Расщепление атомов
и молекул вещества. Отрыв электронов
от атомов, образование ионов, возникновение
возбужденных атомов, появление радикалов.
Активное молекулы и обломки молекул
индуцируют различные реакции. Наблюдается
повреждение комплексов клеток . Ранние
физиологические эффекты. Генетические
и соматические мутации. Расщепление
молекул воды с образование свободного
водорода и пероксидов. Последние
вступают в реакцию с белковыми и
липидными молекулами. В результате
происходят структурные изменения
тканей и клеток. Биохимические
повреждения. Гибель тканей нарушение
ферментативных систем, нарушение РНК,
ДНК и пр. Гибель клеток. Гибель организмов.Непосредственное (прямое)
Косвенное (непрямое)
Ие
Живая ткань содержит 65—70% воды, которая и подвергается ионизации в первую очередь. Она поглощает значительную часть энергии. Образующиеся свободные радикалы впоследствии оказывают действие на другие клетки организма. Они переносят энергию на важные биомолекулы, что ведет к изменениям на различных уровнях биологической организации.
Радиационные повреждения отмечаются на уровнях организации живой материи (атомном, молекулярном, субклеточном, клеточном, органном и тканевом, организменном и популяционном).
Под воздействием ионизирующего излучения происходят следующие молекулярные повреждения (изменение белков, липидов и т. д.), могут вызвать химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул, необходимых для нор мального функционирования клетки. Повреждение ферментов, ДНК, РНК, нарушение обмена веществ
Опасными являются и поражения цитоплазматических структур. С нарушением клеточной мембраны связаны изменения проницаемости клетки и поступление необходимых продуктов обмена. Радиационное поражение эндоплазматического ретикулума приводит к уменьшению синтеза белков. Повреждение лизосом приводит к цитолизу, высвобождению ферментов, способных вызывать изменения нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов. Нарушение структуры и функции митохондрий снижает уровень энергетических процессов клетки. К числу наиболее радиочувствительных процессов в клетке относится окислительное фосфорилирование, которое ведет к нарушению системы генерирования АТФ, что в дальнейшем ведет к нарушению энергетики клетки и лучевой болезни .
Смысл радиационного воздействия сводится к следующему: проникающие в ткани организма альфа- и бета-частицы теряют энергию вследствие электрических взаимодействий с электронами тех атомов, близ которых они проходят (гамма-излучение и рентгеновские лучи передают свою энергию веществу несколькими способами, которые в конечном счете приводят к электрическим взаимодействиям). Замедляется рост тканей, гибнут клетки. Всасывание продуктов клеточного распада вызывает отравление организма, что, естественно, приводит к преждевременному старению.
Изменения на клеточном уровне приводят к нарушению наследственных структур. Проявлением этого поражения являются подавление органогенеза в эмбриональной стадии развития, угнетение гомопоэза во взрослом организме, подавление сперматогенеза и овогенеза, угнетение иммунореактивности.
При облучении организма отмечается снижение содержания липидов и их перераспределение в различных тканях с повышением их уровня в печени и крови, что, по-видимому, связано с изменениями углеводного обмена. Поврежденные белки и нуклеиновые кислоты нарушают физиологически процессы. В результате радиационного поражения уменьшается молекулярная масса белков, изменяется растворимость, нарушается структура. Состоящие из белков ферменты утрачивают способность выполнять специфические реакции.
Существенные изменения наблюдаются в ядре клетки. Особо чувствительными являются молекулы ДНК, отвечающие за рост и деление клеток. Отмечается торможение синтеза ДНК; одно- нитчатые и двунитчатые разрывы, приводящие к хромосомным аберрациям. Имеют место генные мутации.
Мутация, остановка роста, старение, лучевая болезнь, образование злокачественных опухолей, вторичных радиотоксинов, хромосомные аберрации.
Гибель организма, лучевая болезнь, старение.
Радиобиологический закон выделяет два типа клеток:
радиочувствительные;
радиорезистентные;
Делящиеся клетки и малодифференцированные ткани. Кроветворные клетки костного мозга, зародышевые клетю семенников, кишечный и кожный эпителий.
Неделящиеся клетки и дифференцированные ткани. Мозг, мышцы, печень, почки, хрящи, связки.
По биологическому действию ионизирующих излучений на организм выделяют:
Соматические;
Cоматико-стохастические;
Генетические последствия облучения;
Первые касаются лишь облученного организма. Соматико-стохастические (случайные, вероятностные эффекты) — это сокращение продолжительности жизни, лейкозы (через 5—7 лет после облучения); катаракты (через 5—8 лет); развитие опухолей органов и тканей (через 15—30 лет). Генетические эффекты в большинстве случаев не опасны для данного индивидуума, но могут проявиться в последующих поколениях.
