Детерминированные эффекты

Классификация возможных последствий облучения

Нарушение физиологических процессов.

Нарушение биохимических процессов;

Образование свободных радикалов и окислителей;

Поглощение энергии излучения клетками и тканями организма;

Однако описанная последовательность событий - от атомарного до организменного уровня - прерывается на самой ранней стадии после образования радикалов путем их уничтожения естественными механизмами. Кроме уничтожения радикалов в организме существуют и постоянно действуют механизмы репарации повреждений на всех уровнях организации, включая репарации ДНК; образование новых клеток вместо погибших как от облучения, так и от апоптоза, компенсация других морфологических и функциональных повреждений. Радиобиологами делается обоснованный вывод о том, что «реализация вредного эффекта на более низком уровне биологической организации не обязательно должна транслироваться на более высокий уровень». Основой повреждения, приводящего к гибели клетки, как теперь установлено, является повреждение ДНК в виде образования двухнитьевых разрывов, одного или нескольких. Отсюда следует, что радиационная гибель клетки не отличается от общебиологического феномена клеточной гибели.

В табл. 4.1 показаны основные стадии радиобиологических процессов:

Название стадии	Время протекания, с	Основные процессы
Физическая и физико-химическая	10^-18 – 10^-8	Ионизация, образование соединений с ненасыщенной химической связью (образование радикалов)
Химическая	10^-14- 10^-4	Образование первичных поражений ДНК вследствие реакций со свободными радикалами
Биохимическая (субклеточная)	10^-4 - 10^5	Восстановление (репарация) повреждений. Образование нерепарируемых повреждений (мутаций) в результате их взаимодействия
Биологическая (клеточная)	10^5 - 10^8	Гибель клеток или изменение их свойств в результате мутаций

Открытие рентгеновского излучения и естественной радиоактивности стало началом развития новой науки – радиационной биологии (радиобиологии). Радиобиология — наука, изучающая действие ионизирующих излучений на живые объекты.

Биологические последствия облучения ионизирующим излучением человека в зависимости от условий их проявления разделяют:

а) на детерминированные эффекты (неизбежные, неслучайные, предопределенные), проявляющиеся после некоторой «пороговой», большой дозы облучения;

б) на стохастические эффекты (случайные), проявляющиеся случайным образом у людей, облученных малыми дозами.

Рис. 4.1 Классификация возможных последствий облучения людей

Радиологами было установлено, что некоторые патологии, такие как эритема (лучевой ожог), дерматит, катаракта глаз (помутнение хрусталика), лучевая болезнь (острая и хроническая), лучевое бесплодие (временная или постоянная стерилизация) могут быть вызваны ионизирующим излучением. Ученые, изучавшие механизмы, влияющие на возникновение подобных эффектов, вскоре обнаружили, что данный эффект проявляется только при превышении определенного порогового уровня и что при превышении определенного диапазона, в котором эффект от поглощенной дозы зависит от чувствительности человека, обязательно возникает патология. Причины таких эффектов обусловлены быстрой гибелью большого количества клеток и невозможностью их быстрого восстановления, т. е. невосполнимой утратой клеток, выполняющих определенную функцию.

Детерминированные эффекты являются результатом различных процессов – главным образом, гибели и замедленного деления клеток, вызванных сильным облучением. При значительных дозах ионизирующего излучения функция ткани, подвергшейся облучению, может быть нарушена. При превышении порогового уровня дозы тяжелые последствия конкретного детерминированного эффекта усиливаются по мере возрастания дозы.

В течение последующих нескольких десятилетий ученые (в основном радиобиологи) смогли достаточно точно определить значения каждого из порогов и выявить взаимосвязь между возможностью нанесения ущерба здоровью и уровнем облучения для каждого вида эффекта. Все такие эффекты, имеющие порог возникновения, были названы детерминированными эффектами, а взаимосвязь, соответствующая условиям и периоду их возникновения, была названа «пороговой моделью» (см. рис.4.2). Наклон прямой объясняется неодинаковостью индивидуальной радиочувствительности человека к ионизирующему излучению.

Существует строгая зависимость проявления эффекта излучения от дозы, т. е. от количества переданной энергии. При этом компенсаторные возможности организма существенно влияют на проявление детерминированных эффектов. Если облучение хроническое или повторяется многократно и каждое воздействие подпороговое, то для достижения порога требуется значительно большая доза. Так, например, согласно публикации МКРЗ 60, для угнетения кроветворения при остром облучении достаточно дозы 500 мЗв, а при хроническом воздействии по 400 мЗв в год порог наступит через 50 лет по достижении 20 Зв.

Стерильность у женщины при ежегодном облучении в дозе 200 мЗв наступит по достижении 7 Зв, что в 3 раза больше, чем при остром лучевом воздействии. Следовательно, когда устанавливается пороговая доза, то в большинстве случаев определяющим условием является мощность дозы, т. е. поглощение энергии излучения в единицу времени. Чем меньше время, тем выше эффект, поскольку для ликвидации повреждений необходимо время, которого у организма недостаточно при облучении с высокой мощностью дозы. Наоборот, чем меньше мощность дозы, т. е. чем меньше повреждений происходит в единицу времени, тем выше вероятность компенсировать повреждения.

Детерминированный

эффект

Доза

Рис.4.2. Порог дозы

Таблица 4.2 Примеры порогов возникновения детерминированных эффектов

Орган	Доза [Гр]	Эффект	Время ожидания
Хрусталик глаза		Катаракта	От 6 месяцев до нескольких лет
Кожа		Эритема	От 1 до 3 недель
Гонады		Стерильность	Несколько недель
Весь организм	0,5	Рвота	1-ый день
	5-15	Смерть	От 10 до 20 дней
	>15	Смерть	От 1 до 5 дней

Как видно из табл. 4.2 возникновение детерминированного эффекта маловероятно при получении поглощенной дозы острого облучения менее 0,5 Гр.

Дата добавления: 2014-01-06