61. Радиобиологические основы нормирования в области радиационной гигиены, концепции порогового и беспорогового действия ионизирующего излучения.

Воздействие ИИ на живую ткань очень сложный и до конца не изученный процесс. Существует ряд теорий и гипотез, объясняющих действие радиации: принцип попадания, теория мишеней, гипотеза первичных радиотоксинов и цепных реакций, структурно-метаболическая теория и ряд других. Большинство происходящих в тканях процессов связывают с первичными механизмами действия ионизирующей радиации.

Различают прямое (активация и изменение самих молеул) и косвенное (взаимодействие с радикалами) действие ИИ на живую биологическую ткань.

Действие ИИ на биологические объекты можно разделить на несколько этапов. Начальный этап развивается на атомарном уровне - это ионизация и возбуждение. Время протекания этого процесса составляет 1•10^-14-1•10^-14 секунды. В дальнейшем, в результате прямого или непрямого действия, происходят изменения в молекулярной структуре облучаемого объекта. Длительность этого процесса 1•10^-10-1•10^-6 с. На этом заканчивается физико-химический этап радиационного воздействия на живой организм и начинается биологический.

Диссоциация молекул и образование новых соединений под воздействием радикалов ведут к нарушениям в клеточной структуре биологической ткани. Это может вызвать нарушение кинетики клеточного деления, взаимодействия клеток, изменение их генетического аппарата или гибель. Если в генетическом аппарате происходят стойкие изменения, то в результате могут возникнуть генетические изменения, т.е. мутации у потомства.

Изменения в клетках обусловливают нарушение обменных процессов в организме, приводят к негативным физиологическим эффектам, изменению функций тканей и органов, в результате чего происходит поражение всего организма вплоть до его гибели. Оно может проявиться сразу после воздействия или в виде отдаленных последствий. Биологические этапы воздействия, исключая отдаленные последствия, в отличие от физико-химических этапов, протекают в течение длительного промежутка времени: от нескольких минут до многих часов, суток и лет.

Видовая чувствительность биологических объектов к ИИ весьма различна. Наиболее чувствительны млекопитающие и человек, для которых летальные дозы рентгеновского и гамма-излучения составляют несколько единиц грей (сотен рад). Одноклеточные растения и бактерии наиболее устойчивы к излучениям - летальные дозы для них достигают 1000-1500 Гр (100-150 тыс. рад). Индивидуальная внутривидовая радиочувствительность биологических объектов также значительно колеблется. Неодинаковой чувствительностью к ИИ обладают и различные органы и ткани: радиочувствительность ткани прямопропорциональна пролиферативной активности и обратнопропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток. Эта закономерность по имени ученых, открывших ее в 1906 году, получила в радиобиологии название "правило Бергонье-Трибондо". В порядке убывающей радиочувствительности все органы и ткани организма человека подразделяются на группы критических органов, т.е. органов, тканей, частей тела или всего тела, облучение которых в данных условиях наиболее существенно в отношении возможного ущерба здоровью. Первую группу критических органов составляют все тело, гонады и красный костный мозг. Ко второй группе относятся мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, селезенка, желудочно-кишечный тракт, легкие, хрусталик глаза и другие органы, за исключением относящихся к первой и третьей группам. В третью группу критических органов входят кожный покров, костная ткань и дистальные отделы конечностей - кисти, предплечья, лодыжки и стопы.

Детерминированные (нестохастические) радиационные эффекты называют также пороговыми, поскольку они возникают при облучении в дозах, превышающих определенный, конкретный для соответствующего эффекта порог и развиваются у каждого человека, подвергшегося такому радиационному воздействию. К ним относятся ближайшие соматические эффекты, возникающие непосредственно после облучения (спустя часы, недели, месяцы): лучевая реакция, острая и хроническая лучевая болезнь разной степени тяжести, лучевые ожоги. Кроме того, выделяют отдаленные соматические последствия в виде нарушений здоровья, развивающихся спустя годы и даже десятилетия, в частности радиационную катаракту, расстройство функции воспроизводства, склеротические и дистрофические изменения разных тканей и другие. Характер и тяжесть порогового эффекта вплоть до летального исхода прямо зависят от величины дозы облучения. Определенное значение имеют, кроме того, индивидуальные особенности и исходное состояние организма человека, подвергшегося радиационному воздействию, а также условия облучения: режим сообщения дозы (однократное или протяженное во времени), размещение источника ИИ относительно тела человека (внешнее, внутреннее или сочетанное облучение), масштабы облучения (общее или локальное, равномерное или неравномерное) и пр. Принято считать, что нестохастические эффекты возникают при облучении в дозах более 0,5-1,0 Гр (50-100 рад).

Стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты излучения. Помимо злокачественных опухолей различных органов и тканей, к ним относятся лейкозы, а также уродства у плода и мутагенные (генетические) дефекты. Подобные эффекты делятся на соматико-стохастические (радиационный канцерогенез, лейкозы, нарушения органогенеза у плода) и генетические эффекты (т.е. безвредные для данного человека, но опасные для его потомства). Генетические эффекты возникают в том случае, если поврежденный ген соединится с геном, имеющим такое же повреждение. Вероятность появления генетических радиационных эффектов растет с увеличением дозы излучения, числа лиц всей популяции, подвергающихся облучению, и количества браков между облученными людьми. Однако представления о возможности развития наследственных болезней от радиационного воздействия базируются главным образом на результатах радиобиологических экспериментов с использованием животных. В натурных наблюдениях за большими контингентами людей, подвергшихся повышенному облучению, прямых доказательств они не получили.