Особенности миграции радионуклидов и прогнозирование радиоактивного загрязнения местности 4 страница

От чего же зависит действие радиоактивных веществ на организм?

Так называемая биологическая эффективность зависит от многих Фак-КЩов:

- вида радиоактивного вещества;

- энергии излучения;

- периода полураспада;

Физический этап (поглощение энергии)

Время Эффект воздействия 1(Г"- ЮЛ: 10Г15-.Ог'с Поглощение энергии (рентгеновское, гамма, нейтронное излучения). Поглощение энергии (электроны, протоны, альфа-частицы) 10"-Ю-" с Физический и химический этапы. Перенос энергии в виде ионизации на первичной траектории. Ионизация и электронное возбуждение молекул 10"'- 10 3 с, несколько часов Химические повреждения. Прямое действие. Косвенное действие. Образование свободных радикалов из воды. Возбуждение молекул до теплового равновесия Микросекунды, секунды, минуты, несколько часов Биомолекулярные повреждения. Изменения молекул белков, нуклеиновых кислот под влиянием процессов обмена Минуты, часы, недели Ранние биологические и физиологические эффекты. Биохимические повреждения. Гибель клеток, гибель отдельных животных Годы, столетия Отдаленные биологические эффекты. Стойкое нарушение функций. Генетические мутации, действие на потомство. Соматические эффекты: рак, лейкоз, сокращение продолжительности жизни, гибель организма

Биологическое действие ионизирующих излучений

Физико-химический этап (возбуждение атомов пли их ионизация)

Биологические повреждения (первичное действие излучений)   Непосредственное (прямое)   Косвенное (непрямое)

I

Рис. 2.1. Основные этапы воздействия радиации на биологическую ткань - величины всасывания (накопления); - скорости выведения из организма.

Химический этап (образование свободных радикалов)

Уровень биологической организации Радиационные повреждения Молекулярный Повреждение ферментов, ДНК. РНК, нарушение обмена веществ Субклеточный Повреждение клеточных мембран, ядер, хромосом, митохондрий, лизосом Клеточный Остановка деления и гибель клеток, трансформация в злокачественные клетки Тканевой, органный Повреждение центральной нервной системы, костного мозга, желудочно-кишечного тракта Организменный Смерть или сокращение продолжительности жизни Популяционный Изменение генетических характеристик в результате мутаций

Таблица 2.2 Радиационные повреждения

2.1.2. Механизм воздействия радиации на молекулы и клетки

Ионизирующее излучение обладает высокой биологической активно­стью. Оно способно разрывать любые химические связи и индуцировать длительно протекающие реакции. Реакции вовлекают в химические превра­щения сотни и тысячи молекул. Первичное действие излучений на организм может быть непосредственным и косвенным.

Прямое действие ионизирующих излучений вызывает ионизацию ато­мов и молекул, образование ионов, возникновение возбужденных атомов, появление радикалов. Активные молекулы и обломки молекул индуцируют различные химические реакции, повреждая комплексы клеток.

Косвенное действие излучений заключается в том, что образован­ные радикалы воды и пероксиды вступают в химические реакции с молеку­лами белка, с липидами и т.д. и приводят к структурным изменениям тканей и клеток.

Молекула воды

Наиболее многочисленными в организме человека являются молеку­лы воды. При облучении молекул воды ионизирующими излучениями обра­зуются различные радикалы:

Н₂0 Н₂0* + е- Н₂0* К + ОН"

Н₂0 Н* + ОН" НГ + ОН* н₂о

Н₂0 + е- Н₂0' ОК + ОН* Н₂0₂

н₂о*+н₂о Н_эО*+ОН*

Свободные радикалы Н", ОН" особенно химически активны. Время их жизни 10^_15с. За это время они либо реагируют между собой с образованием молекулы воды, пероксидов водорода, либо с растворенным субстратом.

