Распределение органов и тканей по группам критических органов

Биологические эффекты и последствия ионизирующего облучения человека

Проявления лучевых поражений многообразны и вариабельны по тяжести, что объясняется сложной взаимосвязью таких факторов как особенностей облучаемого индивидуума и воздействующего агента (ИИ), состояния окружающей среды.

Установлено, что существенное значение имеет чувствительность к лучевому воздействию. Так, например, диапазон смертельной дозы облучения для человека находится в пределах от 2500 мЗв до 6000 мЗв, однако в значительной мере данный биологический эффект зависит от особенностей человеческого организма. При этом большое значение имеют: состояние нервно-эндокринной регуляции и общего физического здоровья, наличие или отсутствие хронических заболеваний, физиологическое состояние организма (лактация, беременность, хроническое переутомление, недоедание и т.д.), пол и возраст человека (дети, старики более чувствительны к лучевому воздействию).

Наиболее чувствительны к воздействию излучений беременные. Самый опасный период в этом отношении – это стадия закладки органов эмбриона (4 – 12 недель беременности). Эмбрион может погибнуть и беременность не развиваться, либо эмбрион развивается, но в дальнейшем плод будет нежизнеспособным. Жизнеспособный плод обычно имеет различные уродства. Так, например, в Хиросиме было обследовано 98 женщин, бывших беременными в момент атомной бомбардировки, из них 30 женщин получили лучевую болезнь, у остальных видимых признаков этого заболевания не было. Смертность новорожденных от матерей с лучевой болезнью составила 33%, от матерей без явных признаков лучевой болезни – 9%, в контрольной группе смертность новорожденных была не более 4 – 6%.

Чувствительность органов, различных тканей и частей тела человека к лучевому воздействию также неодинаковая. Так, клетки кроветворных органов и половых желез наиболее радиочувствительны и поражаемы, а клетки кожи и костей более устойчивы к облучению. В связи с этим существует специальная градация так называемых «критических органов и тканей» по группам (таблица 12.5).

Таблица 12.5.

Группа критических органов	Критические органы или ткани
I   II     III	Все тело, гонады, красный костный мозг   Мышцы, щитовидная железа, жировая ткань, печень, почки, желудочно-кишечный тракт, легкие и др., не относящиеся к I и III группам   Кожный покров, костная ткань, кисти, предплечья, лодыжки, стопы

Чувствительность тканей к облучению прямо пропорциональна интенсивности клеточного обмена и обратно пропорциональна их дифференцировке. Тяжесть лучевого поражения зависит от того, какой орган облучается, каково объемное распределение излучения в тканях, от того, облучается ли все тело или только какая-то его часть.

Например, доза 6000 мЗв смертельна для человека при тотальном облучении, но та же доза на ограниченном участке тела, например на кистях рук, переносится легче.

Эффект облучения зависит также и от особенностей воздействующего агента:

· дозы,

· времени облучения,

· вида излучения,

· энергии излучения.

Чем больше поглощенная доза, т. е. чем больше поглощенной энергии в массе биологического объекта, тем более выражен поражающий эффект. Например, доза 250 мЗв вызывает у человека изменения в крови и обратимые клинические проявления, доза 1000 мЗв способствует развитию лучевой болезни, доза 6000 мЗв смертельна.

В прогнозе последствий облучения большое значение имеет фактор времени. Дробность облучения важнее для сохранения жизни, хотя общая суммарная доза может быть численно равна абсолютно смертельной.

Снижение мощности дозы излучения, т. е. дозы, отнесенной к единице времени, даже при одной и той же поглощенной дозе уменьшает биологический эффект.

На результат лучевого воздействия влияет также пространственное распределение поглощенной энергии в ткани. Вид и энергия излучения определяют плотность ионизации в биологической ткани, отсюда следуют различия биологического эффекта. Имеется зависимость величины биологического эффекта хронического облучения данным видом ионизирующего излучения от линейной передачи энергии (ЛПЭ) этого вида излучения. Эта зависимость определяется взвешивающим коэффициентом. С увеличением ЛПЭ повышается взвешивающий коэффициент.

