7.6. Радиационные повреждения на различных уровнях биологической организации:

• на молекулярном уровне: повреждаются микромолекулы ферментов, нарушается синтез РНК, тормозится синтез ДНК, возникают однонитчатые и двунитчатые разрывы нитей ДНК, нарушение обмена веществ;

• на субклеточном уровне: повреждаются клеточные мембраны, что приводит к нарушению функционирования клеток; повреждаются все структурные элементы клеток – ядра, хромосомы, лизосомы, митохондрии, нарушается синтез АТФ (что ведёт к нарушению энергетики клетки);

• на клеточном уровне происходит остановка деления и гибель клеток, трансформация клеток злокачественные;

• на тканевом и органном уровне: повреждение красного костного мозга, желудочно-кишечного тракта, центральной нервной системы. В результате нарушения кроветворения (особенно образования лейкоцитов), снижается иммунная защита, падает сопротивляемость организма к различным инфекциям. Возникают анемии различного типа, атрофические и гипопластические состояния ЖКТ, стерильность (полная или частичная). Усиливаются некротические процессы (циррозы печени, нефросклерозы, пневмосклерозы, атеросклероз и т.д.). Возникают различные дисгормональные состояния. Причиной гибели могут быть злокачественные опухоли, дисгормональные опухоли (матки, яичников, предстательной железы, половых органов и т.д.).

• на организменном и популяционном уровнях: сокращение продолжительности жизни или смерти; изменение генетической характеристики в результате мутаций. Сюда же можно отнести и лейкозы. Эта болезнь характеризуется избыточным содержанием в крови неполноценных белых кровяных клеток. Белые клетки, циркулирующие в крови, сами по себе не делятся, образуются они в результате активного деления стволовых клеток костного мозга и лимфатических узлов. Изменение в одной или более стволовых клетках буквально наводняет неполноценными белыми клетками весь организм, что собственно и представляет собой лейкоз (белокровие), или рак крови.

Лекция № 8

Клинические проявления действия радиации

8.1. Факторы, влияющие на степень тяжести лучевых поражений

Реакции живых организмов на радиоактивное излучение многообразны и определяются параметрами излучения и особенностями организма. Характеризует отношение организма к ионизирующему излучению радиочувствительность и радиоустойчивость (радиорезистентность).

Радиочувствительность – это способность организма реагировать на малые дозы радиации. Радиоустойчивость – это способность организма переносить высокие уровни облучения. Для обозначения радиочувствительности используются термины: летальная и полулетальная дозы. Летальная доза ЛД₁₀₀ (ЛД _100/30) – это минимальная доза облучения, вызывающая смерть 100% облученных организмов в течение 30 дней. Полулетальная доза ЛД₅₀ (ЛД _50/30) – минимальная доза облучения, вызывающая смерть 50% облучённых организмов в течение 30 дней.

Принять считать, что при кратковременном облучении всего тела ЛД₅₀ составляет 3,5 3в, а ЛД₁₀₀ – 6 3в. В то же время локальное облучение отдельных участков тела или отдельных органов, особенно если облучение распределено во времени, в результате восстановительных процессов в организме, может достигать больших величин без угрозы для жизни (эти же дозы при однократном облучении всего тела безусловно оказались бы смертельными).

Действие ионизирующих излучений на организм человека зависит от следующих факторов:

1. Величина дозы. Предельно допустимой дозой при однократном облучении (в течение 3-4 суток) является 0,5 Гр, а при многократном (за 10-30 суток) – до 1 Гр. При больших дозах возникает острое лучевое поражение, степень тяжести которого увеличивается с увеличением дозы.

2. Время облучения. Чем больше продолжительность времени, в течение которого получена одна и та же доза облучения, тем легче протекает лучевое поражение. Экспериментально подтверждено, что в облучённом организме ежедневно восстанавливается 1,5-3%, в течении месяца – около 50%, в течение 2-х месяцев – 85% лучевого повреждения. Необратимая часть лучевого повреждения составляет 15% от полученной дозы. Это значит, что повторная доза может быть получена через каждые 2 месяца.

3. Возраст облучаемых. Наиболее чувствительны к облучению дети и старики, более устойчивы – люди среднего возраста. У детей ещё не выработались защитные механизмы против неблагоприятных факторов внешней среды, в том числе и радиации; у стариков они уже истощились. Как уже отмечалось, наиболее подвержены действию радиации клетки, которые активно делятся. А наибольшее деление клеток происходит в растущем организме, поэтому воздействие радиации на детский организм особенно опасно. Особенно опасна 8-15 неделя беременности, когда происходит закладка органов плода.

