Радиоактивность

Страница 2

- 9 - энергии, вылетают из электронной оболочки и, будучи положитель- но заряженными, производят ионизацию атомов среды [4]. 1.3. Дозы облучения Поглощенная доза - энергия ионизирующего излучения, погло- щенная облучаемым телом (тканями организма), в пересчете на единицу массы. Измеряется в системе СИ в грэях (Гр). Эквивалентная доза - поглощенная доза, умноженная на коэф- фициент, отражающий способность данного вида излучения повреж- дать ткани организма. Измеряют в системе СИ в единицах, называ- емых зивертами (Зв). Эффективная эквивалентная доза - эквивалентная доза, умно- женная на коэффициент, учитывающий разную чувствительность раз- личных тканей к облучению. Коллективная эффективная эквивалентная доза - эффективная эквивалентная доза, полученная группой людей от какого-либо ис- точника радиации. Измеряется в человеко-зивертах (чел-Зв). Полная коллективная эффективная эквивалентная доза - кол- лективная эффективная эквивалентная доза, которую получат поко- ления людей от какого-либо источника за все время его дальней- шего существования [39]. 1.4. Биологическое действие различных видов излучения Влияние радионуклида на организм существенно зависит от его физических свойств (тип и энергия излучения), дозы, формы вводимого соединения, пути и ритма поступления, особенностей

- 10 - распределения, эффективного периода полураспада, определяющего длительность лучевого воздействия, физиологических и генетичес- ких особенностей организма. В зависимости от перечисленных фак- торов один и тот же радионуклид может либо существенно или уме- ренно уменьшать естественную продолжительность жизни вида, либо не оказывать влияния или даже несколько увеличивать ее по срав- нению с адекватным контролем (на 10-15%) [37]. Эффективность различных видов излучения определяется пространственным распределением первичных биофизических собы- тий, которые обусловливают конечный биологический эффект. По Neary G.J.(1960), для быстрых нейронов эффект уменьше- ния средней продолжительности жизни мышей при дозе 0,16 Гp в неделю эквивалентен тому же эффекту для гамма-излучения при до- зе 2,1-1,1 Гp в неделю [38]. Гамма-излучение при низких мощнос- тях доз постоянно и существенно менее эффективно, чем облучение при высоких мощностях доз. Эффект при облучении нейтронами в меньшей степени зависит от мощности дозы [58]. Излучение с высокой линейной передачей энергии (ЛПЭ) зна- чительно более эффективно вызывает хромосомные аберрации, чем излучения с низкой ЛПЭ. Относительная биологическая эффектив- ность (ОБЭ) для образования хромосомных аберраций в лимфоцитах периферической крови человека для альфа-частиц в 10-30 раз выше по сравнению с рентгеновским и гамма-излучением [55]. Биологическое действие ионизирующего излучения условно можно разделить на: 1) первичные физико-химическе процессы, возникающие в молекулах живых клеток и окружающего их субстра- та; 2) нарушение функций организма как следствие первичных про- цессов.

- 11 - Поскольку у человека основную массу тела составляет во- да (75%), первичные процессы во многом определяются поглощением излучения водой клеток, ионизация молекул воды с образованием высокоактивных в химическом отношении свободных радикалов и последующими цепными реакциями (в основном окисление этими ра- дикалами молекул белков). Это косвенное действие излучения. Прямое действие ионизирующего излучения может вызвать рас- щепление молекул белка и молекул нуклеиновых кислот, разрыв на- именее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурационные изменения [37]. Необходимо заметить, что прямая ионизация и непосредствен- ная передача энергии тканям тела не объясняют повреждающего действия излучения. Так при абсолютной смертельной дозе, равной для человека 6 Гр на все тело, в 1 кубическом сантиметре ткани образуется одна ионизированная молекула на 10 миллионов моле- кул. В дальнейшем, под действием первичных процессов в клетках возникают функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологи- ческим законам жизни и гибели клеток. Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям в тканях, в функциях отдельных органов и в ме- жорганных взаимосвязанных процессах организма, которые вызывают различные последствия для организма или гибель организма [23]. Наиболее важными изменениями в клетках являются: а) пов- реждение механизма митоза (деления) и хромосомного аппарата об- лученной клетки; б) блокирование процессов обновления и диффе- ренцировки клеток; в) блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей [45].

