МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

Учреждение образования гомельский государственный медицинский университет Кафедра общей гигиены, экологии и радиационной медицины

Учебно-методическое пособие для студентов лечебного факультета

Радиочувствительность. Радиационные поражения человека Гомель 2010

Мотивационная характеристика темы. Знание механизмов радиочувствительности на различных уровнях организации живой материи и особенностей формирования лучевых поражений человека в разных возрастных группах необходимо для дальнейшей практической деятельности врача с целью проведения адекватных лечебно-профилактических мероприятий по снижению повреждающего эффекта ионизирующего излучения.

Цель занятия: усвоить особенности формирования лучевых повреждений организма человека.

Задачи занятия:

1. усвоить факторы, определяющие радиочувствительность на разных уровнях организации живой материи;

2. усвоить возможные последствия облучения человека;

3. усвоить связь дозы облучения со степенью выраженности клинических синдромов;

4. усвоить алгоритм измерения мощности экспозиционной дозы и оценки полученных результатов;

5. закрепить навыки работы с научной литературой.

ТРЕБОВАНИЯ К ИСХОДНОМУ УРОВНЮ ЗНАНИЙ

Для освоения темы занятия необходимо знание основ физики, общей химии, биологии, биохимии, нормальной физиологии, общей гигиены. Полноценное усвоение материала практического занятия возможно при наличии у студентов адекватных представлений о строении клетки, уровнях организации генома, о критических периодах органогенеза, нормальных показателях содержания форменных элементов периферической крови и длительности их жизни, этапах кроветворения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ ЗАНЯТИЯ

1. Проблема радиочувствительности - центральная проблема радиобиологии и радиационной медицины.

2. Молекулярные основы радиочувствительности. Факторы, определяющие радиочувствительность на клеточном уровне.

3. Факторы, определяющие радиочувствительность на тканевом уровне. Правило Бергонье-Трибондо. Факторы, определяющие радиочувствительность на органном, организменном и популяционном уровнях.

4. Индивидуальные и возрастные различия в радиочувствительности. Действие радиации на эмбрион и плод.

8. Модификация радиочувствительности.

9. Факторы, определяющие поражение организма. Понятие «критический орган».

10. Радиационные синдромы: костно-мозговой, желудочно-кишечный, церебральный, – зависимость от дозы.

11. Характеристика костно-мозгового синдрома: патогенез, фазы, причины гибели организма.

12. Характеристика желудочно-кишечного синдрома: патогенез, причины гибели организма.

13. Характеристика церебрального синдрома: патогенез, причины гибели организма.

УЧЕБНЫЙ МАТЕРИАЛ

Радиочувствительность — это чувствительность биологических объектов к действию ионизирующих излучений. Синонимом данного понятия служит радиопоражаемость. Альтернативные понятия — радиоустойчивость или радиорезистентность.

. Наиболее часто в качестве меры радиочувствительности используется ЛД₅₀— доза облучения, вызывающая гибель 50 % облученных организмов за различное время после облучения (в зависимости от вида живых организмов).

На клеточном уровне радиочувствительность зависит от ряда факторов:

• организация генома (в т.ч. кариопикнотический индекс);

• состояние системы репарации ДНК;

• содержание в клетке антиоксидантов;

• активность ферментов, утилизирующих продукты радиолиза воды (например, каталаза, разрушающая перекись водорода, или супероксиддисмутаза, инактивирующая супероксидный радикал);

• интенсивность окислительно-восстановительных процессов.

На тканевом уровне выполняется правило Бергонье-Трибондо: радиочувствительность ткани прямо пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцировки составляющих ее клеток.

На органном уровне радиочувствительность зависит не только от радиочувствительности тканей, составляющих данный орган, но и от его функций.

Закон радиоактивного распада.

Величина, характеризующая скорость радиоактивного распада (число распадов в единицу времени), получила название активности радионуклида.

Активность (т.е. число распадов в единицу времени) пропорциональна числу радиоактивных ядер данного вещества:

A= -dN/dt= λN,

где

N- число радиоактивных ядер в данном веществе;

λ- постоянная радиоактивного распада, характеризующая вероятность распада ядра атома данного нуклида в единицу времени, и различно для разных радионуклидов.

Время, за которое активность радионуклида уменьшается вдвое, получило название периода полураспада, т.е. периода, за который распадается половина имеющихся в наличии радиоактивных атомов данного элемента. Период полураспада различных радионуклидов изменяется в широких пределах: от 10^–7 до 10^–11 лет. Однако для каждого элемента он является величиной постоянной, неизменной под действием внешних воздействий, и связан с постоянной радиоактивного распада следующим соотношением:

T= In2/ λ=0,693/ λ

Закон радиоактивного распада ядер с течением времени выражается следующим образом:

N= Nō*exp( -0,693 t/T),

Где

Nō- начальное число ядер;

N- число ядер в момент времени t;

T- период полураспада.

На основании этого закона изменение активности радионуклида с течением времени записывается следующим образом:

A= Aō * exp( -0,693 t/T)= Aō*exp( -λt),

где

A-активность радионуклида в момент времени t;

Aō-начальная активность радионуклида.

В качестве единицы активности принято одно ядерное превращение в секунду. В системе СИ эта единица получила название беккерель (Бк). Основной внесистемной единицей активности является кюри (Ки):

1Ки = 3,7*10¹⁰ ядерных превращений в 1 секунду.

^{Концентрация радиоактивного вещества обычно характеризуется концентрацией его активности на единицу массы:}

Бк/г, кБк/кг и т.п.

Приведем следующий пример: пусть первоначальная активность, выпавшая в момент аварии, Aō цезия-137 была равна 37000 Бк на метр квадратный, период полураспада Т для цезия-137 равен 30 годам, тогда согласно описанному выше закону через 20 лет (параметр t) мы получили:

A=37000*exp(-0,693*20/30) = 23311 Бк/м²

Таким образом, выпавшая активность радионуклидов будет постоянно уменьшаться в силу закона радиоактивного распада тем быстрее, чем короче период полураспада выпавшего радиоактивного элемента и чем больше времени пройдет с момента выпадений.

Особенности поражения организма в целом определяются двумя факторами:

1. радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся облучению;

2. поглощенной дозой излучения и ее распределением во времени.

При облучении страдают все органы и ткани, но ведущим для организма является поражение одного или нескольких критических органов.

Критические органы — это жизненно важные органы и системы, которые повреждаются первыми в данном диапазоне доз, что обусловливает гибель организма в определенные сроки после облучения.

В зависимости от критического органа выделяют 3 основных радиационных синдрома:

1. Костно-мозговой — развивается при облучении в диапазоне доз 1–10 Гр, средняя продолжительность жизни — не более 40 суток, на первый план выступают нарушения гемопоэза.

2. Желудочно-кишечный — развивается при облучении в диапазоне доз 10–80 Гр, средняя продолжительность жизни около 8 суток, ведущим является поражение тонкого кишечника.

3. Церебральный — развивается при облучении в дозах более 80–100 Гр, продолжительность жизни менее 2 суток, развиваются необратимые изменения в ЦНС.