4. Вид ионизирующих излучений. Биологическое действие излучений в основном определяется их ионизирующей способностью. Для сравнения биологического действия разных видов ионизирующих излучений в радиобиологии введено понятие «относительной биологической эффективности» (ОБЭ). Для количественной оценки ОБЭ разных видов ионизирующего излучения используют коэффициент ОБЭ (К_ОБЭ) – отношение доз стандартного и данного вида ионизирующего излучения, необходимых для получения одинакового биологического эффекта. В качестве стандартного излучения чаще всего используют гамма-излучение кобальта-60. К_ОБЭ рентгеновского излучения принят равным 1,0, К_ОБЭ бета-частиц равен 0,5-0,6, быстрых нейтронов –0,7-0,8, альфа-излучения – 0,55-1,3, нейтронов деления – 1,6-4,4.

5. Состояние организма в момент облучения. Перегревание, острая кровопотеря, шок, беременность у женщин содействует более тяжелому течению лучевых поражений.

6. Индивидуальная радиочувствительность. Разные люди обладают различной индивидуальной чувствительностью к неблагоприятным факторам внешней среды, в том числе и к радиационным воздействиям. Это подтверждается различной степенью лучевых поражений ликвидаторов, находившихся в одинаковых условиях, а следовательно и получивших одинаковые дозы радиации.

7. Половые различия. Замечено, что женщины более устойчивы к радиационному воздействию, чем мужчины (это относится и к животным, самцы более чувствительны к действию радиации).

8. Распределение поглощённой дозы в организме. Поступая в организм человека радионуклиды накапливаются в определённых органах. Инкорпорированные радиоактивные вещества, подвергаясь радиоактивному распаду, испускают альфа-, бета-частицы и гамма-излучения, под воздействием которых происходит внутреннее облучение организма. Так иод-131, являясь тиреотропным элементом, (концентрация его в щитовидной железе в 200 раз выше, чем в других тканях), даст большую дозу внутреннего облучения. Происходит дегенерация, потеря функции щитовидной железы, склероз сосудов, а в дальнейшем увеличивается частота доброкачественных и злокачественных опухолей железы, происходит нарушение её функций (гипер- и гипофункции). Стронций-90 в основном откладывается в скелете. Это приводит к облучению не только костей и костного мозга, но и других тканей. Основные симптомы наблюдаются со стороны красного костного мозга – лейкопения, эритроцитопения, лимфопения и т.д. К отдалённым последствиям относятся лейкозы и опухоли костей и других органов.

9. Радиочувствительность тканей, органов и систем организма. Радиочувствительность различных органов и систем организма разная. Основные проявления лучевого повреждения связаны с поглощённой дозой в критических органах. Критические органы – органы, ткани, части тела, облучение которых причиняет наибольший ущерб здоровью человека, т.е. первыми выходящие из строя. Критические органы разделяют на группы, различающиеся по радиочувствительности. При равномерном облучении всего тела критическими органами являются те органы и ткани, которые наиболее радиочувствительны. По степени уменьшения радиочувствительности органы и системы можно разместить в следующем порядке: кроветворная ткань, кишечный эпителий, гонады, эпителий кожи, мышцы, печень, почки, костная ткань.

Наиболее чувствительным к действию радиации является система кроветворения, а именно красный костный мозг, основным предназначением которого является выработка зрелых клеток крови. В результате облучения происходит быстрое опустошение костного мозга, так как происходит резкое торможение клеточного деления. Уменьшается количество форменных элементов в периферической крови. В результате снижения количества эритроцитов развивается анемия (малокровие), замедляются процессы репарации (восстановления) и наблюдается дефицит кислорода. Уменьшается количество лейкоцитов – лейкопения, что приводит к подавлению иммунологических реакций. Снижение количества тромбоцитов ведёт к развитию геморрагического синдрома (кровотечений, кровоизлияний).

Другой системой с высокой степенью самовосстановления, а значит и высокой радиочувствительностью является тонкий кишечник и желудок. В результате облучения происходит опустошение ворсинок и крипт кишечника, оголение ворсинок.

Поражение красного костного мозга и тонкого кишечника является важным само по себе. Но оно сопровождается и общими нарушениями: в большей или меньшей степени разлаживается согласованность структур и деятельности всех частей тела. Так, поражение костного мозга ведёт к уменьшению количества циркулирующих в крови лейкоцитов, а это в свою очередь ослабляет систему защиты от микробов, в том числе и от нормальных обитателей кожи и слизистых оболочек. Поражение слизистой оболочки кишечника приводит к увеличению её проницаемости, потере белков, солей, жидкости (нарушению баланса жидкости и электролитов), проникновению микробов в кровь, развитию воспалительных процессов (вплоть до общего заражения крови – сепсиса). Микробы и их токсины ещё более ослабляют организм, усиливают результаты лучевого поражения.