• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Лекція 3

Тема: „Дія іонізуючого випромінювання на живі організми.”

План

1. Особливості впливу IB на живі організми.

2. Вільнорадикальний процес та перокисне окислення ліпідів.

3. Чотири ступені гострої променевої хвороби.

4. Внутрішнє та зовнішнє опромінення.

Про небезпечність IB стало відомо практично відразу ж після відкриття радіоактивності. До початку XX ст. вже було опи­сано більше 70 випадків радіаційних шкіряних опіків (ери­теми). Зі зростанням термінів спостереження за персоналом з променевими опіками було виявлено, що навіть припинен­ня роботи з IB не зупиняє переродження тканини, яке завер­шується через 6-30 років утворенням злоякісної пухлини і смертю.

Стало відомо, що переопромінення людей можливе також унаслідок попадання мінімальної кількості IB всередину організму.

Усі види IB надто руйнівно діють на живий організм. При вивченні дії IB на організм були виявлені такі особливості:

1. Радіація не має смаку і запаху, її не можна побачити і почути. Тому вплив IB на організм людина не відчуває. У людей відсутні органи чуття, які б сприймали IB. Тому людина може проковтнути, вдихнути РР без будь-яких первинних відчуттів.

2. Наявність прихованого (інкубаційного) періоду виявлення дії IB.

Видиме ураження шкірного покриву, нездужання, характер­не для променевого захворювання, виявляються не відразу, а через деякий час. Цей період називається періодом гаданого благополуччя, він може тривати досить довго при опроміненні в малих дозах. Тривалість його скорочується зі збільшенням дози опромінення.

3. При систематичному попаданні в організм людини РР відбувається накопичення малих доз, що призводить до проме­невої хвороби. Цей ефект називається кумуляцією.

4. IB на організм людини може впливати як безпосередньо - соматичне ураження (від грец. some - «тіло»), так і вияв­лятися у нащадків — цей ефект називається генетичним.

5. Різні органи живого організму мають свою чутливість до опромінейня. Тому нормами радіаційної безпеки установ­лені три групи критичних органів тіла людини. При щоденному впливі дози (0,2-0,5) *10^-2 Зв можуть відбутися зміни в крові.

6. РР, потрапляючи до організму людини, відкладаються ви­бірково в органах і частинах тіла. Залежно від розподілу в тканинах організму виділяють такі РН:

— ті, що розподіляються рівномірно, — тритій, вуглець, залізо, полоній, інертні благородні гази;

— ті, що накопичуються в кістках, — стронцій, кальцій, барій, радій, ітрій, цирконій, плутоній, торій, фосфор, вуглець;

— ті, що залишаються в м'язовій тканині, — цезій, радій, рубідій, кобальт;

— ті, що відкладаються в шлунково-кишковому тракті, - калій, натрій, тритій, полоній;

— ті, що відкладаються в нирках, - рутеній, плутоній;

— ті, що відкладаються в селезінці і лімфатичних вузлах, — рутеній, ніобій.

РН йоду в щитовидній залозі концентрується в 100-200 разів більше, ніж в інших тканинах і органах.

7. Наслідки опромінення однаковими дозами для різних живих організмів неоднакові, тобто видова радіочутливість живих організмів різна. Чим більш примітивна будова організму, тим більшу стійкість до впливу IB він має.

Так, значення напівлетальної дози ЛД₅₀ (30), від якої протя­гом 30 діб гине 50% людей, що зазнали одноразового опромі­нення, складає близько 3-5 Зв.

Напівлегальні дози ЛД₅₀ (30) для різних живих істот, Зв:

дрозофіли - 600

равлики – 100

черепахи – 15

кури – 10

горобці – 8

кролі – 8

щурі - 7,5

хом'яки - 7

жаби – 7

миші – 6

мавпи - 5,5

собаки - 3,5

свині - 2,5

кози - 2,5

Бактерії, знайдені у воді, що омиває ядерний реактор у Лос-Анджелосі, при дозі 10 тис. Зв не тільки не гинуть, а продовжу­ють розмножуватися, живлячись смолою іонообмінних фільтрів.

8. Ефект опромінення залежить не тільки від дози випромі­нювання, але й від часу, протягом якого одержана ця доза. Виявлено, що для біологічних клітин, які містять О₂, три­вале опромінення малими дозами більш небезпечне, ніж короткочасне великими дозами (до певного рівня).

У чому полягає руйнівна дія радіації? Установлено, що дія радіації відбувається на атомному або молекулярному рівні незалежно від того, отримуємо ми зовнішнє опромінення, чи внутрішнє - через воду і їжу.

IB, діючи на живий організм, викликають у ньому лан­цюжок зворотних і незворотних змін, які призводять до тих чи інших біологічних наслідків. Наслідки залежать від величини впливу, умов і тривалості опромінення. Під час впливу IB на живий організм відбувається іонізація і збудження молекул, що призводить до розриву хімічних зв'язків і їх дисоціації. Це так звана пряма дія IB. Більш важливу роль відіграє механізм побічної дії IB. Під по­бічною дією випромінювання розуміють радіаційно-хімічні зміни в даній розчиненій речовині, зумовлені продуктами радіолізу води.