- 12 - Самые ранние эффекты в клетках вызываются не митотической гибелью, а обычно связаны с повреждением мембран. Составной частью биологических мембран являются липиды. Запасные жиры в тканях также представляют собой липидную фазу. Неудивительно, что внимание исследователей, изучающих влияние ионизирующего излучения на живой организм, оказалось направленным на поиск продуктов радиационно-химического окисления жиров в липидных фазах тканей. Процесс радиационно-химического окисления жиров в тканях мог оказаться точкой приложения действия радиации на ор- ганизм с образованием высокотоксичных соединений, способных оказать губительное действие. Дело в том, что аутоокисление ли- пидов в жидкой фазе представляет собой цепной свободнорадикаль- ный процесс, где цепь окисления вед"т свободный радикал [1, 38, 52]. Несмотря на отсутствие достоверных данных о накоплении пе- рекисей в липидах облученных организмов несомненным является тот факт, что липиды из печени облуч"нных животных обладают иными свойствами, чем липиды необлуч"нных [32, 42]. Липиды, извлеч"нные из печени облуч"нных животных, облада- ют сниженной антиокислительной активностью [1, 38]. Свободно-радикальные цепные реакции, инициированные дейс- твием ионизирующего излучения, могут приводить к вторичному повреждению клеточных и тканевых структур. Продукты клеточной и тканевой деградации подлежат утилизации наряду с физиологичес- кими потерями и обуславливают дополнительную нагрузку на клетки моноцитарно-макрофагальной системы [32, 47]. Фагоцитоз и переработка продуктов деградации сопровождают- ся резкой активацией энергетического обмена макрофагов и гене-

- 13 - рацией ряда высокоактивных свободнорадикальных форм кислорода (АФК), которые нейтрализуются физиологическими антиоксидантными системами организма. Недостаточность антиоксидантной защиты в условиях избыточной продукции АФК может привести к нарушению физиологического равновесия и появлению токсического действия кислородных радикалов, усиливающих повреждающей эффект радиа- ции. Вновь образующиеся продукты распада служат новым стимулом фагоцитарной активности макрофагов [1, 17, 46]. Соответственно может возникнуть и поддерживаться порочный круг: образование продуктов клеточной деградации - стимуляция макрофагов - фагоцитоз и секреция АФК - истощение физиологичес- ких антиоксидантных систем - усиление процессов перекисного окисления липидов - повреждение новых органов и тканей. Длительная стимуляция может приводить к развитию функцио- нальной недостаточности моноцитарно-макрофагальной системы и, как следствие, к срыву выполняемой ею функций, а именно: ослаб- ление противоопухолевого и противоинфекционного иммунитета, на- рушения различных метаболических процессов, в том числе обмена железа, холестерина и углеводов, нарушение процессов деградации собственных клеток и тканей [12, 46]. При исследовании биохимических показателей сыворотки крови нарушения обнаружили у 13% московских и 27% белорусских ликви- даторов, в основном в виде гипер- и диспротеинурией, изредка - небольшой гипербилирубинанемии. Нарушения в метаболизме железа имели место у 48-51% ликви- даторов и наиболее часто выражалось в значительном повышении уровня сывороточного ферритина на фоне нормального или немного повышенного уровня железа [32, 36, 52].

- 14 - Ферритин является основным белком депонирующим железо в организме. В плазме крови обычно присутствует незначительное количество ферритина секретирующегося в основном макрофагами и моноцитами. Значит повышение его уровня может быть в двух слу- чаях: выхода в плазму запасов ферритина в результате обширных деструктивных процессов в органах и тканях; и повышение секре- ции ферритина для связывания избытка железа. В соответствии с этим повышение уровня ферритина (сыворо- точного) может отражать, как повышение функциональной активнос- ти макрофагальной системы, так и интенсивность деструктивных процессов в организме [17, 38, 46]. 1.5. Биологическое действие инкорпорированных радио- активных веществ Пути поступления радиоактивных веществ в организм В атомную эру человек может подвергаться не только допол- нительному внешнему облучению, но и воздействию инкорпорирован- ных радиоактивных веществ [39]. Радиоактивные вещества могут поступать в организм тремя путями: с пищей и водой через кишечник, через легкие и через кожу. Питательные вещества наряду с фоновыми концентрациями ес- тественных радиоактивных веществ могут быть загрязнены искусс- твенными радионуклидами, которые из внешней среды по биологи- ческим пищевым цепочкам попадают в сельхоз растения, организмы животных и в конце концов в продукты питания человека. Во время