Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Радиоэкология и радиационная безопасность. Пособие для студентов вузов

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
07.09.2026
Размер:
1 Мб
Скачать
клетках интактной печени взрослых крыс обнаруживаются лишь при однократных летальных дозах свыше 15 Гр. Вместе с тем, при действии малых доз облучения в печени отмечаются существен­ные функциональные перестройки клеток, связанные с измене­ниями в биохимических реакциях: нарушения функциониро­вания антиоксидантной системы печени, снижение активности каталазы, глутатионпероксидазы и супероксиддисмутазы, акти­вация процессов перекисного окисления липидов и повышение содержания радиотоксинов. Скрининговый анализ населения, проживающего на территориях, пострадавших от катастрофы на Чернобыльской АЭС, указывает на увеличение числа радиацион­но-индуцированного хронического гепатита, в основе которого лежат радиационные нарушения структурного состояния мемб­ран и функций мембранных ферментов клеток печени.
15.5. Сердечно-сосудистая система
Функциональные параметры сердечной деятельности и пока­затели общей гемодинамики после воздействия ионизирующих излучений характеризуются отклонениями, которые волнообраз­но колеблются как по гипотензивному, так и гипертензивному типу и длительное время не возвращаются к нормальным значе­ниям. Длительное время радиорезистентным органом в сердечно­сосудистой системе считался сосудистый эндотелий. Однако ис­следованиями последних 20 лет показано, что уже при дозе 0,5 Гр в эндотелии отмечаются морфологические перестройки, накопле­ние которых приводит к снижению проницаемости и прочности сосудистых, преимущественно капиллярных, стенок и развитию геморрагического синдрома (кровоточивости). При этом функцио­нальные нарушения сосудистого эндотелия в пострадиационный период могут проявляться даже тогда, когда существенные мор­фологические изменения еще не отмечены. Как правило, такие радиационные поражения сосудистого эндотелия проявляются сдвигом регуляции в сторону повышения артериального давления за счет усиления синтеза сократительных агентов: эндотелина, эндопероксидов, тромбоксана А на II и др. В некоторых случаях, напротив, отмечается преоблада­ние вазодилататорных влияний. В целом дисбаланс в синтезе эн­дотелиальных веществ выступает одной из причин развития после облучения сердечно-сосудистых патологий в форме ишемической болезни сердца, инфаркта миокарда, гипертензии и др.
, простагландинов, ангиотензи-
2
161
Сердечный миокард относят к числу высокоспециализирован­ных тканей, уровень клеточной регенерации в котором незначи­телен. В силу этого так же, как и сосудистый эндотелий, он дли­тельное время считался радиорезистентным органом. Однако в настоящее время достоверно известно, что уже при дозах 0,5–1 Гр обнаруживается существенная функциональная напряженность кардиомиоцитов. Пострадиационные функциональные измене­ния сердца выражаются в нарушениях биоэлектрической актив­ности кардиомиоцитов, сердечного ритма, ионной проводимости
+
и Nа
-Са2+-обмена, сократительной способности и энергетичес-
кого обмена миокарда.
15.6. Органы дыхания
Легкие взрослого человека представляют собой стабильный орган с низкой пролиферативной активностью, последствия их облучения имеют дистальный характер, так как проявляются не сразу после воздействия ионизирующих излучений. При локаль­ном облучении легких возможно формирование радиационного пневмонита, воспаления дыхательных путей, фиброза. Порого­вые дозы для человека, вызывающие легочную гибель, при од­нократном воздействии составляют 8–10 Гр, при фракциониро­ванном — 30–50 Гр. Однако воздействие ионизирующих излуче­ний и в более низких дозах не проходит бесследно для легочной ткани. Например, воздействие внешнего γ-облучения в дозе 1 Гр приводит к изменениям в морфологии клеток легких, в кинети­ке популяций эффекторов клеточного иммунитета, в содержании ферментов неспецифической защиты. Эти отклонения характе­ризуются как отечно-дистрофические изменения и могут пред­шествовать развитию пневмосклероза.
