Есе

Тема: БИОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ НА РАДИАЦИЯТА

план:

Въведение

1 Пряко и косвено въздействие на йонизиращото лъчение

2 Въздействие на йонизиращите лъчения върху отделните органи и организма като цяло

3 Мутации

4 Ефектът на големи дози йонизиращо лъчение върху биологични обекти

5. Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно

Заключение

Литература

БИОЛОГИЧНИ ЕФЕКТИ НА РАДИАЦИЯТА

Радиационният фактор присъства на нашата планета от нейното формиране и както показват по-нататъшни изследвания, йонизиращата радиация, заедно с други явления от физическо, химическо и биологично естество, съпътстваха развитието на живота на Земята. Физическите ефекти на радиацията обаче започват да се изучават едва в края на 19 век, а биологичните ѝ ефекти върху живите организми – в средата на 20 век. Йонизиращото лъчение се отнася до онези физически явления, които не се усещат от нашите сетива; стотици специалисти, работещи с радиация, са получили радиационни изгаряния от високи дози радиация и са починали от злокачествени тумори, причинени от прекомерно облъчване.

Въпреки това днес световната наука знае повече за биологичните ефекти на радиацията, отколкото за действието на други фактори от физическо и биологично естество в околната среда.

При изследване на влиянието на радиацията върху жив организъмБяха идентифицирани следните характеристики:

Ефектът на йонизиращото лъчение върху тялото не се забелязва от хората. Хората нямат сетивен орган, които биха възприели йонизиращо лъчение. Има така наречения период на въображаемо благополучие - инкубационният период за проява на ефектите от йонизиращото лъчение. Продължителността му се намалява при облъчване в големи дози.

Ефектите от малки дози могат да бъдат адитивни или кумулативни.

Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство - това е така нареченият генетичен ефект.

Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация. При ежедневно излагане на доза от 0,002-0,005 Gy вече настъпват промени в кръвта.

Не всеки организъм възприема радиацията по един и същи начин.

Експозицията зависи от честотата. Еднократното излагане на голяма доза причинява по-дълбоки ефекти от фракционираното излагане.

1. ПРЯКО И КОСВЕНО ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ЙОНИЗИРАЩИТЕ ЛЪЧЕНИЯ

Радиовълните, светлинните вълни, топлинната енергия от слънцето са всички видове радиация. Радиацията обаче ще бъде йонизираща, ако е в състояние да разруши химичните връзки на молекулите, които изграждат тъканите на живия организъм, и в резултат на това да причини биологични промени. Въздействието на йонизиращите лъчения се проявява на атомно или молекулярно ниво, независимо дали сме изложени на външно лъчение или получаваме радиоактивни вещества с храната и водата, което нарушава баланса на биологичните процеси в организма и води до неблагоприятни последици. Биологичните ефекти на радиацията върху човешкото тяло се причиняват от взаимодействието на радиационната енергия с биологичната тъкан.Енергията, която се предава директно на атомите и молекулите на биологичните тъкани, се нарича директен ефектът от радиацията.Някои клетки ще бъдат значително увредени поради неравномерното разпределение на радиационната енергия.

Един от преките ефекти е канцерогенезаили развитието на рак. Раков туморвъзниква, когато соматична клетка излезе извън контрола на тялото и започне активно да се дели. Основната причина за това е нарушение в генетичния механизъм, наречен мутации. Когато ракова клетка се дели, тя произвежда само ракови клетки. Един от най-чувствителните към въздействието на радиацията органи е щитовидната жлеза. Следователно биологичната тъкан на този орган е най-уязвима за развитието на рак. Кръвта е не по-малко податлива на въздействието на радиацията. Левкемията или ракът на кръвта е един от често срещаните ефекти от прякото излагане на радиация. Заредени частици проникват в тъканите на тялото, губят енергията си поради електрически взаимодействия с електрони на атоми Електрическо взаимодействие придружава процеса на йонизация (отстраняване на електрон от неутрален атом)

Физико-химични промени съпътстват появата на изключително опасни „свободни радикали” в организма.

В допълнение към прякото йонизиращо лъчение има и индиректен или косвен ефект, свързан с радиолизата на водата. По време на радиолизата, свободни радикали - определени атоми или групи от атоми, които имат висока химична активност. Основната характеристика на свободните радикали е излишъкът или несдвоените електрони. Такива електрони лесно се изместват от орбитите си и могат активно да участват в химическа реакция. Важното е, че много малки външни промени могат да доведат до значителни промени в биохимичните свойства на клетките. Например, ако обикновена кислородна молекула улови свободен електрон, тя се превръща в силно активен свободен радикал - супероксид Освен това има и активни съединения като водороден пероксид, хидрокси и атомен кислород. Повечето свободни радикали са неутрални, но някои могат да имат положителен или отрицателен заряд.

Ако броят на свободните радикали е малък, тогава тялото има способността да ги контролира. Ако има твърде много от тях, тогава функционирането на защитните системи и жизнената активност на отделните функции на тялото се нарушават. Щетите, причинени от свободните радикали, нарастват бързо във верижна реакция. Когато навлязат в клетките, те нарушават калциевия баланс и кодирането на генетичната информация. Такива явления могат да доведат до смущения в протеиновия синтез, който е жизненоважна функция на цялото тяло, т.к. дефектните протеини нарушават функционирането на имунната система. Основните филтри на имунната система - лимфните възли - работят в пренапрегнат режим и нямат време да ги отделят. Така защитните бариери се отслабват и в организма се създават благоприятни условия за размножаване на микробни вируси и ракови клетки.

Свободните радикали, които причиняват химични реакции, включват много молекули, които не се повлияват от радиацията. Следователно ефектът, произведен от радиацията, се определя не само от количеството погълната енергия, но и от формата, в която тази енергия се предава. Никой друг вид енергия, погълнат от биологичен обект в същото количество, не води до такива промени, каквито причинява йонизиращото лъчение. Но природата на това явление е такава, че всички процеси, включително биологичните, са балансирани. Химични промени възникват в резултат на взаимодействието на свободните радикали един с друг или със „здрави“ молекули Биохимични промени възникват като V момент на облъчване и в продължение на много години, което води до клетъчна смърт.

Нашето тяло, за разлика от описаните по-горе процеси, произвежда специални вещества, които са един вид „чистачи“.

Тези вещества (ензими) в тялото са способни да улавят свободни електрони, без да се превръщат в свободни радикали. При нормални условия тялото поддържа баланс между производството на свободни радикали и ензими. Йонизиращото лъчение нарушава този баланс, стимулира растежа на свободните радикали и води до негативни последици. Можете да активирате усвояването на свободните радикали, като включите антиоксиданти и витамини в диетата си A, E, Cили препарати, съдържащи селен. Тези вещества неутрализират свободните радикали, като ги абсорбират в големи количества.

2. ВЪЗДЕЙСТВИЕ НА ЙОНИЗИРАЩИТЕ ЛЪЧЕНИЯ ВЪРХУ ОТДЕЛНИТЕ ОРГАНИ И ОРГАНИЗМА КАТО ЦЯЛО

В структурата на тялото могат да се разграничат два класа системи: контролни (нервни, ендокринни, имунни) и поддържащи живота (дихателни, сърдечно-съдови, храносмилателни). Всички основни метаболитни процеси и каталитични (ензимни) реакции протичат на клетъчно и молекулярно ниво. Нивата на организация на тялото функционират в тясно взаимодействие и взаимно влияние от страна на системите за управление. Повечето природни фактори действат първо на по-високи нива, след това чрез определени органи и тъкани – на клетъчно и молекулярно ниво. След това започва фазата на отговор, придружена от корекции на всички нива.

Взаимодействието на радиацията с тялото започва на молекулярно ниво. Следователно прякото излагане на йонизиращо лъчение е по-специфично. Повишаването на нивото на окислителите е характерно и за други ефекти. Известно е, че различни симптоми (температура, главоболие и др.) се появяват при много заболявания и техните причини са различни. Това затруднява поставянето на диагноза. Следователно, ако в резултат вредни ефектиРадиацията не причинява конкретно заболяване в тялото, трудно е да се установи причината за по-далечни последствия, тъй като те губят своята специфичност.

Радиочувствителността на различни телесни тъкани зависи от биосинтетичните процеси и свързаната с тях ензимна активност. Следователно клетките на костния мозък, лимфните възли и зародишните клетки имат най-голямо радиоувреждане. Кръвоносната система и червеният костен мозък са най-уязвими на облъчване и губят способността си да функционират нормално дори при дози от 0,5-1 Gy. Те обаче имат способността да се възстановяват и ако не са засегнати всички клетки, кръвоносната система може да възстанови функциите си. Репродуктивните органи, като тестисите, също се характеризират с повишена радиочувствителност. Облъчване над 2 Gy води до траен стерилитет. Само след много години те могат да функционират напълно. Яйчниците са по-малко чувствителни, поне при възрастни жени. Но еднократна доза над 3 Gy все още води до тяхната стерилност, въпреки че големите дози с многократно облъчване не влияят на способността за раждане на деца.

Лещата на окото е много податлива на радиация. Когато умрат, клетките на лещата стават непрозрачни, нарастват, което води до катаракта, а след това и до пълна слепота. Това може да се случи при дози от около 2 Gy.

