Дія малих доз іонізуючого випромінювання на організм людини

До сьогодні чітко не визначено, які дози слід вважати малими, спостерігається розбіжність у кількічних значеннях доз, котрі відносять до малих. У клінічній практиці під малими розуміють дози 0,5 –1,0 Гр, під впливом яких не виявляються ефекти ураження. Іноді малою вважають дозу, за якої починає проявлятися досліджуваний нелетальний ефект, але навіть у одній і тій же клітині рівні радіобіологічні ефекти проявляються під впливом різних доз опромінення. Запропоновано фізичний критерій малої дози, за якої в критичній мішені відбувається в середньому не більше, ніж одна радіаційна подія – перетинання мішені треком фотона або зарядженої частинки.

Одже, малими дозами іонізуючого опромінення є ті, за умови дії яких спостерігається радіобіологічний ефект не летального характеру. Хоча вчені попереджають, існує радіобіологічний парадокс.

Парадокс радіобіологічний – це невідповідність між малими кількостями поглинутої енергії іонізуючого випромінювання і крайнім рівнем реакції біологічного об'єкта, аж до летального. Так, для людини летальна поглинута доза одноразового опромінення всього тіла γ-віпромінюванням дорівнює 6 Гр (600 рад). Вся ця доза енергії, перетворена в тепло, може нагріти тіло лише на 0,0014°С. Радіаційний парадокс обумовлюється тим, що опосередкована (побічна) дія радіації на організм значно більша, ніж її пряма дія. Під опосередкованою дією розуміють зміни молекул, викликані іонізацією речовини і наступними фізичними і хімічними реакціями. Іонізуюча енергія перетворюється в хімічну, яка руйнує великі органічні молекули (ДНК та ін.), створює біологічний ефект (у тому числі, токсичний некроз клітини з наступним навантаженням на внутрішні органи організму тварин).

Отже, навіть природний рівень опромінення в окремих випадках може спричинити мутації. З підвищенням дози іонізуючої радіації імовірність виникнення таких змін зростає. Збільшення обсягів використання радіоактивних матеріалів у різних галузях техніки, нагромадження ядерних відходів атомних реакторів різного призначення викликають зростанням опромінення, особливо у малих дозах, дедалі більшого контингенту населення планети.

Генетичні ефекти опромінення в малих дозах можуть бути наступними:

Зміна експресії генів; хоча цей процес має вибірковий характер, оскільки після опромінення посилюється експресія не всіх генів, а лише окремих.

Хромосомні перебудови – структурні перебудови хромосом лімфоцитів.

Мутагенез – процес виникнення або штучного одержання успадковуваних змін у геномах осіб, які проявляються через зміни у фенотипах. Мутагенез є наслідком пошкодження у молекулах ДНК, пошкоджень хромосом або порушень процесів поділу клітин.

Вплив на стан імунної системи. За дії іонізуючого опромінення в малих дозах спостерігається тенденція до зміни стану імунної системи людини, що проявляється у зменшенні чисельності Т-лімфоцитів, ослаблені фагоцитарної функції та пригніченні гормональної функції тимуса.

Таким чином, ми постійно підкреслюємо, що іонізуюче випромінювання має високу біологічну активність. Залежно від дози опромінення та низки інших умов воно здатне негативно впливати на людину аж до її загибелі. Біологічна дія радіоактивного випромінювання полягає в ушкодженні; іонізації або збудженні молекул (у тому числі ДНК), загибелі клітин, виникненні мутацій. Різнять такий ефект впливу іонізуючою радіації на організм людини, як променеву хворобу.

Променева хвороба – захворювання людини і тварин, що виникає в наслідок дії різних видів іонізуючої радіації і характеризується симптомокомплексом; залежить від виду опромінення, його дози, розподілення дози в організмі, локалізації джерела опромінення. Це загальне захворювання, що виникає після одноразового чи багаторазового опромінення. Розрізняють променеві хвороби за рівнем ураження:

Променева хвороба 1-го (легкого) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі опромінення 100…200 Р. Прихований період може тривати 2-3 тижні, після чого з'являється нездужання, загальна слабкість, почуття важкості в голові, стиснення в грудях, підвищення пітливості, періодичне підвищення температури. У крові зменшується вміст лейкоцитів.

Променева хвороба 2-го (середнього) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі опромінення 200…400Р. Прихований період триває близько 1 тижня. Проявляється у вигляді важкого нездужання, розладу нервової системи, головних болях, запамороченнях, часто буває блювота й понос, підвищується температура, кількість лейкоцитів (особливо лімфоцитів) зменшується в 2 рази. Лікування триває 1,5-2 місяці. Смертність - до 20% випадків.

Променева хвороба 3-го (важкого) ступеня виникає при загальній експозиційній дозі опромінення 400…600Р. Прихований період - до декількох годин. Відзначають ті ж ознаки, тільки у важчій формі. Крім того, можлива втрата свідомості, крововиливи на слизуваті оболонки і як наслідок - запальні процеси. Без лікування в 20…70% випадків наступає смерть від інфекційних ускладнень або кровотеч.

Променева хвороба 4-го (украй важкого) ступеня виникає при дозі більше 600 Р, що без лікування звичайно закінчується смертю впродовж 2-х тижнів.

