20. Основные стадии в действии ионизирующих излучений на биологические системы

Стадия	Процессы	Продолжительность стадии
Физическая	Поглощение энергии излучения, образование ионизированных и возбуждённых атомов и молекул	10-6 - 10-15 с
Физико-химическая	Перераспределение поглощённой энергии внутри молекул и между ними, образование свободных радикалов	10-14 - 10-11 с
Химическая	Реакции между свободными радикалами, между радикалами и неактивированными молекулами. Образование широкого спектра молекул с измененной структурой и функциональными свойствами	10-6 - 10-3 с
Биологическая	Последовательное развитие поражения на всех уровнях биологической организации: от субклеточного до организменного; активация процессов биологического усиления и репарации повреждений.	Секунды - годы

21. теория прямое действие излучения -прямое действие излучения- это непосредственное действие излучения на биологический объект.1) Теория мишени и попаданий Эта теория объясняла наличие в клетке жизненно важного центра- мишени, попадания в которую одной или нескольких высокоэнергетических частиц атомной радиации достаточно для разрушения и гибели клеток 2)Вероятностная теория Эта теория учитывает вероятностный характер попадания излучения в чувствительный объём клетки но в отличии от теории мешени и попадания она ещё учитывает и состояние клетки как биологического объекта , лабильной динамической системы.

22. теория косвенного действия излучений на биологические системы.Теория непрямого действия излучения возникла в связи с тем, что некоторые радиационные эффекты, известные в то время, не находили объяснения с позиций прямого действия излучения. Одним из этих эффектов был т.н. «эффект разведения» Суть этого эффекта заключается в следующем: при облучении водных растворов различных молекул (например, молекул простых органических соединений или ферментов) число пораженных молекул (абсолютное число) не зависит от их исходной концентрации в определенном концентрационном диапазоне.

2)Теория липидных радиотоксинов. В первые часы после облучения в тканях животных образуется вещества которые ри последущем введении их интактным животным вызывают гемолиз Идентификация веществ установила их липидную природу что дало основание называть их липидными радиотаксинами.

23. Радиационная гибель клеток .Кислородный эффект . В животном организме клетки одних тканей (кроветворные, половых органов, слизистой кишечника) активно делятся, воспроизводя себе подобные; клетки других тканей (почек, печени, сердца, мышц, нейроны и др.) делятся редко или вообще не делятся. Соответственно различают два вида гибели клеток - репродуктивную и интерфазную. Репродуктивная гибель состоит в нарушении способности делящихся клеток к неограниченному воспроизводству: после 1-2 делений дефектные потомки клеток отмирают. При интерфазной гибели вскоре после облучения гибнут сами облучённые клетки. Для всех делящихся и большинства неделящихся клеток интерфазная гибель наступает лишь при дозах в сотни Гр(Грей). Исключение составляют лимфоциты и половые клетки на нек-рых стадиях их развития; они гибнут интерфазно уже при дозах в неск. десятков Гр.Причины и закономерности репродуктивной и интерфазной гибели различны. Наиб. изучена репродуктивная гибель. Она наступает в результате повреждения молекулы ДНК, завершающегося разрывом одной или обеих её нитей, что препятствует дальнейшему воспроизводству нормальных клеток. Кислородный эффект в радиобиологии – это явление усиления поражающего действия ионизирующего излучения в присутствии кислорода во время облучения. Иными словами, кислородным эффектом называют радиосенсибилизирующее действие кислорода. На практике кислородным эффектом часто называют также радиозащитное действие гипоксии.

Кислородный эффект является универсальным явлением и наблюдается при облучении различных объектов – целых организмов, клеток и простых модельных систем.

