Екологія - Васюкова Г.Т. - 6.5. Біологічна дія різних видів випромінювання

Вплив радіонуклідів на організм істотно залежить від його фізичних властивостей (тип і енергія випромінювання), дози, форми сполуки, що вводиться, шляху і ритму надходження, особливостей розподілу, ефективного періоду напіврозпаду, що визначає тривалість променевого впливу, фізіологічних і генетичних особливостей організму. У залежності від перерахованих факторів той самий радіонуклід може істотно чи помірковано зменшувати природну тривалість життя виду, або не робити впливу чи навіть трохи збільшувати його в порівнянні з адекватним контролем (на 10-15%).

Ефективність різних видів випромінювання визначається просторовим розподілом первинних біофізичних подій, що зумовлюють кінцевий біологічний ефект.

По Neary G J.(1960), для швидких нейтронів ефект зменшення середньої тривалості життя пацюків при дозі 0,16 Гр. у тиждень еквівалентний тому ж ефекту для гамма-випромінювання при дозі 2,1-1,1 Гр. у тиждень. Гамма-випромінювання при низьких потужностях доз постійно й істотно менш ефективне, ніж опромінення при високих потужностях доз. Ефект при опроміненні нейтронами в меншому ступені залежить від потужності дози

Випромінювання з високою лінійною передачею енергії (ЛПЕ) більш ефективно викликає хромосомні аберації, ніж випромінювання з низкою ЛПЕ. Відносна біологічна ефективність (ВБЕ) для утворення хромосомних аберацій у лімфоцитах периферичної крові людини для альфа-частинок у 10-30 разів вища в порівнянні з рентгенівським і гамма-випромінюванням.

Біологічну дію іонізуючого випромінювання умовно можна поділити на:

1) первинні хімічні, фізико-хімічні процеси, що виникають у молекулах живих клітин і їхньому навколишньому субстрату;

2) порушення функцій організму як наслідок первинних процесів.

Оскільки у людини основну масу тіла складає вода (75%), первинні процеси багато в чому визначаються поглинанням випромінювання водою клітин, іонізацією молекул води з утворенням високоактивних у хімічному відношенні вільних радикалів і наступними ланцюговими реакціями (в основному окислювання цими радикалами молекул білків). Це непряма дія випромінювання.

Пряма дія іонізуючого випромінювання може викликати розщеплення молекул білка і молекул нуклеїнових кислот, розрив найменш міцних зв'язків, відрив радикалів і інші денатураційні зміни.

Необхідно відмітити, що пряма іонізація і безпосередня передача енергії тканинам тіла не пояснюють дії випромінювання. Так, при абсолютній смертельній дозі, яка дорівнює для людини 6 Гр на все тіло, у 1 кубічному сантиметрі тканини утвориться одна іонізована молекула на 10 мільйонів молекул.

Надалі, під дією первинних процесів у клітинах виникають функціональні зміни, що підкоряються вже біологічним законам життя і ведуть до загибелі клітин.

Зміни на клітинному рівні, загибель клітин призводять до таких порушень у тканинах, у функціях окремих органів і в межах взаємозалежних процесів в організмі, що викликають різні наслідки для організму чи загибель організму.

Найбільш важливими змінами в клітинах є:

а) ушкодження механізму мітозу (розподілу) і хромосомно
го апарата опроміненої клітини;

б) блокування процесів відновлення клітин;

в) блокування процесів проліферації і наступної фізіологічної регенерації тканин.

Самі ранні ефекти в клітинах викликаються не мітотичною загибеллю, а звичайно зв'язані з ушкодженням мембран. Складовою частиною біологічних мембран є ліпіди. Запасні жири в тканинах також являють собою ліпідну фазу. Не дивно, що увага дослідників, що вивчають вплив іонізуючого випромінювання на живий організм, спрямована на пошук продуктів радіаційно-хімічного окислювання жирів у ліпідних фазах тканин. Процес радіаційно-хімічного окислювання жирі в у тканинах міг виявитися останньою крапкою дії радіації на організм з утворенням високотоксичних сполук, здатних зробити згубну дію. Справа в тім, що автоокислення ліпідів у рідкій фазі являє собою ланцюговий вільно-радикальний процес, де ланцюг окислювання веде вільний радикал.

Незважаючи на відсутність достовірних даних про нагромадження перекисів у ліпідах, опромінених організмів, безсумнівним є той факт, що ліпіди з печінки опромінених тварин мають інші властивості, ніж ліпіди неопромінених.

Ліпіди, вилучені з печінки опромінених тварин, володіють зниженою антиоксидантною активністю.

Радикально-вільно-радикальні ланцюгові реакції, ініційовані дією іонізуючого випромінювання, можуть приводити до вторинного ушкодження клітинних і тканинних структур. Продукти клітинної деградації підлягають утилізації поряд з фізіологічними втратами й зумовлюють додаткове навантаження на клітини. Фагоцитоз і переробка продуктів деградації супроводжуються різкою активацією енергетичного обміну макрофагів і генерацією ряду високоактивних вільно-радикальних форм кисню (АФК), які нейтралізуються фізіологічними антиоксидантними системами організму. Недостатність антиоксидантного захисту в умовах надлишкової продукції АФК може призвести до порушення фізіологічної рівноваги і появи токсичної дії кисневих радикалів, що підсилюють згубний ефект радикалу. Знову утворені продукти розпаду служать новим стимулом фагоцитарної активності макрофагів.

Відповідно може виникнути і підтримуватися хибне коло: утворення продуктів клітинної деградації - стимуляція макрофагів - фагоцитоз і секреція АФК - виснаження фізіологічних антиоксидантних систем - посилення процесів перекисного окислювання ліпідів - ушкодження нових органів і тканин.

Тривала стимуляція може призводити до розвитку функціональної недостатності моноцитарно-макрофагальної системи і, як наслідок, до зриву виконуваної нею функції, а саме: ослаблення протипухлинного і протиінфекційного імунітету, порушення різних метаболічних процесів, у тому числі обміну заліза, холестерину і вуглеводів, деградації власних клітин і тканин.

При дослідженні біохімічних показників сироватки крові порушення знайшли у 27% ліквідаторів аварії на ЧС. Порушення в метаболізмі заліза мали місце в 48-51 % ліквідаторів.