Продукты радиолиза воды (пероксид водорода) вступают в реакцию с липидами, белками, что приводит к гибели тканевых элементов, разруше­нию надклеточных структур (нитей хроматина), происходит разрыв углерод­ных связей, нарушение ферментативных систем, синтеза ДНК, белка. Нару­шаются обменные процессы в организме. В связи с нарушением обмена веществ и энергии прекращается и замедляется рост тканей, наступает ги­бель клеток Всасывание продуктов клеточного распада вызывает отравле­ние организма, что приводит к преждевременному старению.

Наша справка. О степени и органах отравления можно судить, учитывая, что в мышцах 50% воды, в костях - 13% воды, в печени - 16% воды, в крови - 5% воды. Особенно опасен атомарный кислород, разрушающий мембраны клеток. Присутствие кислорода в момент облучения клетки приводит к усилению лучево­го поражения примерно в три раза (кислородный эффект).

В организме человека имеются «гигантские молекулы» - нуклеиновые кислоты, белки и полисахариды. Основу жизни на Земле составляет моле­кула ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Она входит в состав клеток.

Молекула ДНК

Из основ биологии известно, что молекула ДНК- это хранитель генети­ческой информации, и она же «руководит» синтезом белка в соматических клетках. Она является составной частью всех живых организмов, входит в состав хромосом, которые имеются в ядре клетки. При облучении молекулы ДНК она возбуждается в целом, но из-за миграции энергии в молекуле про­исходит разрыв в самом слабом месте, а именно: рвутся водородные связи между отдельными участками молекулы.

Механизм миграции энергии заключается в том, что при выбивании элек­трона происходит миграция дефектного участка по полинуклеотидной цепи до участка с повышенными электрон-донорными свойствами. Такое место -чаще всего участок локализации тимина или цитозина, где и образуются сво­бодные радикалы этих оснований. При косвенном действии излучений имен­но на этих участках происходит реакция с продуктами радиолиза воды.

Если между нуклеотидами происходят однонитчатые разрывы, то рабо­тает механизм репарации (восстановления) под генетическим контролем

Примечание. Между нуклеотидами двух спиралей имеются водородные связи (с помощью двух электронов). А между нуклеотидами в цепи связь осуществляется с помощью остатка фосфорной кислоты.

Установлено, что в молекуле может быть восстановлено до 7 разор­ванных связей в однонитиевых разрывах и при этом поражения генов моле­кулы не наблюдается. Но если количество однонитиевых разрывов больше 7 или имеются двухнитиевые разрывы, то происходят хромосомные аберра­ции (разорванные концы и целые фрагменты в дальнейшем «склеиваются» в новых сочетаниях, и закодированная в генах информация искажается или теряется совсем).

Гамма-квант

Бета-частица

Рис. 2.3. Зависимость хромосомных аберраций от дозы облучения

По мере накопления дозы облучения растет и количество хромосом­ных аберраций по линейно-квадратичному закону (рис 2.3) и зависит от вида облучения (рис. 2.2).

->

___ ..О—.

Альфа-частица Электрон Положительно заряженный ион

..О.__ О-

сг

Хромосома

Рис. 2.2. Механизм поражения биологической молекулы при прохождении ионизирующих излучений

Таким образом, в результате аберраций искажаются гены, возможна и гибель молекулы ДНК. Находясь в составе хромосом соматической клетки, молекулы ДНК могут вызвать бесконтрольное деление, приводящее к раку

Молекула белка

Ученые считают, что именно молекула белка, как одна из молекул жиз­ни, появилась первой на Земле.