24. Клетки нервной системы относятся к категории необновляющихся. При сублетальных дозах облучения на протяжении длительного времени в них не обнаруживается больших изменений. Только по истечении многих месяцев и даже лет в нервной ткани развиваются дистрофические и некробиотические процессы (радиационный энцефаломиелоз). Нервная система отличается высокой чувствительностью к радиации. Установлено, что для действия радиации на нервную систему характерно определенное сочетание эффектов раздражения и повреждения. Изменения в нервной системе возникают при всех дозах облучения, однако клиническую значимость они приобретают лишь при высоких дозах, особенно в период первичной реакции и в разгар болезни. При радиационных поражениях нервной системы наблюдаются сосудистые изменения (переполнение сосудов кровью, стазы, плазморрагии, точечные или обширные кровоизлияния в мозг и оболочки). Нередко выявляются изменения паренхимы нервной системы в форме: реактивного процесса, дистрофически-некробиотического процесса. Выраженные морфологические проявления поражения клеток центральной нервной системы наблюдаются, как правило, только после воздействия в дозах, приближающихся к 50 Гр и выше. Наиболее ранние изменения обнаруживаются в синапсах - слипание синаптических пузырьков в скоплениях, появляющихся в центральной части пресинаптических терминалов или в активной зоне. При более высоких дозах может наблюдаться ранний некроз ткани мозга. При облучении в дозах 10—30 Гр в клетках центральной нервной системы обнаруживают угнетение окислительного фосфорилирования. Последнее связывают с дефицитом АТФ, расходуемого в процессе репарации вызванных облучением разрывов ДНК. При высоких дозах облучения, порядка сотен Грэй, структурные и функциональные изменения в нервной системе уже в начальном периоде поражения носят столь выраженный характер, что являются основным звеном его патогенеза. Формируется особая форма лучевого поражения, получившая название церебральной. В основе церебральной формы острой лучевой болезни (ОЛБ), развивающейся у человека после облучения головы или всего тела в дозах 50 Гр и выше, лежат дисфункция и гибель нервных клеток, обусловленные преимущественно их прямым радиационным поражением.

26. Основной функциональной тканью желез внутренней секреции является железистый эпителий, который относится к медленно регенерирующим

клеточным системам. Поэтому при сублетальных дозах облучения выраженные изменения в железах внутренней секреции наблюдаются в более поздние сроки. Они выражаются в дисфункции системы гипоталамус – гипофиз – другие железы внутренней секреции. Содержание гормонов в коре надпочечников при этом понижается. Снижаются функции и других желез внутренней секреции, что, в конечном итоге, приводит к нарушению общей сбалансированной деятельности всей эндокринной системы. Степень выраженности дезинтеграции в работе желез зависит от дозы ионизирующих излучений и исходного состояния эндокринной системы. В результате расстройства функций желез внутренней секреции значительно повреждается механизм гуморального управления защитно-приспособительными реакциями организма. Функциональные нарушения в эндокринной системе сохраняются на протяжении длительного периода после клинического выздоровления.

27. При воздействии на клетку ионизирующих излучений в поражающих дозах обмен белков в ней нарушается очень сильно. Снижается интенсивность производства белка. В процессе его производства продуцируются в значительном числе атипичные (лишенные специфической функциональной активности) молекулы. Это связано в первую очередь с радиационно-химическими повреждениями молекул ДНК и уменьшением числа образующихся иРНК, а также со следующими процессами: поступлением к рибосомам иРНК с ошибками в цепях нуклеотидов; повреждением рибосом и клеточных мембран, на которых функционируют рибосомы; изменением активности ферментов ацетилирования аминокислот; нарушением высвобождения синтезированных белковых молекул из системы рибосома – иРНК – белок, а также механизма самосборки и конформации синтезируемых белковых молекул и, наконец, расстройством саморегуляции и центральной регуляции производства белка.

Особенно большие изменения после облучения клетки наблюдаются в обмене сложных белков – нуклеопротеидов. Ионизирующие излучения повреждают ферменты, и это приводит к расстройству процесса синтеза белков. Нарушения же после облучения в обмене нуклеиновых кислот выражаются в том, что общее содержание полноценных в функциональном отношении молекул нуклеиновых кислот в клетке значительно уменьшается. Нарушение обмена нуклеопротеидов приводит к тяжелым последствиям. Расстройство процессов репликации молекул ДНК вызывает срыв клеточного деления, расстройство процессов производства молекул РНК – снижение продукции белка. Нарушение обмена белков

приводит к расстройству динамического обновления различных внутриклеточных структур.

28. Нарушение внутриклеточного обмена жиров при воздействии ионизирующих излучений обусловлено экзогенными и эндогенными факторами.

