1. Воздействие ии на ткани

Более ста лет известен «радиобиологический парадокс». Суть его заключается в том, что передача излучением мизерной энергии телу человека способна привести к катастрофическим последствиям.

Представим, что телу человека с массой 100 кг была передана тепловая энергия, равная 1000 Дж. С точки зрения молекулярной физики последствия такого воздействия просто ничтожны. Оно приведет к кратковременному повышению температуры тела человека не более, чем на две тысячных градуса. Если же телу человека та же энергия будет передана γ-излучением, то последствия будут трагические. Такое облучение характеризуется средней по телу поглощенной дозой, равной 1000 Дж/100 кг = 10 Гр. Трагический опыт радиационных аварий показывает, что такое облучение с большой вероятностью приводит к гибели человека уже через10 – 20 дней (острая лучевая болезнь)

(добавить про естественную ионизированность тканей)

Тепловая энергия, переданная телу человека, равномерно и сколь угодно малыми порциями распределяется между всеми молекулами вещества. Поэтому в рассматриваемом выше случае энергия, переданная каждой молекуле, настолько мала, что ее воздействие не способно разрушить ни одной молекулы.

Энергия ионизирующего излучения передается не всем молекулам вещества, а лишь их малой части при взаимодействии заряженных частиц с атомами и молекулами. Передача энергии приводит к значительным изменениям отдельных молекул – их ионизации или возбуждению, которые могут разрушить молекулу. Воздействие ионизирующего излучения на живые объекты вызывает существенное изменение свойств биологических макромолекул, важных для существования клеток. Несмотря на относительно малое число таких первичных повреждений, их оказывается достаточно для возникновения видимого биологического эффекта.

2. Клеточные структуры

Ткани человека состоят из клеток, которые группируются в органы и системы тела для выполнения специализированных функций, например, клетки кожи и клетки крови. В то время, как клетки различных органов различаются по размерам, форме и детальной структуре, некоторые черты являются общими. Каждая клетка характеризуется мембраной(М), ограничивающей гелеобразную цитоплазму(С), состоящую на 85% из воды, химических продуктов и структур, таких как ядро(N), органеллы(G) и хромосомы, содержащие ДНК(F).

Роль поражения клеточного ядра в биологическом действии ионизирующего излучения была выявлена почти сто лет тому назад. В результате интенсивных экспериментальных исследований биологического действия ионизирующего излучения уже в1903 г. было установлено, что основную роль в радиочувствительности клетки играет поражение ее ядра, а через год, в 1904 г., был сформулирован фундаментальный закон: чувствительность клеток к воздействию ионизирующего излучения(биологическое действие рентгеновских лучей) тем сильнее, чем выше репродуктивная активность клеток и чем ниже степень дифференциации клетки в соответствии с ее морфологией и функцией. По имени авторов, французских радиобиологов, этот закон называют правилом Бергонье и Трибондо. Итогом обобщения радиобиологических данных стало появление в 1922 г. первой теории, объясняющей биологическое действие ионизирующего излучения (гибель клеток под действием излучения) возникновением событий ионизации в чувствительном объеме клетки, – теории«точечного тепла» Ф. Дессауэра. Ещё через три года, в1925г., работами Г. Надсона, Г. Филиппова и Г. Мюллера было доказано мутагенное действие ионизирующего излучения.

Исследование структуры клеточного ядра и открытие материального носителя клеточной наследственности– дезоксирибонуклеиновой кислоты(ДНК) позволило создать более или менее определенную картину биологического действия ионизирующего излучения. Двойная спираль ДНК является важнейшей макромолекулой клетки. От ее целостности зависит дальнейшая судьба клетки– закодированная в ДНК информация необходима для воспроизводства клетки(ее деления) и, следовательно, для сохранения целостности и функции биологической ткани.