Исторический очерк открытия ионизирующих излучений и явления радиоактивности. Этапы развития радиобиологии.

Исторический очерк открытия ионизирующих излучений и явления радиоактивности. Этапы развития радиобиологии.

Возникновение радиобиологии как науки обусловлено тремя великими научными открытиями конца 19 века: 1895 год - открытие Конрадом Рентгеном Х-лучей (рентгеновского излучения); 1896 г. - открытие Анри Беккерелем явления естественной радиоактивности; 1898 год- получение Марией Склодовской и Пьером Кюри первых радиоактивных элементов - полония и радия.

Сущность явления радиоактивности и типы радиоактивных превращений ядер (альфа-распад, бета-превращения ядер, изомерный переход, спонтанное деление тяжелых ядер). Законы радиоактивного распада. Ядерные реакции. Явление наведенной радиоактивности.

Радиоактивность — это способность атомов некоторых изотопов самопроизвольно распадаться, испуская излучение.

Типы радиоактивных превращений:

Альфа-распадом называют самопроизвольный распад атомного ядра на дочернее ядро и α-частицу (ядро атома ⁴He).

Альфа-распад, как правило, происходит в тяжёлых ядрах с массовым числом А ≥ 140 (хотя есть несколько исключений). Внутри тяжёлых ядер за счёт свойства насыщения ядерных сил образуются обособленные α-частицы, состоящие из двух протонов и двух нейтронов.

Бета-распад (точнее, бета-минус-распад, β⁻-распад) — это радиоактивный распад, сопровождающийся испусканием из ядра электрона и электронного антинейтрино. Бета-распад является внутринуклонным процессом.

Изомерный переход (гамма-распад) — радиоактивный распад атомного ядра, происходящий из возбуждённого метастабильного состояния с излучением одного или нескольких гамма-квантов.

Спонтанное деление – самопроизвольный распад тяжёлых ядер на два (редко – три или четыре) осколка – ядра элементов середины Периодической таблицы.

Принцип устройства и работы ядерного реактора. Ядерные реакции, протекающие в реакторе.

Ядерный реактор-устройство, в котором поддерживается цепная реакция деления.

Назначение реактора:1) экспериментальное,2) для промышленного получения р/н,3) для производства электроэнегрии.

Составные части реактора: 1) активная зона, окруженная отражателями,2) теплоноситель, 3) система регулирования, 4) радиационная защита, 5) др. конструктивные элементы и пульт дистанционного управления.

Активная зона состоит из замедлителя нейтронов (тяжелая вода, графит) и ядерного горючего. Ядерное горючее (табл. из спеченного двуокиси урана) заключено в метал. трубки и составляет т.н. ТВЭлы (тепловыделяющие элементы). V активной зоны нес-ко кубометров. Акт. зона окружена отражателем (часто из бериллия). В реакторах-размножителях, работающих на быстрых нейтронах, в отражатель введены большие кол-ва урана 238 и 232 для воспроизводства ядерного горючего.

Управление интенсивностью цепной реакции деления осущ-ся регулирующими стержнями, выполненными из кадмия или карбида бора (эффективно поглощают нейтроны).

При работе реактора в акт. зоне происходит выделение тепла. Отвод тепла из акт. зоны осущ-ся теплоносителями (вода, водяной пар, азот, углекислый газ)

Защитой от нейтронов и гамма-излучения, возникающих в реакторе, служит железобетон и свинец.

Основные типы энергетических реакторов: 1) водоводяной, 2) водографитный,3) газографитный.

Ядерные реакции в реакторе

Цепная реакция деления урана 235 в реакторе осущ-ся в среде с большим содержанием урана 238. с целью использования природного урана в качестве горючего его обогащают ураном 235 до 25%. Эти реакции деления приводят к образованию в ТВЭлах разных р/н (I¹³¹, Cs¹³⁷, Tc⁹⁹,Kr⁸⁵). В рез-те в распада осколков деления образуется около 300 р/н и 36 элементов. В ТВЭлах накапливаются трансурановые элементы. В реакторах-размножителях на быстрых нейтронах происходят реакции, ведущие к образованию U²³³, Pu²³⁹). Ядерные реакции приводят к выгоранию ядерного горючего, к воспроизводству вторичного ядерного горючего, к отравлению акт. зоны осколками деления и к отравлению защиты и конструктивных материалов нейтронами, что ведет к появлению наведенной р/активности. В связи с этим проводится периодическая замена ТВЭлов, и этим же обусловлено ограничение времени работы реактора.