К экзогенным факторам относятся: нарушение процессов переваривания жиров вследствие снижения биосинтеза соответствующих ферментов; нарушение всасывания продуктов деградации жира (из-за повреждения кишечного эпителия); нарушение процессов ресинтеза специфических для организма жировых молекул (также в связи с повреждением кишечного эпителия); расстройство гуморальной и нервной регуляции жирового обмена. К эндогенным факторам относятся: усиление процессов биологического окисления жировых молекул (их свободнорадикальное перекисное окисление с образованием токсичных продуктов), нарушение окисления продуктов деградации молекул жира, в ходе которого создается энергетический материал (АТФ); расстройство динамического обновления липидных структур (главным образом биологических мембран); расстройство саморегуляции промежуточного обмена жиров продуктами деградации жировых молекул. Большая часть углеводов идет на производство энергетического материала, который частично используется клеткой, а частично идет на удовлетворение потребностей организма в целом. Некоторая часть синтезируемых полисахаридов клетки «экспортируется». В частности, «на экспорт» идет гиалуроновая кислота. По выходе из клетки она включается в состав «основного вещества» соединительной ткани. Заполняя межклеточные пространства кожи, стенок сосудов, различных оболочек, она благодаря своей большой вязкости, создает препятствие для распространения различных высокомолекулярных(белковых и др.) веществ. После воздействия ионизирующих излучений все эти условия нарушаются. Уменьшается содержание в клетках моносахаридов. Связано это со снижением всасывания сахаров в кишечнике из-за повреждения его слизистой оболочки и снижением их поступления в клетку из-за повреждения мембран. После облучения нарушается деятельность и сложных ферментных систем углеводного обмена. Основная причина этого – нарушение белкового обмена. Доказательством нарушения внутриклеточного обмена углеводов при воздействии ионизирующих излучений является значительное снижение в клетках запасов гликогена. Нарушение внутриклеточного обмена углеводов, кроме потери запасов гликогена (резервов энергии), имеет и другие последствия: нарушение функции гликокаликса в связи с радиационно-химическим и обменным повреждением

(«отрывом») полисахаридных цепочек (ворсинок) от аминных концов молекул протеидов, встроенных в плазмолемму; ослабление барьерной функции «основного вещества» соединительной ткани в связи с нарушением продукции гиалуроновой кислоты (а, по некоторым данным, и активизацией фермента гиалуронидазы).

29.действие излучений на минер.обмен в организме. В первые дни после облучения смертельной дозой в организме задерживается натрий и увеличивается выделение калия, что происходит, по-видимому, из-за изменения гормональной активности коры надпочечников. На клеточном уровне тоже найдено, что облучение большими дозами изменяет проницаемость для иона калия клеточных мембран и ведет к выходу калия из клетки. Действие излучения даже в небольших дозах проявляется, прежде всего, в снижении числа белых кровяных телец (лейкоцитов) в периферической крови. Это происходит потому, что из-за подавления деятельности костного мозга потери в лейкоцитах вследствие их «старения» и разрушения не восполняются новыми белыми кровяными тельцами, созревшими в костном мозгу и лимфатических железах. Излучение тормозит также образование красных телец в костном мозгу, но это не сразу сказывается на числе их в периферической крови, потому что срок жизни циркулирующих в ней эритроцитов во много раз больше, чем лейкоцитов. 30.Действие излуч. на естеств. и искусственный иммунитеты. Малые дозы радиации, не оказывают заметного влияния на иммунитет. При облучении животных сублетальными и летальными дозами, происходит резкое снижение резистентности организма к инфекции, что обусловлено рядом факторов, среди которых важнейшую роль играют: резкое повышение проницаемости биологических барьеров (кожи, дыхательных путей, желудочно-кишечного тракта и др.), угнетение бактерицидных свойств кожи, сыворотки крови и тканей, снижение концентрации лизоцима в слюне и крови, резкое уменьшение числа лейкоцитов в кровеносном русле, угнетение фагоцитарной системы, повышение резистентности и др. Считают, что в период разгара острой лучевой болезни и естественный, и искусственный иммунитет сильно ослаблен. Однако имеются данные, указывающие на более благоприятный исход течения острой лучевой болезни у животных, подвергшихся иммунизации до воздействия ионизирующего излучения. 31. Действие радиации на органы пищеварения.

Все органы пищеварения  проявляют реакции на ионизирующее излучение. По степени радиочувствительности они распределяются следующим образом: Тонкий кишечник, слюнные железы, желудок, прямая и ободочная кишка, поджелудочная железа, печень. При воздействии большими дозами на весь организм или только на область живота в первую очередь наступает быстрое и сильное поражение кишечника, в результате чего развивается желудочно-кишечный синдром. Среднелетальные и более высокие дозы вызывают функциональные и морфологические изменения в кишечной стенке.

