Біологічна дія іонізуючих випромінювань (ів)

Під впливом ІВ атоми і молекули живих клітин іонізуються, в результаті чого відбуваються складні фізико-хімічні процеси, які впливають на характер подальшої діяльності людини.

За даними одних досліджень, іонізація атомів і молекул, що виникає під дією випромінювання , веде до розриву зв’язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і ураження організму.

Згідно з іншими даними, у формуванні біологічних наслідків ІВ відіграють роль продукти радіолізу води, яка, як відомо становить 70-75% маси організму людини. При іонізації води утворюються атом водню (Н⁺) і гідроксильна група (ОН^-) за схемою Н₂ О Н⁺ + ОН^-. Так як в організмі є кисень, то в присутності кисню утворюються пероксидні сполуки НО₂ і Н₂ О_2, які в свою чергу являються сильними окислювачами. Останні вступають у хімічну взаємодію з молекулами білків, ферментів, руйнуючи їх, що призводить до зміни біохімпроцесів, в результаті чого порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, сповільнюється і припиняється ріст тканин, порушуються функції кровотворних органів, змінюється склад крові, виникають нові хімічні речовини – токсини. А це призводить до порушення життєдіяльності окремих органів і організму в цілому.

Вплив радіоактивного випромінювання можна уявити таким чином. Відомо, що їжа, яка надходить в організм людини, розкладається на більш прості сполуки, які потім надходять через мембрану в середину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних. Під час потрапляння випромінювання на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв’язки, атоми перетворюються в іони. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити токсичні речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на своє місце. Молекулярні зв’язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока, або багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінувати; молекулярні зв’язки не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин; робота органів розладнується; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічна дія ІВ полягає в тому, що швидкість протікання хімічних реакцій, які зумовлені вільним радикалами, висока; в цих реакціях беруть участь сотні і тисячі молекул, які не опромінені.

Таким чином, ефект дії ІВ зумовлений не кількістю поглинутої енергії об’єктом, що опромінюється, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії, (електрична, теплова та ін.) що поглинається біологічним ефектом у тій самій кількості, не призводить до таких змін , які спричиняє ІВ.

Необхідно визначити деякі особливості дії ІВ на організм людини:

• висока ефективність поглинутої енергії. Навіть невелика кількість поглинутої енергії ІВ може викликати суттєві біологічні зміни в організмі людини;

• наявність прихованого періоду проявлення впливу ІВ;

• малі дози ІВ можуть накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);

• органи чуття не реагують на випромінювання;

• різні органи мають різну чутливість до ІВ

• ІВ впливає не лише безпосередньо на саму людину, але і на його майбутнє потомство (генетичний ефект);

• ступінь впливу ІВ залежить від індивідуальних властивостей організму. Зміни в організмі можуть бути незворотного та невиліковного характеру.

Найсильнішого впливу зазнають клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень поділу. При одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини перебувають у стадії поділу.

Червоний кістковий мозок та інші складники кровотворної системи дорослої людини найбільше страждають при опромінюванні і втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах 0,5-1 Гр. Якщо доза не дуже велика, щоб викликати пошкодження всіх клітин, кровотворна система може повністю відновити свої функції.

Необхідно відмітити, що, попадаючи в живі організми, радіонукліди викликають мутагенні, канцерогенні та інші зміни. Найбільш небезпечними являються ті, які мають період піврозпаду (Т = 1/2) від декількох діб до десятків років. Наприклад, для ¹³¹J – п.п. = 8,06 діб; ¹³⁷Cs – п.п. = 50,5 діб; ⁸⁹Sr – п.п. = 50 діб. Особливо небезпеними є ⁹⁰Sr і ¹⁴⁴Cs, які легко засвоюються рослинами, тваринами і людиною. ⁹⁰Sr за своїми хімічними властивостями подібний до кальцію і при недостатку останнього в організмі він може відкладатися в тканинах костей і в зубах.

Радіонукліди йоду (¹³¹J, ¹³³J, ¹³⁵J) можуть відкладатися у щитовидній залозі; цезію – у шлунково-кишковому тракті; у м’язах – калій, рубідій, цезій у печінці, нирках, селезінці – полоній, рутеній; тритій, вуглець, залізо, полоній – розподіляються рівномірно в організмі людини.