Радиочувствителността на тялото зависи от възрастта му. Малки дози радиация при деца могат да забавят или спрат растежа на костите им. Колкото по-малко е детето, толкова повече се потиска растежът на скелета. Облъчването на мозъка на детето може да предизвика промени в неговия характер и да доведе до загуба на паметта. Костите и мозъкът на възрастен човек могат да издържат на много по-големи дози. Повечето органи могат да издържат на относително големи дози. Бъбреците издържат на доза от около 20 Gy, получена за един месец, черният дроб - около 40 Gy, пикочният мехур - 50 Gy, а зрялата хрущялна тъкан - до 70 Gy. Колкото по-млад е организмът, толкова по-чувствителен е той при равни други условия към въздействието на радиацията.

Специфичната за вида радиочувствителност се увеличава, когато организмът става по-комплексен. Това е така, защото сложните организми имат повече слаби звена, причинявайки верижни реакции на оцеляване. Това се улеснява и от по-сложни контролни системи (нервна, имунна), които частично или напълно липсват при по-примитивните индивиди. За микроорганизмите дозите, които причиняват 50% смъртност, са хиляди Gy, за птиците - десетки, а за високоорганизираните бозайници - единици (фиг. 2.15).

3. МУТАЦИИ

Всяка клетка на тялото съдържа ДНК молекула, която носи информация за правилното възпроизвеждане на нови клетки.

ДНК - това е дезоксирибонуклеинова киселина състоящ се от дълги, заоблени молекули под формата на двойна спирала. Неговата функция е да осигури синтеза на повечето протеинови молекули, изграждащи аминокиселините. Молекулната верига на ДНК се състои от отделни участъци, които са кодирани от специални протеини, образувайки така наречения човешки ген.

Радиацията може или да убие клетката, или да изкриви информацията в ДНК, така че с течение на времето да се появят дефектни клетки. Промяната в генетичния код на клетката се нарича мутация. Ако възникне мутация в яйцеклетката на спермата, последствията могат да се усетят в далечното бъдеще, т.к По време на оплождането се образуват 23 двойки хромозоми, всяка от които се състои от сложно вещество, наречено дезоксирибонуклеинова киселина. Следователно мутация, която възниква в зародишна клетка, се нарича генетична мутация и може да се предаде на следващите поколения.

Според Е. Дж. Хол такива разстройства могат да бъдат класифицирани в два основни типа: хромозомни аберации, включително промени в броя или структурата на хромозомите, и мутации в самите гени. Генните мутации се разделят допълнително на доминантни (които се появяват веднага в първото поколение) и рецесивни (които могат да се появят, ако и двамата родители имат един и същ мутантен ген). Такива мутации може да не се появят в продължение на много поколения или изобщо да не бъдат открити. Мутация в собствена клетка ще засегне само самия индивид. Мутациите, причинени от радиация, не се различават от естествените, но обхватът на вредните ефекти се увеличава.

Описаните разсъждения се основават само на лабораторни изследвания на животни. Все още няма преки доказателства за радиационни мутации при хората, т.к Пълното идентифициране на всички наследствени дефекти става само след много поколения.

Въпреки това, както посочва Джон Гофман, подценяването на ролята на хромозомните аномалии въз основа на твърдението „ние не знаем тяхното значение“ е класически пример за решения, взети от невежество. Допустимите дози на радиация са установени много преди появата на методи, които позволяват да се установят тъжните последици, до които могат да доведат нищо неподозиращи хора и техните потомци.

4. ЕФЕКТ НА ГОЛЕМИ ДОЗИ ЙОНИЗИРАЩИ ЛЪЧЕНИЯ ВЪРХУ БИОЛОГИЧНИ ОБЕКТИ

Живият организъм е много чувствителен към въздействието на йонизиращото лъчение. Колкото по-високо в еволюционната стълбица се намира един жив организъм, толкова по-радиочувствителен е той. Радиочувствителността е многостранна характеристика. „Оцеляването“ на клетката след облъчване зависи едновременно от редица причини: обема на генетичния материал, активността на енергоснабдителните системи, съотношението на ензимите, интензивността на образуване на свободни радикали. нИ ТОЙ.

При облъчване на сложни биологични организми трябва да се вземат предвид процесите, протичащи на ниво взаимовръзка на органи и тъкани. Радиочувствителността варира доста широко сред различните организми (фиг. 2.16).

Човешкото тяло, като съвършена природна система, е още по-чувствително към радиация. Ако човек е претърпял общо облъчване с доза от 100-200 рада, след няколко дни той ще развие признаци на лека лъчева болест. Негов признак може да бъде намаляване на броя на белите кръвни клетки, което се определя чрез кръвен тест. Субективен показател за човек е възможно повръщане на първия ден след облъчването.

Умерена тежест лъчева болестнаблюдавани при индивиди, изложени на радиация от 250-400 rad. Съдържанието на левкоцити (бели кръвни клетки) в кръвта рязко намалява, появяват се гадене и повръщане, появяват се подкожни кръвоизливи. Летален изход се наблюдава при 20% от облъчените 2-6 седмици след облъчването.

При облъчване с доза от 400-600 rad се развива тежка форма на лъчева болест. Появяват се многобройни подкожни кръвоизливи, броят на левкоцитите в кръвта намалява значително. Смъртният изход от заболяването е 50%.

Много тежка форма на лъчева болест възниква при излагане на дози над 600 rad. Левкоцитите в кръвта напълно изчезват. Смъртта настъпва в 100% от случаите.

Описаните по-горе последствия от излагане на радиация са характерни за случаите, когато не е налична медицинска помощ.

За лечение на облъчено тяло съвременната медицина широко използва методи като кръвосмяна, трансплантация костен мозък, прилагане на антибиотици, както и други интензивни методи на лечение. С това лечение е възможно да се изключи смъртта дори при облъчване с доза до 1000 rad. Енергията, излъчвана от радиоактивни вещества, се поглъща от околната среда, включително биологични обекти. В резултат на въздействието на йонизиращото лъчение върху човешкия организъм в тъканите могат да протичат сложни физични, химични и биохимични процеси.

Йонизиращите ефекти нарушават преди всичко нормалното протичане на биохимичните процеси и метаболизма. В зависимост от големината на погълнатата доза радиация и индивидуалните особености на организма, предизвиканите промени могат да бъдат обратими или необратими. При малки дози засегнатата тъкан възстановява своята функционална активност. Големи дози при продължителна експозиция могат да причинят необратими увреждания на отделни органи или на цялото тяло. Всеки вид йонизиращо лъчение причинява биологични промени в тялото, както по време на външно (източникът е извън тялото), така и при вътрешно облъчване (радиоактивните вещества влизат в тялото, например с храна или вдишване). Нека разгледаме ефекта на йонизиращото лъчение, когато източникът на лъчение е извън тялото.

Биологичният ефект на йонизиращото лъчение в този случай зависи от общата доза и време на излагане на лъчение, неговия вид, размера на облъчената повърхност и индивидуалните особености на организма. При еднократно облъчване на цялото човешко тяло са възможни биологични увреждания в зависимост от общата погълната доза радиация.

При излагане на дози 100-1000 пъти по-високи от леталната доза, човек може да умре по време на облъчване. Освен това погълнатата доза радиация, причиняваща увреждане на отделни части на тялото, надвишава смъртоносната погълната доза радиация за цялото тяло. Смъртоносните погълнати дози за отделни части на тялото са както следва: глава - 20 Gy, долна част на корема - 30 Gy, горна част на корема - 50 Gy, гърди - 100 Gy, крайници - 200 Gy.

Степента на чувствителност на различните тъкани към радиация варира. Ако разгледаме тъканите на органите в реда на намаляване на тяхната чувствителност към въздействието на радиацията, получаваме следната последователност: лимфна тъкан, лимфни възли, далак, тимус, костен мозък, зародишни клетки. По-голямата чувствителност на хемопоетичните органи към радиация е в основата на определянето на характера на лъчевата болест.

При еднократно облъчване на цялото човешко тяло с погълната доза от 0,5 Gy броят на лимфоцитите може рязко да намалее един ден след облъчването. Броят на еритроцитите (червените кръвни клетки) също намалява две седмици след облъчването. Здравият човек има около 10 4 червени кръвни клетки, като дневно се произвеждат 10. При пациенти с лъчева болест това съотношение се нарушава и в резултат на това тялото умира.

Важен фактор при излагането на тялото на йонизиращо лъчение е времето на излагане. С увеличаване на мощността на дозата се увеличава вредното действие на радиацията. Колкото по-дробно е излъчването във времето, толкова по-малко е вредното му действие (фиг. 2.17).

Външното излагане на алфа и бета частици е по-малко опасно. Те имат малък обхват в тъканта и не достигат до кръвотворните и други вътрешни органи. При външно облъчване е необходимо да се вземе предвид гама и неутронно облъчване, които проникват в тъканта на голяма дълбочина и я разрушават, както беше обсъдено по-подробно по-горе.

5. ДВА ВИДА ОБЛЪЧВАНЕ НА ТЯЛОТО: ВЪНШНО И ВЪТРЕШНО

Йонизиращото лъчение може да повлияе на хората по два начина. Първият начин е външно излагане от източник, разположен извън тялото, което зависи основно от радиационния фон на района, в който живее човекът, или от други външни фактори. второ - вътрешно излъчване, причинени от поглъщането на радиоактивно вещество в тялото, главно чрез храната.