Наконец, состояние внешней среды и обстановка (например, труда рентгенолога) в момент облучения может в известной мере влиять на характер клинических проявлений лучевого воздействия.

Есть данные о положительном влиянии холода и пониженного барометрического давления при облучении. Сопутствующие неблагоприятные факторы в момент облучения (шум, вибрация, токсичные газы, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение, нагревающий микроклимат) отягощают лучевые поражения.

Исследований в этом направлении пока немного, но выработана общая принципиальная позиция, а именно: в производственных условиях, связанных с лучевым воздействием, должны быть исключены все дополнительно отягощающие факторы, неблагоприятно влияющие на самочувствие, работоспособность и здоровье людей. Многообразие факторов, определяющих влияние излучения на организм, объясняет полиморфизм клинического проявления лучевого поражения.

И так, результатом влияния ионизирующих излучений на организм человека, могут быть как специфические биологические эффекты, так и неспецифические проявления.

В настоящее время различают детерминированные (пороговые) и стохастические (вероятностные) специфические биологические эффекты ионизирующего облучения человека.

Детерминированные – это клинически значимые эффекты, которые проявляются в виде конкретной патологии, например острой лучевой болезни (ОЛБ) или хронической лучевой болезни (ХЛБ), лучевых ожогов (местные лучевые поражения кожи и слизистых оболочек), катаракты хрусталика глаза, клинически регистрируемых нарушений гемопоэза, временной или постоянной стерильности и др.

По А.К. Гуськовой (2001) ОЛБ представляет собой нозологическую форму, характеризующуюся совокупностью поражений ряда органов и тканей, в результате чего формируются основные клинические синдромы заболевания – костномозговой, кишечный и церебральный, а также переходные формы и их сочетания.

ОЛБ от внешнего облучения возникает в результате кратковременного (мгновенного или в течение нескольких часов-суток) воздействия на все органы и ткани организма или большую их часть гамма и/или нейтронного излучения в дозе, превышающей 1 Гр (1 Зв).

Т.е. детерминированные эффекты имеют порог и возникают при кратковременном воздействии больших доз радиации.

Тяжесть детерминированных эффектов напрямую зависит от поглощенной дозы облучения: чем выше доза, тем тяжелее поражение.

При облучении в дозах от 1 до 10 Гр формируется костномозговая форма ОЛБ (типичная форма), от 10 до 20 Гр – кишечная форма, от 20 до 50 – токсимическая форма (массивное поражение практически всех паренхиматозных органов), свыше 50 Гр – поражение ЦНС (церебральная форма ОЛБ).

Хроническая лучевая болезнь (ХЛБ) – это форма лучевой патологии, которая развивается при длительном (месяцы, годы) воздействии на организм ИИ в дозах, существенно (в 10 раз и более) превышающих уровни, допустимые для профессионалов. По данным А.К. Гуськовой (2001) для развития ХЛБ уровень доз должен превышать 0,1 Гр/год и суммарно достигать величины не менее 0,7 – 1,5 Гр. Сроки развития ХЛБ варьируются в пределах от 1 – 2 до 5 – 10 лет.

Детерминированные эффекты могут быть и отдаленными, т.е. развиваться через длительный срок после облучения. К этим последствиям, например, относятся гипопластические, дистрофические и склеротические изменения в различных органах, эндокринные нарушения, нефросклероз, поражения сердца, сосудов, в том числе капилляров, лучевая катаракта и другие.

Для стохастических (вероятностных, случайных) эффектов, в отличие от детерминированных, не существует дозового порога.

Согласно принятой международным сообществом консервативной радиобиологической гипотезе, сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения отдаленных стохастических медицинских последствий – это, прежде всего, канцерогенные, генетические и тератогенные эффекты.

Однако вероятность их возникновения тем меньше, чем ниже доза облучения.

