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:

а) космическое облучение - 300 мкзиверт в год на уровне моря (защитный слой атмосферы)

б) земная радиация - 300-600 мкзиверт в год (радиоактивные К⁴⁰, РВ⁸⁷ в 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:

а) ферментные системы репарации ДНК

б) включение резервных путей метаболизма (гликолиза)

в) 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