Анализ радиочувствительности клеток в культуре. Кривые доза-эффект. Параметры радиочувствительности, определяемые по кривым доза-эффект (До, Д37 Дq и n).

Кривые доза-эффект

Зависимость радиобиологического эффекта от дозы характеризуется графиком кривой дозовой зависимости, или графиком «доза – эффект».

Радиолиз воды и водных растворов биомолекул. Основные продукты радиолиза воды и их роль в инактивации биомолекул. Влияние на ход радиолиза ЛПЭ излучений, мощности дозы, присутствия кислорода в облучаемой среде.

Косвенное действие радиации осуществляется продуктами радиолиза воды, входящей во все живые системы. Косвенное действие ионизирующего излучения связано с образованием свободных радикалов.

Радиолиз- разложение химических соединений под действием ионизирующих излучений с образованием свободных радикалов. Предмет изучения радиационной химии. Один из факторов первичных процессов в радиобиологии.

Основные продукты и их роль:

Гидроксильный радикал - высокореакционный и короткоживущий радикал •OH, образованный соединением атомов кислорода и водорода.

Считается, что цитотоксическое действие кислородных радикалов более чем на 50 % обусловлено ОН•-радикалами, при этом в клетках выделяют два критических объекта повреждения: нуклеиновые кислоты и мембранные белки. Основные типы повреждений биомолекул гидроксильными радикалами являются: отрыв атома водорода; присоединение к молекулам по двойным связям; перенос электронов.

В образовании гидроксильного радикала важное значение имеют ионы металлов с переменной валентностью, в первую очередь ионы железа. Являясь сильным окислителем, гидроксильные радикалы разрывают любую СН-связь, вызывают повреждения белков и нуклеиновых кислот.

Пероксид водорода - запускает каскад реакций повреждения липидов клеток.

Пероксидное (перекисное) окисление липидов молекулярным методом представляет собой цепной свободно-радикальный процесс. Наиболее легко подобным образом окисляются ненасыщенные липиды или свободные жирные кислоты, входящие в состав фосфолипидов биологических мембран. Поэтому скорость перекисного окисления липидов прежде всего оказывает влияние на функцию мембран и на развитие в них патологических изменений.

Пероксидное окисление может полностью разрушить липидную основу мембраны. Накопление таких продуктов пероксидного окисления, как гидропероксиды липидов, приводит к ингибированию многих ферментных белков и нарушает их функцию. Кетоны, альдегиды и диальдегиды образуют ковалентные внутримолекулярные и межмолекулярные связи («сшивки») и с функциональными группами белков и других биомолекул, что также ведет к изменениям клеточных функций.

Супероксид анион (супероксидный радикал) это ион молекулы кислорода с неспаренным электроном.

Относится к свободным радикалам, короткоживущий, способен спонтанно дисмутировать с водой в кислород и пероксид водорода. Супероксидрадикал является высокореакционным соединением, которое вследствие высокой гидрофильности не может покидать клетку и накапливается в цитоплазме.

Комбинация OH• и супероксид анион-радикала вызывает изменение первичной, вторичной и третичной структуры белков. Супероксид анион-радикал ингибирует активность каталазы, ацетилхолинэстеразы, глутатионпероксидазы и других ферментов.

Влияние на ход радиолиза:

1. Мощности дозы.

Поскольку процессы передачи энергии излучения молекулам среды крайне быстро заканчивается возникновением свободных радикалов, можно сказать, что мощность дозы характеризует скорость образования в облученной системе свободных радикалов. Однако в реальных условиях образование радикалов не будет продолжаться без конца, т.к. со временем пара образованных радикалов рекомбинируют.

2. Присутствие кислорода.

В присутствии кислорода образуются дополнительные реакционноспособные радикалы, которые обладают выраженным поражающим действием. Кроме того, молекула кислорода обладает электронакцепторными свойствами, активно взаимодействует с образующимися при действии излучения радикалами биологических молекул — как бы фиксирует возникшие в них потенциальные повреждения и делает их труднодоступными для репарации. Следовательно, в присутствии кислорода при радиолизе отмечается усиление лучевого повреждения по сравнению с анаэробными условиями. (кислородный эффект)

3. ЛПЭ излучения.