Слюнные железы: на радиацию отвечают количественными и качественными сдвигами секреции.При этом может изменяться состав и обнаруживаться другие вещества, не свойственные нормальной слюне.

Желудок Секреция желудочных желез при общем излучении в малых дозах изменяется в зависимости от исходного состояния:  при гиперсекрециях понижается, при гипосекрециях повышается. При этом изменяются количество отделяемого  желудочного сока и его переваривающая сила.  Большие дозы угнетают желудочную  секрецию и приводит к массивным  морфологическим изменениям – кровоизлияниям, катарам, язвам. КишечникСекреторная и ферментативная функции тонкого кишечника, особенно двенадцатиперстной кишки, как при локальном, так и при общем облучении изменяются волнообразно: в первые дни повышаются, а затем снижаются. Это продолжается до развития восстановительных процессов, при тяжелых случаях до гибели животного.

Поджелудочная железа отмечается переменный характер изменения функции и структуры железы в зависимости от дозы излучения. Малые стимулируют образование ферментов, большие угнетают выделение панкреатического сока, снижают активность амилазы липазы, трипсина, инсулина вызывает кровоизлияния, дегенеративные и некротические процессы в железистой ткани

Печень. По морфологическим изменениям ткани после радиации печень относят к  радиорезистентным органам. При общем облучении среднелетальными дозами в органе понижается активность каталазы и окислительного фосфорилирования, повышается активность щелочной фосфатазы, угнетаются процессы желчеобразования. Изменяется обмен холестерина. Дегенеративные процессы, очаги кровоизлияний и некрозов в печеночной ткани

32.ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА КРОВЬ И КРОВЕТВОРНЫЕ ОРГАНЫ Различные типы гемопоэтических клеток обладают неодинаковой чувствительностью к излучениям, однако о степени чувствительности кроветворных клеток до сих пор нет единого мнения.

Изменение количества лимфоцитов Наиболее радиочувствительной клеткой является лимфоцит Изменение количества эозинофилов,При действии сублетальных  доз больших сдвигов в содержании эозинофилов в крови не установлено. Облучение в полулетальных дозах приводят к снижению их количества, за которым следует медленное восстановление.

Изменение количества базофилов. Базофилы характеризуются высокой  радиочувствительностью. При облучении дозам и 1 Гр и выше  в течение первых суток резко падает количество .

Изменение количества моноцитов. При облучении содержание моноцитов изменяется значительно меньше, чем у других групп лейкоцитов. При облучении в полулетальных дозах количество моноцитов уменьшается на  третьи сутки с максимумом депрессии к концу недели, после  чего содержание их восстанавливается. Изменение количества эритроцитов Литературные данные свидетельствуют  об относительно малой по сравнению с лейкоцитами эритроцитов.

Изменение количества тромбоцитов.. По радиочувствительности тромбоциты занимают среднее положение между лейкоцитами и эритроцитами. При облучении среднелетальными дозами количество тромбоцитов до 5го дня удерживается относительно на одном уровне, а затем резко падает, опускаясь до минимума на 8-9 сутки

Реакции кроветворных органов:

Костный мозг: Реакция костного мозга проявляется быстро. При воздействии больших доз радиации уже в процессе облучения наблюдается прекращение митоза клеток, и появляются дегенеративные формы клеток  эритро и миелобластического ряда и мегакариоцитов.. Жировые и ретикулярные клетки костного мозга крайне устойчивы. Лимфатическая ткань исключительно высокочувствительна к облучению. Радиационное воздействие приводит к раннему разрушению лимфобластов и лимфоцитов в лимфоидной ткани. Полулетальные и летальные дозы приводят к выраженным сосудистым расстройствам, дегенеративно –некротическим и атрофическим изменениям лимфоузлов.

Селезенка. Клетки селезенки довольно рано реагируют на лучевое воздействие.  Орган уменьшается в размере и массе. При облучении полулетальной дозой сразу же прекращается митоз и наступает гибель части лимфоцитов.

Тимус.. При воздействии среднелетальными дозами уже в течение первых суток отмечается выраженное клеточное опустошение, погибает большая часть лимфоцитов. Изменения функций тимуса под влиянием радиации выяснены пока мало