31. Распределение радионуклидов в организме.

Особенностью поведения в организме химических элементов является постоянное и строгое их распределение по системах, органам, тканям. Распределение считается равномерным когда более половины обнаруженного радионуклида распределено равномерно. (например калий, цезий, франций, рубидий, галлий) Если больше обнаружено в костях , скелете – то это скелетное распределение – бериллий, стронций, барий, актиний, уран. Печеночное распределение – кадмий, церий, торий. Почечное распределение – германий, рутений. Щетавидное распределение –йод, рэний.

Это типы распределения в организме относятся только к тем радионуклидам , которые поступают в организм через кровь.

При поступлении радионуклидов в легкие максимальное их содержание будет в легких.

32. Действие радиации на человека. Острые поражения. Хронические поражения. Генетические последствия облучения.

Действие радиации на человека связано с химическими изменениями в организме человека. Эти изменения протекают в течение миллионной доли секунды. Свободные через цепочку реакций вызывают химическую модификацию важных в биологическом отношении молекул.

Например, расплавленный в биологических средах кислород захватывает свободный электрон и образует весьма токсичный отрицательный ион О₂^-. Эта форма кислорода способна инициировать реакции приводящие к окислению мембраны клетки. В дальнейшем выступает разрыв мембраны и клетки.

Биологические эффекты могут происходить как через несколько секунд, так и через десятилетие после облучения. т.е. могут вызвать и немедленную гибель клеток или приводить к различным заболеваниям (раковым). В зависимости от дозы облучения поражение организма может быть острым и хроническим.

ОСТРЫЕ ПОРАЖЕНИЯ

Большие сведения об острых отравлениях были получены при анализе применения лучевой терапии для лечения рака. Была набрана обширная информация об реакции ткани человека на облучение. Эта реакция для разных органов и тканей неодинакова. Величина дозы определяющий тяжесть поражения организма зависит также от того, получает ли организм дозу сразу, или же в несколько приемов. Большинство органов успевает в той или иной степени залечить радиационные повреждения и поэтому лучше переносят серию мелких доз, чем туже дозу полученную за один прием. Очень большие дозы излучения порядка 100 Гр вызывают поражение ЦНС, и смерть наступает в несколько часов или дней. При дозах 50-100 Гр наступает поражение ЦНС и кровоизлияние в желудочно-кишечном тракте, смертельный исход приходит в течение 1-2 недель. При дозах 3-5 Гр при облучение всего тела в течение 1-2 месяца умирает примерно половина облученных вследствие поражения клеток костного мозга. Т.о. в этом диапазоне доз облучения большие дозы отличаются от меньших лишь тем, что смерть наступает раньше. Кроме того чаще всего человек умирает в результате одновременного поражения и ЦНС и желудочно-кишечного тракта и клеток костного мозга. Красный костный мозг и другие элементы кроветворной системы наиболее уязвимы при облучении и теряют способность функционировать при дозах 0.5-1.0 Гр. Но эти клетки способны к регенерации, т.е. уцелевшие клетки красного костного мозга могут достаточно полно возместить повреждение. Репродуктивные органы отличаются повышенной чувствительностью к облучению. Так однократное облучение семенников дозой 0.1 Гр приводит к временной стерильности мужчин, а дозой более 2 Гр может привести к постоянной стерильности.

Кроме того, семенники являются единственным исключением из общего правила, т.к. общая доза облучения, полученная в несколько приёмов для них более опасна, чем та же доза, полученная в один приём. Яичники менее чувствительны к действию радиации, но однократное облучение дозой в 3 Гр приводит к стерильности женщин, а даже большие дозы, полученные при дробном облучении никак не сказываются на способности к геторождению. Чувствительность к радиации – глаза, наиболее чувствительной частью глаза является хрусталик. Погибшие клетки хрусталика становятся не прозрачными, разрастание помутнения приводит к катаракте, а потом и к полной слепоте. Чем больше доза, тем больше потеря зрения. Помутневшие участки глаз могут образовываться при дозах до2 Гр. Более тяжелая форма поражения глаза – прогрессирующая катаракта. (при дозах около 5 Гр). Было показано, что связанное с рядом профессий облучения весьма вредно для глаз, так дозы от 0.5 до 2 Гр полученные в течение 10-20 лет приводят к увеличению плотности и помутнения хрусталика. Также весьма чувствительны дети. Облучение детей вызывает аномалии в развитии скелета, а облучение мозга при лучевой терапии приводило к потери памяти, а у очень маленьких к слабоумию. Очень чувствителен к действию радиации и мозг еще не родившегося ребенка – плода. Если мать подвергается облучению между 8-10 недель беременности, то это приводило к пороку развития, недоразвитости ребенка, и наконец очень уязвимыми являются легкие. Существенные изменения могут быть при незначительных дозах.

ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ЧЕЛОВЕКА.

ХРОНИЧЕСКИЕ ПОРАЖАЕНИЯ.

Наиболее серьезным последствием для человека при малых дозах является рак. Обследование около 100 тысяч человек переживших бомбардировки в Хиросиме и Нагасаки показали, что рак является единственной причиной повышенной смертности населения в этой группе. Эта группа населения является единственным источником обследования людей подвергшихся рад.излучению всего тела. Но при этих бомбардировках люди получили сравнительно большие дозы. Поэтому оценка риска при малых дозах проводится экстраполяцией оценок риска при больших дозах в области малых дох излучения. При этом вводится 2 допущения:

1. Не существует никакой пороговой дозы за которой отсутствует риск заболевания раком.

2. Вероятность или риск заболевания возрастает прямо пропорцанально дозе облучения.

По имеющимся данным на 1-ом месте в группе раковых заболеваний население подвергшемуся облучению стоят лейкозы (рак крови). Лейкозы вызывают смертельные исходы в среднем в течение 10 лет после облучения. На 2-ом месте рак молочной и щетавидной желез. Но в принципе обе эти разновидности излечимы. 3 место – рак легких, практически не излечим. Высказывается предложение что излучение возможно ускоряет процесс старения и т.о. уменьшает продолжительность жизни. Статистика эту гипотезу не подтверждает. Среди облученных действительно длительность жизни меньше, но причиной этого является раковые заболевания.

ГЕНЕТИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ

Кроме этого предполагается, что облучение приводит к генетическим последствиям. Но изучение таких последствий затруднено по следующим причинам:

1. Мало известно о том, какие повреждения возникают в генетическом аппарате человека при излучении.

2. Полное выявление всех эффектов происходит в лишь течение многих поколений.

3. Эти дефекты невозможно отлучить от дефектов возникших по другим причинам.

Тем не менее считается что облучение может привести к дальтонизму, к различным порокам развития, в том числе синдрому дауна и наконец к тяжелым последующим нарушениям ведущих либо к смерти еще до рождения, либо в первый год жизни. Надежной статистики пока нет.

У людей получаемых малые избыточные дозы облучения действительно наблюдаются хромосомные нарушения. Но биологическое значение таких повреждений их влияние на здоровье человека пока не выяснимы. Поэтому оценивают риск появления наследственных дефектов у человека основываясь на результатах экспериментов на животных. В частности отмечено, что особи мужского пола более чувствительны к низким уровня радиации чем особи женского пола.

5.УФ-ИЗЛУЧЕНИЕ. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ. ЛЕЧЕБНОЕ ДЕЙСТВИЕ УФ-ИЗЛУЧЕНИЯ.

К УФ излучению относятся электромагнитные волны с длиной волны от 0,38 мкм до 10 нм. Этот диапазон электромагнитного спектра условно делят на две области: ближнюю (от 0,38 до 0,2 мкм) и далекую (вакуумную) от 0,2 мкм до 10 нм. Термин «вакуумная» область применяется потому, что исследования УФ-излучения с длиной волны 0,2 мкм производятся в вакууме из-за его сильного поглощения в воздухе.

При переходах на электронных энергетических уровнях атом, ионов, молекул наблюдается линейчатый спектр УФ-излучения. Непрерывный спектр УФ-излучения возникает при рекомбинации и торможении электронов.

В ультрафиолетовом диапазоне увеличивается коэффициент поглощения многих веществ, что приводит к уменьшению их прозрачности по сравнению с аналогичными параметрами в видимом диапазоне. При длине волны меньше 0,3 мкм большинство сортов стекла становится непрозрачными, кроме таких материалов, как сапфир, кварц, фториды магния и лития, флюорит и др.

Среди газообразных веществ наибольшей прозрачностью обладают инертные газы.

При укорочении длины волны в УФ-диапазоне уменьшается также коэффициент отражения многих материалов, включая металлические напыленные пленки. При взаимодействии УФ-излучения с веществом, в основном, происходят процессы возбуждения электронных энергетических уровней с последующей ионизацией, диссоциацией т.п.

Основным источником УФ-излучения естественного происхождения является Солнце. Из всего спектра УФ-излучения Солнца только небольшая длинноволновая часть достигает земной поверхности (длина волны больше 0,29 мкм). Остальная часть всего УФ-спектра, в особенности коротковолновая, поглощается атмосферой, что оказывает сильное влияние на атмосферные процессы.

