3. Основи біологічної дії іонізуючих випромінювань

Іонізуюче випромінювання – одне з унікальних явищ навколишнього середовища, наслідки від впливу якого на організм, на перший погляд зовсім нееквівалентні величині енергії, що поглинається. Дійсно, летальна доза для ссавців складає 10 Гр (1000 рад); енергія що поглинається при цьому тканинами й органами тварин могла б підвищити їхню температуру усього на тисячні частки градуса. Ясно, що саме по собі таке підвищення температури не могло б викликати настільки вираженого ефекту поразки; у той же час безпосередні прямі порушення в хімічних зв'язках біомолекул у клітках і тканинах, що виникають слідом за опроміненням, незначні. Разом з тим відомо, що жоден із субстратів клітки іn vіtro не є настільки радіочуттєвим, як уся клітка іn vіvo. У зв'язку з зазначеними обставинами, у даний час висувається гіпотеза про можливість існування ланцюгових автокаталітичних реакцій, які підсилюють первинну дію, чи наявності в клітках систем позитивних зворотних зв'язків, що після виникнення підтримуються незалежно від існування причини, яка їх породила.

Процеси взаємодії іонізуючих випромінювань з речовиною клітки, у результаті чого утворюються іонізовані і збуджені атоми і молекули, є першим етапом розвитку променевої поразки. Іонізовані і збуджені атоми і молекули взаємодіють між собою і з різними молекулярними системами, даючи початок хімічно активним центрам (вільні радикали, іони, іон-радикали тощо.). У цей же період можливе утворення розривів зв'язків у молекулах як за рахунок безпосередньої взаємодії з іонізуючим агентом, так і за рахунок усередині- і межмолекулярної передачі енергії порушення. Надалі мають місце реакції хімічно активних речовин з різними біологічними структурами, при яких відзначається як деструкція, так і утворення нових, невластивих для організму, що опромінюється, сполучень. Наступні етапи розвитку променевої поразки виявляються в порушенні обміну речовин у біологічних системах зі зміною відповідних функцій. У вищих організмів це протікає на рівні нейрогуморальної реакції на розвиток порушення. Явища, що відбуваються па початкових, фізико-хімічних етапах променевого впливу, прийнято називати первинними, чи пусковими, оскільки саме вони визначають весь подальший хід розвитку променевих поразок.

4. Надходження радіонуклідів в організм людини

Основні радіоактивні продукти ядерного вибуху, речовина (з номером ізотопу ): період напіврозпаду: углеpод-14 = 5370 років; цезій-137 = 27 років; стpонций-90 = 20 років; циpконий-95 = 64 доби; йод-131 = 8 доби. Перебування радіонуклідів у навколишнім середовищі, їхня міграція по харчових ланцюжках, приводить до надходження в організм людини і наступному внутрішньому опроміненню всіх його органів і тканин. Також як і для тварин, для людини характерно три нерівнозначних шляхи надходження радіонуклідів: пероральний, інгаляційний і шкірний. Як правило, надходження в організм прямо пропорційно вмісту радіонуклідів у навколишнім середовищі. Основна маса радіоактивних елементів надходить по пероральному шляху. Орієнтиром для оцінки сумарного вмісту радіонукліда в організмі служить кратність його накопичення - відношення максимально накопиченої кількості елемента в організмі чи органі до величини щоденного надходження.

Ця величина залежить від ступеня всмоктування радіонукліда і швидкості біологічного виведення радіонукліда внаслідок метаболічних процесів і періоду радіоактивного розпаду. Найбільшою кратністю накопичення (> 50) відрізняються з рівномірно розподілених у тілі ⁸⁷Rb, ^134-137Cs, ²¹⁰Po, ³⁵S і ⁵⁹Nі, а з остеотропних – ⁴⁵Со, ⁹⁰Sr і ²²⁶Ra. Дуже високі кратності накопичення йоду в щитовидній залозі: ¹²⁹І - 2985, ¹³¹І - 164. При інгаляційному надходженні існує така залежність - чим менше дисперсність радіоактивних часток, тим більше їх надходить в альвеолярні відділи легень. Чим у більшому ступені радіонукліди всмоктуються в шлунково-кишковому тракті (ШКТ), тим у більшому ступені вони надходять і в легені. При влученні радіонуклідів в організм людини відбувається відкладення їх у верхніх дихальних шляхах, на слизуватої оболонці трахеї, бронхів, відкіля вони за допомогою миготливого епітелію переводяться в глотку, а потім і в шлунок. З альвеолярного відділу відбувається поступове переміщення їх у лімфатичні вузли. Ще повільніше відбувається надходження в кровоносні судини. Але в цілому, загальна величина надходження важко засвоюваних радіонуклідів у легенях у десятки і сотні разів вище, ніж у шлунку, тому що час контакту там істотно більше. Наприклад, ⁹⁵Zr і ⁹⁵Nb практично не засвоюються з їжі, але значно більше надходять по інгаляційному шляху надходження. При проникненні через шкіру радіоактивному елементу протистоїть захисний шар епідермісу – роговий і блискучий; якщо ж через ці шари радіонуклід пройшов, те він пройде і далі. Ступінь надходження радіонуклідів через шкіру вкрай мала. Найбільшою мірою це властиво тритію - через годину після внесення на поверхню шкіри в складі водяного розчину він поглинається цілком; досить активно проникають радіонукліди йоду, у найменшому ступені - радіонукліди стронцію і барію. Набагато більше всмоктується через шкіру елементів ІІІ групи в порівнянні з їхнім надходженням через ШКТ. Майже завжди надходження радіонуклідів в організм визначається комбінацією цих шляхів.