• Белок - это высокомолекулярное органическое соединение, постро­енное из 20 аминокислот. Аминокислоты появились на Земле, когда в ат­мосфере появились метан, аммиак, пары воды. Воздействие ультрафи­олетового солнечного излучения привело к образованию формальдегида, затем цианистого водорода. Именно они являются ключом к разгадке появ­ления белков и нуклеиновых кислот. В 1953 году в Чикаго американский ученый Миллер экспериментально установил, что если подвергать воздей­ствию электрическим зарядом смесь метана, воды и водорода, можно получить до 2% различных аминокислот. Из 20 аминокислот в организме человека синтезируется только 12, остальные 8 в готовом виде поступают в организм вместе с пищей. Белки в организме разнообразны. Свыше 10 мил­лионов белков выполняют разные функции: структурные, регуляторные (гор­моны), каталитические (ферменты), защитные (антитела), транспортные (гемоглобин), энергетические и др.

Постоянное обновление белка лежит в основе обмена веществ, и он играет важную роль в жизнедеятельности организма. До 20% поглощенной энергии облучения связано с повреждением белка. При облучении молеку­лы белка ионизирующими излучениями она возбуждается в целом, и за счет миграции энергии (как в молекуле ДНК) разрыв происходит в наиболее сла­бых местах, а именно в связях между аминокислотами. В отличие от молеку­лы ДНК, молекула белка системы защиты от радиации не имеет

Таким образом, в результате прямого действия ионизирующих излуче­ний в боковых цепях аминокислот возникают свободные радикалы. При кос­венном действии свободные радикалы образуются при взаимодействии белковых молекул с продуктами радиолиза воды. Образование свободных радикалов влечет за собой изменения структуры белка:

- разрыв водородных, гидрофобных, дисульфидных связей;

- модификация аминокислот в цепи,

- образование сшивок и агрегатов;

- нарушение вторичной и третичной структуры белка.

Такие нарушения в структуре белка приводят к нарушению его функций. Но большое количество молекул белка в организме, их постоянное обнов­ление позволяет на биологическом уровне противостоять радиации с уче­том степени их облучения.

Большая разновидность белков, разные размеры, количество, разные функции вызывают при облучении и разные последствия. Например, толь­ко ферментов, ускоряющих химические реакции, более 1000. Разрушение отдельных из них приводит к угнетению функций отдельных систем. Послед­ствия облучения во многом зависят от структуры белка.

Различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру белка. Наиболее подвержена облучению четвертичная структура, и менее подвержена первичная структура. Это объясняется их прочностью. О по­следствиях облучения белка можно судить только, если известен тип белка, вид и время облучения.

Л и п и д ы

• Липиды - жироподобные вещества и жиры, плохо растворимые в воде. Они входят в состав клеточных перегородок (мембран), а также играют роль запасных питательных веществ в организме, накапливаясь в отдель­ных участках тела. В связи с плохой проводимостью тепла, они выполняют защитную функцию.

При облучении липидов ионизирующими излучениями последствия во многом зависят от того, какие именно липиды облучаются. Если липиды не активно участвуют в процессах обмена веществ, то они мало влияют на здо­ровье человека (накопленные жиры).

Действие ионизирующих излучений на липиды следующее. Под влия­нием облучения происходит образование свободных радикалов ненасыщен­ных жирных кислот, которые при взаимодействии с кислородом образуют перекисные радикалы, а они, в свою очередь, реагируют с нативными жир­ными кислотами. Это процесс перекисного окисления липидов. Так как ли­пиды - основа биомембран, то перекисное окисление повлечет за собой изменение их свойств. А поскольку клетка представляет собой систему вза­имосвязанных мембран, и многие процессы клеточного метаболизма про­ходят именно на мембранах, то в клетке нарушаются биохимические про­цессы. Выражено нарушение энергетического обмена, что связано с повреж­дением митохондрий. Нарушение целостности наружной мембраны клетки приводит к сдвигу ионного баланса клетки из-за выравнивания концентра­ций натрия и калия (в клетке - повышенное количество калия, в межклеточ­ном пространстве - натрия).

