Болезнетворное действие факторов внешней среды. Часть 2. Болезнетворное воздействие ионизирующего излучения, УФО, лазера, звуков, шума, высокой и низкой температуре.

ПОВРЕЖДАЮЩЕЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ.

Общая характеристика повреждающего действия ионизирующих излучений.

Ионизирующее излучение – потоки фотонов высоких энергий (рентгеновские и γ-излучения), элементарных частиц, возникающих при делении ядер (β- и α-частицы, нейтроны, протоны), электронов и ионов, вызывающих при взаимодействии с веществом ионизацию и возбуждение его атомов и молекул.

Особенность ионизирующих излучений – высокая проникающая способность, что позволяет им взаимодействовать с атомами вещества в глубине объекта. Обладают высокой биологический активностью.

Источники действующие на организм:

• Внешние – на производстве при работе с рентгеном, на ядерных реакторах, с радиоактивными изотопами и др; для лечения курс облучения; применение ядерного оружие, выброс продуктов атомных предприятий в окружающую среду.

• Внутренние – радиоактивные вещества, поступающие в организм с пищей, водой, через кожные покровы.

* Возможно комбинированное действие внешнего и внутреннего облучения.

По своей природе все ионизирующие излучения подразделяются на:

• Электромагнитные (рентгеновские излучения и γ-лучи, сопровождающие радиоактивный распад).

• Корпускулярные (заряженные частицы: ядра гелия - α-лучи, электроны - β-лучи, протоны, π-мезоны, нейтроны, не несущие электрического заряда).

Повреждающее действие ионизирующей радиации зависит от:

• Величины плотности ионизации в тканях.

• Проникающей способности.

⇒ Чем короче путь прохождения фотонов и частиц в тканях, тем больше вызванная ими плотность ионизации и сильнее повреждающее действие.

Проникающая способность и плотность ионизации различных видов излучений с энергией 2 МэВ

Тип излучения	Длина пробега в воздухе, м	Плотность ионизации, ионов/мкл
α-излучение – наиб. ионизир. способность	0,01	6000
β-излучение	10	6
γ-излучение – наим. ионизир. способность	ок. 600	0,1

Относительная биологическая эффективность (ОБЭ) – показатель, используемый для сравнительной количественной оценки биологического действия различных видов ионизирующего излучения.

• Критерии для определения ОБЭ – показатели смертности, степень гематологических и морфологических изменений в тканях и органах, действие на половые железы и др. ⇒ ОБЭ не является постоянной величиной.

Биологические эффекты определяются:

• Видом поглощенной дозы.

• Величиной поглощенной дозы.

• Мощностью поглощенной дозы.

Величины ОБЭ для различных видов излучения

Тип излучения	ОБЭ
γ-лучи и рентгеновские лучи	1
β-частицы и электроны	1
α-частицы и протоны	10
Тепловые нейтроны	3
Быстрые нейтроны (до 20 МэВ)	10
Многозарядные ионы и ядра отдачи	20

Единица измерения дозы – грей (Гр),

Для сравнительной биологической оценки различных видов излучений – бэр.

⇒ Чем выше мощность дозы, тем больше биологическая активность.

⇒ Повреждающее действие ионизирующей радиации при кратковременном облучении более выражено, чем при длительном облучении в одной и той же дозе.

Облучение:

• Однократное

• Дробное (фракционированное)

• Длительное.

⇒ Повреждающее действие ионизирующего излучения при однократном облучении – более выраженное, чем при дробном и длительном облучении в той же суммарной дозе.

Тяжесть поражения ионизирующей радиацией зависит от:

• Площади облучаемой поверхности тела (общее и местное),

• Особенности индивидуальной реактивности,

• Возраста,

• Пола,

• Функционального состояния организма перед облучением.

Механизмы действия ионизирующей радиации на живые организмы.

Этапы в процессе радиационного повреждающего действия:

1) первичное действие ионизирующего излучения;

2) влияние радиации на клетки;

3) действие радиации на целый организм.

Первичное действие ионизирующего излучения на живую ткань – проявляется ионизацией, возбуждением атомов и молекул НК, БЖУ, молекул воды и растворенных в ней органических и неорганических соединений и образованием при этом свободных радикалов (НО^•, НО₂^•,Н₂О₂, О₂^•–, Н₃О^•, Н^•) и гидратированных электронов (е^-_гидр), время существования которых не превышает 10^-5 –10^-6 с.

Прямое действие ионизирующего излучения – излучение, при котором биологические молекулы повреждаются при поглощении ими энергии излучения.

• Продукты радиолиза воды способны вызывать практически все виды повреждений.

Непрямое действие ионизирующего излучения – излучение, при котором биологические молекулы повреждаются при их взаимодействии с продуктами радиолиза воды.

• Изменения структуры ДНК, БЖУ и т.д. возникают при их взаимодействии с продуктами радиолиза воды или растворенных в ней веществ, обладающих высокой биохимической активностью и способных вызывать реакцию окисления по любым связям.

Действие ионизирующей радиации на клетки

Ионизирующие излучения вызывают различные реакции клеток – от временной задержки размножения до их гибели.

Радиочувствительность ткани (И. Бергонье и Л. Трибондо 1906г) – пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток.

• По радиочувствительности клеток ткани можно расположить в следующем убывающем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная железа), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочнокишечного тракта, эпителий кожи и др.

Радиочувствительность клеток зависит от:

• Объема генетического материала,

• Активности энергообеспечивающих систем,

• Интенсивности метаболизма,

• Активности и соотношения ферментов, обеспечивающих репарацию клетки,

• Устойчивости биологических мембран и их репарируемости,

• Наличия в клетке предшественников радиотоксинов.

⇒ В основе радиационного поражения клеток лежат нарушения ультраструктуры органелл и связанные с этим изменения обмена веществ.

Обратимые нелетальные изменения клетки – вызываются малыми дозами ионизирующего излучения. Они появляются сразу или через несколько минут после облучения (ингибирование нуклеинового обмена, изменение проницаемости клеточных мембран, возникновение липкости хромосом, образование зерен и глыбок в ядерном веществе, задержка митозов) и с течением времени исчезают.

Летальные изменения – наступают при больших дозах облучения в клетках, приводящие к их гибели до вступления в митоз (интерфазная гибель) либо в момент митотического деления (митотическая, или репродуктивная, гибель).

Интерфазной гибели предшествует:

1. Изменение проницаемости ядерной, митохондриальной и цитоплазматической мембран.

2. Изменение мембран лизосом приводит к освобождению и активации ДНКазы, РНКазы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и др.

3. Угнетается клеточное дыхание, наблюдается деградация дезоксирибонуклеинового комплекса в ядре.

⇒ Основная причина репродуктивной гибели клеток – структурные повреждения хромосом (структурные аберрации), возникающие под влиянием облучения.