 |
2.3.2. Действие ионизирующих лучей на организм
|
|
|
|
2. 3. 2. Действие ионизирующих лучей на организм
Общая характеристика повреждающего действия ионизирующих излучений. Ионизирующее излучение состоит из лучей высокой энергии, общим свойством которых является способность проникать в облучаемую среду и производить ионизацию. Источники ионизирующего излучения могут быть:
· естественными (космические лучи; уран; торий);
· искусственными (атомное и водородное оружие, радиоизотопы в промышленности, медицине).
Облучение может быть внешним, внутренним (корм, вода, воздух, через кожу) и комбинированным.
По природе ионизирующие излучения подразделяются:
· электромагнитные (рентгеновские лучи, гамма-лучи);
· корпускулярные (альфа-лучи, электроны, бета-лучи, протоны, нейтроны).
Повреждающее действие различных видов ионизирующей радиации зависит от величины плотности ионизации в тканях и их проникающей способности. Чем короче путь прохождения фотонов и частиц в тканях, тем больше вызванная ими плотность ионизации и сильнее повреждающее действие. Наибольшая ионизирующая способность у α -лучей, имеющих длину пробега в биологических тканях несколько десятков микрометров, наименьшая – у γ -лучей, обладающих большой проникающей способностью. Наибольшей проникающей способностью обладают нейтроны, рентген лучи.
Биологические эффекты разных видов ионизирующей радиации определяются не только общим количеством поглощенной энергии, но и распределением ее в тканях. Для сравнительной количественной оценки биологического действия различных видов излучения определяют их относительную биологическую эффективность (ОБЭ).
ОБЭ определяют сравнением дозы изучаемого излучения, вызывающего определенный биологический эффект, с дозой стандартного излучения, дающий тот же эффект. Стандартное излучение – рентгеновское с энергией 180-250 кэВ, ОБЭ которого принимается за 1.
|
|
|
Наибольшей биологической эффективностью характеризуются α -излучения, протоны и быстрые нейтроны, ОБЭ для которых равняется 10. В качестве критерия для ОБЭ используются показатели смертности, степень гематологических и морфологических изменений в тканях и органах, действие на половые железы и др. В связи с этим ОБЭ не является постоянной величиной.
Биологические эффекты определяются не только видом и величиной поглощенной дозы излучения, но также ее мощностью. Единицей измерения поглощенной дозы является грей (Гр = Дж/кг), а для сравнительной биологической оценки различных видов излучения используется специальная единица – бэр (биологический эквивалент рентгена). Чем выше мощность дозы, тем больше биологическая активность. Повреждающее действие ионизирующей радиации при кратковременном облучении более выражено, чем при длительном облучении в одной и той же дозе.
Облучение может быть однократным, дробным и длительным. При дробном (фракционированном) и длительном облучении поражение организма вызывается более высокими суммарными дозами.
Механизмы действия ионизирующей радиации на живые организмы. Общие вопросы патогенеза. Под действием ионизирующего излучения в организме начинаются физико-химические процессы, в результате которых образуются химически высокоактивные соединения, радикалы и ионы, повреждающие биологические структуры организма и вызывающие нарушение его функций. Биологическое действие ионизирующей радиации выражается в развитии местных лучевых реакций (ожоги и катаракты) и особого генерализированного процесса – лучевой болезни.
В процессе радиационного повреждающего действия можно условно выделить три этапа:
|
|
|
Ι. Первичное действие ионизирующего излучения на живую ткань.
Ι Ι. Действие ионизирующей радиации на клетки.
Ι Ι Ι. Действие радиации на целый организм.
Первичное действие ионизирующего излучения на живую ткань
1. Первичное (прямое) действие ионизирующего излучения на живую ткань проявляется ионизацией, возбуждением атомов и молекул и образованием при этом свободных радикалов.
Из всех первичных радиохимических превращений наибольшее значение имеют радиолиз воды, составляющей 65-70% массы тела. В результате ионизации молекул воды образуются свободные атомы и радикалы: атомарный водород (Н), гидроксил (ОН-), гидропероксид (НО2) и перекись водорода (Н2О2). Время существования этих частиц не превышает 10-5-10-6 сек. Продукты радиолиза, в первую очередь свободные радикалы, содержащие неспаренные электроны, обладают очень высокой реакционной способностью, т. к. инициируют самые различные химические процессы: радикального окисления–восстановления, радикальной полимеризации и др.
2. Непрямое (косвенное) действие ионизирующей радиации связано с радиационно-химическими изменениями структуры ДНК, ферментов, белков и т. д., вызываемыми продуктами радиолиза воды или растворенных в ней веществ.
При окислении ненасыщенных жирных кислот и фенолов образуются липидные (перекиси, эпоксиды, альдегиды, кетоны) и хиноновые первичные радиотоксины (вероятными предшественниками хиноновых радиотоксинов в организме являются тирозин, триптофан, серотонин, катехоламины). Радиотоксины угнетают синтез нуклеиновых кислот, действуют на молекулы ДНК как химические мутагены, изменяют активность ферментов, реагируют с липидно-белковыми внутриклеточными мембранами. В результате этого возникают нарушения процессов обмена, функциональные и структурные повреждения клеток, органов и систем организма.
Свободные радикалы вступают во взаимодействие с наиболее реактивными белковыми структурами ферментных систем (SH-группами – сульфгидрильными группами) и переводят их в неактивные дисульфидные группы (S= S).
|
|
|