Углеводы

Общая формула углеводов может быть представлена в виде С_п(Н₂0)_т. Учитывая, что молекула углерода более устойчива к облучению, чем моле­кула воды, то при облучении возникают радикалы воды, о свойствах кото­рых уже говорилось ранее. Поскольку углеводы - источник энергии в орга­низме, то при их разрушении такой источник исчезает, что приводит к угнете­нию многих жизненно важных систем организма.

Воздействие ионизирующих излучений на углеводы следующее. Под действием излучения происходит отрыв атома водорода от кольца углевод­ной молекулы, образуются свободные радикалы, а затем - перекиси. Из продуктов распада углеводов - глицеринового - синтезируется метилгли-оксаль - вещество, ингибирующее синтез ДНК и белка и подавляющее деле­ние клеток. Чувствительна к облучению и гуалуроновая кислота, являющая­ся составным элементом соединительной ткани.

Клетка

• Клетка - это один из основных структурных, функциональных и вос­производящих элементов живой материи, ее элементарная живая система. В 1 г человеческой ткани примерно 600 миллионов клеток, у новорожденного человека число клеток составляет 2 10¹², которое еще больше возрастает по мере роста организма и может достигать более 10²³ клеток.

Клетка имеет достаточно сложное строение и изучается в биологии.

Справка. Если рассматривать только химический состав клетки, то в нее входит более 100 химических элементов, но на долю 4-х из них приходится 98% массы клетки - это кислород (65-75%), углерод (15-18%), водород (8-10%), азот (1,5-3%). В значительных количествах в организме человека имеются: сера, фос­фор, хлор, калий, натрий, магний, кальций, железо. Остальные микроэлементы имеются в незначительных количествах. Воды в клетке 70-80%. Кроме химиче­ских, в клетке имеются и биологические молекулы: белки - (10-20%), жиры -(1-1,5%), углеводы - (2%), нуклеиновые кислоты (1-2%).

В организме человека можно выделить много видов клеток, выполняю­щих разные функции. Различают клетки: половые, соматические, жировые, лейкоциты, лимфоциты и др. Радиобиологический закон выделяет два типа клеток. Делящиеся клетки (и малодифференцированные ткани) относятся к радиочувствительным. Такими являются кроветворные клетки костного моз­га, зародышевые клетки семенников, кишечный и плоский эпителий.

Справка. У детей все клетки делятся до окончания роста, а у взрослых де­лятся только клетки кожи, желудочно-кишечного тракта, глаз и крови. Осталь­ные клетки периодически обновляются.

Неделящиеся клетки (и дифференцированные ткани) относят к радио­устойчивым. К ним относят мозг, мышцы, печень, почки, хрящи, связки. Ис­ключение в этом списке составляют лимфоциты, несмотря на их диффе­ренциацию и неспособность к делению.

Наибольший вред организму приносит облучение соматических клеток и клеток крови. Рассмотрим в качестве примера соматическую клетку, так как их в организме много. Выделим в клетке только те элементы, которые больше всего подвержены воздействию радиации и вызывают наиболее тяжелые последствия. Поняв механизм воздействия радиации на клетку, можно пред­принимать меры защиты, которые снизят результаты этого воздействия.

Модель клетки (ее фрагменты) показана на рис. 2.4. Клетка состоит из мембраны, цитоплазмы, ядра, рибосом, митохондрий, транспортных моле­кул тРНК (рибонуклеиновой кислоты), матричных мРНК, молекул АТФ (аде-нозинтрифосфата), рибосомных рРНК и др. В ядре клетки находится 46 хро­мосом.

Примечание, в клетке 80% рРНК, 5% - мРНК, 15% - тРНК. Рибосомы - кле­точные органелпы, в которых синтезируются молекулы белка. Матричные (ин­формационные) мРНК «снимают копию» с участков молекул ДНК и доставляют в рибосомы информацию о типах белка, которые необходимо синтезировать Транс­портные тРНК из тока кровеносных сосудов забирают аминокислоты и транс­портируют в рибосомы, где рибосомные рРНК строят белок. Иногда для синтеза белка несколько рибосом объединяются по «команде» мРНК. Обычно в данный момент времени задачу синтеза белка решают только около 10% рибосом, ос­тальные «отдыхают».

