Механізм дії іонізуючих випромінювань на тканини організму

Дія радіоактивного випромінювання на біологічні об'єкти - людей, тварин, рослини - полягає у внесенні в них певної енергії, що призводить до руйнування біологічних структур.

Маючи велику енергію, радіоактивні промені проникають глибоко в тканини організму та іонізують їх. Пошкодження, викликані в живому організмі випромінюванням, будуть тим більші, чим більше енергії воно передасть тканинам.

Внаслідок дії іонізуючого випромінювання на організм людини іонізовані(утворюються іони) живі тканини, у першу чергу – вода протоплазми клітин, її іони(атом або група атомів, що мають електричний заряд), вступають у взаємодію з киснем тканин, створюючи пероксидні з’єднання, що самі є сильними окиснювачами і призводять до змін і загибелі живих клітин, утворення “вільних радикалів” і через них до порушення обмінних процесів, пригноблення ферментних і окремих функціональних систем, утворення сполук не властивих живим організмам, тобто порушення життєдіяльності всього організму. Проникаюча радіація вражає кровотворні органи: кістковий мозок, лімфатичні залози, селезінку. Все це веде до різкого зменшення кількості лейкоцитів і зниження імунітету організму людини.

Дію радіоактивного випромінювання на організм людини можна уявити в дуже спрощеному вигляді таким чином. Припустимо, що в організмі людини відбувається нормальний процес травлення. Їжа, що надходить, розкладається на більш прості з’єднання, які потім надходять через мембрану усередину кожної клітини і будуть використані як будівельний матеріал для відтворення собі подібних, для відшкодування енергетичних витрат на транспортування речовин і їхню переробку. Під час попадання на мембрану -випромінювання відразу ж порушуються молекулярні зв’язки, атоми перетворюються в іони!!!ІОНІЗАЦІЯ. Крізь зруйновану мембрану в клітину починають надходити сторонні (токсичні) речовини, робота її порушується. Якщо доза випромінювання невелика, відбувається рекомбінація електронів, тобто повернення їх на свої місця. Молекулярні зв’язки відновлюються, і клітина продовжує виконувати свої функції. Якщо ж доза опромінення висока або дуже багато разів повторюється, то електрони не встигають рекомбінуватися; молекулярні зв’язки не відновляються; виходить з ладу велика кількість клітин; виходить з ладу орган; нормальна життєдіяльність організму стає неможливою.

Специфічність дії іонізуючого випромінювання полягає в тому, що інтенсивність хімічних реакцій, індуційованих вільними радикалами, підвищується й у них втягуються багато сотень і тисяч молекул, не порушених опроміненням. Таким чином, ефект дії іонізуючого випромінювання обумовлений не кількістю поглиненої енергії об’єктом, що опромінюється, а формою, в якій ця енергія передається. Ніякий інший вид енергії (теплова, електрична та ін.), що поглинається біологічним об’єктом у тій самій кількості, не призводить до таких змін, які спричиняє іонізуюче випромінювання.

Також необхідно зазначити деякі особливості дії іонізуючого випромінювання на організм людини:

– органи чуття не реагують на випромінювання;

– малі дози випромінювання можуть підсумовуватися і накопичуватися в організмі (кумулятивний ефект);

– випромінювання діє не тільки на даний живий організм, але й на його спадкоємців (генетичний ефект);

– різні органи організму мають певну чутливість до випромінювання.

Найсильнішому впливу піддаються клітини червоного кісткового мозку, щитовидна залоза, легені, внутрішні органи, тобто органи, клітини яких мають високий рівень розподілу. Природно, що при одній і тій самій дозі випромінювання у дітей вражається більше клітин, ніж у дорослих, тому що у дітей всі клітини знаходяться в стадії розподілу. А клітини дорослої людини перебувають у трьох різних стадіях розподілу.

Небезпека різних радіоактивних елементів для людини визначається спроможністю організму їх поглинати і накопичувати.

Радіоактивні ізотопи надходять всередину організму з пилом, повітрям, їжею або водою і поводять себе по-різному: деякі ізотопи розподіляються рівномірно в організмі людини (тритій, вуглець, залізо, полоній), деякі накопичуються в кістках (радій, фосфор, стронцій), інші залишаються в м’язах (калій, рубідій, цезій), накопичується в щитовидній залозі (йод), у печінці, нирках, селезінці (рутеній, полоній, ніобій) і т. д.

Ефекти, викликані дією іонізуючих випромінювань (радіації), систематизуються за видами ушкоджень і часом прояву. Ефекти за видами ушкоджень класифікуються на 3 групи: соматичні, соматико-стахотичні (випадкові, ймовірні), генетичні. Час прояву вказує дві групи поразок – ранні (або гострі) і пізні. Ранні поразки бувають тільки соматичні. Це призводить до смерті або променевої хвороби. Постачальником таких часток є в основному ізотопи, що мають коротку тривалість життя.

Розрізняють дві форми променевої хвороби – гостру і хронічну. Гостра форма виникає в результаті опромінення великими дозами за короткий проміжок часу. При дозах порядку тисяч рад поразка організму може бути миттєвою. Хронічна форма розвивається в результаті тривалого опромінення дозами, що перевищують гранично припустимі дози (ГПД).

Гранично припустимою дозою (ГПД) вважають дозову межу одержану індивідуально за календарний рік, при якій рівномірне опромінення за 50 років наступного життя не може викликати несприятливих змін у стані здоров’я людини і його нащадків.

Отже, при великих дозах радіація може зруйнувати клітини, пошкодити тканини органів і бути причиною швидкої загибелі організму. Пошкодження, викликані великими дозами поромінювання, звичайно проявляються на протязі декількох годин або днів.

Канцерогенні ефекти проявляються через тривалий період після поромінення як правило через одне-два десятиліття.

Мутагенні ефекти, що викликаються пошкодженням генетичного апарату, проявляються лише в наступних поколіннях: це діти, онуки та більш віддалені нащадки індивідууму, що піддався опроміненню

Вкрай уразливим органом є кришталик ока. Діти більш чутливі, ніж дорослі. Відносно невеликі дози опромінення хрящової тканини можуть уповільнити або зовсім припинити ріст кісток. Вкрай чутливий до радіації мозок плоду, особливо якщо мати піддається опроміненню між 8-им і 15-им тижнями вагітності.

За результатами досліджень НКДАР ООН зроблено такий висновок:

– не існує ніякої граничної зони, за якої відсутній ризик захворювання раком. Будь-яка, навіть найменша, доза збільшує вірогідність захворювання раком. Усяка додаткова доза ще більш збільшує цю вірогідність;

– ризик захворювання зростає прямо пропорційно дозі опромінення: при подвоєнні дози опромінення ризик подвоюється, при 3-х кратній дозі – потроюється і т. д.

Ми вже торкалися питання про те, що у різних органів організму чутливість до іонізуючого опромінення не однакова. Тому введемо поняття “критичний орган”.