15.7. Органы зрения
Органы зрения относительно радиоустойчивы. Известны два вида лучевого поражения органов зрения: воспалительные про­цессы в конъюктиве и склере при дозах 3–8 Гр; катаракта (по­мутнение хрусталика) при дозах более 8 Гр. Наиболее уязвимой частью глаза при воздействии ионизирующих излучений является хрусталик. Погибшие клетки становятся непрозрачными, а раз­растание помутневших участков приводит сначала к катаракте, а затем и к полной слепоте. Причины развития радиационной
162
катаракты сложны и до сих пор спорны. Наиболее убедительна точка зрения о ведущем значении первичного поражения клеток ростковой зоны хрусталика и относительно меньшей роли отво­дится нарушению его сосудистого питания. При возникновении лучевого поражения органов зрения наиболее опасным является нейтронный вид ионизирующего излучения.
15.8. Органы выделительной системы
В выделительной системе почки играют одну из ведущих ро­лей, являясь прекрасным пассивным фильтром, очищающим кровь от токсинов и продуктов распада, они участвуют в выве­дении радионуклидов и радиотоксинов из организма. Поэтому, несмотря на свою относительную радиоустойчивость, почки яв­ляются наиболее часто поражаемым элементом. В пробах почек людей, подвергнутых внешнему и внутреннему облучению, при средней удельной активности радионуклидов по органам и тка­ням в 10–15 Бк/кг отмечались умеренные морфологические из­менения: набухание эпителия в некоторых клубочках, наличие жидкости в просветах извитых канальцев, инфильтрация лимфо­идно-гистиоцитарных элементов в мозговой слой. Механизм лу­чевого поражения почек слабо изучен. Радиационные поражения мочеточников и мочевого пузыря, как правило, не выступают в роли лимитирующих факторов лучевого поражения. Реакции раз­вития почечной недостаточности и хронического нефрита после воздействия ионизирующих излучений отмечаются при действии высоких доз облучения — 13–30 Гр.
15.9. Органы эндокринной системы
Железы внутренней секреции относят к относительно радио­чувствительным органам. Вопросы дифференцировки возника­ющих после воздействия ионизирующих излучений измененных реакций очень сложен, так как достаточно проблематично точно выявить, являются ли они результатом непосредственного дейс­твия радиационного фактора на сами железы, или же они пред­ставляют собой отражение лучевых реакций других систем и всего организма. Вместе с тем известно, что существенные радиацион­ные повреждения желез внутренней секреции находятся в тес­ной взаимосвязи с общим фоном их функционирования: дефи­цит основополагающих элементов гормонной системы, в первую
163
очередь, определяет поражающее действие радиации. Например, дефицит йода в щитовидной железе предопределяет развитие лу­чевого поражения данного органа после облучения.
Картина функциональных лучевых изменений эндокринных органов после общего облучения характеризуется первоначаль­ной кратковременной стимуляцией, которую следует рассматри­вать как адаптивную реакцию в ответ на действие любого стресс­фактора, в том числе и радиационного, а затем угнетением и усложнением последствий лучевых сдвигов нейрогуморальной регуляции всех жизненных процессов в организме. Клетки эн­докринных желез высоко специализированы и медленно делятся. Поэтому предполагается, что наблюдаемые после внешнего об­лучения нарушения в балансе гормонов, особенно щитовидной железы, надпочечников и гонад, являются следствием реакций гипоталамо-гипофизарной системы, главное назначение кото­рой — регуляция вегетативных функций организма. В условиях же внутреннего облучения существенным нарушениям подвер­гаются щитовидная железа и надпочечники. Согласно эпидемио­логическим анализам состояния здоровья населения Республики Беларусь в поставарийный период на ЧАЭС выявлено сущест­венное увеличение числа патологий щитовидной железы: узло­образования, аутоиммунный тиреоидит, лимфоидно-клеточная инфильтрация стромы, рак щитовидной железы. При этом риск заболеть радиационно-индуцированным раком щитовидной же­лезы существенно выше для жителей районов, загрязненных ра­дионуклидами: среднегодовая заболеваемость раком щитовидной железы у детей возросла в 50 раз, у женского населения — в 18 раз, у мужского — в 1,5 раза.