Бета-частина

Рис. 2.4. Модель соматической клетки {фрагмент синтеза белка)

При облучении клетки, например, бета-частицами, прежде всего, по­вреждается мембрана. Если учесть, что давление внутри клетки больше, чем в межклеточном пространстве, то через образовавшиеся «бреши» бу­дет вытекать цитоплазма. В этом случае ядро вырабатывает ферменты, которые тРНК транспортируют к местам повреждений мембраны и «заши­вают» бреши. Таким образом, тРНК вместо того, чтобы заниматься своим Делом - транспортировать аминокислоты в рибосомы для синтеза белка, занимаются «ремонтом» мембраны. Если интенсивность облучения пре­вышает некоторый предел, то тРНК задачу «ремонта» мембраны решить не могут, и клетка погибает Дальнейшее проникновение бета-частиц в клетку может вызвать разрушения любых органелл. При облучении бета-частица­ми самих молекул тРНК они повреждаются и не могут выполнять свои фун­кции.

При облучении рибосом, за счет разрушений рибосомной РНК и белка, в рибосоме может быть построен другой белок, который ведет себя как инородное тело. Такое облучение не всегда представляет большую опас­ность, так как в последующих циклах может быть сформирован и «свой» белок. Повреждение матричных мРНК также может привести к формиро­ванию «чужого» белка. Если в последующих циклах облучение отсутствует или не приведет к разрушению мРНК, то информация для строительства белка будет достоверной.

Наиболее драматичная ситуация возникает, если поражаются хромо­сомы и их главная часть - молекулы ДНК В этом случае клетка или погибает, или начинает бесконтрольно делиться. Если учесть воздействие ионизиру­ющего излучения и на другие основные органеллы клетки, то можно выде­лить следующие последствия облучения:

- при облучении ядра клетки возможны: подавление клеточного деле­ния (если клетка делится), двунитчатые разрывы нуклиотидов и хромосом­ные аберрации, однонитчатые разрывы нуклеотидов и репарация (восста­новление) связей, нарушение синтеза ДНК и остановка деления (для деля­щихся клеток), генные мутации, нарушение транспортной функции и репара­ция, нарушение синтеза клеточных белков, запуск механизма бесконтроль­ного деления (в соматических клетках);

- нарушение проницаемости цитоплазматической мембраны;

- цитолиз лизосом (лизосомы - цитоплазматические включения, с ко­торыми связано накопление некоторых ферментов и процессы внутрикле­точного пищеварения);

- нарушение энергетического обмена за счет разрушения (поврежде­ния) митохондрий и молекул АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты);

- нарушение синтеза белков в рибосомах;

- радиационный автолиз эндоплазматической сети (специальная струк­тура цитоплазмы).

Если обобщить реакцию клетки на облучение (биологическая стадия), то можно выделить три возможные типа реакции на облучение:

1. Радиационный блок митозов (временная задержка деления)

2. Митотическая (репродуктивная) гибель клетки.

3. Интерфазная гибель клетки.

Наиболее универсальная реакция клетки на воздействие ионизирую­щих излучений - временная задержка деления (радиационный блок мито­зов). Длительность его зависит от дозы: на каждый Грей дозы облучения клетка отвечает задержкой митоза в 1 час. Проявляется этот эффект неза­висимо от того, выживет ли клетка в дальнейшем Причем с увеличением дозы облучения увеличивается не число реагирующих клеток, а именно вре­мя деления каждой клетки. Эта реакция имеет огромное приспособитель­ное значение: увеличивается длительность интерфазы, оттягивается вступ­ление клетки в митоз, создаются благоприятные условия для нормальной работы системы репарации ДНК.