Основну частину маси живого організму складає вода {у людини - 70-75%). Тому при опроміненні живої тканини значна частина енергії IB поглинається, відбувається її раді­оліз, при якому молекули розщепляються на пару іонів:

Н₂О⁺ Н₂О⁺ +

Позитивний іон води відразу ж розпадається з утворенням вільного радикала ОН⁰

Н₂О⁺ Н⁺ + ОН⁰,

а вибитий електрон е захоплюється іншою молекулою води, у результаті утворюється негативний іон води, який розпа­дається з утворенням радикала Н⁰:

Н₂О + H₂O^- ОН^- +Н⁰,

Якщо іони Н⁺ и ОН^- рекомбінуючи утворюють воду, то вільні радикали Н⁰ (сильний відновник) і ОН⁰(сильний окис­лювач) мають високу хімічну активність.

За наявності кисню утворюються також вільні радикали гідроперекису ОН° і перекису водню Н_гО_г°, які є сильними окислювачами.

Вільні радикали води Н⁰, ОН⁰, НО⁰, Н₂О_г⁰, що утворюють­ся в процесі радіолізу води, маючи високу хімічну активність, вступають у хімічні реакції з молекулами білка, ферментів і інших структурних елементів біологічної тканини, що при­водить до зміни біохімічних процесів в організмі. У резуль­таті порушуються обмінні процеси, пригнічується активність ферментних систем, сповільнюється і припиняється ріст тка­нин, виникають нові хімічні сполуки, не властиві організму, -токсини. Порушується життєдіяльність окремих функцій або систем і організму в цілому.

Це призводить до незворотних процесів в організмі люди­ни. Змінюється склад найважливіших тканин живого орга­нізму (зокрема, крові, кісткового і спинного мозку). Починаєть­ся переродження клітин. Наприклад, зменшується кількість еритроцитів (червоних кров'яних тілець) після одноразового опромінення всього тіла людини поглиненою дозою 0,5 Гр через два тижні після опромінення.

У здорової людини налічується близько 10¹⁴ червоних кров'яних тілець, при щоденному відтворенні 10¹², у хворого на променеву хворобу таке співвідношення порушується, вна­слідок чого організм гине.

Специфіка дії IB на біологічні організми полягає в тому, що ефект, який викликається ними, зумовлений не стільки кількістю поглинутої енергії, скільки формою передавання цієї енергії. Жодний інший вид енергії (теплової, електрич­ної та ін.), поглиненої організмом у тій же кількості, не при­зводить до таких змін, як IB.

Наприклад, смертельна доза IB, яка для ссавців дорівнює 5 Гр, відповідає поглинутій енергії випромінювання 5 Дж * кг^-1. Якщо цю енергію перетворити у теплову, то вона нагріла б тіло на 0,001 °С. Це теплова енергія склянки гарячого чаю.

Саме іонізація і збудження атомів і молекул середовища зумовлює специфіку дії IB.

Зміни, що відбуваються в організмі під впливом радіації, можуть виявитися через порівняно короткий проміжок часу після опромінення (кілька годин, днів) - гострі променеві ураження, або через тривалий проміжок часу (декілька років або навіть десятиріччя) - віддалені наслідки.

Кожна клітина містить молекулу ДНК, яка несе інформацію, потрібну для правильного утворення нових клітин. Радіаційне опромінення може вбити клітини або змінити інформацію в ДНК так, що з часом в організмі почнуть з'являтися дефектні клітини. До того ж це випромінювання може змінити структу­ру клітини настільки, що її оновлення стане неможливим.

Зміна генетичного коду клітини організму називається мутацією. Мутація може привести до значних змін, у тому числі й розвитку раку. Найбільш небезпечним є те, що дити­на з такими клітинами може досягти зрілого віку, а потім передати змінений генетичний код своїм дітям. Ця прихова­на небезпека радіації може привести до того, що через певний час збільшиться кількість фізичних і психічних відхилень, а також інших непередбачених захворювань.

Тому при оцінці небезпеки опромінення, якого можуть зазнавати окремі контингенти людей і популяція в цілому, радіаційні ураження прийнято ділити на соматичні і гене­тичні.

Гостра і хронічна променеві хвороби

До соматичних уражень відносяться гостра і хронічна про­меневі хвороби (ПХ), локальні променеві ураження організ­му. Гострі променеві ураження мають поріг, тобто вони про­являються після перевищення якоїсь дози опромінення.

Установлено, що при одноразовому рівномірному гамма-опроміненні всього тіла (доза - до 0,25 Зв) не можна виявити якихось змін стану здоров'я людини.