Доказано существование двух видов стохастических эффектов облучения.

Первый возникает в соматических клетках и может быть причиной развития рака в облученном организме (поздние соматико-стохастические эффекты).

Второй вид, появляющийся в зародышевой ткани половых желез, может привести к наследуемым нарушениям у потомства облученных людей (наследственные генетические эффекты).

Отдаленный эффект облучения соматического порядка представлен хронической лучевой болезнью, которая возникает при длительном облучении человека в малых дозах, превышающих допустимые величины. Здесь стоит уточнить о том, что дозы облучения населения, полученные от техногенных источников, в подавляющем большинстве случаев относятся к категории малых доз. Ими можно считать дозы 0,1 Зв и меньше с мощностью дозы 0,1 Зв/год и меньше.

Наряду с хронической лучевой болезнью к данным отдаленным последствиям лучевого воздействия относятся также повышенная вероятность злокачественных заболеваний, катаракты хрусталика, сокращение продолжительности жизни. Частота лейкемии среди лиц, подвергающихся воздействию ионизирующих излучений, выше, чем у населения в целом.

Например, у жителей Хиросимы лейкемия возникала в 8 раз чаще, чем у необлученного населения. В литературе описаны случаи злокачественных новообразований различной локализации через 20 – 25 лет после прекращения контакта с радиоактивным излучением. Описаны случаи рака кожи рук у рентгенологов, рака легких у шахтеров свинцовых рудников, подвергавшихся воздействию радиоактивных газов в шахтах, остеосарком у работниц, имеющих контакт на производстве с радиоактивным фосфором, и т.д.

Однако пока нет единого мнения о минимальных дозах, вызывающих такие отдаленные последствия. Эффект лучевого воздействия определяется многочисленными факторами, трудно поддающимися анализу и количественному учету.

Данные о сокращении продолжительности жизни человека пока противоречивы. Однако, по мнению большинства радиологов, сокращение жизни человека при тотальном облучении составляет 1 – 15 дней на 10 мЗв, что связано в значительной мере с ускорением старения и ослаблением естественной резистентности организма к инфекциям.

Генетические эффекты традиционно подразделяются на три категории: генные мутации, хромосомные аберрации и многофакторные нарушения.

Радиобиологи считают, что у человека вероятность возникновения мутаций будет определяться той суммарной дозой, которая набирается от зачатия родителей вплоть до зачатия ими ребенка. Качественно мутации от радиоактивности не отличаются от мутаций спонтанных.

По мутагенному эффекту порога дозы нет. Генетические изменения могут проявляться в последующих поколениях, так как мутации, передаваемые по наследству, могут быть связаны с морфологическими, физиологическими, биохимическими изменениями. Чем большее число людей подвергается облучению, тем больше опасность мутаций у населения в целом.

МКРЗ рекомендовал оценивать вероятность появления тяжелых проявлений наследуемых нарушений во всех поколениях величиной 1*10^-2 на дозу облучения родителей 1 Зв, что может использоваться для оценки общего ущерба в радиационной защите населения; вероятность проявления эффекта у ребенка в первом поколении в несколько раз меньше.

Увеличение числа хромосомных аберраций в соматических клетках отмечено у лиц, профессионально связанных с облучением, особенно в аварийных ситуациях. Наиболее чувствительны к радиоактивному излучению половые клетки. Так, доза 2000 мЗв – 4000 мЗв вызывает гибель яичников, а доза 6000 мЗв на яички приводит к полной стерилизации. При этом клетки, вырабатывающие половые гормоны, остаются жизнеспособными. Следовательно, облучение гениталий приводит к бесплодию, но не к кастрации.

Выше речь шла о последствиях воздействия на организм преимущественно внешнего ионизирующего облучения. Однако важное значение имеют и поражения, возникающие при непосредственном контакте с радиоактивными веществами (РВ) – при наружном и внутреннем заражении.

Биологические эффекты, связанные с радиоактивным заражением рассматривается «радиационной токсикологией».

