RAD1_1

Механизм действия излучений

С 1966г. Международной комиссией по радикальной защите введена концепция категории профессионального облучения – это облучение ионизирующим излучением любого работника в процессе выполняемых им профессиональных обязанностей.

Знание основных источников облучения человека необходимо широкому кругу врачей. Наиболее подвержены облучению промышленные радиографисты, некоторые категории кардиологов и хирургов, персонал, занятый ремонтными работами на ядерных энергетических установках, лица, занимающиеся переработкой ядерного топлива. Дозы облучения легких шахтеров урановых рудников в настоящее время имеют тенденцию к снижению.

Механизм действия излучений. Ионизирующие излучения при взаимодействии со средой вызывают ионизацию и образование электрических зарядов разных знаков.

Непосредственно ионизирующими являются заряженные частицы, имеющие кинетическую энергию, достаточную для ионизации при столкновении с атомами вещества (потоки электронов, позитронов, тяжелых заряженных частиц – протонов, дейтронов, альфа-частиц, ядер других атомов, заряженных мезонов и гиперонов). Они расходуют свою энергию на возбуждение и ионизацию атомов и на излучение.

К косвенно ионизирующим излучениям относят фотоны и незаряженные частицы, взаимодействие которых со средой приводит к образованию заряженных частиц, способных производить ионизацию среды, на которую они попадают. Такой эффект дают коротковолновое электромагнитное излучение (фотонное излучение), рентгеновское и гамма-излучение, а также потоки нейтронов, незаряженных мезонов и других частиц.

Среднее количество энергии, расходуемое заряженной частицей на возбуждение и ионизацию атомов в 1 см данного вещества, называется удельной потерей энергии. Число пар ионов, образующихся на единицу пути заряженной частицы, называется удельной ионизацией, или линейной плотностью ионизации. С увеличением атомного номера вещества, с которым происходит взаимодействие заряженных частиц, потери энергии на ионизацию возрастают. При увеличении энергии заряженных частиц время взаимодействия частицы с атомами сокращается, а удельная ионизация уменьшается.

Теряя энергию на ионизацию и излучение, заряженная частица проходит в данном веществе определенный путь, зависящий от энергии частицы. Траекторию частицы, испытывающей многократные столкновения, определяют понятием длины пробега. Поток мононаправленных частиц, проходя различные слои данного вещества, ослабляется. Этим пользуются для расчета толщины защитного слоя и выбора материалов для защиты от излучения.

Ионизирующее излучение это: Поток частиц и (или) квантов электромагнитного излучения, взаимодействие которого с веществом приводит к ионизации и возбуждению его атомов и молекул

Первичным актом при передаче энергии ионизирующих излучений является возбуждение или ионизация атомов среды облучаемого объекта. При этом молекула испытывает прямое действие радиации при прохождении через нее электрона или косвенное – при получении энергии, переданной другой молекулой. Образование пар ионов или возбужденных атомов и молекул с нестабильным состоянием приводит к возникновению свободных радикальных групп и перекисей с высокой реактогенностью, что усиливает активность химических преобразований в среде, реализуемых на субклеточном, клеточном и системном уровнях. Некоторые биологические системы являются своеобразной мишенью для действия излучения: ядерные структуры (ДНК и РНК), мембранные комплексы. Весьма радиочувствительны процессы функционирования мембран, пространственного распределения на них и регуляции групп ферментов, определяющих энергетику клетки, ионный транспорт, а также структура и функция некоторых клеточных органелл.

Клетка может погибнуть до вступления в митоз (интерфазная гибель) от грубой дезорганизации ее метаболизма, деструкции мембран и органелл и после вступления в митоз – в первом или последующих делениях (репродуктивная гибель). В зависимости от степени дифференцировки клеток и некоторых других их характеристик, а также от величины дозы вклад гибели клеток (интерфазной и митотической, или репродуктивной) в опустошение клеточной популяции может быть различным. Соотношение доли выживших и погибших клеток изображают графически в системе полулогарифмических или логарифмических координат. Анализируя типы кривой, оценивают зависимость данной биологической реакции от дозы излучения. Она может иметь пороговый и непороговый (линейный) характер, во всех случаях являясь событием для популяции вероятностным, т.е. затрагивающим какую-то долю структур клеток и особей: другие жизнеспособные клетки (особи) могут сохраняться и при действии облучения в более высоких дозах.

Основной механизм возникновения повреждений при действии ионизирующих излучений: Разрыв химических связей с образованием высокоактивных в химическом отношении соединений – свободных радикалов, то есть ионов

Зависимость эффекта от дозы облучения

Зависимость эффекта от дозы проявляется изменением доли погибших и поврежденных клеток. Удобным критерием в оценке последних является подсчет клеток с хромосомными аберрациями или числа аберраций на 100 клеток. Значительный опыт, накопленный при анализе связи частоты и характера аберраций ядер лимфоцитов периферической крови, клеток костного мозга с дозой общего и локального однократного облучения человека, широко используется в клинической практике для уточнения прогноза и коррекции распределения в теле доз излучения от различных источников.