Хранителните продукти, които не отговарят на радиационните стандарти, са с високо съдържание на радионуклиди, влизат в храната и стават източник на радиация директно в тялото.

Храната и въздухът, съдържащи изотопи на плутоний и америций, които имат висока алфа активност, представляват голяма опасност. Плутоният, паднал в резултат на аварията в Чернобил, е най-опасният канцероген. Алфа радиацията има висока степен на йонизация и следователно по-голяма увреждаща способност за биологичните тъкани.

Навлизането на плутоний, както и на америций, през дихателните пътища в човешкото тяло причинява онкологични белодробни заболявания. Трябва обаче да се има предвид, че съотношението на общото количество плутоний и неговите еквиваленти америций и кюрий към общото количество плутоний, постъпил в тялото чрез вдишване, е незначително. Както установява Бенет, при анализиране на ядрени опити в атмосферата, в Съединените щати съотношението на отлагането и вдишването е 2,4 милиона към 1, т.е. по-голямата част от алфа-съдържащите радионуклиди от тестовете на ядрени оръжия отиват в земята, без да засягат хората . Частици от ядрено гориво, така наречените горещи частици с размер около 0,1 микрона, също бяха наблюдавани в отпечатъка на Чернобил. Тези частици също могат да бъдат вдишани в белите дробове и представляват сериозна опасност.

Външното и вътрешното излагане изискват различни предпазни мерки срещу опасните ефекти на радиацията.

Външното облъчване се генерира главно от гама-съдържащи радионуклиди, както и от рентгенови лъчи. Неговата увреждаща способност зависи от:

а) радиационна енергия;

б) продължителност на облъчване;

в) разстояние от източника на лъчение до обекта;

г) защитни мерки.

Съществува линейна връзка между продължителността на времето на облъчване и погълнатата доза, а влиянието на разстоянието върху резултата от радиационното облъчване има квадратична зависимост.

За защитни мерки срещу външна радиация се използват главно оловни и бетонни защитни екрани по пътя на радиацията. Ефективността на даден материал като щит срещу проникването на рентгенови или гама лъчи зависи от плътността на материала, както и от концентрацията на електрони, които съдържа.

Въпреки че е възможно да се предпазите от външна радиация със специални екрани или други действия, това не е възможно с вътрешна радиация.

Има три възможни пътя, по които радионуклидите могат да проникнат в тялото:

а) с храна;

б) през дихателните пътища с въздух;

в) чрез увреждане на кожата.

Трябва да се отбележи, че радиоактивните елементи плутоний и америций влизат в тялото главно чрез храна или чрез вдишване и много рядко чрез кожни лезии.

Както отбелязва Дж. Хол, човешките органи реагират на вещества, влизащи в тялото, въз основа единствено на химическата природа на последните, независимо дали са радиоактивни или не. Химически елементи като натрий и калий се намират във всички клетки на тялото. Следователно тяхната радиоактивна форма, въведена в тялото, също ще бъде разпределена в тялото. Други химични елементи са склонни да се натрупват в определени органи, както се случва с радиоактивния йод в щитовидната жлеза или калция в костна тъкан.

Проникването на радиоактивни вещества с храната в организма зависи значително от тяхното химично взаимодействие. Установено е, че хлорираната вода повишава разтворимостта на плутония и в резултат на това проникването му във вътрешните органи.

След като радиоактивно вещество е попаднало в тялото, трябва да се вземат предвид количеството енергия и видът на радиацията, физическият и биологичният полуживот на радионуклида. Биологичен полуживот е времето, необходимо за отстраняване на половината от радиоактивно вещество от тялото. Някои радионуклиди се елиминират от тялото бързо и следователно нямат време да причинят много вреда, докато други остават в тялото за значително време.

Времето на полуразпад на радионуклидите зависи значително от физическото състояние на човека, неговата възраст и други фактори. Комбинацията от физическия полуживот и биологичния полуживот се нарича ефективен полуживот - най-важното при определяне на общото количество радиация. Органът, който е най-чувствителен към действието на радиоактивно вещество, се нарича критичен. За различни критични органи са разработени стандарти, които определят допустимото съдържание на всеки радиоактивен елемент. Въз основа на тези данни са създадени документи, регламентиращи допустимите концентрации на радиоактивни вещества в атмосферния въздух, питейната вода и хранителните продукти. В Беларус във връзка с аварията в Чернобил са в сила републиканските допустими нива на съдържание на радионуклиди на цезий и стронций в хранителните продукти и питейната вода (RDU-92). В района на Гомел са въведени по-строги стандарти за някои хранителни продукти, например за деца. Имайки предвид всички горепосочени фактори и стандарти, подчертаваме, че средната годишна ефективна еквивалентна доза на човешката радиация не трябва да надвишава 1 mSv годишно.

План Въведение Въведение Концепция " Биологично действиерадиация" Концепция "Биологични ефекти на радиацията" Преки и косвени ефекти от радиацията Преки и косвени ефекти от радиацията Въздействие на радиацията върху отделните органи и тялото като цяло Въздействие на радиацията върху отделните органи и тялото като цяло Мутации Мутации Ефект на големи дози радиация върху биологични обекти Ефект на големи дози радиация върху биологични обекти Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно Как да се предпазите от радиация? Как да се предпазите от радиация? Най-големите радиационни аварии и бедствия в света Най-големите радиационни аварии и бедствия в света

Въведение Радиационният фактор присъства на нашата планета от нейното формиране. Физическите ефекти на радиацията обаче започват да се изучават едва през края на XIXвекове и биологичните му ефекти върху живите организми в средата на 20 век. Радиацията се отнася до онези физически явления, които не се усещат от нашите сетива; стотици специалисти, работещи с радиация, са получили радиационни изгаряния от високи дози радиация и са починали от злокачествени туморипричинени от прекомерно излагане. Въпреки това днес световната наука знае повече за биологичните ефекти на радиацията, отколкото за действието на други фактори от физическо и биологично естество в околната среда.

Концепцията за „биологични ефекти на радиацията“ и промени, причинени в жизнената дейност и структурата на живите организми при излагане на късовълнови електромагнитни вълни (рентгенови лъчи и гама лъчение) или потоци от заредени частици, бета лъчение и неутрони. D=E/m 1Gy=1J/1Kg D - погълната доза; E- погълната енергия; m-телесна маса

При изследване на ефекта на радиацията върху живия организъм бяха установени следните характеристики: Ефектът на йонизиращото лъчение върху тялото не се забелязва от хората. Хората нямат сетивен орган, който да възприема йонизиращото лъчение. Ефектът на йонизиращото лъчение върху тялото не се забелязва от хората. Хората нямат сетивен орган, който да възприема йонизиращото лъчение. Ефектите от малки дози могат да бъдат адитивни или кумулативни. Ефектите от малки дози могат да бъдат адитивни или кумулативни. Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство - това е така нареченият генетичен ефект. Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство - това е така нареченият генетичен ефект. Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация. При ежедневно излагане на доза от 0,002-0,005 Gy вече настъпват промени в кръвта. Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация. При ежедневно излагане на доза от 0,002-0,005 Gy вече настъпват промени в кръвта. Не всеки организъм възприема радиацията по един и същи начин. Не всеки организъм възприема радиацията по един и същи начин. Експозицията зависи от честотата. Експозицията зависи от честотата. Еднократното излагане на голяма доза причинява по-дълбоки ефекти от фракционираното излагане. Еднократното излагане на голяма доза причинява по-дълбоки ефекти от фракционираното излагане.

Преки и непреки ефекти на радиацията Радиовълни, светлинни вълни, топлинна енергия от слънцето са всички видове радиация. Въздействието на радиацията се проявява на атомно или молекулярно ниво, независимо дали сме изложени на външно облъчване или получаваме радиоактивни вещества в храната и водата, което нарушава баланса на биологичните процеси в организма и води до неблагоприятни последици. Енергията, която се предава директно на атомите и молекулите на биологичните тъкани, се нарича пряко въздействие на радиацията. Някои клетки ще бъдат значително увредени поради неравномерното разпределение на радиационната енергия. В допълнение към директното облъчване има и индиректен или косвен ефект, свързан с радиолизата на водата.

Директен ефект от радиацията Един от преките ефекти е канцерогенезата или развитието онкологични заболявания. Раковият тумор възниква, когато соматична клетка излезе извън контрола на тялото и започне активно да се дели. Когато радиацията навлезе в клетките, тя нарушава калциевия баланс и кодирането генетична информация. Такива явления могат да доведат до смущения в протеиновия синтез, който е жизненоважна функция на цялото тяло, т.к. дефектните протеини пречат на работата имунна система. Нашето тяло, за разлика от описаните по-горе процеси, произвежда специални вещества, които са един вид „чистачи“.

Косвени ефекти на радиацията В допълнение към прякото йонизиращо лъчение има и косвено или индиректно въздействие, свързано с радиолизата на водата. По време на радиолизата възникват свободни радикали - определени атоми или групи от атоми, които имат висока химична активност. Ако броят свободни радикалималко, тогава тялото има способността да ги контролира. Ако има твърде много от тях, тогава работата на защитните системи и жизнените функции се нарушават. индивидуални функциитяло. Щетите, причинени от свободните радикали, нарастват бързо във верижна реакция.