При увеличении ЛПЭ выходы короткоживущих продуктов падают, а стабильных - растут. Более того, при достаточно большой ЛПЭ может оказаться, что выходы короткоживущих продуктов будут очень малы, и эти частицы уже не смогут обеспечить эффективного разложения стабильных продуктов. В этом случае стационарное состояние устанавливаться не будет, и радиолиз воды будет происходить с постоянной скоростью, не зависящей от времени (дозы). Кроме того, с увеличением ЛПЭ кислородный эффект уменьшается.

Образование внутримолекулярных и межмолекулярных сшивок. Действие излучений на аминокислоты и белки.

Действие ионизации на ДНК приводит не только к разрывам полинуклеотидных нитей, но и к их сшивкам. При облучении сухой ДНК и ДНК, содержащей небольшое количество воды, было обнаружено увеличение ее молекулярного веса и зафиксировано образо­вание разветвленных структур. Облученная в вакууме ДНК теряет раствори­мость. Эти факты объясняются образованием ковалентных сшивок (слипание нитей) в молекуле ДНК при облучении. Присутствие воды увеличивает образо­вание сшивок, а наличие кислорода препятствует этому процессу. Известны сшивки нескольких типов: продольные (между поврежденными основаниями), поперечные (между двумя нитями ДНК) и сшивки между нитями ДНК и молекулами белка (межмолекулярные). Возникновение сшивок является результатом образования ковалентных связей 3-х типов: между двумя реакционно–способными концами полимерной цепи, между поврежденными основаниями и между поврежденными основа­ниями и сахарофосфатными остатками. Однако механизм образования и мо­лекуляр­ная природа сшивок не выяснены до конца. Есть теория о том, что о внутримолекулярных ковалентных сшивках между двумя комплементарными нитями ДНК в растворе может свидетельствовать тот факт, что облученная ДНК неспособна расплетаться на нити при денатурационных воздействиях — разрыве водородных и других наковаленных связей.

Изучение действия излучения на белки позволяет выделить основные ре­акции повреждения белковой молекулы: отщепление водорода по связи С–Н от углеродного атома с образова­нием белкового радикала; расщепление белка с образованием амида и карбонильного соедине­ния; нарушение и разрыв первичной структуры, сопровождающиеся обра­зованием низкомолекулярных фрагментов и полимеризацией молекулы белка; денатурация — специфическая реакция белков на облучение, при кото­рой белок переходит в нерастворимую форму без изменения химического со­става; радиационно–химические нарушения аминокислот; инактивация ферментов, т.е. потеря способности ферментов регули­ровать процессы обме­на веществ. В состав белков входят также наиболее радиочувствительные серосодержащие и ароматические аминокис­лоты. В водных растворах существенную роль в радиационных превращениях белковых молекул играют продукты радиолиза воды – радикал ОНо и гидрати­рованный электрон e-aq. Свободно радикальные образования могут локали­зовы­ваться в определенных местах молекулы. Через промежуточные соединения, возникающие по центрам локализа­ции свободнорадикальных соединений, белки расщепляются с образованием фраг­ментов белковых молекул. С участием свободных радикалов, локализо­ванных в разных участках белковой молекулы, могут происходить процессы поли­мери­зации и возникать ковалент­ные сшивки белков с молекулой ДНК. Облучение вызывает нарушение конформационного состояния, что при­водит к ослаблению способности белка регулировать самосборку надмолеку­ляр­­ных структур. Хорошо изучена реакция на облучение водных растворов ферментов, катализирующих разложение нуклеиновых кислот и белков. Причинами инактивации могут быть изменения пространственной кон­фи­гурации фермента, развертывание белковой глобулы, а также изменение ами­но­кислотного состава в результате повреждения поверхностных участков фермента. Образование продуктов радиолиза белковых молекул в живых клетках, облученных дозами, близкими к полулетальным, обычно невелико. Прямое повреждение белковых молекул, по-видимому, не имеет решаю­щего значения для жизнеспособности клеток, так как в клетке много одинаковых молекул и возможен синтез новой идентичной белковой молекулы.

Радиационно-химические превращения жирных кислот и фосфолипидов. Образование липидных перекисей.