При увеличении дозы облучения, развивается митотическая гибель клетки. Это относится к клеткам, которые не делятся или делятся редко В клетке не выражены дегенеративные процессы.

Показателем выживаемости клетки является ее способность прохо­дить 5 и более делений.

Варианты митотической гибели:

1) клетка гибнет в процессе одного из первых четырех пострадиацион­ных митозов, невзирая на отсутствие видимых изменений;

2) облученные клетки после первого радиационного митоза формиру­ют так называемые «гигантские» клетки (чаще в результате слияния «дочер­них» клеток). Такие клетки способны делиться не более 2-3 раз, после чего погибают. Основная причина митотической гибели клетки - повреждение ее хромосомного аппарата, приводящее к дефициту синтеза ДНК.

Интерфазная гибель клетки наступает до вступления клетки в ми­тоз. Для большинства соматических клеток человека она регистрируется после облучения в дозах в десятки и сотни Грей. Лимфоциты (радиочувстви­тельные клетки) гибнут по этому механизму даже при небольших дозах

Механизм интерфазной гибели следующий. За счет разрывов в молеку­ле ДНК нарушается структура хроматина. В мембранах идет процесс пере-кисного окисления липидов. Изменения ДНК-мембранного комплекса вы­зывают остановку синтеза ДНК. Повреждение мембраны лизосом приво­дит к выходу из них ферментов - протеаз и ДНК-аз. Эти ферменты разруша­ют ДНК, что ведет к пикнозу ядра. Повреждение мембран митохондрий ве­дет к выходу из них кальция, который активирует протеазы. Все это приводит к гибели клетки.

Степень разрушения клетки зависит не только от поглощенной дозы, но и ее распределения во времени. Если полученная доза растянута во времени, то ущерб будет меньше. Особенно это касается делящихся клеток. Впрочем, последствия для делящихся клеток во многом зависят от того, на какой фазе деления клетки имело место облучение. Итак, возможны три варианта последствий облучения клетки:

- полное выживание клетки без последствий;

- процесс выживания и деления осложнен, и клетка погибает;

- появление живой, но измененной клетки

Третий случай наиболее опасен. При облучении делящейся сомати­ческой клетки возможно развитие рака, так как может быть порожден процесс бесконтрольного деления измененных клеток.

Рассмотрим последствия облучения половой клетки. Первая эмбрио­нальная клетка, образующаяся после слияния сперматозоида с яйцом, осо­бенно чувствительна к облучению. В первые 5 суток гибель зародыша наибо­лее вероятна, затем могут быть поражения мозга, уродства.

Облучение после органообразования у зародыша вызывает рождение хилого потомства. От радиации обычно быстро гибнут клетки лимфоцитов, незрелые клетки костного мозга, половые железы и клетки хрусталика глаза.

Как уже отмечалось, клетки крови чувствительны к облучению и поэто­му ее заболевания - одна из проблем радиационной безопасности.

Наша справка. Кровь - непрозрачная, клейкая жидкость красного цвета, со­лоноватого вкуса, состоящая из двух частей: плазмы и форменных ферментов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Объем плазмы у человека равен 55-60% общего объема крови. Она состоит (на 90-91%) из воды и сухого остатка (9-10%), в котором имеются белки и соли. В плазме содержатся также глюкоза, молочная кислота, жирные кислоты, ферменты, некоторые микроэлементы.

Основную массу форменных элементов крови составляют эритроциты. Они выполняют ряд важных функций: 1) поглощение кислорода в легких и перенос его в капилляры, поглощение углекислоты в капиллярах тканей и доставка ее в легкие; 2) сохранение активной реакции крови; 3) поддержа­ние ионного состава крови; 4) участие в водно-солевом обмене; 5) адсорб­ция токсинов.

При облучении крови радиацией количество эритроцитов ежесуточ­но снижается и за месяц их потеря может достигнуть 25% от исходного уров­ня. В результате развивающаяся анемия замедляет процессы репарации, а дефицит кислорода в костном мозге нарушает его способность восстанав­ливать кроветворение.