Связь эффекта биологической реакции с дозой выявлена и на уровне популяции клеток (число гранулоцитов, тромбоцитов, клеток эпителия роговицы, кишечника и др.), что позволяет оценить закономерности процесса лучевого поражения и восстановления. Определенному уровню поражения (доза облучения) соответствует известный темп и выраженность изменений, например показателей периферической крови, широко используемые в диагнозе и прогнозе лучевой болезни человека.

В организме описанные эффекты повреждения и репарации клеток и тканей заметно усложняются участием регуляторных и адаптивных систем, что отражается на общей динамике процесса, в частности, на длительности скрытого периода болезни, полноте восстановления.

Физиологические особенности отдельных органов и систем по их клеточному составу, характеру функционирования и роли в организме определяют и существенные отличия в реакции на облучение.

Высокочувствительными тканями с выраженной митотической гибелью клеток и одновременно значительными возможностями истинного восстановления после облучения являются кроветворная ткань, эпителии тонкой кишки, кожи и сперматогенный эпителий. В поражении костного мозга, кишечника и кожи участвуют и другие механизмы.

Высокорезистентными к облучению являются мышечная и особенно нервная ткани. Возможность регенерации нейронов в организме взрослого человека практически ничтожна, однако механизмы защиты указанных органов существуют и более сложны, чем отсутствие или ограничение в них числа недифференцированных активно делящихся клеток. Специфическое функционирование нейронов как типичных возбудимых систем предусматривает огромный диапазон их метаболической активности со значительными возможностями восстановления повреждений на биохимическом уровне без нарушения структуры клетки. Промежуточное место занимают эпителии почечный, бронхиальный и некоторые другие ткани.

У пострадавшего, который получил дозу общего гамма-облучения 3 Гр через 2 недели отмечается уменьшением в периферической крови ее форменных элементов. Чем это вызвано?

Угнетением клеточного кроветворения

Клинические проявления лучевых поражений

В соответствии с видовыми и возрастными особенностями цитокинетики и функционирования отдельных органов и систем уровни поражающих доз и последствия облучения у человека различного возраста неодинаковы. Они могут заключаться:

1. в дефекте репарации, сказывающемся ограничением и убылью клеточной популяции ткани (гипопластическое состояние кроветворения, атрофия лимфатических узлов, подавление сперматогенеза, тканевый дефект, замедление развития);

2. в искажении или возникновении нового стереотипа функционирования адаптивных систем в связи с их функциональной неполноценностью (вегетативно-эндокринная дисфункция, сужение резервов адаптации и др.);

3. в передаче по наследству детерминированных клеточных дефектов с выявлением патологии и неполноценным или редуцированном количественно потомстве (клетки, особи);

4. в развитии избыточной репаративной пролиферации с нарушением ее физиологической направленности и формированием злокачественных новообразований критических органов (рак кожи рентгенологов, рак легкого вследствие воздействия радона и др.).

Клиника лучевой болезни. На основании данных о закономерных связях клинических проявлений лучевой болезни с распределением дозы облучения во времени и в объеме тела существует клиническая классификация.

В развитии заболевания выделяют периоды, соответствующие динамике накопления основной доли суммарной дозы облучения, пороговой для выявления изменений отдельных органов и организма. Период формирования зависит от длительности воздействия суммарной дозы облучения.

Период восстановления охватывает, как правило, ближайшие 1-3 года после периода формирования.

Период отдаленных последствий и исходов распространяется на последующую жизнь человека, в течение которой могут сохраняться или выявляться различные болезни и синдромы, но это уже не само лучевое заболевание, а его исход или последствия облучения.

Если время формирования пороговой величины дозы сравнительно невелико (от 1 мин. До 1-3 дней), то при достижении определенной величины дозы возникает острая лучевая болезнь различной степени тяжести с присущими ей механизмами патогенеза и причинами наступления смерти. При длительном формировании суммарной пороговой дозы, сопоставимом по длительности с продолжительностью человеческой жизни или его профессиональной деятельности, также при достижении определенного уровня доз может развиться хроническая лучевая болезнь.

Степень однородности облучения отдельных органов или всего тела вносит существенные различия в клинические проявления, обусловливая два основных варианта заболевания: общее относительно равномерное (перепад доз-1:3), местное и общее, но неравномерное. Отдаленные последствия отражают не только исход лучевого заболевания (облучения), но и многие другие патогенетические механизмы, перенесенные человеком общие заболевания и индивидуальные особенности организма. Проявления их следует анализировать в плане полиэтиологичности синдрома и нозологических форм, в развитии которых (рак, лейкоз) облучение является лишь одним из многих действующих факторов.

У ребенка 8 лет после воздействия ионизирующей радиации на протяжении 3-х суток в дозе 5 Гр появились общая слабость, головная боль, тошнота, многократная рвота. Какой фактор имеет значение в прогнозировании течения острой лучевой болезни?

Доза облучения