Фосфолипиды формируют клеточные мембраны. Они могут служить мишенью, так как повреждение их даже в небольших количествах может изменить проницаемость мембран и нарушить обменные процессы в клетке. В состав фосфолипидов входят две жирные кислоты, одна из которых, как правило, насыщенная, а другая – ненасыщенная. Они составляют гидрофобный «хвост» фосфолипида. В состав гидрофильной головки входят фосфат-ион и положительно заряженная группа. Радиационно-химические превращения фосфолипидов начинаются с разрушения двойной связи в ненасыщенной жирной кислоте. В присутствии кислорода за этим следует образование гидроперекиси и распад последней с образованием различных карбонильных соединений и гидроперекисей. Еще одним превращением фосфолипидов является отщепление неорганического фосфата.

Радиолиз липидов сопровождается накоплением продуктов радиационно-химического превращения ненасыщенных жирных кислот, которые входят в состав липидов. Среди этих продуктов имеются перекиси и гидроперекиси — липидные перекиси. Выходы липидных перекисей могут составлять несколько сотен молекул на 100 эВ поглощенной энергии. Возникающие при этом нестабильные радикалы претерпевают ряд превращений, взаимодействуя с неповрежденными молекулами, друг с другом и c кислородом. В последней реакции образуется активный перекисный радикал, который, реагируя с исходной карбоновой кислотой, приводит к образованию гидроперекиси и нового перекисного радикала. Этой реакцией начинается цепной процесс окисления липидов. Конечными продуктами радиолиза жирных кислот являются карбонильные соединения, альдегиды, кетоны, спирты, углекислый газ.

Репродуктивная гибель клеток, методы ее идентификации и причины развития. Образование гигантских и полиплоидных клеток, их судьба.

Репродуктивная (митотическая) гибель клеток - вид гибели клеток, наступающей после первого пострадиацнонного митоза и ведущей к прекращению клонобразования.

Репродуктивная форма гибели клеток наиболее распространена в природе. Она же и лучше изучена методами количественной радиобиологии в связи с тем, что ее можно наблюдать при культивировании клеток вне организма.

Основной причиной репродуктивной гибели клеток являются структурные повреждения ДНК, возникающие под влиянием облучения. Они легко обнаруживаются, в частности, цитологическими методами в виде так называемых хромосомных перестроек (аберраций). Основные виды аберраций: фрагментация хромосом, дицентриков, кольцевых хромосом, появление внутри- и меж хромосомных обменов и т.п.

Гибели клеток предшествуют различные изменения в их поведении. Например, появление гигантских клеток, в качестве критерия образования к. установлено 15-кратное увеличение занимаемой клетками площади подложки. Различаю 2 пути образования ГК:

- увеличение массы неделящейся клетки, в т.ч. происходящем при делении ядер без деления самой клетки,

- слияние потомков разделившейся клетки.

Возможно мультиполярное деление, в случае к. число птомков одной клетки >2. Гк нежизнеспособны.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ) при относительно-равномерном облучении. Костно-мозговая форма ОЛБ.

ОЛБ –это определенный симптомокомплекс клинических проявлений, развивающийся в организме в результате воздействия ионизирующих излучений. При относительно-равномерном облучении- «Классический» вариант ОЛБ. Реально встречается редко. Возникает обычно при нахождении человека на значительном удалении от мощного источника проникающего ионизирующего излучения. ОЛБ от внешнего облучения возникает в результате кратковременного воздействия на все органы и ткани организма или большую их часть гамма и/или нейтронного излучения в дозе, превышающей 1 Гр. При облучении в дозах от 1 до 10 Гр формируется костномозговая форма ОЛБ. Эту форму называют также типичной, поскольку именно при ней наиболее ярко проявляются особенности патогенеза и течения ОЛБ. При облучении в дозах от 10 до 20 Гр клиническую симптоматику и исходы поражения будут определять процессы, протекающие в эпителии тонкой кишки (кишечная форма ОЛБ). Радиационное воздействие в дозах от 20 до 50 Гр приводит к формированию токсемической формы ОЛБ, характеризующейся массивным поражением практически всех паренхиматозных органов и развивающейся вследствие этого токсемией. При облучении организма в дозах свыше 50 Гр на первый план выходит поражение центральной нервной системы, что и послужило основанием тому, чтобы назвать данный вариант лучевой патологии церебральной формой ОЛБ. КМ форма ОЛБ возникает при поглощ. дозе обл. от 1 до 10 Гр. В зависимости от поглощенной дозы КМ форма делиться по степени тяжести:

· I (лёгкая) — 1-2 Гр;

· II (средней тяжести) — 2-4 Гр;

· III (тяжёлая) — 4-6 Гр;

· IV (крайне тяжёлая) — 6-10 Гр.

