Биологическое действие ионизирующих излучений

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 6Следующая ⇒

Биологическое действие ионизирующих излучений - изменения, вызываемые в жизнедеятельности и структуре живых организмов при воздействии коротковолновых электромагнитных волн (рентгеновского излучения и гамма-излучения) или потоков заряженных частиц (альфа-частиц, бета-излучения, протонов) и нейтронов.

Ионизирующее воздействие фотонов (рентгеновское и гамма-излучение) на биологический материал опосредованно; сами по себе они не могут химически или биологически повредить клетку. Фотоны взаимодействуют с атомами или молекулами, например, с молекулами воды, что приводит к образованию высокоактивных короткоживущих свободных радикалов, которые и разрушают химические связи. Воздействие ионизирующего излучения на биологические системы, органы и ткани человека приводит к следующим процессам:

- при облучении ДНК возбуждается, рвутся водородные связи между отдельными участками, начинается реакция с продуктами радиолиза воды. В молекуле ДНК может восстанавливаться без последствий до 7 разорванных связей, если их больше, то разорванные концы соединяются хаотично, гены искажаются, возможна гибель ДНК;

- молекула белка системы защиты от радиации не имеет. Рвутся связи между аминокислотами, возникают свободные радикалы, меняется структура белка. В силу того, что имеется много разновидностей белков (ферменты, гормоны и т.д.), и ими выполняются разные функции, то при облучении возникают разные последствия;

- под влиянием облучения в липидах (жироподобные вещества и жиры, плохо растворимые в воде; входят в состав клеточных перегородок, мембран, а также играют роль запасных питательных веществ; выполняют и защитную функцию в связи с плохой проводимостью тепла) образуются свободные радикалы ненасыщенных жирных кислот, которые при возможности с кислородом образуют перекисные радикалы, которые реагируют с жирными кислотами – это процесс перекисного окисления липидов;

- углерод более устойчив к облучению, чем молекула H₂O. При облучении возникает радикал воды, структура разрушается. Поскольку углеводы – источник энергии, то при их разрушении этот источник исчезает, что приводит к угнетению многих систем организма;

- при облучении клетки, прежде всего, повреждается мембрана. Так как давление внутри клетки выше, чем в межклеточном пространстве, начинает вытекать цитоплазма. В этом случае ядро вырабатывает ферменты, которые транспортные молекулы РНК (рибонуклеиновой кислоты) транспортируют к местам повреждений. РНК вместо своего прямого дела, транспортировки аминокислот в рибосомы для синтеза белка, занимается " ремонтом" мембраны. Если интенсивность облучения превышает некоторый предел, то РНК задачу ремонта мембраны решить не может и клетка погибает. При облучении рибосом в них начинает строиться другой белок, который ведет себя как инородное тело.

Чувствительность разных биологических материалов к действию ионизирующего излучения существенно различаются.

Радиочувствительность - это чувствительность биологических систем к действию ионизирующих излучений. Альтернативное понятие – радиоустойчивость (радиорезестивность). Мерой радиочувствительности является летальная доза ЛД₅₀ – доза облучения, вызывающая гибель 50% облученных человек.

Наиболее радиочувствительны ткани, имеющие активно размножающиеся клетки (кроветворные, эпителии тонкого кишечника). Наименее радиочувствительны ткани малообновляющиеся – мышечная ткань, костная, нервная. Исключение составляют только лимфоциты. Существуют следующие сценарии гибели клеток при облучении:

- клетка гибнет в процессе первых 4-х делений, невзирая на отсутствие видимых изменений;

- облученные клетки после первого деления образуют так называемые «гигантские клетки», они способны делиться не более 2-3 раз.

Степень разрушения клетки зависит не только от поглощенной дозы, но и от распределения ее по времени. Если доза растянута во времени, ущерб меньше. Последствия для клеток во многом зависят от того, на какой фазе деления клетки имело место облучение. Возможны три варианта последствий облучения клетки:

- полное выживание клетки без последствий;

- процесс выживания и деления осложнен, клетка погибает;

- появление живой, но измененной клетки – наиболее опасный случай.

При облучении делящейся клетки возможно развитие рака, т.к. может начаться процесс бесконтрольного деления измененных клеток.

При облучении половых клеток в первые пять суток гибель зародыша наиболее вероятна. Затем могут быть поражения мозга, уродства. Облучение зародыша после органообразовывания вызывает рождение хилого потомства.

Очень чувствительны к облучению клетки крови. При облучении количество эритроцитов снижается и за месяц может уменьшиться на 25%. В результате развивается анемия, замедляются процессы репарации, а дефицит кислорода в костном мозге нарушает его способность восстанавливать кроветворение. Также при облучении сокращается количество лейкоцитов, снижается сопротивляемость организма инфекциям. Лимфоциты - по ним видна тяжесть поражения. Сразу после облучения сокращается их число, максимум достигается на 1-е и 3-и сутки. Подавляется иммунная система организма. Тромбоциты - при уменьшении их количества появляются проблемы со свертываемостью крови.

Радиация по-разному действует на людей в зависимости от пола и возраста, состояния организма, его иммунной системы и т. п., но особенно сильно - на младенцев, детей и подростков. В зависимости от вида излучений, дозы облучения и его условий возможны различные виды лучевого поражения. Классификация возможных последствий облучения представлена на рис.1.

Рис.1 Возможные последствия воздействия ионизирующих излучений

Соматические (телесные) эффекты - это последствия воздействия облучения на самого облученного, а не на его потомство. Соматические эффекты делят на стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминированные). К нестохастическим соматическим эффектам относят поражение, вероятность возникновения которых и степень тяжести поражения прямо зависит от дозы облучения и для возникновения которых существует дозовый порог. Стохастическими эффектами считаются такие, для которых от дозы зависит только вероятность возникновения, а не их тяжесть, и отсутствует дозовый порог.

Лучевая болезнь — заболевание, возникающее в результате воздействия различных видов ионизирующих излучений и характеризующаяся симптомокомплексом, зависящим от вида поражающего излучения, его дозы, локализации источника радиоактивных веществ, распределения дозы во времени и теле человека. По характеру лечения лучевую болезнь подразделяют на острую и хроническую.

Острая лучевая болезнь - радиационное поражение человека, развивается при однократном равномерном облучении в дозе свыше 1 Гр. При дозе менее 1 Гр может возникнуть острая лучевая травма.

Хроническая лучевая болезнь развивается при длительном облучении небольшими дозами. В очаге ядерного поражения первое время наибольшее значение будет иметь острая лучевая болезнь.

Общие клинические проявления лучевой болезни зависят, главным образом, от полученной суммарной дозы радиации. Дозы до 1 Гр (100 рад) вызывают относительно лёгкие изменения, которые могут рассматриваться как состояние предболезни. Дозы свыше 1 Гр вызывают костномозговую или кишечную формы лучевой болезни различной степени тяжести, которые зависят главным образом от поражения органов кроветворения (табл.1). Дозы однократного облучения свыше 10 Гр считаются абсолютно смертельными.

Таблица 1

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 Следующая ⇒