Біологічна дія іонізуючих випромінювань

Іонізуючі випромінювання мають ряд загальних властивостей, два з яких здатність проникати через матеріали різної товщини і іонізувати повітря і живі клітини організму, заслуговують на особливо пильну увагу.

При вивченні дії випромінювання на організм були визначені наступні особливості:

1. Висока ефективність поглиненої енергії. Малі кількості поглиненої енергії можуть викликати глибокі біологічні зміни в організмі.

2. Наявність прихованого, або інкубаційного періоду прояву дій іонізуючого випромінювання. Цей період часто називають «періодом уявного благополуччя».

Тривалість його скорочується при опроміненні у великих дозах.

3. Дія ось малих доз може підсумовуватися або накопичуватися. Цей ефект називається «кумуляцією».

4. Випромінювання впливає не лише на цей живий організм, але і на потомство. Це так званий «Генетичний ефект».

5. Різні органи живого організму мають свою чутливість до опромінення. При щоденній дії дози 0,002-0,005 гр. вже реагують на опромінення.

6. Не кожен організм в цілому однаково реагує на опромінення.

7. Опромінення залежить ось частоти. Одноразове опромінення у великій дозі викликає глибші наслідки, ніж фракціоновані.

Енергія, що випромінюється радіоактивними речовинами, поглинається довкіллям. Внаслідок дії іонізуючого випромінювання на організм людини, в тканинах можуть відбуватися складні фізичні, хімічні і біологічні процеси. Іонізуючі випромінювання, впливаючи на живий організм, викликають в нім ланцюжок оборотних змін, які призводять до тих або інших біологічних наслідків, залежних ось дії і умов опромінення.

Під впливом іонізуючого випромінювання атоми і молекули живих клітин іонізуються. Згідно однієї точки зору іонізація атомів і молекул, яка виникає під дією випромінювання, веде до розриву зв'язків у білкових молекулах, що призводить до загибелі клітин і поразки усього організму.

Згідно з другими переконаннями, в основі дії радіоактивних випромінювань на організм людини лежать наступні процеси:

1. Поглинання енергії випромінювань речовинами.

2. Освіта активних вільних радикалів і іонів, перетворення енергії випромінювання в хімічну енергію.

3. Розвиток первинних радіохімічних реакцій після безпосереднього опромінення.

Під впливом цих процесів в опроміненому організмі відбувається ряд біофізичних, фізико-хімічних і других змін:

1. У формуванні біологічних наслідків дії іонізуючих випромінювань грають роль продукти радіолізу води, яка, як відомо, складає до 70% в масі організму людини. Вода, під впливом випромінювання, розщеплюється на водень Н⁺ і гідроксильну групу ОН⁼, які або безпосередньо, або через ланцюг вторинних перетворень утворюють продукти з високою хімічною активністю: оксид гідрату ОН і перекис водню Н₂О₂. Ці з'єднання взаємодіють з молекулами органічної речовини тканини, окислюючи і руйнуючи її.

В результаті іонізації молекули води утворюють вільні радикали Н і ВІН за наступною схемою:

Н₂О ... Н + ОН;

Н₂О... ОН + Н.

У присутності кисню утворюються також вільний радикал гідро перекису (НО) і перекис водню (Н₂О₂), що є сильними окисниками.

Води, що виходять в процесі радіолізу, вільні радикали, маючи високу хімічну активність, вступають в хімічні реакції з молекулами білку, ферментів і других структурних елементів біологічної тканини, що призводить до зміни біологічних процесів в організмі.

Вплив радіоактивного випромінювання на організм людини в дуже спрощеному виді можна представить таким чином. Припустимо, що в організмі людини здійснюється нормальний процес травлення. Їжа, яка поступає, розщеплюється на простіші з'єднання, які потім поступають через мембрану всередину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення себе подібних (клітин), для компенсації енергетичних витрат на транспорт речовини і їх переробку. Під час дії на мембрану відразу ж порушуються молекулярні зв'язки, атоми перетворюються на іони. Через зруйновану мембрану в клітину починають поступати сторонні (токсичні) речовини, робота клітини порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на своє місце.

Молекулярні зв'язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо доза випромінювання велика або багато разів повторюється, то електрони не устигають рекомбінувати молекулярні зв'язки, не відновлюються; виходить з ладу велика кількість клітин, робота органів засмучується, нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

2. Порушується синтез білку, що призводить до припинення розмноження клітин.

3. Припиняється регенерація тканин.

4. Вражається периферична і центральна нервові системи.

5. Організм втрачає імунітет, порушується обмін усіх видів речовин (вуглеводного, водного, білкового, мінерального, вітамінного).