Протікає променева хвороба в чотири етапи: первинних реакцій, латентний, розпалу хвороби і репарації. За умови багаторазового опромінення протягом тривалого часу може розвиватися хронічна форма променевої хвороби. При хронічній формі променевої хвороби уражаються всі органи і системи органів організму.

Променева хвороба може викликати порушення в генах, що, у свою чергу, веде до народження хворих дітей чи дітей з генними мутаціями. Розрізняють гостру і хронічну форми променевої хвороби. До заходів невідкладної медичної допомоги відносять такі: механічне усунення радіоактивних речовин із організму людини шляхом промивання шлунку теплою водою, вживання проносних і сечогінних засобів, промивання рота і очей, застосовування відхаркувальних препаратів при попаданні радіоактивних речовин в дихальні шляхи.

Серозну загрозу для здоров’я людини, яка перенесла гостру чи хронічну променеву хворобу, становлять віддалені наслідки променевого ураження. Вони можуть проявитися через 10-20 років після опромінення. До основних віддалених наслідків відносяться, зокрема, захворювання, що пов’язані зі змінами генетичного апарату (пошкоджуються хромосомний апарат, порушуються механізми ділення (мітозу), відбувається блокування процесів відновлення та диференціювання клітин тощо), злоякісні пухлини, захворювання крові, скорочення тривалості життя.

Згідно з рекомендаціями Міністерства по контролю за радіаційним забрудненням (1987 р.), для запобігання можливим вадам розвитку доза опромінення на все тіло не повинна перевищувати 50 Р. Іонізуюче випромінювання, яке діє на гонади в дозах 100–200 Р, впливає на ооцити і зумовлює тимчасову безплідність, а в дозі 400 Р — стійку безплідність.

Малі дози опромінення володіють кумулятивним ефектом, тобто вони можуть накопичуватися і підсумовуватися в організмі. Малі дози радіації володіють генетичним ефектом, тобто впливом не лише на організм, який опромінюється, але і на його потомство. Одноразове опромінення великими дозами викликає більш глибокі наслідки, ніж порційне.

Крім того, слід пам’ятати, що загрозу для здоров’я людини становить і ще не вивчений механізм поєднання зовнішнього і внутрішнього опромінення (повітря, їжа), зовсім не досліджене і явище синергізму – взаємодії радіації з хімічними речовинами – важкими металами, пестицидами тощо.

Радон

В контексті малих доз природної радіації розглянемо особливості одного з природних радіоактивних представників інертних газів – Радон-222 (²²²Rn), вмст якого в земній корі глибиною до 1,6 км складає 115 т.

Утворюється Радон-222 в радіоактивних рудах, що містять Торій (Th), Уран (U) і Радій (Ra); він (²²²Rn) є продуктом розпаду Ra, який, у свою чергу, є продуктом розпаду U. Радіоактивний розпад іде за альфа-типом. Це інертний газ, тому не утримується в ґрунті; звідти повільно виходить на поверхню (в атмосферу, гідросферу) і вносить найбільший внесок у дозу природного внутрішнього опромінення у більшості місць на планеті. Радон дуже добре розчинний у воді.

²²²Rn і продукти його розпаду потрапляють в організм людини при диханні. Радон токсичний у значних дозах, що треба враховувати при побудові помешкань на певних територіях України (зокрема, у деяких районах Кіровоградської, Вінницької, Київської та деяких інших областей). Понад 30% території України знаходиться на гранітному щиті, з якого виділяється ²²²Rn. Радон вносить найбільшу дозу опромінення населення серед всіх наземних джерел природньої наземної радіації. Річ в тім, що концентрація Радону підвищується в закритих приміщеннях (особливо вона висока в підвалах та на нижніх поверхах споруд). У більшості будинків питома активність Радону і продуктів його розпаду складає близько 50 Бк / м³ (1 Бк = 1 розпад в секунду), що приблизно у 25 разів вище середнього рівня поза спорудами.

Згідно з чинними будівельними нормами еквівалентна рівноважна об’ємна активність Радону-222 в приміщеннях щойно збудованих споруд не повинна перевищувати 50 Бк/м³, а у вже існуючих будинках – 100 Бк/м³. Нормативно встановлено середі дози за типом будівель : для однопорехових сільського типу – 92, для першого поверху багатоповерхівок – 48, для поверхів вище першого – 22 Бк/м³.

При вивченні курсу «Екологія людини» доречно вказати, що цей радіоактивний інертний газ діє за правилом гомеопатії – «усе вирішує доза» – у дуже незначних кількостях має лікувальні властивості. На джерелах з підвищених вмістом Радону вже давно організовані визнані курорти – м.Хмільник (Україна), м.Баден-Баден (Німеччина), м. Пятигорськ (Росія) та ін. За місяць курортного радонолікування хворі отримують, залежно від радіоактивності джерела і характеру процедур, у цілому дозу порядку 3-10 мЗв, яка 30-100 разів перевищує дозу природної радіації і знаходиться у тих межах, у яких експериментально встановлена стимуляція біологічних процесів. Після радонових ванн відмічається стимуляція неспецифічного імунітету, активація репаруючих ферментних систем у клітинах, стимуляція дихання, що ефективно використовується при лікуванні захворювань нервової, серцево-судинної систем, органів дихання, травлення, кісток, суглобів тощо. Тепер поговоримо про