Въздействието на радиацията върху отделните органи и организма като цяло В структурата на тялото могат да се разграничат два класа системи: управляващи (нервна, ендокринна, имунна) и поддържащи живота (дихателна, сърдечно-съдова, храносмилателна). Взаимодействието на радиацията с тялото започва на молекулярно ниво. Следователно прякото излагане на йонизиращо лъчение е по-специфично. Повишаването на нивото на окислителите е характерно и за други ефекти. Радиочувствителността на тялото зависи от възрастта му. Малки дозиКогато децата са облъчени, те могат да забавят или дори да спрат растежа на костите си. Колкото по-малко е детето, толкова повече се потиска растежът на скелета.

Мутации Всяка клетка на тялото съдържа ДНК молекула, която носи информация за правилното възпроизвеждане на нови клетки. ДНК е дезоксирибонуклеинова киселина, състояща се от дълги, заоблени молекули под формата на двойна спирала. Неговата функция е да осигури синтеза на повечето протеинови молекули, изграждащи аминокиселините.

Радиацията може или да убие клетката, или да изкриви информацията в ДНК, така че с течение на времето да се появят дефектни клетки. промяна генетичен кодклетки се наричат ​​мутация. Мутация, която възниква в зародишна клетка, се нарича генетична мутацияи могат да бъдат предадени на следващите поколения. Допустимите дози на радиация са установени много преди появата на методи, които позволяват да се установят тъжните последици, до които могат да доведат нищо неподозиращи хора и техните потомци.

Ефектът на големи дози радиация върху биологични обекти Живият организъм е много чувствителен към действието на йонизиращото лъчение. Колкото по-високо е един жив организъм на еволюционната стълба, толкова по-чувствителен към радиосигнал е той. „Оцеляването“ на клетката след облъчване зависи едновременно от редица причини: от обема генетичен материал, активност на системите за енергоснабдяване, съотношение на ензими, интензивност на образуване на свободни радикали Н и ОН. Човешкото тяло, като съвършена природна система, е още по-чувствително към радиация. Ако човек е претърпял общо облъчване с доза радиация, след няколко дни той ще развие признаци на лъчева болест в лека форма. Големи дози при продължителна експозиция могат да причинят необратими увреждания отделни органиили целия организъм.

Два вида облъчване на тялото: външно и вътрешно Облъчването може да повлияе на човека по два начина. Първият метод е външно облъчване от източник, разположен извън тялото, което зависи основно от радиационния фон на района, в който живее лицето, или от други външни фактори. Второто е вътрешно облъчване, причинено от поглъщане на радиоактивно вещество в тялото, главно чрез храната. Външното и вътрешното излагане изискват различни предпазни мерки, срещу които трябва да се вземат опасно действиерадиация.

Как да се предпазите от радиация? Защита на времето. Колкото по-кратко е времето, прекарано в близост до източника на радиация, толкова по-ниска е дозата на радиация, получена от него. Защита на времето. Колкото по-кратко е времето, прекарано в близост до източника на радиация, толкова по-ниска е дозата на радиация, получена от него. Защитата чрез разстояние е, че радиацията намалява с разстоянието от компактния източник. Тоест, ако на разстояние 1 метър от източник на радиация дозиметърът показва 1000 микроренгена на час, то на разстояние 5 метра е около 40 микроренгена на час, поради което източниците на радиация често са толкова трудни за откриване. На големи разстояния те не се „хващат“, трябва ясно да знаете мястото, където да търсите. Защитата чрез разстояние е, че радиацията намалява с разстоянието от компактния източник. Тоест, ако на разстояние 1 метър от източник на радиация дозиметърът показва 1000 микроренгена на час, то на разстояние 5 метра е около 40 микроренгена на час, поради което източниците на радиация често са толкова трудни за откриване. На големи разстояния те не се „хващат“, трябва ясно да знаете мястото, където да търсите. Защита на веществото. Необходимо е да се стремите да осигурите възможно най-много вещество между вас и източника на радиация. Колкото по-плътен е и колкото повече от него има, толкова по-голяма част от радиацията може да абсорбира. Защита на веществото. Необходимо е да се стремите да осигурите възможно най-много вещество между вас и източника на радиация. Колкото по-плътен е и колкото повече от него има, толкова по-голяма част от радиацията може да абсорбира.

Най-големите радиационни аварии и катастрофи в света В нощта на 25 срещу 26 април 1986 г. в четвърти блок АЕЦ Чернобил(Украйна) се случи най-голямата ядрена авария в света с частично разрушаване на активната зона на реактора и изхвърляне на фрагменти от делене извън зоната. Според експерти аварията е станала поради опит за провеждане на експеримент за отнемане на допълнителна енергия по време на работа на главния ядрен реактор.

В атмосферата са изхвърлени 190 тона радиоактивни вещества. 8 от 140-те тона радиоактивно гориво от реактора се озоваха във въздуха. други опасни субстанциипродължи да напуска реактора в резултат на пожар, продължил почти две седмици. Хората в Чернобил са били изложени на 90 пъти повече радиация, отколкото когато бомбата падна над Хирошима. В резултат на аварията е настъпило радиоактивно замърсяване в радиус от 30 км. Замърсена е площ от 160 хиляди квадратни километра. Засегнати са северната част на Украйна, Беларус и западна Русия. 19 руски региона с територия от почти 60 хиляди квадратни километра и население от 2,6 милиона души бяха изложени на радиационно замърсяване.

На 11 март 2011 г. в Япония стана най-мощното земетресение в историята на страната. В резултат на това беше унищожена турбина в атомната електроцентрала Onagawa и избухна пожар, който бързо беше потушен. В АЕЦ "Фукушима-1" ситуацията беше много сериозна - в резултат на спиране на охладителната система се разтопи ядрено гориво в реактора на блок 1, беше установено изтичане на радиация извън блока и беше извършена евакуация в 10-километровата зона около атомната централа.

Възможно е външно и вътрешно облъчване на тялото. Външното облъчване се характеризира с излагането на обекта на йонизиращо лъчение, идващо отвън. Вътрешна експозиция– е облъчване на тялото, отделните му органи и тъкани с йонизиращи лъчения от радиоактивни вещества, попаднали в тялото.

Биологичната опасност от външно лъчение се определя от вида и енергията на лъчението, активността на източника на лъчение (т.е. броят на частиците или гама-квантите, генерирани за единица време), разстоянието от източника и продължителността на облъчването. Най-опасни при излагане на външно облъчване са гама и неутронно лъчение.

Безкрайно малкият размер на гама-квантите в сравнение с размера на електроните и атомните ядра им позволява да преминават почти безпрепятствено през доста плътни бариери, губейки малко количество енергия по пътя. Проникващата способност на неутроните се дължи на тяхната неутралност.

Вътрешното облъчване се определя от радиоактивни вещества, които проникват в човешкото тяло с въздух, храна, вода и през кожата. Най-голямо количество– чрез вдишване. От дихателните органи радиоактивните вещества навлизат в кръвта, лимфата, стомашно-чревния тракт. Кръвта пренася радиоактивни вещества в тялото, където те се установяват в различни органи и тъкани: кости, черен дроб, далак, щитовидната жлезаи т.н.

Радиоактивните газове, които навлизат в тялото по време на дишането, се отстраняват в значителни количества от него при издишване. Например, 95% от радона, вдишван от човек, се отстранява при издишване. Разтворимите химични съединения (радиоактивни) се абсорбират по-бързо от неразтворимите. Елементите, които образуват стабилни комплекси с протеин (например олово), се отстраняват още по-бавно. Делът на радиоактивните вещества, навлизащи през кожата, е малък. За радиоактивните газове обаче кожата е проникваща мембрана. Известно е, че попадналите в тялото радионуклиди се отстраняват от него или чрез радиоактивен разпад, или в резултат на процеси на биологично отделяне.

Вътрешното облъчване засяга предимно най-радиочувствителните органи, в които са концентрирани радионуклидите. Стронций-90 се концентрира в костната тъкан, нарушавайки хемопоетичната функция на костния мозък, йод-131 се концентрира в щитовидната жлеза, причинявайки нейното възпаление или дори спиране на функционирането, в мускулна тъканЦезий-137 е равномерно разпределен. Именно тези радионуклиди представляват най-голяма опасност за човешкото тяло, определи радиологичната обстановка след аварията в Чернобил.

В резултат на авария в РОО са възможни следните видове радиоактивно въздействие върху населението:

Външно облъчване по време на преминаване на радиоактивен облак;

Вътрешно облъчване от вдишване на радиоактивни аерозоли от продукти на делене;

Контактно излагане поради радиоактивно замърсяване кожатаи дрехи;

Външно облъчване, причинено от радиоактивно замърсяване на повърхността на земята, сгради, съоръжения и др.;

Вътрешна експозиция от консумация на заразена храна и вода.

При изследване на ефекта върху тялото са идентифицирани следните характеристики:

Наличието на латентен период на проявление на действието на йонизиращото лъчение, чиято продължителност се намалява при облъчване във високи дози;

Радиацията засяга не само даден жив организъм, но и неговото потомство;

Различните органи на живия организъм имат своя собствена чувствителност към радиация;

Обикновено не всеки организъм реагира по един и същи начин на радиация.

