3.3 Механізм дії іонізуючих випромінювань на тканини організму

Радіація за своєю природою шкідлива для життя. Малі дози опромінення можуть «запустити» ще не до кінця вивчений ланцюг подій, які призводять до онкологічних захворювань (раку) або до генетичних ушкоджень. При великих дозах радіація може руйнувати клітини, пошкоджувати тканини органів та спричиняти швидку загибель організму.

Механізм дії іонізуючих випромінювань на тканини організму [34]:

а) заряджені частинки, проникаючи в тканин організму (це α і β частинки) втрачають енергію внаслідок електричних взаємодій з електронами тих атомів, біля яких вони проходять;

б) електрична взаємодія відбувається протягом десяти триліонних секунди після того, як проникаюче випромінювання досягає відповідного атома в тканині організму , від нього відривається електрон. Останній заряджений негативно, тому залишкова частина вихідного нейтрального атома стає позитивно зарядженою. А сам цей процес називається іонізацією. Електрон, що відірвався, може далі іонізувати інші атоми;

в) фізико-технічні зміни пов’язані з тим, що вільний електрон не може довго перебувати в такому стані і протягом наступних десяти міліардних часток секунди утворює нові молекули , серед яких є і «вільні радикали»;

г) хімічні зміни. У наступні мільйонні частки секунди утворені вільні радикали реагують як один з одним, так і з іншими молекулами, і через ланцюг реакцій, ще не вивчений до кінця, можуть викликати хімічну модифікацію важливих з погляду біології молекул;

д) біологічні зміни можуть виникнути як через кілька секунд, так і через десятиріччя після опромінення, і стати причиною раптової загибелі клітин, що може призвести до онкологічних захворювань.

Залежно від рівня біологічної організації існують такі види уражень:

• молекулярний (ушкодження ДНК, ферментів, вплив на процеси обміну);

• субклітинний (ушкодження біологічних мембран, ядер, хромосом);

• клітинний (припинення поділу і загибель клітин, перетворення їх на злоякісні).

Отже, при вивченні дії на організм людини іонізуючого випромінюван­ня були виявлені такі особливості [9]:

а) висока руйнівна ефективність поглинутої енергії іонізуючо­го випромінювання, навіть дуже мала його кількість може спричи­нити глибокі біологічні зміни в організмі;

б) присутність прихованого періоду негативних змін в організ­мі, він може бути досить довгим при опроміненнях у малих дозах;

в) вплив від малих доз може складатися або накопичуватись; цей ефект називається кумуляцією;

г) випромінювання може впливати не тільки на даний живий організм, а й на його нащадків (генетичний ефект);

д) різні органи живого організму мають певну чутливість до опромінення. Найбільш чутливими є: кришталик ока, червоний кістковий мозок, щитовидна залоза, внутрішні (особливо крово­творні) органи, молочні залози, статеві органи;

е) різні організми мають істотні відмінні особливості реакції на дози опромінення;

ж) ефект опромінення залежить від частоти впливу іонізуючо­го випромінювання; одноразове опромінення у великій дозі спри­чиняє більш важкі наслідки, ніж фракційне.

Внаслідок впливу IB на організм людини в тілі можуть відбуватися хімічні, фізичні та біологічні процеси.

60-70% складу тканин становить вода. Вода (Н20) під впливом випромінювання розщеплюється на водень (Н) та гідроксильну групу ОН, які утворюють продукти з високою хімічною активністю: оксид (Н02) та перекис водню (Н202). Ці сполучення вступають у реакцію з молекулами білка, ферментами та іншими структурними елементами біологічної тканини, руйнуючи її. Внаслідок цього порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, уповільнюється та зупиняється ріст тканин, виникають хімічні сполучення, які не властиві організму - токсини, що призводять до порушення життєдіяльності окремих функцій чи систем організму у цілому.

При дозах опромінення від 10 до 50 Гр опромінена людина помре через 1—2 тижні від крововиливу у шлунково-кишковий тракт. При менших дозах смерть може настати через один-два місяці від руйнування клітин червоного кісткового мозку – основного елементу кровотворної системи організму.

Від дози опромінення 3-5 Гр вмирає майже половина всіх опромінених (50% — смертельна доза). Кровотворна система організму найуразливіша та припиняє нормальне функціонування при дозах опромінення 0,5—1 Гр. Ці органи, однак, мають високу здатність відновлюватись, і, якщо доза не досить велика, кровоносна система може повністю оновити свої функції.

Репродуктивні органи та очі мають також високу чутливість до опромінення. Одноразове опромінення сім'яників при дозі лише 0,1 Гр призводить до тимчасової стерильності чоловіків, доза понад 2 Гр може призвести до сталої стерильності (або на роки). Яєчники менш чутливі, але дози понад 3 Гр можуть призвести до безпліддя. Для цих органів сумарна доза, отримана за кілька разів, небезпечніша, ніж одноразова, на відміну від інших органів людини.

Очі людини уражаються при дозах 2—5 Гр. Встановлено, що професійне опромінення з сумарною дозою 0,5—2 Гр, отримане протягом 10—20 років, призводить до помутніння кришталика.

Особливо уразливі діти. Опромінення у дитячому віці може призвести до аномального розвитку кісток, втрати пам'яті, до божевілля. Дуже чутливий і мозок плоду, якшо майбутня мати підлягає опроміненню (наприклад, при рентгенівському обстеженні), між 8-им та 15-им тижнями вагітності.

Більшість тканин дорослої людини мало чутлива до радіації. Нирки витримують сумарну дозу 23 Гр, одержану протягом п'яти тижнів, печінка — 40 Гр за місяць, сечовий міхур — 55 Гр за чотири тижні.