В течении КМ формы ОЛБ выделяют 3 периода:

1) Период формирования — делится на 4 фазы:

* Фаза первичной острой реакции(от нес. часов до 3 суток) — симптомы:

— диспептические (тошнота, рвота, потеря аппетита, сухость во рту, диарея)

— общеклинические (головная боль, головокружение, слабость, повышение температуры)

— местные (преходящая гиперемия).

Изменения в костном мозге наиболее заметны на 2-3 сутки: уменьшение общего числа миелокариоцитов, снижение митотического индекса, исчезновение молодых форм клеток.

* Фаза мнимого благополучия, или латентная(14-30 суток) — самочувствие улучшается, ослабляются симптомы первичной реакции. На 8-15 день развивается интенсивная и стойкая краснота с багрово-синюшным оттенком; при дозах облучения около 6 Гр эти симптомы держатся в течение недели, а затем исчезают, оставляя пигментацию и шелушение, при дозах облучения 8 Гр и более на пораженных участках кожи появляются пузыри и изъявления, которые длительно не заживают.

* Фаза разгара болезни (1,5-2 недели, при крайне тяжелом поражении в конце 2-й недели может наступить летальный исход) — в основе клинических проявлений — прогрессирующее угнетение

кроветворения в костном мозге и сопутствующая глубокая цитопения. О начале фазы свидетельствует развитие агранулоцитоза. Самочувствие ухудшается, повышается температура, головная боль, головокружение. Возобновляются и усугубляются желудочно-кишечные рас-ва. Ведущими в клин. картине являются 2 синдрома: 1) Геморрагический; 2) Инфекционный.

* Фаза раннего восстановления (2-2,5 мес.) — самочувствие улучшается, появляется аппетит, температура нормализуется. Исчезают или ослабевают диспептические явления. Постепенное восстановление показателей периферической крови: повышается количество лейкоцитов, увел-ся количество тромбоцитов, наблюдается ретикулоцитоз.

Период восстановления

Кишечная форма

После общего облучения в дозах 10-20 Гр развивается кишечная форма ОЛБ, основу проявлений которой составляет кишечный синдром. Этот симптомокомплекс развивается в течение недели после облучения. Он связан с повреждением и гибелью клеток эпителия тонкой кишки. Основная роль в механизмах оголения подслизистого слоя отводится прямому радиационному поражению стволовых клеток эпителия.

Наиболее важным следствием оголения подслизистого слоя тонкой кишки является прекращение резорбции из её просвета воды и электролитов. Развивается дегидратация, которая сама по себе угрожает жизни больного. Из-за нарушения барьерной функции кишечной стенки во внутреннюю среду поступают токсичные вещества – в частности, токсины кишечной палочки. Их количество также может оказаться несовместимым с жизнью. По этой же причине в кровь и лимфу проникает кишечная микрофлора. Её размножению способствует развивающаяся одновременно гранулоцитопения. При достаточной выраженности перечисленные процессы приводят к гибели, если не предпринимаются попытки лечения, в течение недели.

Поскольку исчезновение эпителиальной выстилки тонкой кишки происходит уже при γ-облучении в дозе 10 Гр, дальнейшее увеличение дозы не может что-либо добавить к этому достаточному условию смертельного исхода, и сроки гибели не меняются с изменением дозы в диапазоне 10-20 Гр.

В течении кишечной формы ОЛБ часто можно выделить отдельные периоды, подобные тем, которые описывались при костномозговой форме. Начальный период отличается большей тяжестью проявлений и большей длительностью. Кроме того, нередко уже с первых дней отмечается диарея. Глубже снижается артериальное давление (иногда развивается коллаптоидное состояние). Весьма выражена и длительно сохраняется ранняя эритема кожи и слизистых. Температура тела повышается до фебрильных значений. Больные жалуются на боль в животе, мышцах, суставах, голове.

Продолжительность первичной реакции при кишечной форме ОЛБ составляет 2-3 суток. Затем может наступить кратковременное улучшение общего состояния (эквивалент скрытого периода костномозговой формы ОЛБ), однако проявления заболевания полностью не исчезают. Продолжительность скрытого периода не превышают 3 суток.