И така, въздействието на радиацията върху живия организъм е комплекс от множество взаимосвързани физични, физикохимични и биологични процеси с различна интензивност и продължителност.

Биологичните ефекти на радиацията върху живия организъм започват на клетъчно ниво. Клетките се състоят от цитоплазма и ядро. Основният структурен елемент на ядрото са хромозомите, състоящи се от ДНК молекули, които от своя страна се състоят от отделни участъци - гени, които носят наследствена информация.

Йонизиращото лъчение причинява разрушаване на хромозомите. Това води до промяна в генетичния апарат. Ако възникне срив в зародишните клетки, това води до мутации (т.е. появата на потомци с различни характеристики). При излагане на йонизиращо лъчение възникват вредни мутации под формата на различни вродени дефекти.

В допълнение към генетичните ефекти се наблюдават така наречените соматични ефекти (телесни). Ксоматичните ефекти включват локално увреждане на кожата (радиационно изгаряне), катаракта на окото (потъмняване на лещата), увреждане на гениталните органи и др.

За разлика от соматичните, генетичните ефекти на радиацията са трудни за откриване, тъй като действат върху малък брой клетки и имат дълъг латентен период, измерван в десетки години след облъчването.

Като ефективни средстваЗа да се намали разрушителният ефект на радиацията върху човешкото тяло, въвеждането на химикали в тялото за защита от йонизиращо лъчение започна да се използва широко. Тялото е защитено с химикали:

1) въведение в околната среда химични съединения, което ще предотврати образуването на водни радикали и продукти от химическата трансформация на водните молекули;

2) въвеждането на химични съединения, способни интензивно да абсорбират радиацията на водата;

3) чрез въвеждане в тялото на вещества - гасители, които карат енергията на възбудените молекули да се трансформира в топлинна енергия и по този начин допринасят за повишаване на радиоустойчивостта на тялото. Тези вещества се наричат ​​протектори. Те включват например съдържащи сяра аминокиселини. Използването на протектори не изключва и други методи, като биологична защита, повишаване на общата радиоустойчивост на организма с помощта на определени витамини.

Химическите радиационни протектори са се доказали доста добре на практика. Необходимо е обаче да се разбере, че защитата на тялото от радиация ще бъде ефективна, когато е комплекс от технически, организационни и санитарни мерки.

Биологични ефекти на радиацията.

Действие йонизиращо лъчениеизучават живите организми, откакто френският учен Андре Бекерел успява да открие феномена радиоактивност през 1896 г. Йонизиращите агенти включват РентгеновИ гама лъчениепроявявайки се под формата на порции енергия или така наречените кванти.

Прелитайки над обвивката на атома, квантите и частиците са способни да грабнат електрон от него. След като бъдат лишени от отрицателно зареден електрон, атомите и молекулите се превръщат в положително заредени йони. Така че в общ контуртече процес йонизацияатоми и молекули. Заедно с това, когато йонизиращото лъчение взаимодейства с разтворители на биологични молекули (вода или мазнини), възникват други йонизационни продукти - свободни радикали(активни фрагменти от молекули) с един или два несдвоени електрона.

Йоните и радикалите, поради високата си реактивност, са способни да влизат в сложни химични реакции с други молекули и в допълнение електроните, нокаутирани от радиация, могат да причинят все повече и повече актове на йонизация. Такава верига от събития обикновено води до различни деструктивни промени в макромолекулите, от които са изградени живите системи.

Чувствителността към радиация на биологични макромолекули, намиращи се в епруветка (извън тялото) и като част от живите клетки, се оказа учудващо различна. Увреждането на 0,001-0,1% от ДНК, практически неоткриваемо извън тялото, води до катастрофа, ако тези макромолекули са част от жива клетка. Тази разлика може да се обясни предимно с две причини. Първо, макромолекулите на ДНК, които изграждат гените, са уникални. Те се съдържат в клетъчното ядро ​​в един, два или няколко екземпляра. Това означава, че тяхната повторяемост е ограничена. Второ, в живата клетка и в целия организъм има различни видове механизми, които умножават първоначалния ефект. Това подобрение се проявява например във факта, че промяна (мутация) само на един ген в зародишната клетка впоследствие - по време на нейното оплождане и съзряване на плода - възпроизвежда тази мутация във всички клетки на тялото под формата на отклонения по структура и функция.

Лимфоцитите и другите клетки на имунната система са соматични клетки. Най-пълно е изучен процесът на смъртта соматични клеткив резултат на облъчване. Има два основни вида клетъчна смърт при контакт с радиация: репродуктивен(в момента на клетъчното делене) и интерфаза(през периода на покой - между предишното и последващото делене).

И в двата случая основната причина за клетъчната смърт е разрушаването на хромозомите или по-точно разрушаването на ДНК молекулите. Всяка хромозома се състои от две вериги на ДНК. В зависимост от силата на излъчването може да се получи скъсване в едната или двете вериги на ДНК.

Единичните прекъсвания на една нишка лесно се лекуват (възстановяват). За целта в клетката има специална клетка репарационна системас набор от редуциращи ензими. Ами ако и двете нишки се скъсат едновременно? В този случай нишките се разделят, ремонтът става клетката и, като правило, умира. При интензивно облъчване всички делящи се клетки умират (репродуктивна смърт) и най-вече тези, които имат двойно верижно прекъсване на ДНК. Интерфазната смърт е свързана с процеса на съзряване на „почиващите“ клетки и е съдбата само на няколко вида клетки, които включват лимфоцити. Интерфазните клетки умират бързо - в рамките на първия ден след облъчването. Механизмите за неговото прилагане не са напълно изяснени. Има идея, че интерфазната смърт е ускоряване на естествената, генетично програмирана клетъчна смърт. Първоначално под въздействието на ензима ендонуклеаза ДНК се разрушава, а след това настъпва необратимо нарушение на целостта на клетъчните мембрани. Тази форма на смърт се наблюдава не само при излагане на радиация, но и когато клетката е изложена на UV лъчи, кортикостероидни хормони и някои лекарства. Следователно радиационният фактор няма специални разлики от физиологичните фактори, които предизвикват биологични процеси. Клетките вероятно са способни да превеждат всякакви молекулярни събития, които възникват под въздействието на различни външни фактори, на стандартния език на вътреклетъчните сигнали.

Репродуктивните и интерфазните форми на смърт на облъчените клетки са причина за радиационно увреждане висши организми. В този случай, поради смъртта на лимфоцитите, органите на имунната система са опустошени последователно в две вълни. Ранното опустошение възниква в резултат на интерфазна смърт. По-късно възниква поради смърт на репродуктивни клетки. Както беше казано, всички интензивно обновяващи се тъкани са податливи на репродуктивна смърт. Те включват хемопоетична, имунна, генеративна тъкан, чревна мукозна тъкан и др. Именно тяхното поражение е причината в най-голяма степен патологичен процескоето се нарича лъчева болест.

Ще разгледаме по-холистична картина на общите радиационни увреждания на тялото в зависимост от дозата, използвайки таблица 1.

Таблица 1 Скала на биологичните ефекти при общо облъчване

Доза (сива)	Ефект
~2000	Смърт под гредата
10--100	Церебрална формалъчева болест (коматозно състояние, смъртслед 1-2 часа)
6--10	Чревна форма на лъчева болест ( тежко поражениечревна лигавица, смърт 3-12 дни)
4--6	Костно-мозъчна форма на лъчева болест (тежко увреждане на костния мозък, увреждане на чревната лигавица)
2--4	Средна тежест на лъчева болест (съкращение средна продължителностживот за 3-9 години)
1--2	Състояние на имунна недостатъчност (пострадиационна карциногенеза)
0,5--1	Хемопоетични нарушения, първични имунни нарушения, удвояване на мутации, повишена честота на злокачествени неоплазми
0,1--0,5	Временен мъжки стерилитет
0,05--0,1	Регистрация на мутации
0,002--0,05	Стимулиране на жизнената дейност
0,001--0,002	Оптимална жизнена активност
По-малко от 0,001	Депресия на жизнените функции

Но дори и в тази диаграма мащабът на биологичните ефекти от следрадиационното действие е минимален. В допълнение към тези ефекти има и други - различни дисфункции на имуноцентровете, количествено съотношение различни формиимуноценти в техните кооперативни взаимодействия, радиационно стареене на облъчени органи, имунната система и др.

Трябва да се каже, че за всички йонизиращи лъчения е обичайно да се разграничават три дози Абсорбирана дозаопределена от количеството енергия, погълната от облъчения обект, и изразена в сивове. Изложбаопределя се от йонизационния ефект във въздуха при нормални условияи означава "кулон на кг" Еквивалентенопределя се от биологични ефекти и се изразява в сиверти.

В таблица № 2 са показани мерните единици на посочените дози в международната система единици - SI и съотношението им с несистемни (производни) единици.

Особено внимание следва да се обърне на съотношението на единиците погълната, експозиционна и еквивалентна дози за гама и рентгеново лъчение, където 1 Gy = 1 ZB, а 1 rad = 1 rem. Поради факта, че степента на увреждане (радиочувствителност) на биологичните обекти се определя от погълнатата доза радиация и чувствителността на този обект към въздействието на радиацията, дозите на фиг. 1 в основния текст са изразени в сиви.