На практике возможно одновременное или последовательное влияние на организм ионизирующего излучения и поражающих факторов нелучевой этиологии (термическое влияние, механические травмы, токсическое действие тяжелых металлов и др.) – такое воздействие называется комбинированным радиационным поражением (КРП).

Имеют место также сочетанные радиационные поражения (СРП) – возникают при одновременном или последовательном воздействии внешнего излучения, аппликации на кожу и слизистые оболочки радионуклидов, их поступлении внутрь организма через органы дыхания и пищеварения, а также раневые и ожоговые поверхности.

Многочисленными исследованиями неоспоримо доказано, что радиационное воздействие является причиной различных неспецифических проявлений в состоянии здоровья населения.

Существуют сведения о действии ионизирующего излучения на иммунобиологическую резистентность организма. Установлено, что большая часть лимфоцитов обладает высокой чувствительностью к радиации и эффекты их гибели наблюдаются уже при дозах 0,5 Гр – 10,0 Гр как внешнего так и внутреннего (радионуклидами Sr-90, Cs-137) облучения.

Происходит ослабление как естественного, так и искусственного иммунитета. Изучение иммунного статуса у 2425 жителей региона СИЯП выявило что, формирование вторичной иммунологической недостаточности достоверно выше, чем в контроле, при этом установлено, что равномерно супрессированный тип иммунной системы обусловливает имеющуюся высокую частоту инфекционных болезней, болезней органов дыхания бактериальной и вирусной природы.

Достоверно чаще среди детей, подвергшихся влиянию следа ядерного взрыва на Тоцком полигоне, наблюдались отклонения в иммунной системе с персистенцией респираторной инфекции (2,26 – 5,26% против контрольного показателя – 0,48%). А у детей – коренных жителей региона СИЯП (по Павлодарской области) инфекционные заболевания имеют склонность к хроническому течению, причем, если родители детей проживали рядом с полигоном, то у последних была повышенная склонность к респираторным вирусным инфекциям (40±13% против 10±15%).

У работников, имеющих контакт с излучением, затягиваются и утяжеляются такие заболевания, как грипп, ОРЗ, пневмония, бронхит и т.д. Неспособность создать стойкий искусственный иммунитет к определенным инфекциям обусловливает существование прослойки населения, готовой к восприятию специфических инфекций (холера, брюшной тиф, полиомиелит, туберкулез).

По некоторым данным в зоне повышенного облучения инфекции стоят на третьем месте среди причин смерти, а на первом и втором, соответственно, - болезни системы кровообращения и злокачественные новообразования.

Индикаторными болезнями при влиянии малых доз радиации считаются, после новообразований и болезней крови, также заболевания эндокринной системы. В зоне влияния СИЯП в Карагандинской области в структуре общей заболеваемости болезни эндокринной системы, однако, занимают шестое место, среди которых диффузный зоб составил 74,3%, сахарный диабет – 14,3%, нарушения обмена веществ – 11,4%.

Среди жителей населенных мест, загрязненных радионуклидами, выявлена повышенная распространенность ишемической болезни сердца, артериальной гипертензии и нарушений ритма сердца, а также других заболеваний сердечно-сосудистой системы. Это может быть следствием снижения активности фибринолиза и нарушения функционального состояния стенок сосудов в сторону тромбогенности, снижения концентрации липидов высокой плотности под воздействием радиоактивных веществ.

У жителей Майского района Павлодарской области установлено влияние радиационного фактора в распространении (у 1/3 обследованных) железодефицитной анемии.

Ряд исследований свидетельствует о преобладании в зонах радиационного загрязнения, по сравнению с контрольными районами, таких нозологий как болезни органов пищеварения (хронические гастриты с преобладанием атрофических), костно-мышечной системы (остеохондроз, артриты и др.), мочеполовой системы, кожи и подкожной клетчатки, осложнений беременности и родов, нервной системы.

Дата добавления: 2014-12-25