15.10. Иммунобиологическая реактивность
организма
Воздействие ионизирующих излучений угнетает весь комплекс защитных механизмов и реакций организма — резистентность слизистых и других барьеров, клеточные реакции, бактерицид­ность крови, лимфы и секретов, антителогенез. Такое угнетение возникает не только прямо, но и вторично, так как лучевые по­ражения органов, особенно опустошения в лимфоидной ткани, приводят к ослаблению и к глубоким нарушениям синтеза белка, что само по себе снижает уровень антителогенеза. Облученные значительной дозой организмы становятся очень чувствительны-
164
ми не только к экзогенным, но особенно к эндогенным инфек­циям. Организм становится жертвой микроорганизмов, в норме обитающих как сапрофиты в кишечнике, на слизистой ротовой полости и дыхательных путей, а также на коже. В облученном ор­ганизме эти сапрофиты изменяют биологические свойства — уси­ливают свою биохимическую активность, приобретают патоген­ность и даже становятся резистентными к антибиотикам.
Большие дозы облучения в равной мере угнетают как естест­венный, так и приобретенный иммунитет, в силу этого различные инфекционные заболевания на фоне общего лучевого поражения протекают очень тяжело и обычно заканчиваются летально. В облученном организме усиливается поствакцинальная реакция, значительно снижается эффективность пассивной иммунизации при обычных дозах (в 3–5 раз), активные прививки в течение 2–3 недель после облучения мало или вовсе не эффективны, введен­ные антитела циркулируют в крови в меньших количествах или быстрее выводятся и разрушаются. Аллергические реакции облу­ченного организма извращаются как в сторону усиления их ин­тенсивности, так и в сторону ослабления, вплоть до полного от­сутствия.
15.11. Нервная система
Центральная нервная система (ЦНС) — высокоспециализиро­ванная система, в силу чего достаточно велика ее радирезистент­ность. Летальные реакции головного мозга отмечаются при общей поглощенной дозе свыше 100 Гр, при меньших дозах 10–100 Гр де­генеративные изменения в ЦНС развиваются в течение длитель­ного времени после облучения. При этом постлучевые дистрофи­ческие изменения гистоструктуры органов ЦНС рассматриваются как вторичные изменения, опосредованные радиационным пора­жением васкулярного пространства (сосудистого русла). Вместе с тем развитие радиационных изменений в функциональных реак­циях ЦНС (изменение биотоков головного мозга, условных реф­лексов) отмечается уже при облучении в дозах 0,5–1 Гр.
Как морфологические, так и функциональные лучевые из­менения в ЦНС надо оценивать несколько по-иному, чем в ос­тальных органах. Помимо прямого, непосредственного лучевого воздействия, которое испытывают все органы при общем облуче­нии, ЦНС в момент облучения получает дополнительную отяго­щающую нагрузку — сюда от рецепторов облученной периферии
165
поступает «утрированная информация», т. е. поток измененных и извращенных импульсов. Далее, когда в самих рецепторах возни­кают глубокие лучевые изменения структуры, в нервные центры с периферии устремляется патологическая импульсация. Имен­но поэтому видимые лучевые повреждения представляют собой не только результат непосредственного лучевого воздействия на ткани и органы, но и следствие нарушения нервной регуляции их функций как ответ нервных центров на полученную с периферии патологическую импульсацию. Радиационные нарушения фун­кций ЦНС, улавливаемые чувствительными тестами (например, изменение биотоков мозга), могут быть зарегистрированы уже во время самого облучения. Поскольку критерием радиочувс­твительности служат функциональные сдвиги, то центральная нервная система является высокочувствительной к воздействию радиации. Даже малые дозы облучения нарушают условно реф­лекторную деятельность, вызывают рефлекторные сдвиги, изме­няют электроэнцефалограмму, биохимические показатели голо­вного мозга и его обменные сдвиги на молекулярном и клеточном уровнях.
Своеобразие лучевых реакций ЦНС состоит в том, что наряду с высокой радиочувствительностью к восприятию ионизирующих излучений она одновременно радиоустойчива к повреждающим проявлениям ионизирующих излучений. Эта устойчивость, обус­ловлена, главным образом, пластичностью и широкими компен­саторными возможностями ЦНС.
15.12. Костно-мышечная система
Органы костно-мышечной системы относительно радиоус­тойчивы. Однако их радиочувствительность может изменяться в зависимости от возраста. Так, в детском, молодом и старом воз­растах радиочувствительность костей выше, чем во взрослом, а на эмбриональных стадиях отличается высокой поражающей спо­собностью. В качестве основных лучевых реакций костной ткани выступают развитие остеонекроза и спонтанных переломов с дли­тельным периодом восстановления, вплоть до образования лож­ных суставов.