Радиационно увреждане на имунната система

За да разберем особеностите на въздействието на радиацията върху различните звена на имунната система, трябва да отговорим на въпроса - Как се определя радиочувствителността на биологичните обекти?Смята се, че радиочувствителността зависи от погълнатата доза и чувствителността на биологичния обект към радиация. Тя се оценява по различен начин на различни биологични нива.

Радиочувствителността на ниво организъм например се оценява с помощта на LD 50/30 - смъртоносна доза, която причинява смъртта на 50% от облъчените организми в рамките на 30 дни след облъчването; на клетъчно ниво, използвайки доза, обозначена като D 37. Факт е, че радиочувствителността на клетките е по-удобна : всички измерени в дози, при които средно има едно смъртоносно попадение на частици или енергийни кванти на клетка. Но тъй като попаденията се разпределят на случаен принцип, някои клетки се удрят два или три пъти, докато други остават неулучени. По законите на статистиката такива незасегнати клетки се оказват -37%. Следователно D 37 беше взет като критерий за оценка на клетъчната чувствителност към радиация. За смъртта на клетки от всякакъв тип по време на деленето D 37 е приблизително еднакъв и възлиза на 1 Gy. Подобна доза е за лимфоцитите, които навлизат в деленето. Чувствителността на интерфазните (в покой) клетки е по-разнообразна, така че D 37 за тях варира от 0,5 до 3 Gy.

Ако говорим за дозата, радиационната клетъчна смърт се забелязва в рамките на 1 Gy. С увеличаване на дозата броят на умиращите клетки се увеличава до 6-7 Gy. След това в тялото остават само радиорезистентни клетки на лимфоидната тъкан - макрофаги, стромални елементи (епителни и съединителнотъканни клетки), които изграждат рамката на органите, както и някои от функционално зрелите лимфоцити, които са неуязвими за радиация.

Ако говорим за времето, лимфоцитите умират на няколко етапа. През първия ден (6-12 часа) след облъчването започва интерфазна клетъчна смърт, което води до много забележими последствия. Тъй като клетките умират, размерът на всички лимфоидни органи намалява. Изглеждат като изпразнени, въпреки че тъканната им рамка е напълно запазена. След това започва вторият етап на разрушаване на лимфоидните органи. Продължава през следващите 3-4 дни, но много по-бавно. На този етап причината за опустошението е репродуктивната смърт на делящите се клетки. Клетъчното делене в този случай се провокира от притока на различни (микробни) антигени, чиято инвазия се засилва поради нарушаване на естествените бариери (кожа, лигавици и др.).

Радиационни нарушения бариерни функциикожата и лигавиците, строго погледнато, не е пряко свързано с имунната система. Но това обстоятелство показва колко важни са почтеността и запазването на взаимоотношенията различни системиза общата безопасност на тялото.

Радиационно разрушаване на естествените бариери, наводняващи тялото бактериална флораи преходът на повечето лимфоцити към делене създават най-драматичния период във връзката между лимфоцитите и радиацията. Само след 3-4 дни ситуацията се променя. При относително поносима доза се променя към по-добро. Клетки, незасегнати или слабо засегнати от радиация; Навлизайки във фазата на покой, те могат да се развиват по-нататък, да навлязат във фазата на зрялост и впоследствие да изпълняват своите имунологични функции. Потомците на В-лимфоцитите (производители на антитела) започват да отделят антитела, Т-убийците започват активно да унищожават целевите клетки, а Т-хелперите започват да синтезират и секретират необходимите за междуклетъчното взаимодействие регулаторни протеини (интерлевкини и др.).

На етапа на функционална зрялост лимфоцитите като правило са устойчиви на радиация дори при доза от няколко десетки грея. В това състояние те не са застрашени от интерфазна смърт и са преминали опасността от репродуктивна смърт.

Ситуацията обаче се променя при получаване на дози радиация, които трудно се понасят. За имунната система е много трудно да компенсира колосалните загуби. Следователно, когато облъчените лимфоцити са атакувани от маса антигени, не само жизнеспособността на лимфоидните клетки е застрашена, но и животът на самия организъм.

Говорейки за интерфазна и репродуктивна смърт на лимфоцити, ние по същество обсъждаме радиочувствителността на две фази жизнен цикълтези клетки имат фаза на покой и фаза на делене, въпреки че фазата на покой е много относително понятие. През този период от жизнения цикъл клетките или се диференцират, т.е. узряват, преминавайки от един етап на развитие в друг, или достигайки етапа на зрялост; изпълняват своите преки функционални отговорности. Както виждаме, радиочувствителност различни етапиразвитието може да се различава значително. Нека илюстрираме това с пример: Т клетки. Най-младите форми на Т клетки, ранни тимоцитии най-радиоустойчивите. Благодарение на тях организмът, попаднал в трудни ситуации, не е беззащитен при възстановяването на облъчената популация от Т клетки. Клетки от следващия етап - кортикални тимоцити,напротив, те са най-радиочувствителните клетки на имунната система, а може би и на целия организъм. Те са необичайно крехки и следователно, без значение как стресови ситуацииса ударени първи. Дори нормално повечето от тях умират, без да напуснат тимуса. На следващия етап от развитието, преди срещата с антигена, клетките, макар и все още радиочувствителни, са много по-малко от кортикалните тимоцити.

При сравнително изследванеРадиочувствителността на имуноцитите разкри, че В-лимфоцитите, отговорни за образуването на антитела, са по-радиочувствителни от Т-лимфоцитите и сред тях Т-хелперите. : (особено тези, които участват в клетъчния, а не в хуморалния имунен отговор). Т-лимфоцитите са тези, които се намират сред малкото оцелели лимфоцити в лимфоидните органи след излагане на високи дози радиация (десетки грей). Обърнете внимание, че В клетъчните популации са по-хомогенни по радиочувствителност от Т клетките.

Следователно различни степениувреждане на клетъчните и хуморални форми на имунен отговор, тъй като се определя от радиочувствителността на клетките, отговорни за тези форми на отговор (фиг. 1).

Фиг.1. Радиочувствителност различни видовеимунен отговор

Имунологични реакции, които се основават на реакцията на В-лимфоцитите (образуването на антитела), се влияят повече от радиацията, отколкото Т-клетъчните реакции. То се оказва по-уязвимо антибактериална защита,свързани с производството на антитела, и по-малко - антивирусна защита,Т-лимфоцитно зависим. Въпреки това, няма правила без изключения, както се вижда от супресорни клетки.Техните антиген-нестимулирани прекурсори не се различават по радиочувствителност от повечето други Т клетки. След контакт с антигени и узряване във функционално активни форми, Т-супресорите се оказват в специална позиция. Вместо да станат радиорезистентни след стимулация, те запазват доста висока радиочувствителност. Следователно повечето от тях умират при дози от 4 - 6 Gy.

Доста устойчив на радиация естествени клетки убийци(NK клетки), отговорни за противотуморния имунитет. D 37 за тях е в рамките на 7-8 Gy. Те не изискват предварителен контакт с антигени, за да функционират като клетки убийци или да придобият радиорезистентност.

клеткиклетките на паметта са по-радиоустойчиви от „девствените“ лимфоцити, които не са били в контакт с антигена. Това обяснява по-голямата радиорезистентност на вторичния имунен отговор в сравнение с първичния имунен отговор.

Въпреки това, разликата между радиочувствителността на необработените лимфоцити и. клетките на паметта не е толкова голяма, че да обясни разликите между радиочувствителността на първичните и вторичните отговори. Оказа се, че този процес зависи не само от характеристиките на клетките, но и от високото ниво на оборудване на вторичния отговор. Факт е, че винаги има много повече налични клетки, отколкото са необходими за ефективен имунен отговор. Следователно смъртта на определен процент клетки до определен момент няма почти никакъв ефект върху нивото на имунния отговор.

При облъчване всички процеси, свързани с с междуклетъчни контакти.Почти никакъв имунен отговор не може да възникне без кооперативно взаимодействие между T-B-A клетки. Има два вида междуклетъчно взаимодействие - хуморален (отдалечен)И клетъчен (контактен).При по-силно облъчване се засяга вторият, което е свързано със специфично нарушение на рецепторните системи на клетъчните мембрани. Вече споменахме, че В-клетките не винаги са в състояние да се справят сами с определен фокус на заболяването. И тогава Т-клетките се притичват на помощ, за да завършат имунния процес чрез контакт. Много често обаче процесът се прекъсва, тъй като колкото повече междуклетъчни контакти участват в имунните реакции, толкова по-силен е ефектът на радиацията върху тях. Имунният отговор до голяма степен зависи от това кога е настъпила срещата на имуноцитите с антигените - преди и след облъчването. В експерименти тези процеси се изследват върху животни, като се имунизират, тоест инжектират се с антигени.

