129. Биологическое действие ионизирующего излучения.

Специфика: низкий энергический эффект (см. выше), пагубно влияют на организм, не обладают избирательностью по отношения к какому-либо типу молекул.

Воздействие ионизирующего излучения на биологические объекты условно рассматривают на следующих уровнях:

1. Влияние на клетку (физическое воздействие; химическое воздействие; биохимическое воздействие);

2. Влияние на органы и ткани организма;

3. Влияние на уровне целостного организма;

На клеточном уровне поражение начинается с воздействия излучения на молекулы воды с образованием продуктов радиолиза: это атомарный кислород, ионы водорода и ОН, перекиси. Все эти элементы активны в химическом отношении. Химическое поражение начинается с того, что эти соединения начинают очень активно взаимодействовать между собой. Находясь внутри клетки, они изменяют обычные ферменты, образуются патологические ферменты, которые вызывают повышение проницаемости мембран и выходят из клетки – начинается биохимия. Это был непрямой путь поражения.

Прямой путь поражения – ионизирующее излучение действует непосредственно на органические молекулы, вызывая их изменение. В общей массе поражений ¾ приходится на непрямой путь и ¼ - на прямой.

В клетке, которая подверглась воздействию ионизирующего излучения, может быть три варианта исхода

1. При незначительной силе воздействия излучения и поражения клетки незначительны, произойдет ее восстановление до нормы без последствий;

2. При большей силе воздействия клетка может сохранить жизнеспособность и способность к делению, но обменные процессы поражены настолько серьезно, что это приводит к появлению клеточного атипизма;

3. Сила воздействия настолько велика, что происходит гибель клетки, причем для организма иногда предпочтительнее этот исход, нежели исход в клеточный атипизм.

Организм воздействует на поражение двумя путями: физиологической и патологической регенерацией. Это зависит от того, какая ткань преимущественно поражена. У малодифференцированных тканей преобладает патологическая регенерация. Это красный костный мозг, при этом регенерация быстрая, бурная, массивная, даже если осталось 0,5% клеток, то возможно полное восстановление.

В высокодифференцированных тканях, где клетки потеряли способность к размножению даже малые дозы воздействия, накапливаясь, приводят к гибели ткани. Регенерация затягивается, вялая и осуществляется в основном за счет компенсации сохранившимися клетками функциями погибших (на примере ЦНС).

Факторы, формирующие биологический эффект ионизирующего излучения.

1. Поглощенная доза;

2. Вид излучения;

3. Мощность дозы, дробность ее;

4. Объем облучаемых тканей;

5. Радиочувствительность тканей;

6. Способ облучения (внешнее или внутреннее);

7. Состояние организма в момент облучения;

8. Состояние окружающей среды в самый момент облучения.

Влияние большинства приведенных выше факторов на биологический эффект комментариев не требует, но следует более подробно остановиться на понятии радиочувствительность.

С учетом различной чувствительности органов и тканей к ионизирующему излучению введено понятие «критический орган» — это орган, ткань или часть тела, все тело, облучение которых в данных условиях наиболее опасно. Поэтому все органы, ткани и части тела человека разделены на 3 группы критических органов:

1. Гонады, красный костный мозг, сейчас ставится вопрос об отнесении к этой группе молочной железы;

2. Все органы и ткани, не относящиеся к 1 и 3 группе;

3. Кожный покров, костная ткань, суставы кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

МЕХАНИЗМ БИОЛОГИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ИЗЛУЧЕНИЯ

Биологическое действие ионизирующего излучения условно можно подразделить на:

1) первичные физико- химические процессы, возникающие в молекулах живых клеток и окружающего их субстрата;

2) нарушения функций целого организма как следствие первичных процессов.

В результате облучения в живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия и возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека (и млекопитающих) основную часть массы тела составляет вода (около 75%), первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа ОН⁺ или Н⁺ и последующими цепными каталитическими реакциями (в основном окислением этими радикалами молекул белка). Это есть косвенное (непрямое) действие излучения через продукты радиолиза воды. Прямое действие ионизирующего излучения взывает деструкцию липидов, белков и других биомолекул, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурационные изменения.

Необходимо заметить, что прямая ионизация и непосредственная передача энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. Так, при абсолютно смертельной дозе, равной для человека 6 Гр на все тело, в 1 см³ ткани образуется 10¹⁵ ионов, что составляет одну ионизационную молекулу воды из 10 млн. молекул.

В дальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим законам жизни клеток.

Наиболее важные изменения в клетках: а) повреждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата облученной клетки; б) блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток; в) блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся тканей и органов (костный мозг, половые железы, селезенка и т. п.). Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям функций отдельных органов и межорганных взаимосвязанных процессов в организме, которые вызывают различные последствия для организма или гибель организма.

ПОСЛЕДСТВИЯ ОБЛУЧЕНИЯ

ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ СТОХАСТИЧ

ГЕНЕТИЧЕС
ГЕННЫЕ МУТ
ХРОМОСОМ АББЕРАЦ

СОМАТИЧЕСКИЕ
ЛЕЙКОЗЫ
ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ НОВООБРАЗОВАНИЯ

ОЛБ
ХЛБ
ЛУЧЕВЫЕ ОЖОГИ, ПОРАЖЕНИЯ ОТДЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