Последствия для здоровья облучения человека малыми дозами. Последствия стохастических и детерминированных эффектов для здоровья человека при радиационном облучении

Механизм воздействия радиации на соматическую клетку, клетки крови и способность их самовыживания. Действие ионизирующих излучений на клетки крови и возможные последствия для здоровья человека.

Механизм воздействия радиации на молекулы биологической ткани и способность их самовыживанию.

Облучение биологической ткани ионизирующими излучением схематично можно выразить следующим образом:

-физический этап (поглощение энергии);

-физико-химический этап (возбуждение атомов или их ионизация);

-химический этап (образование свободных радикалов);

-биомолекулярные повреждения (изменения структуры молекул белков, нуклеиновых кислот);

-биологические и физиологические изменения в организме.

Вслед за поглощением энергии ионизирующего излучения, сопровождаемым физическими изменениями структуры атомов и молекул клеток, происходят процессы химического и биологического характера, которые закономерно приводят к нарушению жизненно важных функций биологических молекул в клетке.

Эффекты воздействия ионизирующего излучения могут длиться от долей секунды до столетий.

В результате действия излучений на организм наблюдаются изменения на всех уровнях организации живой материи:

1)Молекулярный -повреждение ферментов, ДНК, РНК, нарушение обмена веществ

2)Субклеточный -повреждение клеточных мембран, ядер, хромосом, митохондрий, лизосом

3)Клеточный - остановка деления и гибель клеток, трансформация в злокачественные клетки

4)Тканевой, органный - повреждение центральной нервной системы, костного мозга, желудочно-кишечного тракта

5)Организменный - смерть или сокращение продолжительности жизни

6)Популяционный - изменение генетических характеристик в результате мутаций

Действие радиоактивных веществ на организм, так называемая биологическая эффективность, зависит от многих факторов: вида радиоактивного вещества; вида радиоактивного распада; энергии излучения; периода полураспада; величины всасывания (накопления); скорости выведения из организма.

Клетка — это один из основных структурных, функциональных и воспроизводящих элементов живой материи, ее элементарная живая система. В 1 г человеческой ткани примерно 600 миллионов клеток.

Клетка состоит из мембраны, цитоплазмы, ядра, рибосом, митохондрий, транспортных молекул тРНК (рибонуклеиновой –к-ты), матричных мРНК, рибосомных рРНК и др. В ядре клетки находится 46 хромосом

При облучении клетки, например, бета-частицами, прежде всего, повреждается мембрана. Если учесть, что давление внутри клетки больше, чем в межклеточном пространстве, то через образовавшиеся отверстия будет вытекать цитоплазма. В этом случае ядро вырабатывает ферменты, которые тРНК транспортируют к местам повреждений мембраны и зашивают отверстия. Таким образом, тРНК вместо того, чтобы заниматься своим делом — транспортировать аминокислоты в рибосомы для синтеза белка, занимаются ремонтом мембран. Если интенсивность облучения превышает некоторый предел, то тРНК задачу ремонта мембраны решить не могут и клетка погибает. При облучении бета-частицами самих молекул тРНК они повреждаются и не могут выполнять свои функции.

При облучении рибосом, за счет разрушений рРНК и белка, в рибосоме может быть построен другой белок, который ведет себя как инородное тело. Такое облучение не всегда представляет большую опасность, так как в последующих циклах может быть сформирован и свой белок. Повреждение матричных мРНК также может привести к формированию чужого белка. Если в последующих циклах облучение отсутствует или не приводит к разрушению мРНК, то информация для строительства белка будет достоверной. В обоих случаях дефектный белок поступит в кровь, и с помощью иммунной системы будет выведен из организма естественным путем.

Наиболее драматичная ситуация возникает, если поражаются хромосомы и их главная часть - молекулы дНК. В этом случае клетка или погибает или начинает бесконечно делиться.

Степень разрушения клетки зависит не только от поглощенной дозы, но и ее распределения во времени. Если полученная доза растянута во времени, то ущерб будет меньше. Особенно это касается делящихся клеток. Впрочем последствия для делящихся клеток во многом зависят от того, на какой фазе деления клетки имело место облучение. Возможны три варианта последствий облучения клетки:

-полное выживание клетки без последствий;

-процесс выживания и деления осложнен и клетка погибает;

-появление живой, но измененной клетки.

Третий вариант наиболее опасен. При облучении делящейся соматической клетки возможно развитие рака, так как может быть порожден процесс бесконтрольного деления измененных клеток.

Кровь— непрозрачная, клейкая жидкость красного цвета, солоноватого вкуса, состоящая из двух частей: плазмы форменных ферментов (эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов). Плазма состоит (на 90—9 1 %) из воды и сухого остатка (9- 10 %), в котором имеются белки и соли. Основную массу форменных элементов крови составляют эритроциты. Это самые многочисленные элементы крови. Образуются эритроциты в красном костном мозге, а разрушаются в печени и селезенке. Они выполняют ряд важных функций:

1) поглощение кислорода в легких и перенос его в капилляры, поглощение углекислоты в капиллярах тканей и доставка ее в легкие;

2) сохранение активной реакции крови;

3) поддержание ионного состава крови;

4) участие в водно-соленом обмене;

5) адсорбция токсинов.