По време на облъчването се нарушава процесът на селективно проникване на лимфоцити от кръвния поток в лимфоидните органи. В този случай, както казват имунолозите, „домашният инстинкт“ на лимфоцитите е нарушен, т.е. способността им да намерят своя дом (лимфоидни органи). Причината е нарушение на системите за разпознаване на мембраните на тези клетки. Миграционният път на лимфоцитите към чревните лимфни възли е нарушен, респираторен тракти т.н., въпреки че пътят към далака остава свободен, което се обяснява с особената структура на неговите капиляри. Следователно възниква ситуация, когато лимфоцитите свободно проникват в далака, но не могат да мигрират към лимфните възли. И това е много важно за тях, тъй като именно в лимфните възли те се набират и призовават да служат за защита на тялото от външна и вътрешна агресия. Следователно потискането на имунния отговор в лимфните възли е по-изразено, отколкото в далака.

След облъчване имунитетът се потиска в резултат на увреждане на имуноцитите и се проявява в намаляване на максималните показатели на имунните реакции (титър на антитела, активност на клетките убийци) и забавяне на темпа на установяване на „ново максимално ниво“ на тези показатели. Всичко това има лошо влияниевърху защитени функции, особено от външна биологична агресия. Облъчената имунна система не е в състояние да се бори адекватно с микробите, които изпълват тялото след облъчване. Отпадъчните продукти на микробите имат допълнителен имуносупресивен ефект върху организма. Ситуацията се усложнява от факта, че заедно с патогенна флораоблигатна (безвредна или частично полезна) микрофлора, която преди това е живяла мирно в дихателните и храносмилателен тракти върху кожата. Така се образуват вторични имунодефицитни състояния, причина за което е т.нар опортюнистични инфекции.

Проблемът с прехода на облигатните микроби в условно патогенно състояние става все по-остър поради влошаването на екологичната ситуация в нашата околна среда. И ролята на радиацията тук, както знаем, е значителна.

В радиационната имунология, когато се говори за радиочувствителност, най-често ние говорим заотносно радиационната клетъчна смърт. В действителност въпросът не се ограничава до това дали клетката ще оцелее или ще умре. В края на краищата клетките, които оцеляват след облъчване, не винаги запазват своята функция. По правило се нарушава биоенергиен потенциалклетки, работа ядрени апарати, мембранни системии т.н. Пълно възстановяванепри облъчени клетъчни популации се среща рядко и възстановяването на функционалните им качества обикновено се свързва с количественото им обновяване. Функционалното увреждане без смърт е по-често при макрофагите и други поддържащи клетки на имунната система.

Няма съмнение за намаляване на устойчивостта към инфекциозни агенти (инфекциозен имунитет). Но ефектът на радиацията върху противотуморния имунитет е по-сложен. Въпреки че облъчването увеличава честотата на туморите, те се развиват на по-късна дата.

Нека разгледаме накратко резултатите от облъчването на автоимунни процеси.На пръв поглед изглежда неочаквано: защо на заден план общо нивоавтоимунните процеси активират реакции, насочени срещу антигени на собствените клетки и тъкани. Обикновено толерантността към собствените антигени се осигурява надеждно от механизмите на централните и периферни органиимунна система.

В момента на узряване на лимфоцитите на ниво централни органи, първи щит -унищожаване на клетъчни клонове, насочени срещу собствени антигени. Втори щит- забраната за реакции срещу собствените антигени се осъществява от супресори, които налагат своето "вето" върху конфликта между имунната система и клетките на собственото тяло. Но радиацията, която засяга и двата щита, нарушава законите на толерантността. В резултат на това се наблюдава разрушаване на тъканите и органите на тялото, автоантигените се освобождават от влиянието на естествените връзки, реакцията към „чуждото“ се отслабва и реакцията към „своето“ се засилва. Това означава, че радиацията не само потиска имунната система, но нарушава координираното функциониране на имунната система и нарушава основите на нейната дейност.

Всичко казано ни позволява да направим следните обобщения. Увреждането на клетките, водещо до тяхната смърт или намалена функционална активност, е причина за отслабване на имунитета. Най-радиочувствителни са лимфоцитите. Съществуват вътрешни различия както между субпопулациите, така и между лимфоцитите. В-лимфоцитите са по-чувствителни към радиация от Т-лимфоцитите. Разлики се откриват в популацията на Т клетките. Най-радиоустойчивите от тях са Т-хелперите, а най-радиочувствителните са Т-супресорите. Естествените клетки убийци и магкрофагите също принадлежат към групата на устойчивите на радиация. Повечето лимфоцити умират по време на облъчване в диапазона от 0,5 до 6 Gy. През първия ден умират предимно интерфазни клетки, а през следващите 3-4 дни (обикновено в присъствието на антиген) умират делящи се клетки.

Всички лимфоцити (с изключение на супресорните) след контакт с антигена и достигане на зрял (ефекторен) стадий придобиват повишена радиорезистентност. В резултат на облъчването най-силно се засяга антиинфекциозният имунитет. Противотуморният имунитет също е засегнат, но последствията се откриват едва по-късно дълго време. Автоимунитетът, за разлика от първите две, напротив, се увеличава. Въпреки относително високата радиочувствителност на лимфоцитите, имунната система е най-уязвима сред другите системи на тялото в дози, не по-високи от средните летални от имунната система, която е отговорна за индивидуалната цялост на даден организъм.

Фактори, влияещи върху радиационното увреждане. Крайният биологичен ефект се влияе от различни фактори, които се делят основно на физични, химични и биологични. Сред физическите фактори на първо място е видът на радиацията, характеризиращ се с относителна биологична ефективност. Разликите в биологичните ефекти се дължат на линейния трансфер на енергия от даден вид йонизиращо лъчение, което е свързано с плътността на йонизацията и определя способността на лъчението да прониква в слоевете на веществото, което го абсорбира. RBE представлява съотношението на дозата на стандартното лъчение (изотоп 60Co или рентгеново лъчение 220 kV) към дозата на изследваното лъчение, което дава еднакъв биологичен ефект. Тъй като много биологични ефекти могат да бъдат избрани за сравнение, има няколко стойности на RBE за тестваното лъчение. Ако катарактогенният ефект се приеме като индикатор за следрадиационния ефект, стойността на RBE за неутроните на делене е в диапазона 5-10 в зависимост от вида на облъчените животни, докато според важен критерий - развитието на остра радиация болест - RBE на неутроните на делене е приблизително 1. Следващият значим физичен фактор е дозата на йонизиращото лъчение, която в Международната система от единици (SI) се изразява в грейове (Gy). 1 Gy = 100 rad, 1 rad = 0,975 R. Развитието на синдромите на радиационно увреждане и продължителността на живота след облъчване зависи от големината на погълнатата доза. Когато се анализира връзката между дозата, получена от бозайник, и специфичен биологичен ефект, се взема предвид вероятността за неговото възникване. Ако ефектът се появи в отговор на облъчване, независимо от големината на погълнатата доза, той се класифицира като стохастичен. Например, наследствените ефекти на радиацията се приемат за стохастични. За разлика от тях, нестохастичните ефекти се наблюдават при достигане на определена прагова доза радиация. Като пример можем да посочим помътняване на лещата, безплодие и др. В Препоръките на Международната комисия по радиологична защита (№ 26, 1977 г.) стохастичните и нестохастичните ефекти се дефинират по следния начин: „Стохастични са тези, които не са прагови ефекти, за които вероятността от тяхното възникване (а не толкова тяхната тежест) се счита за функция на дозата. Нестохастичните ефекти са тези, при които тежестта на увреждането варира в зависимост от дозата и следователно, за които може да има праг за възникване. Химическите радиозащитни вещества, в зависимост от тяхната ефективност, намаляват биологичното въздействие на радиацията в най-добрия случай 3 пъти. Те не могат да предотвратят появата на стохастични ефекти. Значимите химични фактори, които променят ефекта на йонизиращото лъчение, включват концентрацията на кислород в тъканите на тялото на бозайниците. Присъствието му в тъканите, особено при облъчване с гама или рентгенови лъчи, засилва биологичните ефекти на радиацията. Механизмът на кислородния ефект се обяснява с увеличаване главно на индиректния ефект на радиацията. Наличието на кислород в облъчената тъкан в края на експозицията дава обратен ефект. За характеризиране на експозицията, наред с общата доза, е важна продължителността на експозицията. Дозата йонизираща радиация, независимо от времето на нейното действие, предизвиква еднакъв брой йонизации в облъчения организъм. Разликата обаче е в степента на възстановяване на радиационните увреждания. Следователно при по-ниска мощност на облъчване се наблюдават по-малко биологични увреждания. Мощността на погълнатата доза се изразява в грейове за единица време, например Gy/min, mGy/h и др. Промяната на радиочувствителността на телесните тъкани е от голямо практическо значение. Тази книга е посветена на радиопротекторите, както и на веществата, които намаляват радиочувствителността на организма, но това не означава, че подценяваме изследванията върху радиосенсибилизаторите; тяхното изследване се извършва предимно в интерес на лъчетерапията. КЛАСИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКА НА РАДИОЗАЩИТНИТЕ ВЕЩЕСТВА Радиопротективният ефект е установен в редица вещества с различна химична структура. Тъй като тези различни съединения имат много различни, понякога противоположни свойства, е трудно да бъдат разделени според фармакологично действие. За да се прояви радиозащитен ефект в тялото на бозайник, в повечето случаи е достатъчно еднократно приложение на радиопротектори. Има обаче и вещества, които повишават радиорезистентността само след многократно приложение. Радиопротекторите също се различават по ефективността на защитата, която създават. Следователно има много критерии, по които те могат да бъдат класифицирани. От практическа гледна точка е препоръчително радиопротекторите да се разделят според продължителността на тяхното действие, като се подчертават краткосрочните и дълго действащ. 1. Радиопротектори или комбинация от радиопротектори с краткотраен ефект (в рамките на минути или часове) са предназначени за еднократна защита срещу остро външно облъчване. Такива вещества или техни комбинации могат да се прилагат многократно на едни и същи индивиди. Като лични предпазни средства тези вещества могат да се използват преди предполагаема експлозия на ядрено оръжие, навлизане в зона на радиоактивно замърсяване или преди всяко локално радиотерапевтично облъчване. В открития космос те могат да се използват за защита на астронавтите от радиация, причинена от слънчеви изригвания. 2. Дългосрочните радиозащитни вещества имат за цел да повишат радиоустойчивостта на организма за по-дълъг период от време. За да се постигне защитен ефект, като правило е необходимо да се увеличи интервалът след прилагане на такива вещества до приблизително 24 часа, понякога е необходимо повторно приложение. Практическа употребаТези протектори са възможни сред професионалисти, работещи с йонизиращо лъчение, сред астронавти по време на продължителни космически полети, както и по време на продължителна лъчетерапия.Тъй като протекторите с краткотраен защитен ефект най-често се отнасят до вещества от химическо естество, те говорят на химическа радиационна защита. От друга страна, дълготраен защитен ефект се получава след прилагане на вещества предимно от биологичен произход; това се нарича биологична радиационна защита. Изискванията към радиопротекторите зависят от мястото на приложение на лекарствата; В болнични условия начинът на приложение не е особено важен. В повечето случаи изискванията трябва да отговарят на целите за използване на радиопротектори като лични предпазни средства. Според Саксонов и др. (1976) тези изисквания трябва да бъдат най-малко следните: - лекарството трябва да бъде достатъчно ефективно и да не причинява изразени нежелани реакции; - действайте бързо (в рамките на първите 30 минути) и относително дълго (поне 2 часа); - трябва да е нетоксичен с терапевтичен коефициент най-малко 3; - не трябва да оказва дори краткотрайно отрицателно въздействие върху работоспособността на лицето или да отслабва придобитите от него умения; - имайте удобни доза от: за перорално приложение или инжектиране със спринцовка с обем не повече от 2 ml; - не трябва да оказва вредно въздействие върху организма при многократни дози или да има кумулативни свойства; - не трябва да намалява устойчивостта на организма към други неблагоприятни фактори външна среда; - лекарството трябва да бъде стабилно по време на съхранение, да запази своята защитна и фармакологични свойстванай-малко 3 години. По-малко строги изисквания се прилагат към радиопротекторите, предназначени за използване при лъчетерапия. Те обаче стават по-сложни, важно условие- необходимостта от диференцирани защитни действия. Трябва да се предостави високо нивозащита на здрави тъкани и минимални туморни тъкани. Това разграничение позволява да се засили ефектът от локално приложена терапевтична доза радиация върху мястото на тумора без сериозно увреждане на околната здрава тъкан.

