizität.- 15 Spezielle Fragen der zellulären Wirkung.- 15.1 Wirkung von nahem UV und sichtbarem Licht.- 15.2 Andere Strahlenarten.- 15.2.1 Vorbemerkung.- 15.2.2 Ultraschall.- 15.2.3 Radio- und Mikrowellen.- 15.3 Inkorporierte Radionuklide.- 15.4 Radiomimetika.- 16 Theoretische Modelle zur zellulären Strahlenwirkung.- 16.1 Treffer- und Treffbereichstheorie.- 16.2 Das Zwei-Läsionen-Modell.- 16.3 Die „dual-action“-Theorie.- 16.4 Die „molekulare“ Theorie.- 16.5 Das „?-Elektronen“-Modell.- 16.6 Reparatur-Modelle.- 16.7 Vergleichende Betrachtungen.- 16.7.1 Verhalten bei niedrigen Dosen.- 16.7.2 LET-Abhängigkeit.- 16.7.3 Überlebensverhalten.- 16.7.4 Die Größe des empfindlichen Bereichs.- 17 Zelluläre Wirkung und Schädigung des Gesamtorganismus.- 17.1 Allgemeines.- 17.2 Erneuerungsgewebe.- 17.3 Zellüberleben in vivo.- 18 Akute Strahlenschäden.- 18.1 Vorbemerkungen.- 18.2 Haut.- 18.3 Auge.- 18.4 Letale Wirkungen und Strahlensyndrom.- 18.4.1 Überlebensverhalten.- 18.4.2 Das Knochenmarkssyndrom.- 18.4.3 GI-Syndrom.- 18.5 Verlauf und Therapie der Strahlenkrankheit.- 19 Strahlenwirkung und Nachkommenschaft.- 19.0 Vorbemerkungen.- 19.1 Fertilitätsstörungen.- 19.2 Praenatale Strahlenschäden.- 19.3 Genetische Veränderungen.- 20 Späteffekte.- 20.1 Augenkatarakte.- 20.2 Strahlenbedingte Lebensverkürzung.- 20.3 Krebsentstehung.- 20.3.1 Vorbemerkungen.- 20.3.2 Optische Strahlung.- 20.3.3 Ionisierende Strahlen.- 21 Wirkungen interner Belastung.- 21.1 Aufnahme und Verteilung von Radionukliden.- 21.2 Dosisabschätzungen.- 21.3 Spezielle Wirkungen.- 21.4 Schlußfolgerungen.- 22 Strahlenökologie und Strahlenschutz.- 22.1 Vorbemerkungen.- 22.2 Optische Strahlung.- 22.3 Ionisierende Strahlung.- 22.3.1 Natürliche Belastung.- 22.3.1.1 Kosmische Strahlung.- 22.3.1.2 Terrestrische Strahlung.- 22.3.2 Künstliche Strahlenquellen.- 22.3.2.1 Kernenergie.- 22.3.2.2 Andere zivilisatorische Strahlenbelastungen.- 22.4 Prinzipien von Strahlenschutz-bestimmungen.- 23 Strahlenbiologische Überlegungen zur Strahlentherapie.- 23.1 Fototherapie.- 23.2 Ionisierende Strahlung.- 23.2.1 Vorbemerkung.- 23.2.2 Der Tumor als strahlenbiologisches Versuchsobjekt.- 23.2.3 Experimentelle Techniken und Modell-systeme.- 23.3 Modifikationen der Strahlentherapie.- 23.3.1 Strahlenqualität.- 23.3.2 Hyperthermie.- 23.3.3 Kombination mit Chemotherapie.- I Mathematisch-physikalische Beziehungen.- I.1 Polarkoordinaten.- I.2 Mittlere Wegstrecke in einer Kugel.- I.3 Das „Kepler-Problem“.- I.4 Die Poisson-Verteilung.- I.5 LaPlace-Transformation.- I.6 Die Probit-Transformation.- I.7 Reaktionskinetik.- II Biologische Fragen.- II.1 Struktur und Replikation der DNS.- II.2 Zell- und Teilungszyklus.- II.3 Gen-Kartierung.- II.4 Bemerkungen zur Genetik.- LITERATUR.