Наступление периода разгара кишечной формы ОЛБ знаменуется резким ухудшением самочувствия, развитием диареи, повышением температуры тела до 39-40⁰С, развитием проявлений орофарингеального синдрома, обезвоживания, интоксикации и эндогенной инфекции, которой способствует раннее наступление агранулоцитоза. Смертельному исходу обычно предшествует развитие сопора и комы.

При условии лечения поражённые с кишечной формой ОЛБ могут прожить до двух и даже двух с половиной недель. В этом случае есть время для развития панцитопенического синдрома, вторичной инфекции и кровоточивости, которые и служат причиной смерти.

Токсемическая форма

Развивается после облучения в дозовом диапазоне 20-50 Гр. Для этой формы характерны тяжёлые гемодинамические расстройства, связанные с парезом и повышением проницаемости сосудов, проявления интоксикации продуктами распада тканей, радиотоксинами и токсинами кишечной микрофлоры.

Токсемия обусловливает нарушения мозгового кровообращения и отёк мозга, прогрессирующие признаки которого наблюдаются до смертельного исхода, наступающего в течение 4-7 суток. В связи со значимостью расстройств циркуляции в развитии токсемической формы ОЛБ её называют ещё сосудистой.

Церебральная форма

В основе церебральной формы ОЛБ, развивающейся у человека после облучения головы или всего тела в дозах 50 Гр и выше, лежат дисфункция и гибель нервных клеток, обусловленные, преимущественно, их прямым радиационным поражением. При таком уровне доз повреждения ядерного хроматина столь многочисленны, что вызывают гиперактивацию системы ферментов репарации ДНК. ДНК-лигазная реакция сопровождается гидролизом АТФ, а реакция, катализируемая аденозиндифосфо-рибозилтрансферазой, способна вызвать быстрое и глубокое истощение внутриклеточного пула НАД⁺. Зависимые от этого кофермента реакции гликолиза и клеточного дыхания оказываются заторможенными, что приводит к нарушению ресинтеза АТФ. Продолжительный дефицит АТФ глубоко и необратимо влияет на клетки коры головного мозга, отличающиеся крайне высокой потребностью в энергии.

Проявления церебрального лучевого синдрома зависят от мощности дозы облучения: если она превышает 10-15 Гр/мин., то в течение нескольких минут после облучения могут развиться коллаптоидное состояние, резчайшая слабость, атаксия, судороги. Данный симптомокомплекс получил название синдрома ранней преходящей недееспособности (РПН). Наиболее вероятно его развитие при импульсном (особенно – нейтронном) облучении – например, при действии проникающей радиации нейтронного боеприпаса. Через 10-45 мин. основные проявления РПН проходят, сменяясь временным улучшением состояния. В менее выраженной форме РПН возможен и при кратковременном облучении в меньших дозах – от 20 до 50 Гр.

Если облучение происходит с небольшой мощностью дозы, то РПН не развивается, и после проявлений первичной реакции на облучение (тошноты, рвоты и др.) может наступить временное улучшение состояния. Однако нарастают признаки отёка мозга, психомоторное возбуждение, атаксия, дезориентация, гиперкинезы, судороги, расстройства дыхания и сосудистого тонуса. Эта симптоматика обусловлена не только дисфункцией, но и гибелью нервных клеток. Смерть наступает в течение не более чем 48 часов после облучения, ей предшествует кома.

Планируемое повышенное облучение персонала при радиационной аварии.

Согласно Нормам радиационной безопасности (НРБ) 99/2009:

1) Планируемое повышенное облучение персонала группы А выше установленных пределов доз (20 мЗв в год в среднем за любые последовательные 5 лет, но не более 50 мЗв в год) при предотвращении развития аварии или ликвидации ее последствий может быть разрешено только в случае необходимости спасения людей и (или) предотвращения их облучения. Планируемое повышенное облучение допускается для мужчин, как правило, старше 30 лет лишь при их добровольном письменном согласии, после информирования о возможных дозах облучения и риске для здоровья.

