3.2.4. Комбинированное действие инкорпорированных Cs137 и j131

Разрушение активной зоны 4-го реактора ЧАЭС привело к выбросу в атмосферу широкого спектра радионуклидов. Кроме «горячих» частиц преобладающее рассеивание составило для йода приблизительно 10 миллионов кюри, а общая активность выброшенного цезия – около 2 миллионов кюри.

Поступление в организм нескольких радионуклидов с различной тканевой и органной специфичностью формирует в нем более сложную картину повреждений и адаптационных реакций.

Показано, что в отдельности ¹³¹1 и ¹³⁷Cs обладают сильным гонадотоксическим эффектом. Однако ¹³⁷Cs действует непосредственно на клеточные структуры семенников, а ¹³¹1 влияет опосредованно через щитовидную железу, которая функционально тесно связана с репродуктивной системой. При комбинированном действии этих радионуклидов происходило усиление гонадотоксического эффекта.

Введение внутримышечно ¹³¹1 приводило к нарушениям перекисного окисления липидов. Через 6 месяцев после воздействия йодом отмечалось снижение интенсивности процессов ПОЛ в печени и почках. Цезий замедлял ПОЛ в печени, а в почках различия были статистически недостоверны. После совместного введения радионуклидов в ткани почки отмечалось достоверное усиление ПОЛ, а в печени ответ носил менее выраженный характер. Изменения в содержании продуктов ПОЛ зарегистрированы и в других тканях – сердечной и скелетной мышцах, селезенке и надпочечниках.

Спустя год после внутреннего облучения ¹³¹1 совместно с ¹³⁷Cs отмечено повышение уровня холестерина, ЛПОНП и ЛПНП, а также достоверное повышение индекса атерогенности.

Глава 3.3. Механизм биологического действия ии

3.3.1. Прямое и непрямое действие радиации

Механизм действия на живой организм очень сложен и пока ещё не до конца выяснен. Хотя у разных видов он в основном одинаков, начиная от исходных актов поглощения и переноса энергии излучения через первичные радиационно-химические процессы и заканчивая паталого-физиоло-гическими и паталого-морфологическими изменениями в организме.

Особенности биологического действия радиации:

• у животных отсутствуют специальные анализаторы для восприятия излучения, т. е. они не ощущают его действия;

• радиация в основном связана с формой передачи энергии клеткам и меньше зависит от её количества.

В механизме действия ИИ на живые объекты можно условно выделить две основных стадии. Первая определяется как первичное (непосредственное) действие излучения на биохимические процессы, функции и структуры органов и тканей. Вторая стадия – опосредованное действие, которое обусловлено нейрогенными и гуморальными сдвигами, возникающими в организме под влиянием радиации.

Для объяснения механизма действия ИИ на биосубстрат предложено более десяти гипотез, многие из которых имеют только историческое значение.

Под прямым действием понимают такие изменения, которые возникают в результате поглощения энергии излучения, самими исследуемыми молекулами (мишенями).

Под косвенным действием понимают изменения молекул в растворе, вызванные продуктами радиационного разложения (радиолиза) воды или растворенных веществ, а не энергией излучения, поглощенной самими исследуемыми молекулами.

При радиолизе воды молекула ионизируется заряженной частицей, теряя электрон:

Н₂О  Н₂О⁺ + е^– (3.2)

Ионизированная молекула воды реагирует с другой нейтральной молекулой воды, в итоге образуется высокорадиоактивный радикал гидроксила ОН:^.

Н₂О⁺ + Н₂О  Н₃О⁺ + ОН (3.3.)

«Вырванный» электрон очень быстро взаимодействует с окружающими молекулами воды; возникает сильно возбужденная молекула Н₂О^*, которая, в свою очередь, диссоциирует с образованием двух радикалов: Н^. и ОН:^.

Н₂О⁺ + е^–  Н₂О^*  Н + ОН (3.4.)

Эти свободные радикалы содержат неспаренные электроны и поэтому отличаются чрезвычайно высокой радиационной способностью. Время их жизни в воде не более 10⁵с. За этот период они либо рекомбинируют друг с другом, либо реагируют с растворенным субстратом. В присутствии кислорода образуются и другие продукты радиолиза, обладающие окислительными свойствами, гидропероксидный радикал НО₂^., пероксид водорода Н₂О₂ и атомарный кислород 20.

Н + О₂  Н₂О (3.5.)

НО₂ + Н₂О  Н₂О₂ + 2О (3.6.)

Кроме этих окислительных продуктов, в процессе радиолиза воды (рис. 6) возникает стабилизированная форма электрона – гидратированные электроны, обладающие высокой реакционной способностью, но уже в качестве восстановителя.

Прямое действие излучения – это непосредственное взаимодействие ионизирующего излучения с критическими молекулами, которые превращаются в свободные радикалы:

RH  RH⁺ + e^–  R + H⁺ + e^–(3.7.)

Непрямым, или косвенным, называют радиационно-химические изменения структур, обусловленные действием продуктов радиолиза воды или растворённых веществ.

На рис. 20 условно показано различие между прямым и косвенным действием ионизирующего излучения. Как правило, считают, что вклад косвенного действия более существен, так как клетки большинства тканей состоят приблизительно на 70–90% из воды, хотя биологически не важно, как происходит повреждение.

Р

а)

б)

ис. 20. Прямое (а) и косвенное (б) действие ИИ.

1 – ионизирующее излучение Е, 2 – критическая молекула, 3 – ионизирующее излучение ΔЕ, 4 – диффузия свободных радикалов к критической молекуле.