В отношении мышечной ткани следует отметить, что это одна из наиболее радиорезистентных систем организма. Незначитель­ная мышечная дистрофия отмечается при дозах 60 Гр, а микро­скопические и гистологические изменения возникают лишь при
166
дозах 500–1000 Гр. Причиной данной высокой радиорезистент­ности мышечной ткани является отсутствие ее клеточного обнов­ления.
16. РАДИАЦИОННЫЕ СИНДРОМЫ.
ДЕТЕРМИНИРОВАННЫЕ И СТОХАСТИЧЕСКИЕ
ЭФФЕКТЫ
16.1. Классификация радиационных синдромов
В зависимости от группы критического органа, опосредующей общий исход и эффекты лучевого поражения целостного организ­ма, выделяют три радиационных синдрома.
Первый, костно-мозговой синдром — развивается при облуче­нии в диапазоне доз 1–10 Гр, средняя продолжительность жизни не более 40 суток. Основными летальными реакциями являются тромбоцитопения и лейкопения, на фоне которых ослабляются имунные реакции и бурно развиваются инфекционные заболева­ния.
Второй, желудочно-кишечный синдром — развивается при об- лучении в диапазоне доз 10–80 Гр. Средняя продолжительность около 8 суток. Ведущими механизмами, определяющими леталь­ный исход, являются поражение тонкого кишечника.
Третий, церебральный синдром — развивается при облучении в диапазоне доз 80–100 Гр, продолжительность жизни менее 2 су­ток. Непосредственной причиной гибели является массовое раз­рушение клеток ЦНС.
Каждый из вышеуказанных радиационных синдромов опреде­ляет ход и исход лучевой болезни.
В зависимости от величины дозы, ее распределения во време­ни эффекты лучевой болезни могут проявляться в виде острой и хронической формы.
Развернутый симптомокомплекс острой лучевой болезни че­ловека возникает при облучении в дозах, превышающих 1 Гр. Отличительной чертой острой лучевой болезни является волно­образность ее течения, в чем можно усмотреть своеобразную сту­пенчатость проявления поражения отдельных систем организма. В течении острой лучевой болезни выделяют три периода: форми­рования, восстановления, исходов и последствий.
При внешнем общем относительно равномерном облучении по достижении некоторой критической дозы (0,7–1,0 Гр) возникает
167
хроническая лучевая болезнь, представляющая собой сложный клинический синдром с вовлечением большинства функциональ­ных систем организма. При неравномерном местном облучении хроническая лучевая болезнь имеет менее выраженные клиничес­кие проявления и на всем протяжении заболевания характери­зуется преобладанием местных лучевых поражений над общими рефлекторными реакциями.
Как острая, так и хроническая лучевая болезнь характеризует­ся фазностью течения, особенностями проявления, связанными с неравномерностью облучения, отдельными типами заболеваний с различными степенями тяжести, многообразием отдаленных пос­ледствий. Развитие той или иной степени тяжести лучевой болез­ни определяется не только дозой облучения, но и индивидуальной радиочувствительностью организма. При определении отдельных фаз течения лучевой болезни используются разнообразные диа­гностические и прогностические признаки, среди которых на­иболее информативными выступают количественные показатели кроветворения и цитогенетический анализ. Вместе с тем до сих пор одной из актуальных задач остается разработка методологи­ческих аспектов и поиск адекватных и объективных диагности­ческих критериев определения различных фаз лучевой болезни, особенно в отношении хронической ее формы.
16.2. Детерминированные и стохастические
эффекты
Все радиационно-индуцированные эффекты делят на сомати­ческие и наследственные.
К соматическим эффектам относят лучевые реакции, которые проявляются непосредственно у самого облученного организма.
К наследственным эффектам относят радиационно-индуци- рованные изменения (генетические), которые проявляются у по­томства облученного организма.
По степени своего проявления в целостном организме радиа­ционные последствия могут быть детерминированные и стохасти- ческие (случайные).