2) Планируемое повышенное облучение в эффективной дозе до 100 мЗв в год и эквивалентных дозах(экв. доза за год в хрусталике глаза - 150 мЗв, кистях - 500 мЗв, стопах - 50 мЗв) не более двукратных значений, допускается организациями федеральных органов исполнительной власти, осуществляющих государственный санитарно- эпидемиологический надзор на уровне субъекта РФ, а облучение в эффективной дозе до 200 мЗв в год и четырехкратных значений эквивалентных доз - допускается только федеральными органами исполнительной власти, уполномоченными осуществлять государственный санитарно-эпидемиологический надзор.

3) Повышенное облучение не допускается:

- для работников, ранее уже облученных в течение года в результате аварии или запланированного повышенного облучения с эффективной дозой 200 мЗв или с эквивалентной дозой, превышающей в четыре раза соответствующие пределы доз,

- для лиц, имеющих медицинские противопоказания для работы с источниками излучения.

4) Лица, подвергшиеся облучению в эффективной дозе, превышающей 100 мЗв в течение года, при дальнейшей работе не должны подвергаться облучению в дозе свыше 20 мЗв за год. Облучение эффективной дозой свыше 200 мЗв в течение года должно рассматриваться как потенциально опасное. Лица, подвергшиеся такому облучению, должны немедленно выводиться из зоны облучения и направляться на медицинское обследование. Последующая работа с источниками излучения этим лицам может быть разрешена только в индивидуальном порядке с учетом их согласия по решению компетентной медицинской комиссии.

5) Лица, не относящиеся к персоналу, привлекаемые для проведения аварийных и спасательных работ, должны быть оформлены и допущены к работам как персонал группы А.

Критерии защитного действия радиопротекторов. Отличия стимуляторов радиорезистентности от радиопротекторов. Фактор изменения дозы (ФИД).

Радиопротекторы - вещества, которые при профилак­тическом применении способны оказывать защитное действие, проявляющееся в сохранении жизни облученного организма или ослаблении степени тяжести лучевого поражения с про­лонгацией состояния дееспособности и сроков жизни.

Противо­лучевой эффект для радиопротекторов- основной. Развивается в первые ми­н. или часы после введения, сохраняется на протяжении от­носительно небольших сроков (до 2-6 ч) и проявляется в условиях импульсного и других видов острого об­лучения. Действие р/протекторов направлено на защиту костного мозга и других гемопоэтических тканей, по­этому препараты этой группы целесообразно применять для профилактики поражений, вызываемых облучением в «костно­мозговом» диапазоне доз (1-10 Гр.).

Радиозащитная активность радиопротекторов оценивается обычно в единицах фактора изменения дозы(ФИД - отношение доз, вызывающих равнозначный биологический эффект при использовании пре­парата и в облученном контроле). Все радиопротекторы имеют ФИД>1. Важным показателем также является продолжительность и терапевтическая широта (отношение летальной дозы к дозе, вызывающей защиту). Чем больше терапевтическая широта, тем меньше нежелательный эффект. Под радиозащитным эффектом понимают снижение частоты и тяжести постлучевых повреждений, уникальных биомолекул и стимуляцию процессов их пострадиационной репарации. Радио­защитный эффект связан с возможностью снижения косвенно­го (обусловленного избыточным накоплением в организме продуктов свободно-радикальных реакций: активных форм ки­слорода, оксидов азота, продуктов перекисного окисления липидов) поражающего действия ионизирующих излучений на критические структуры клетки — биологические мембраны и ДНК. Противолучевой эф­фект радиопротекторов на клеточном уровне осуществляется путем снижения поражающего действия ионизирующих излучений главным образом на стволовой пул гемопоэза, предопределяет большую интенсивность репаративных и регенеративных про­цессов и, в конечном итоге, скорость восстановления всей гемопоэтической системы.

Стимуляторы радиорези­стентности -соединения природного и синтетического про­исхождения, способные повышать устойчивость организма к облучению, отличающиеся от радиопротекто­ров. В отличие от радиопротекторов стимуляторы радиорези­стентности:

1) оказывают противолучевой эффект не только при остром, но и при пролонгированном (фракционированном) облучении; 2) проявляют радиозащитное действие при облучении в дозах, не превышающих СД₅₀-зо, а при дальнейшем увеличении дозы их активность резко снижается; 3) обладают широким спектром фармакологических свойств, среди которых противолучевая активность часто не является основной.