	|	следваща лекция ==>

>> Биологични ефекти на радиоактивното лъчение

§ 113 БИОЛОГИЧЕН ЕФЕКТ НА РАДИОАКТИВНОТО ЛЪЧЕНИЕ

Радиацията от радиоактивни вещества има много силен ефект върху всички живи организми. Дори относително слабата радиация, която, когато се абсорбира напълно, повишава телесната температура само с 0,001 ° C, нарушава жизнената активност на клетките.

Живата клетка е сложен механизъмневъзможност за продължаване на нормалната дейност по-нататък или с незначителни повреди на отделни части от него. Междувременно слабата радиация може да причини значително увреждане на клетките и да причини опасни заболявания(лъчева болест).

Доза радиация.Въздействието на радиацията върху живите организми се характеризира с дозата на облъчване. Абсорбирана доза радиацияе отношението на погълнатата енергия E на йонизиращото лъчение към масата m на облъченото вещество:

В SI погълнатата доза радиация се изразява в грейове (съкратено: Gy). 1 Gy е равна на погълнатата радиационна доза, при която 1 J енергия на йонизиращото лъчение се предава на облъчено вещество с тегло 1 kg:

Естествен радиационен фон ( космически лъчи, радиоактивност заобикаляща средаИ човешкото тяло) е годишна доза радиация от около 2 10 -3 Gy на човек. Международната комисия по радиационна защита е установила максимално допустима годишна доза от 0,05 Gy за лица, работещи с радиация. Доза облъчване от 3-10 Gy, получена на кратко време, смъртоносен.

Рентгенов.В практиката широко използвана несистемна единица за експозиционна доза на облъчване е рентгеновата снимка (съкратено: R). Тази единица е мярка за йонизиращата сила на рентгеновите и гама лъчите. Дозата на облъчване е равна на един рентген (1 R), ако се намира в 1 cm 3 сух въздух при температура 0 ° C и налягане 760 mm Hg. Изкуство. образуват се толкова много йони, че общият им заряд на всеки знак поотделно е равен на 3 10 -10 С. Това произвежда приблизително 2 10 9 двойки йони. Броят на образуваните йони е свързан с енергията, погълната от веществото. В практическата дозиметрия 1 R може да се счита за приблизително еквивалентен на погълната доза радиация от 0,01 Gy.

Характерът на въздействието на радиацията зависи не само от дозата на абсорбираната радиация, но и от нейния вид. Разликата в биологичните ефекти на видовете радиация се характеризира с коефициента на качество k. Коефициентът на качество на рентгеновото и гама-лъчението се приема за единица.
Най-високата стойност на коефициента на качество е за -частиците (k = 20), -лъчите са най-опасни, тъй като причиняват най-голямо разрушаване на живите клетки.

За оценка на въздействието на радиацията върху живите организми се въвежда специална стойност - еквивалентната доза на погълнатата радиация. Това е произведението на погълнатата радиационна доза и качествения фактор:

Единицата за еквивалентна доза е сиверт (Sv). 1 Sv е еквивалентната доза, при която дозата на погълнатото гама лъчение е 1 Gy.

Максималната стойност на еквивалентната доза, след която настъпва увреждане на организма, изразяващо се в нарушаване на деленето на клетките или образуването на нови клетки, е 0,5 Sv.

Средната стойност на еквивалентната доза погълната радиация, дължаща се на естествения радиационен фон (космически лъчи, радиоактивни изотопи земната кораи т.н.) е 2 m W на година.

Защита на организмите от радиация.При работа с всякакви източници на радиация (радиоактивни изотопи, реактори и др.) е необходимо да се вземат мерки за радиационна защита на всички хора, които могат да попаднат в радиационната зона.

Най-простият метод за защита е отдалечаването на персонала от източника на радиация на достатъчно голямо разстояние. Дори без да се отчита абсорбцията във въздуха, интензитетът на излъчване намалява обратно пропорционално на квадрата на разстоянието от източника. Затова ампулите с радиоактивни лекарства не трябва да се пипат с ръце. Трябва да използвате специални щипки с дълга дръжка.

В случаите, когато е невъзможно да се измине достатъчно голямо разстояние от източника на радиация, за защита от радиация се използват бариери от абсорбиращи материали.

Най-трудна е защитата от -лъчи и неутрони поради високата им проникваща способност. Най-добрият абсорбатор на -лъчите е оловото. Бавните неутрони се абсорбират добре от бор и кадмий. Бързите неутрони първо се забавят с помощта на графит.
След аварията в Чернобилската атомна електроцентрала Международната агенция за атомна енергия (МААЕ) по предложение на страната ни прие препоръки за допълнителни меркибезопасността на енергийните реактори. Установени са по-строги правила за работа на персонала на атомната електроцентрала.

Аварията в атомната електроцентрала в Чернобил показа огромната опасност от радиоактивно излъчване. Всички хора трябва да са наясно с тази опасност и мерките за защита от нея.

1. Какво е доза радиация!
2. На какво (в рентгени) е равен естественият радиационен фон!
3. Каква (в рентгени) е максимално допустимата доза радиация за година за лица, работещи с радиоактивни лекарства!

Мякишев Г. Я., Физика. 11 клас: учебен. за общо образование институции: основни и профилни. нива / Г. Я. Мякишев, Б. В. Буховцев, В. М. Чаругин; редактиран от В. И. Николаева, Н. А. Парфентиева. - 17-то изд., преработено. и допълнителни - М.: Образование, 2008. - 399 с.: ил.

Съдържание на урока бележки към уроцитеподдържаща рамка презентация урок методи ускорение интерактивни технологии Практикувайте задачи и упражнения самопроверка работилници, обучения, казуси, куестове домашни спорни въпросириторични въпроси от студенти Илюстрации аудио, видео клипове и мултимедияснимки, картинки, графики, таблици, диаграми, хумор, анекдоти, вицове, комикси, притчи, поговорки, кръстословици, цитати Добавки резюметастатии трикове за любознателните ясли учебници основен и допълнителен речник на термините други Подобряване на учебниците и уроцитекоригиране на грешки в учебникаактуализиране на фрагмент в учебник, елементи на иновация в урока, замяна на остарели знания с нови Само за учители перфектни уроцикалендарен план за годината насокидискусионни програми Интегрирани уроци