При облучении крови ионизирующими лучами количество эритроцитов ежесуточно снижается в результате - дефицит кислорода в костном мозге нарушает его способность восстанавливать кроветворение.

Лейкоциты — типичные ядерные клетки. Они выполняют защитную функцию в борьбе с инфекцией. Лейкоциты принимают участие в создании иммунитета, вырабатывая антитела, а также освобождают организм от погибших клеток. При облучении ионизирующими лучами крови количество лейкоцитов уменьшается пропорционально полученной дозе. Сокращение лейкоцитов снижает сопротивляемость организма человека инфекциям.

Лимфоциты — наиболее чувствительный показатель тяжести поражения от ионизирующих излучений. Сокращение числа лимфоцитов наблюдается сразу после облучения и достигает максимума на 1—3 сутки, тем самым подавляется иммунная система.

Тромбоциты- играют важную роль в процессе свертывания крови. При облучении ионизирующими лучами их количество падает, а следовательно, появляются проблемы со свертываемостью крови.

Действие ионизирующих излучений на клетки крови; заболевания крови: лейкоз, лейкопения, анемия, тромбоцитопения.

Последствия облучения человека могут проявляться в двух вариантах: детерминированные и стохастические (случайные) эффекты.

Детерминированные эффекты. В основе возникновения после облучения этих эффектов лежит превышение количества погибших клеток над числом образованных. Если ткань жизненно важна и существенно повреждена, то конечным результатом может быть смерть организма. Детерминированные эффекты наблюдаются при дозах 100 рад и более при облучении всего тела или локального облучения тканей.

К детерминированным эффектам относят:.

-опустошение красного костного мозга, проявление лучевой болезни;

Под лучевой болезнью человека понимают комплекс проявлений поражающего действия ионизирующих излучений на организм. Многообразие проявлении зависит от того, общее это облучение или местное, внешнее или внутреннее, однократное, пролонгированное или хроническое, равномерное или неравномерное и др.

В зависимости от поглощенной дозы костномозговая. форма ОЛБ подразделяется по степени тяжести:

1 (легкая) — наблюдается при дозах 1—2 Гр. Скрытый период продолжается две-три недели, после чего появляется недомогание, общая слабость, тошнота, головокружение, периодическое повышение температуры. Заметные изменения в составе крови, как правило, в результате лечения человек выздоравливает.

2 (средней тяжести) — наблюдается при дозах 2—4 Гр. Скрытый период длится около недели. Признаки заболевания выражены более ярко. Появляется рвота, головные боли, наблюдаются кровоизлияния и потеря аппетита. Летальность может достигать 30 %. Выздоровление при лечении наступает через 1,5—2 месяца.

З (тяжелая) — наблюдается при дозах 4—б Гр. Скрытый период составляет несколько часов. Появляется сильная головная боль, рвота, понос с кровью, интенсивное выпадение волос. Летальность может составлять 80—100 %. Выздоровление при лечении может наступить через 6—8 месяцев.

4 (крайне тяжелая) — наблюдается при дозах 6—10 Гр. Скрытого периода нет. Признаки заболевания проявляются сразу. Летальность достигает 100 %. Причинами смерти чаще всего являются кровоизлияния или инфекционные заболевания, так как иммунная система подавляется полностью.

-нарушение репродуктивной функции;

- лучевая катаракта;

-неопухолевые формы поражения кожи;

-сокращение продолжительности жизни и др.

Стохастические эффекты - эффекты, возникающие, когда облученная клетка не гибнет, а изменяется. Изменившаяся, но жизнеспособная клетка может дать в результате деления целый клон (новое поколение) измененных клеток. Как правило, развитие такого клона может быть подавлено, а любой выживший клон будет с большой вероятностью уничтожен или изолирован защитными механизмами организма. Но если этого не произошло, то после продолжительного периода времени, называемого латентным периодом, может развиться рак.

При поражении половой клетки появляются наследственные эффекты.

Стохастические (случайные) эффекты могут быть как при больших, так и при малых дозах облучения. Летальный период может быть значительным, сильно различаться по продолжительности у отдельных людей и зависит от вида рака. Степень тяжести заболевания не зависит от величины дозы, но по мере увеличения дозы растет частота, то есть вероятность выхода эффектов.

При малых дозах (менее 1 Гр) заболевания раком носят случайный характер, как и другие заболевания. Особенностью диапазона стохастических эффектов является то, что в его пределах может быть и хроническая лучевая болезнь (ХЛБ).

ХЛБ представляет собой клинический синдром, формирующийся медленно, постепенно, при длительном воздействии на организм ионизирующего излучения, разовые и суммарные дозы которых превышают принятые предельно допустимые для профессионального облучения.

Дата добавления: 2015-04-24