Основными поглотителями УФ-излучения являются О₃ (высоты 20 – 40 км), О₂, N₂, Н₂ и другие компоненты атмосферы (высоты 30 – 200 км).

Большая часть УФ-излучения в диапазонах λ=0,14 – 0,17 мкм и λ=0,2 – 0,24 мкм поглощается на высотах 80 – 100 км с последующей диссоциацией кислорода.

Излучение с λ<0,1 мкм вызывает ионизацию верхних слоев атмосферы, что приводит к ее разогреву.

Этот поток ионизирующего излучения на границе с земной атмосферой примерно равен 0,003 – 0,01 Вт/м², составляя (0,3 – 1)*10^-5 от полного потока солнечного излучения. Эта активная компонента в течение солнечного цикла может изменяться в три раза и оказывать на верхние слои атмосферы активное воздействие.

Источниками УФ-излучения являются звезды и другие космические объекты.

Большое количество источников УФ-излучения имеет техногенное происхождение. Любое тело, нагретое до 3000 К и выше, имеет в своем спектре ультрафиолетовую компоненту. Чем выше температура тела, тем в большей степени проявляется ультрафиолетовая составляющая спектра.

К техногенным источникам УФ-излучения относятся более 70 различных типов лазеров, работающих в УФ-диапазоне и вакуумном УФ-диапазоне.

К техногенным источникам УФ-излучения относятся некоторые металлургические печи и домны по выплавке высокотемпературных металлов и сплавов с применением кислородного дутья, мощных электронных и плазменных потоков и т.п.

Биологическое действие УФ-излучения.

В основе биологического действия УФ-излучения лежат фотохимические процессы молекул биополимеров, которые возникают в организмах при поглощении верхними слоями тканей растений или кожи животных и человека падающего излучения.

В зависимости от интенсивности и длины волны УФ-излучение действует двояко на живые организмы. С одной стороны, малые дозы УФ-облучения оказывают благотворное влияние на человека и животных, способствуя образованию витаминов группы D. с другой стороны, УФ-облучение оказывает вредное действие на живые организмы. Установить границу дозволенного и губительного в ряде случаев бывает очень сложно.

Лечебное действие.

Действие оптических излучений на человеческий организм определяется интенсивностью, временем облучения (дозировкой), глубиной проникновения излучения в зависимости от его длины волны.

Наибольшей глубиной проникновения обладают СВЧ-излучения, затем в сторону уменьшения ИК- и видимый диапазон. Минимальная глубина проникновения наблюдается для УФ-лучей. В случае применения ИК излучения эффект покраснения кожи может появиться через несколько минут после начала облучения и спустя 2-8 часов при действии УФ (скрытый, латентный период). Этот эффект зависит от спектральной чувствительности кожи на разных участках тела, возраста, состояния организма и т.д.

Учитывая большую энергию квантов УФ-излучения и их способность вызывать деструкцию молекулярных и межмолекулярных связей, а также непосредственно влиять на внутриклеточные ткани с образованием радикалов, УФ-лучи представляют серьезную опасность для клетки живого организма. Большие дозы УФ-излучения могут вызывать ожоги кожи и канцерогенные реакции, повреждения глаз и другие нежелательные процессы. Кванты УФ-диапазона непосредственно влияют на синтез пигментов, активность ферментов и гормонов, интенсивность процессов фотосинтеза и т.п.. УФ-излучение больших доз оказывает губительное воздействие на микроорганизмы и культивируемые клетки высших животных и растений.

При поглощении квантов УФ-диапазона происходят химические изменения ДНК за счет образования димеров, которые препятствуют нормальному удвоению ДНК в процессе деления клетки. Это приводит к гибели клетки или изменению ее наследственных свойств, т.е.образованию мутаций.

Дополнительно возможен процесс повреждения УФ-излучением биологических мембран и последующего нарушения синтеза различных компонентов мембран и клеточной оболочки.

Большинство живых клеток обладает способностью восстанавливаться от повреждений, вызванных УФ-излучением. Способность к выживанию в условиях сильной солнечной радиации на ранних стадиях эволюции у разных биологических видов разная. Чувствительность разных клеток к УФ-излучению резко отличается.

Мутации некоторых генов существенным образом влияют на чувствительность клеток к УФ-излучению. Некоторые гены увеличивают чувствительность к УФ-излучению, а некоторые мутации генов нарушают синтез белка и строение клеточных мембран.