Действие ионизирующей радиации на организм

История:

1895 г. - Рентген открыл Х-лучи

через 0,5 года - А. Беккерель открыл естественную радиоактивность урана.

1895 г. - описан случай радиационного ожога рук

1902 г. - лучевой рак кожи (описан)

1907 г. - 7 случаев смерти от ионизирующей радиации.

Природа ионизирующего излучения:

- способно вызывать ионизацию атомов и молекул облучаемого вещества.

    1. Эл.-магнитное излучение:

• R-лучи
• -лучи
• тормозное излучение
• высокая проникающая способность

    2. Корпускулярное излучение:

• b-частицы (поток электронов)
• a-частицы (поток Не₄²)
• поток протонов
• поток нейтронов
• меньшая проникающая способность
• наибольшая ионизирующая способность
• нейтроны обладают наибольшей проникающей способностью

Источники ионизирующего излучения:

    1. Естественные источники:

1. Наружного облучения:

1. космическое облучение - 300 мкзиверт в год на уровне моря (защитный слой атмосферы)
2. земная радиация - 300-600 мкзиверт в год (радиоактивные К⁴⁰, РВ⁸⁷в коре земного шара)

2. Внутреннего облучения:

радиоактивный газ радон - продукт распада U²³⁸, Т²³².

    2. Искусственные источники:

1. Использующиеся медициной - 20% от естественного фона радиоактивного облучения
2. Ядерные взрывы - 0,8% от естественного фона (в настоящее время).
3. Атомная энергетика - работа АЭС без аварий: 0,04 - 0,05% от естественного фона

1957 г. - Уинт-Скейл (Великобритания) утечка I¹³¹ из АЭС.

1957 г. - Южный Урал (Каштым) - авария на радиационном заводе

1979 г. - Тримайл-Айленд (США)

1986 г. - ЧАЭС

4. Профессиональное облучение:

• работники атомной промышленности
• медперсонал (R-кабинеты)
• экипажи самолетов
• шахтеры
• персонал курортов с радоновыми ваннами

5. Бытовые источники:

• телевизоры
• часы со светящимися цифрами (циферблат)

Особенности радиации как повреждающего агента:

1. нет специальных органов для распознавания действия этого фактора у живых организмов.
2. Способна вызвать отдаленные последствия: злокачественные опухоли, укорочение жизни, снижение иммунитета.
3. Способна глубоко проникать в облучаемую ткань.
4. Способна к суммарному кумулятивному действию.
5. Поражающий эффект возникает при ничтожных количествах поглощенной энергии.

Патогенез действия ионизирующей радиации на организм:

• Структурно-метаболическая теория.
• Стадии изменений в организме.

1. Физико-химических изменений (доли сек).
2. Биохимических изменений (мин-часы)
3. Ультраструктурных и видимых повреждений (длится в течение неопределенного времени).

1. Стадия ионизации, возбуждение молекул биообъекта:

• прямое действие радиации
• опосредованное через продукты ионизации молекул растворителя

Виды:

• ОН - радикал гидроксила
• НО₂- гидроперекисный радикал
• Н₂О₂- перекись водорода
• 0 - атомарный кислород
• О^о- синглетный кислород

Чем больше вода насыщена О₂, тем больше продуктов радиолиза воды.

2. Биохимических изменений

• Липидные и фенольные радиотоксины.
• Липидные радиотоксины - продукты интенсификации процессов ПОЛ
• Фенольные радиотоксины - продукты окисления хининовых соединений

Эти биохимически активные молекулы действуют в первую очередь на ДНК, т.е. на ядро), но также действуют на:

митохондрии - нарушение окислительного фосфорилирования, усиление гликолиза, снижение рН в клетке - увеличение проницаемости лизосомных мембран, выход лизосомных ферментов и аутолиз клетки.

Повреждение ядра в интерфазу - возможна репарация ДНК до начала митоза.

Повреждение ядра в период митоза - нарушение митоза.

Митотическая и интерфазная гибель клеток.

Ткани с высоким уровнем пролиферации наиболее чувствительны к действию ионизирующей радиации:

• кроветворная ткань
• эпителиальная ткань
• герминативная ткань

Отсюда коэффициенты радиационного риска для различных тканей.

Возникают синдромы поражения различных тканей:

• геморрагический синдром
• кишечный синдром
• анемический синдром
• которые в целом формируют картину лучевой болезни.

Репаративные механизмы:

1. Внутриклеточный уровень:

1. ферментные системы репарации ДНК
2. включение резервных путей метаболизма (гликолиза)
3. антиоксидантная система (ферменты каталаза, супероксиддисмутаза; витамины А, Е, С).

2. Тканевой и органный уровень:

• Внутриклеточная и клеточная регенерация

3. Целостный организм.

• Усиленный синтез эритропоэтинов, лейкопоэтинов
• Активация выделительной системы
• Усиление метаболизма в разнорезистентных органах.

Факторы, определяющие тяжесть и особенности действия ионизирующей радиации:

1. Доза поглощенной радиации (рад, 1 рад = 100 эрг поглощенных 1 г ткани; 1 грэй = 1 кДж поглощенных 1 кг ткани).