Неопухолевые формы: Апластические и гипопластические состояния (панмиелофгиз, анемии различного типа, атрофические и гипопластические состояния желудочно-кишечного тракта; частичная или полная стерильность) Склеротические процессы (циррозы печени, нефросклероз, пневмосклероз, дерматиты, келоиды, атеросклероз, узелковый периартериит, поражение центральной нервной системы с пролиферацией глии и соединительной ткани, катаракты) Дисгормональные состояния (эстрогенизм, аль- достеронизм, паратиреокринный синдром, тиреоидиная недостаточность и гиперфункция). Опухолевые формы: Опухоли, развивающиеся по прямому механизму (опухоли костей, печени, почек, легких, соединительной ткани, кожи) Дисгормональные опухоли (матка, яичники, предстательная железа), опухоли половых органов, желез внутренней секреции. Опухоли сложного генеза, возникающие в результате сочетания прямого и дисгормонального механизмов; лейкозы, опухоли молочных желез.
При действии малых доз радиации возникают соматико-стохастические эффекты (случайные, вероятностные). Экспериментальными исследованиями доказано, что при хроническом облучении малыми дозами развитие злокачественных опухолей в 3 10 раз ниже, чем при однократном воздействии той же дозой. С уменьшением дозы и ее мощности снижается не только частота возникновения, но и скорость развития опухоли. Уровень риска зависит от пола и возраста облучаемых. У людей 18- 24 лет он в 3—5 раз выше, чем у шестидесятилетних. Детский организм в силу анатомо-физиологических особенностей и большой чувствительности к действию ионизирующего излучения в большей степени подвергается риску. Размеры тела ребенка и его органов сравнительно невелики, что ведет к попаданию в зону облучения большего по сравнению со взрослыми числа органов, в том числе и радиочувствительных (гонады, красный костный мозг, щитовидная железа и др.). Органы и ткани ребенка в результате постоянного роста и развития находятся в стадии активной пролиферации и дифференциации, а также интенсивного обмена веществ, что повышает их радиочувствительность.
При действии малых доз радиации возникают соматико-стохастические эффекты (случайные, вероятностные). Оценка их возможна лишь на основе статистических данных и тщательного анализа всего комплекса факторов, действующих одновременно с радиационным и способных вызвать аналогичные эффекты. Они не имеют порога и обнаруживаются при длительном наблюдении за большими группами людей. Вероятность их возникновения возрастает с увеличением дозы, однако даже при самых больших дозах она не достигает 100 %.
Сочетанное воздействие ионизирующей радиации – это сочетание ионизирующей радиации с факторами усугубляющей действие ионизирующей радиации. Например, в горнорудной промышленности при добыче радиоактивных руд имеет место одновременное действие радионуклидов и пыли различного состава.
Изменяется настроение, повышается возбудимость, появляются чувство страха, физическая и психическая утомляемость, головные боли, неприятные ощущения в области сердца, обмороки, дискомфорт, отмечается слабость, нарушение сна, снижение аппетита.
При одновременном воздействии радионуклидов и шума радионуклиды проникают в организм крыс быстрее под шумовым воздействием, чем при обычных условиях. Так же выведение радионуклидов из организма происходит медленнее под воздействием шумов.
Повышение температуры способствует меньшему накоплению радионуклидов в организме, также увеличивает скорость выведение из организма крыс.
Кровь — густая жидкость красного цвета, солоноватого вкуса, состоящая из двух частей: плазмы и форменных элементов — эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Количество крови у человека составляет в среднем 7 % массы всего тела.
Эритроциты, трамбоциты, лейкоциты.
Под влиянием ионизирующего излучения содержание эритро- цитов ежесуточно снижается. В первый месяц их потеря может достигнуть 25 %. Развивающаяся анемия замедляет процессы репарации (восстановления), а дефицит кислорода в костном мозге нарушает его способность восстанавливать гомопоэз (кро- ветворение) .
При лучевом облучении СОЭ возрастает с 3-9 мм/с до 60-80 мм/с и более.
При действии ионизирующих излучений на клетки крови увеличивается число мутантных эритроцитов, которые можно обнаружить флуоресцентным методом.
Под влиянием ионизирующего излучения содержание эритро- цитов ежесуточно снижается.
В первый месяц их потеря может достигнуть 25 %. Развивающаяся анемия замедляет процессы репарации (восстановления), а дефицит кислорода в костном мозге нарушает его способность восстанавливать гомопоэз (кро- ветворение).
В результате действия ионизирующего излучений количество лейкоцитов уменьшается .Чем больше доза облучения, тем более выражено снижение количества лейкоцитов. Уменьшение числа лейкоцитов в крови называется лейкопенией.