Основные стадии в действии ионизирующих излучений на биологические системы
Стадия | Процессы | Продолжительность |
Физическая | Поглощение энергии излучения; образование ионизированных и возбужденных атомов и молекул | 10-16 – 10-15 с |
Физико-химическая | Перераспределение поглощенной энергии внутри молекул и между ними, образование свободных радикалов | 10-14 – 10-11 с |
Химическая | Реакции между свободными радикалами и между ними и интактными молекулами. Образование широкого спектра молекул с измененными структурой и функциональными свойствами. | 10-6 – 10-3 с |
Биологическая | Последовательное развитие поражения на всех уровнях биологической организации: от субклеточного до организменного; развитие процессов биологического усиления и репарационных процессов | Секунды - годы |
Процессы, развивающиеся на физической, физико-химической и химической стадиях действия излучений, могут в равной мере осуществляться как в живых, так и в неживых системах.
В живых структурах возникшие повреждения служат лишь основой для развития вторичных радиобиологических процессов, последовательно осуществляющихся на всех уровнях биологической организации, начиная с субклеточного и завершая организменным. Эти процессы и представляют собой содержание биологической стадии в действии излучений.
Повреждение и гибель клеток, нарушение их пролиферации лежат в основе лучевого поражения тканей, органов, организма в целом.
Во всех делящихся клетках сразу после облучения временно прекращается митотическая активность: развивается так называемый "радиационный блок митозов".
|
|
Эффект воздействия облучения на живые клетки наиболее часто оценивается по способности вызывать их гибель.
Различают две основные формы гибели клеток: репродуктивную (митотическую, постмитотическую), связанную с процессом клеточного деления, и интерфазную – не зависящую от фаз клеточного цикла, и наблюдаемую как в делящихся, так и в неделящихся клетках.
Отдельно выделяют нелетальные повреждения генома.
Основной ячейкой, в которой разыгрываются процессы, приводящие к лучевому поражению организма, является клетка. В зависимости от глубины и характера первичного повреждения биомолекул, от развития процессов биологического усиления и репарационных процессов, от особенностей метаболизма возможны различные варианты исхода лучевого поражения клетки. Крайними вариантами являются, с одной стороны, гибель клетки по интерфазному или репродуктивному типу, и, с другой стороны, полная репарация возникших повреждений и сохранение жизнеспособности при восстановлении всех свойственных необлученной клетке функций. Возможны и промежуточные варианты, связанные с возникновением долгоживущих повреждений в различных структурах клетки. Они могут проявиться как нарушениями функций клетки, так и передающимися по наследству генетическими нарушениями.
|
|
К основным особенностям биологического действия ионизирующего излучения относятся:
Ø отсутствие субъективных ощущений и объективных изменений в момент контакта с излучением;
Ø наличие скрытого периода действия;
Ø несоответствие между тяжестью острой лучевой болезни и ничтожным количеством первично пораженных клеток;
Ø суммирование малых доз;
Ø генетический эффект (действие на потомство);
Ø различная радиочувствительность органов (наиболее чувствительна, хотя и менее радиопоражаема, нервная система, затем органы живота, таза, грудной клетки);
Ø высокая эффективность поглощенной энергии;
Ø тяжесть облучения зависит от времени получения суммарной дозы (однократное облучение в большой дозе вызывает более выраженные последствия, чем получение этой же дозы фракционно);
Ø влияние на развитие лучевого поражения обменных факторов (при снижении обменных процессов, особенно окислительных, перед облучением или во время него уменьшается его биологический эффект).
|
|
Детерминированные эффекты. Для детерминированных эффектов существует дозовый порог (таблица 5).
Таблица 5.
Дозовые пороги детерминированных эффектов от внешнего облучения [МКРЗ, Публикация № 60]
Органы и ткани | Эффект | Порог, Зв |
Красный костный мозг | Кратковременное угнетение кроветворения | 0,5 |
Легкие | Лучевой пульмонит, фиброз | 5 |
Хрусталик глаза | Помутнение Катаракта | 0,5-2 5 |
Семенники | Временная олигоспермия | 0.15 - 0.5 |
Яичники | Постоянная стерильность | 2.5 - 6 |
Кожа | Легкий ожог Временное выпадение волос Облысение | 6 3 7 |
Эмбрион, плод | Пороки развития Умственная отсталость у родившегося ребенка | 0,1 у живых 0,2 -0,8 |
С увеличением дозы тяжесть болезни быстро нарастает. Так, острое облучение человека:
• в дозе < 0,25 Гр не приводит к заметным изменениям в организме.
• в дозе 0,25-0,5 Гр наблюдаются изменения показателей крови и другие незначительные нарушения,
• в дозе 0,5-1 Гр вызывает более значительные изменения показателей крови (снижение числа лейкоцитов, тромбоцитов), изменение показателей обмена, иммунитета, вегетативные нарушения.
Пороговой дозой, вызывающей ОЛБ, принято считать 1 Гр. ОЛБ I, II и III степени тяжести развивается при облучении в дозе 1-2 Гр, 2-4 Гр и 4-6 Гр соответственно. Радиационные поражения кожи легкой, средней и тяжелой степени тяжести развиваются при местном облучении в дозах 8-10 Гр, 10-20 Гр и более 20 Гр соответственно.
|
|
Стохастические эффекты. По современным представлениям однократное острое, пролонгированное, дробное, хроническое облучение в дозе, отличной от нуля, может увеличить риск отдаленных стохастических эффектов - рака и генетических нарушений. Из соображений осторожности и радиационной безопасности концепции беспорогового действия радиация и линейной зависимости доза-эффект придерживаются НКРЗ, НКДАР при ООН, МАГАТЭ и НКРЗ РФ.
Риск и ожидаемое число смертей от опухолей и наследственных дефектов в результате облучения приведен в (таблице 6).
Таблица 6
Риск злокачественных новообразований и наследственных дефектов [МКРЗ, Публикация 26]
Критический орган | Заболевание | Риск, 10-2 Зв -1 | Число случаев, 10 -4 чел.×Зв |
Все тело, красный костный мозг | Лейкемии | 0,2 | 20 |
Щитовидная железа | Рак щитовидной железы | 0,05 | 5 |
Молочная железа | Рак молочной железы | 0,25 | 25 |
Скелет | Опухоли костной ткани | 0,05 | 5 |
Легкие | Опухоли лёгких | 0,2 | 20 |
Все остальные органы и ткани | Опухоли других органов | 0,5 | 50 |
Все органы и ткани | Все злокачественные опухоли | 1,25 | 125 |
Половые органы | Наследственные дефекты | 0,4 | 40 |
Всего | 1,65 | 165 |
Прямых доказательств справедливости такого подхода нет. Не исключается, что и для стохастических эффектов существует порог и выход опухолей в области малых доз имеет не прямолинейную зависимость, а более сложный вид.
Злокачественные новообразования и генетическая наследственная патология неспецифичны и широко распространены. От спонтанного рака в популяции в 1 млн. человек умирает около 250 тыс. человек с тенденцией дальнейшего роста, а генетические нарушения разной степени выраженности встречаются у 6-10 % новорожденных.
Промежуточное положение между соматическими и генетическими повреждениями занимают эмбриотоксические эффекты пороки развития последствия облучения плода. Плод весьма чувствителен к облучению в период органогенеза (на 4-12 неделе беременности у человека). Особенно чувствительным является мозг плода (в этот период происходим формирование коры).
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 261; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!