• Лейкоциты - типичные ядерные клетки. Они выполняют защитную функцию в борьбе с инфекцией.

При облучении ионизирующими лучами количество лейкоцитов уменьшается пропорционально полученной дозе. Сокращение лейкоцитов снижает сопротивляемость организма человека инфекциям.

• Лимфоциты - наиболее чувствительный показатель тяжести пора­жения от ионизирующих излучений. Сокращение числа лимфоцитов наблю­дается сразу после облучения и достигает максимума на 1-е - 3-й сутки тем самым подавляется иммунная система.

• Тромбоциты играют важную роль в процессе свертывания крови. При облучении радиацией их количество падает, а следовательно, появляются проблемы со свертываемостью крови.

Под действием радиации могут возникнуть нарушения кроветворения на различных этапах клеточного обновления Может быть временное пре­кращение деления клеток, гибель малодифференцированных клеток, нару­шение продолжительности созревания, жизни большинства зрелых функ­ционирующих клеток. Самым серьезным из названных заболеваний явля­ется нарушение дифференциации клеток, приводящее к лейкозу.

• Лейкоз - это заболевание, характеризующееся избыточным образо­ванием неполноценных клеток крови (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоци­тов). Эту болезнь называют также «раком» крови или белокровием.

Выводы:

1. Молекулы ДНК и клетки человека могут противостоять радиоактив­ному облучению, но только при определенной интенсивности и времени действия облучения.

2. Гибель отдельных клеток не означает гибели органа или организма в целом, вместо погибших клеток стимулируется деление новых. Появление живой, но измененной клетки вызывает опасность развития рака

3. Наиболее разрушительными для организма человека являются радикалы воды.

Рис. 2.5. Время появления злокачественных опухолей с момента облучения

Особенность раковых заболеваний - длительный латентный период, т.е. рак проявляется не сразу, а через значительное время после облучения. Особенности заболевания различными видами рака демонстрируются на

Разновидность живых организмов ЛДя* Гр Овца 1,5- 2,5 Рыбы 8,0-20,0 Собака 2,5-3 Змея 80-200 Насекомые 10-100 Растения 10-1500 Птицы 8-20 Бактерии 1000-3000 Обезьяна 2,5-6,0 Человек 2,5-4

Таблица 2.3 Диапазоны радиочувствительности различных организмов

2.1.3. Радиочувствительность. Реакция органов и систем человека на облучение

• Радиочувствительность - это чувствительность биологических объек­тов к действию ионизирующих излучений. Альтернативным понятием явля­ется радиоустойчивость (радиорезистентность).

Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД₅₀ (летальная доза) - доза облучения, вызывающая гибель 50% облучен­ных человек (таблица 2.3). Степень радиочувствительности сильно варьиру­ется в пределах вида, организма, клетки.

Следовательно, чтобы правильно оценить последствия облучения орга­низма человека, необходимо оценить радиочувствительность на клеточном, тканевом, органном и организменном уровнях. На клеточном уровне ра­диочувствительность зависит от организации генома, состояния системы репарации ДНК, содержания в клетке антиоксидантов, активности фермен­тов, утилизирующих продукты радиолиза, интенсивности окислительно-вос­становительных процессов.

На тканевом уровне должно выполняться правило Бергонье-Трибон-до: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролифератив-ной активности и обратно пропорциональна степени дифференцирования составляющих ее клеток.

Следовательно, наиболее радиочувствительными в организме будут ткани, имеющие резерв активно размножающихся малодифференцирован-ных клеток (кроветворная ткань, гонады, эпителий тонкого кишечника).

Наименее радиочувствительными (наиболее радиоустойчивыми) бу­дут высокоспециализированные малообновляющиеся ткани (мышечная, костная, нервная). Исключение составляют только лимоЬоциты.