Большинство препаратов этой группы сохраняют свою противолучевую активность в условиях как про­филактического, так и лечебного применения. Все средства повышения радиорезистентности организма разделяют на две основные группы:

— средства защиты от поражающих доз облучения (препараты, обладающие достаточно выражен­ным противолучевым действием, то есть способные предупре­ждать или ослаблять ближайшие последствия внешнего облу­чения в дозах, вызывающих острую лучевую болезнь);

— средства защиты от субклинических доз облуче­ния (средства, имеющие относительно низкую противолучевую активность, но способные снижать выраженность неблагоприятных последствий облучения в дозах, не вызывающих развития кли­нических проявлений лучевой патологии).

98. Механизмы защитного эффекта: изменение физико-химических свойств биомолекул, гипотеза "биохимического шока", "сульфгидрильная" гипотеза.

Сульфгидрильная гипотеза. В большом числе эксп-ых исследований установлено, что наблюдаемое под влиянием протекторов повышение радиоустойчивости объектов сопровождается увеличением содержания в них эндогенных сульфгидрильных групп. Речь идёт не о привнесённых тиоловых группах, а о повышении их эндогенного содержания, что дало основание рассматривать сульфгидрильные группы как естественные протекторы.

В пользу данной точки зрения свидетельствуют многочисл. факты корреляции содержания тиолов и РЧ, полученные Граевским в экспериментах на изолированных клетках, кл костного мозга и селезёнки, опухолевых кл, нормальных кл на разных стадиях жизненного цикла.

Док-ом справедливости гипотезы считали также возможность уменьшения устойчивости кл к облучению при снижении содержания в ней эндогенных тиолов с помощью хим соед-ий.

Гипотеза бх шока. Бак и Александер обратили внимание на связь защитного эффекта тиолов с изменениями. Происходящими под их действием в кл. Оказалось, сто различные морфологические и функциональные сдвиги коррелируют по времени и степени выраженности с защитным эффектом. К числу таких сдвигов относятся: ингибирование метаболических реакций. Исчезновение крист в митохондриях и размытие матрикса, нарушение проницаемости плазматических мембран и др. комплекс этих изменений (бх шок) наблюдался только для тех SH-соединений и их конц-ий, которые оказывают эффективную защиту.

Изменение физико-химических свойств биомолекул. Согласно представлениям Эйдуса, бх шок лишь частный случай общей неспецифической реакции клеток на действие любых повреждающих агентов. Суть: в клетках содержится много низкомолекулярных соединений, которые неравномерно распределены в отсеках ЭПР и органоидах. Их компартментализация поддерживается системой внутриклеточных мембран, противодействующих диффузному выравниванию конц-ии этих веществ в кл. Модифицирующие агенты по-разному влияют на диффузию и активный транспорт, равновесие сдвигается, нарушается компартментализация низкомолекулярных соединений, и они распространяются по всей клетке, нивелирую различия в своих локальных конц-ях. В результате ингибируются ферментативные процессы из-за уменьшения конформационной подвижности белковых молекул.

Т.о., ослабление и усиление радиационного повреждения кл не просто сводится к физико-химическим процессам, а связаны с метаболическими изменениями.

Требования, предъявляемые к радиофармпрепаратам. Физические характеристики радионуклидных «меток» (99mTc, 123I, 67Ga, 127Xe, 201Tl, 11C, 15O, 18F, 13N).

РФП —химическое соединение, содержащее в своей молекуле радиоактивный нуклид и предназначенное для введения человеку с диагностической целью.

· низкая радиотоксичность

· оптимальный для исследования период полураспада

· удобное для регистрации излучение

· соответствующие биологические свойства

· оптимальная для визуализации энергия излучения

Под радиотоксичность РФП понимают не только химическую безвредность, но и степень лучевой нагрузки на организм больного.

РФП делят на 3 группы: 1) органнотропные 2) тропные к патологическому очагу 3) без выраженной селективности.

Существует 3 основных способа получения РФП:

1. в ядерном реакторе(Р-32)

2. в циклотронах (F-18, C-11)

3. в генераторных системах (Tc-99)

Технеций 99m – является дочерним нуклидом радиоактивного молибдена-99, который поставляется медицинскими учреждениями в генераторах, предназначенных для многократного получения пертехнеата. Молибден распадается путем бета-распада с образованием технеция 99m,который распадается путем изомерного перехода электронов на основной уровень с образованием долгоживущего изотопа технеция-99. Период полураспада -6 часов.

Индий-113m – дочерний нуклид радиоактивного олова 113, период полураспада которо