В основе проявления детерминированных радиационных эф­фектов лежит принцип превышения количества погибших клеток над числом образованных. Для детерминированных эффектов ха­рактерна тесная взаимосвязь с дозой облучения и длительностью радиационного воздействия, другими словами, существует порог
168
дозы развития детерминированных эффектов. Если процессы, определяющие детерминированные эффекты, происходят в тка­ни, органе наиболее жизненно важном, то конечным результа­том детерминированных эффектов может быть смерть организма. В случаях же, когда облучение происходит фракционированно (многократно долями от общей суммарной дозы), то порог дозы возрастает и предел дозы проявления детерминированных эф­фектов увеличивается. Это свидетельствует о том, что организм обладает эффективными механизмами восстановления, которые ликвидируют последствия облучения между моментами новых облучений. Однако репарационные компенсаторные возможнос­ти организма не безграничны и, в результате этого, идет накопле­ние необратимых радиационно-индуцированных повреждений. Около 80% последствий облучения в организме являются обра­тимыми и лишь 20% относят к стойким дефектам, снижающим жизнеспособность организма.
К детерминированным эффектам относят:
– опустошение красного костного мозга и проявление острой лучевой болезни (при дозах более 0,7–1,0 Гр);
– нарушение репродуктивной функции (временная и постоян­ная стерильность);
– лучевая катаракта (при дозах 2,0–10,0 Гр);
– неопухолевые формы поражения кожи;
– сокращение продолжительности жизни (обусловлено уско­рением процессов старения организма).
Стохастические (вероятностные, случайные) эффекты связаны не с гибелью клетки, а с ее функциональным изменением. Они могут быть как соматическими, так и наследственными (при по­ражении половых клеток). Стохастические эффекты могут прояв­ляться как при малых, так и при высоких дозах облучения, други­ми словами, они являются беспороговыми. Латентный период их проявления может быть значительным и сильно различаться по продолжительности у отдельных людей и зависит от типа пора­женной системы организма. В свою очередь, степень тяжести их проявления не зависит от величины дозы, но по мере увеличения дозы облучения растет частота (вероятность) выхода стохастичес­ких эффектов. Кроме того, на степень проявления стохастических эффектов определенное влияние оказывают такие факторы, как не­благоприятный экологический фон, курение, употребление спирт­ного, наркотиков, стрессовые психоэмоциональные факторы, отя­гощение врожденными и хроническими заболеваниями и др.
169
К стохастическим эффектам относят:
– радиационно-индуцированные раковые заболевания (ра­диационные лейкозы, рак щитовидной железы, рак молочной железы, летальный радиогенный рак). Образование раковых но­вообразований обуславливает соматический риск при облучении малыми дозами;
– хроническая лучевая болезнь;
– цитогенетические эффекты (накопление мутаций, проявля­ющихся в гибели зигот и плодов, врожденных пороках развития, уродствах и т.д.).
17. ИНКОРПОРИРОВАННЫЕ РАДИОНУКЛИДЫ
И ОСОБЕННОСТИ ИХ ДЕЙСТВИЯ
17.1. Виды облучения
Рассматривая вопросы воздействия ионизирующих излучений на живой организм, необходимо учитывать тот факт, что облучение последнего может осуществляться как от внешних источников из­лучения, так и от внутренних. Соответственно выделяют два вида облучения — внешнее и внутреннее. Часто в реальной обстановке объекты подвергаются совместному (сочетанному) облучению от внешних и внутренних источников излучений. Эти виды лучевого воздействия, реализуясь, вызывают поражения, которые наряду со многими общими признаками имеют и свои различия.
Поражающая способность внешнего облучения зависит от энергии и вида излучения (α-, β-, γ-, рентгеновское и нейтронное излучения), полученной дозы и продолжительности облучения, расстояния от источника до объекта облучения, степени экра­нирования и защитных мероприятий (укрытия, индивидуальные средства защиты, использование радиопротекторов и др.), радио­чувствительности тканей, органов и целостного организма. Для жителей Республики Беларусь наиболее актуальным выступает внешнее облучение гамма- и рентгеновскими лучами. Источни­ком первых является цезий-137 и стронций-90, выпавшие в ре­зультате катастрофы на Чернобыльской АЭС, источником вто­рых — медицинские обследования.
Внешнее облучение может быть равномерным по всему телу и неравномерным (от точечного источника излучений). Наиболее опасным для человека выступает равномерное непрерывное облу­чение всего тела даже относительно небольшими дозами. Менее
170