Действие ионизирующего излучения на живой организм


При изучении действия ионизирующего излучения на организм были определены следующие особенности:

  1. Высокая эффективность воздействия поглощенной энергии. Малые количества поглощенной энергии излучения могут вызвать глубокие биологические изменения в организме.
  2. Наличие скрытого, или инкубационного, периода проявления действия ионизирующего излучения. Этот период часто называют периодом мнимого благополучия. Продолжительность его сокращается при облучении в больших дозах.
  3. Действие от малых доз может суммироваться или накапливаться. Этот эффект называется кумуляцией.
  4. Излучение воздействует не только на данный живой организм, но и на его потомство. Это так называемый генетический эффект.
  5. Различные органы живого организма имеют свою чувствительность к облучению. При ежедневном воздействии дозы 0,002-0,005 Гр уже наступают изменения в крови.
  6. Не каждый организм в целом одинаково реагирует на облучение.
  7. Действие ионизирующих излучений на организм зависит от частоты облучения. Одноразовое облучение в большой дозе вызывает более серьезные последствия, чем многократное облучение с малой дозой.
  8. Степень поражения организма зависит от размера облучаемой поверхности.

Действие ионизирующего излучения на биологические объекты условно можно подразделить на: 1) первичные физико-химические процессы, возникающие в молекулах живых клеток и окружающего их субстрата; 2) нарушения функций целого организма как следствие первичных процессов [8].

В результате облучения живой ткани, как и в любой среде, поглощается энергия и возникают возбуждение и ионизация атомов облучаемого вещества. Поскольку у человека (и млекопитающих) основную часть массы тела составляет вода (около 75%), первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизацией молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов типа ОН и Н и последующими цепными каталитическими реакциями (в основном окислении этими радикалами молекул белка). Это есть косвенное (непрямое) действие излучения через продукты радиолиза воды. Прямое действие ионизирующего излучения может вызвать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие изменения.

Необходимо заметить, что прямая ионизация и непосредственная передача энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. Так, при смертельной дозе, равной для человека 6 Гр на все тело, в 1 см3 ткани образуется 1015 ионов, что составляет одну ионизованную молекулу воды из 10 млн. молекул.

В дальнейшем под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим законам жизни и гибели клеток.

Наиболее важные изменения в клетках: а) повреждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата облученной клетки; б) блокирование процессов обновления и дифференцировки клеток; в) блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

Наиболее радиочувствительными являются клетки постоянно обновляющихся (дифференцирующихся) тканей некоторых органов (костный мозг, половые железы и т.п.). Причем стволовые клетки претерпевающие множество делений, наиболее радиочувствительны. Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям в тканях, в функциях отдельных органов и в межорганных взаимосвязанных процессах организма, которые вызывают различные деструктивные последствия для организма или его гибель [8].