2. Характер ионизирующей радиации.

• Эквивалентная доза (БЭР; зиверт).

3. Характер воздействия:

• общее или местное облучение
• острое или хроническое облучение
• равномерное или избирательное
• внешнее или инкорпорированное (поступившее внутрь организма)

4. Различие в радиочувствительности различных организмов  (морская свинка высокочувствительна).

Радиочувствительность человека приблизительно равна чувствительности обезьяны и находится между чувствительностью мыши и собаки.

ЛД₅₀= 30-50 Рад

Особенности биологического действия инкорпорированного излучения:

    Инкорпорированное излучение более опасно, т.к.:

1. Увеличивается время облучения тканей (для Sr⁹⁰ всю жизнь).
2. Отсутствует расстояние от источника до объекта облучения (контактное облучение).
3. Исключается поглощение a-частиц роговым слоем кожи.
4. Происходит концентрация радионуклидов в отдельных тканях (Sr; Ra фиксируются в костях и поражают костный мозг).
5. Человек не может  использовать традиционные меры защиты (экранирование, сокращение времени облучения, удаление от источника).

Пути защиты от инкорпорированного излучения:

1. Стимуляция обменных процессов.
2. Применение комплексообразователей.

Пути проникновения радионуклидов:

1. Через дыхательную систему.

• Хорошо растворимые - путем диффузии через альвеолярный барьер.
• Плохо растворимые - захватываются альвеолярными макрофагами легких или мерцательным эпителием выводятся в окуржающую среду.

2. Через ЖКТ с пищей и водой.

• Хорошо растворимые - во внутреннюю среду организма всасываются.
• Плохо растворимые - транзитом проходят через ЖКТ и вызывают только местное облучение.

3. Через кожные покровы.

Распределение радионуклидов в организме:

1. Скелетный тип распределения - в минеральной части скелета - радионуклиды щелочноземельной группы: Са, Ва, Sr, Ra)
2. Ретикулоэндотелиальный тип - трансурановые элементы, радиоактивный Торий, полоний, цинк.
3. Диффузный тип распределения - щелочные элементы - К, натрий, Cs, радиоактивные С, N.

Радиоактивный йод - накапливается в щитовидной железе.

По способности накапливать радионуклиды органы распределяются в порядке:

• щитовидная железа
• печень
• кишечник
• почки
• минеральная часть скелета

По скорости выведения радионуклидов из организма;

• щитовидная железа
• печень
• почки, селезенка, минеральная часть, скелет

Внутри органа:

активно функционирующие элементы органа в первую очередь накапливают радионуклиды.

Степень радиационной опасности радионуклидов зависит от:

1. Путь поступления в организм.
2. Место концентрации в организме.
3. Продолжительность поступления в организм.
4. Время пребывания в организме (период полураспада и период полувыведения).
5. Энергией, излучаемой в единицу времени.
6. Масса облучаемой ткани.

ЛУЧЕВАЯ БОЛЕЗНЬ

1. Острая лучевая болезнь:

1) в зависимости от поглощенной дозы:

1. Церебральная форма (свыше 80 грэй смерть на 1-3 сут после облучения)
2. Токсемическая форма (20-80 грэй, смерть на 4-7 сут после облучения).
3. Кишечная форма (10-20 грэй, смерть на 16-18 сут в результате интоксикации продуктами кишечного содержимого).
4. Костно-мозговая (типичная) форма - 1-10 грэй, летальность  50%; 4 стадии в течении этой формы:

а) стадия первичной общей реактивности (первые минуты): тошнота, рвота, недомогание, уменьшение АД, нейтрофильный лейкоцитоз, начальные признаки лимфопении.

б) стадия кажущегося клинического благополучия: субъективное улучшение состояния, усилении лимфопении, нейтропения, снижение количества ретикулоцитов, тромбоцитов, гипоплазия костного мозга (в его пунктате).

в)  стадия выраженных клинических проявлений:

• анемический синдром
• геморрагический синдром
• развитие инфекции: пневмония
• кишечный синдром
• изменение электролитного баланса

г) стадия восстановления

• Способы биологической дозиметрии:
• чем больше поглощенная доза радиации, тем раньше наблюдается клиническое проявление и тем оно выраженнее:
• по степени лимфопении и времени ее наступления

2. Хроническая лучевая болезнь.

• при длительном действии радиации в относительно малых, но превышающих ПДД дозах

Варианты течения:

1. В результате длительного общего облучения
2. В результате длительного неравномерного поступления радионуклидов.

Преимущественное поражение органов с низким уровнем пролиферации клеток: нервной системы.

Вегето-сосудистая регуляция.

Органические поражения отдельных участков нервной системы.

Гипопластические и атрофические изменения в органах и тканях.

Ускоряются инволютивные процессы (старение).

Отдаленные последствия действия ионизирующей радиации:

1. Увеличение количества раковых заболеваний, лейкозов.
2. Увеличение генетического груза.
3. Укорочение продолжительности жизни.