При еквівалентній дозі 0,25-0,5 Зв також відсутні зовнішні ознаки променевого ураження. В інтервалі доз 0,5-1,0 Зв виникає відчуття втоми без втрати працездатності. Менше ніж у 10% опромінених можуть з'явитися блювання, зміни крові.

Різні форми променевої хвороби розвиваються при дозах одноразового опромінення вище 1 Зв.

Розрізняють 4 ступені гострої променевої хвороби.

1 ступінь - легкий (1-2 Зв) - характеризується відсутністю або слабкою вираженістю первинної реакції на опромінен­ня. Прихований період продовжується 3-5 тижнів, після чого з'являються нездужання, загальна слабкість, нудота, підвищена температура. У першу добу після опромінення в 30-50% випадків спостерігається блювання. Після ви­дужання працездатність людей, як правило, зберігається. Смертельний кінець відсутній.

2 ступінь - середньої важкості (2-4 Зв) - протягом перших двох-трьох діб спостерігається бурхлива первинна реакція організму (нудота і блювання, різко знижується вміст лейкоцитів у крові). Далі настає прихований пері­од (симптоми хвороби зникають), який триває від 5 до 20 діб, після чого загальний стан різко погіршується. У 20% випадків можливий смертельний кінець. Смерть настає через 2-6 діб після опромінення. У кращому випадку при активному лікуванні видужання може початися че­рез 2-6 місяців.

3 ступінь - важкий (4-6 Зв) - протягом місяця після опромінення смертельний кінець настає в 50% випадків.

4 ступінь - дуже важкий (понад 6 Зв). Прихований період хвороби відсутній. У перші години з'являється блювання, сильний розлад шлунково-кишкового тракту (ШКТ) і по­рушення кровообігу. Наприкінці другого тижня настає смерть. Видужання можливе у 30-50% за умови невідклад­ного початку лікування в спеціалізованій клініці. На цей час є досвід комплексного лікування ПХ, що дозволяє виключити смертельній кінець при дозах до 10 Зв.

Підсумовуючи сказане, слід зазначити, що при одноразовій дозі загального опромінення всього тіла 1 Зв не виникає нія­ких серйозних відхилень у стані здоров'я, щояким-небудь чином впливали б на нормальне функціонування органів і систем організму, а також на працездатність людини. Ця доза визнана МКРЗ і національними комісіями радіаційної безпе­ки і є тим порогом, вище якого виникають нестохастичні (невипадкові) ефекти опромінення.

Ще однією принциповою точкою відліку, що характери­зує граничні можливості захисних механізмів організму про­тидіяти радіаційному ураженню, є мінімальна смертельна доза (МСД), що дорівнює б Зв.

Проміжне положення займає величина середньої смертель­ної дози 50-відсоткового виживання (ССД-50), яка складає близько 4,5 Зв і свідчить про індивідуальні відмінності радіо­чутливості, пов'язані також із функціональним станом орга­нізму в період опромінення.

Крім індивідуальних відмінностей, необхідно також вра­ховувати радіочутливість крайніх вікових груп - дітей, літніх людей і людей похилого віку.

У тканинах дитячого організму концентрація найбільш радіочутливих молекул і клітин вища, ніж у дорослого, тому зростає можливість прямої дії радіації, а внаслідок великого питомого вмісту радіолізованої води - і побічного впливу. З іншого боку, дитячий організм має високу здатність віднов­них процесів.

У літніх людей відновні процеси сповільнюються, мають меншу ефективність, що й визначає підвищену уражуваність осіб цього віку. Період напіввиведення цезію-137 у дорослих - близько 140 діб, а в дітей залежно від віку - від 50 до 20 діб. Чим молодший організм, тим швидше (за інших однакових умов) він очищається від РН.

Хронічна променева хвороба розвивається поступово, три­ває довго. У цьому разі опромінення систематично повторюється дозами нижче тих, що викликають ПХ, але в сумі набагато більшими за гранично допустимі. її ознаками є зміни складу крові (недокрів'я) і ряд симптомів розладу нервової системи.

За встановленими даними, реакція організму на вплив IB може проявитись і у віддалений період (через 10—29 років і більше).

Такими реакціями можуть бути лейкози, злоякісні пух­лини різних органів і тканин, катаракти, ураження шкіри, скорочення тривалості життя. Віддалені наслідки, зумовлені впливом Ш, можна оцінити тільки статистичними методами.

Так, першими в групі ракових захворювань, які вражають населення в результаті опромінення, стоять лейкози. Вони призводять до смерті людей у середньому через 10 років з моменту опромінення - значно раніше, ніж інші види рако­вих захворювань. Смертність від лейкозів серед тих, хто пе­режив атомне бомбардування Хіросіми і Нагасакі, стала різко знижуватися тільки через 25 років.

Зовнішнє і внутрішнє опромінення

Уражаюча дія радіоактивних випромінювань пов'язана з опроміненням, яке буває зовнішнім і внутрішнім.

Під зовнішнім опроміненням слід розуміти такий вплив випромінювань на людину, коли джерело радіації знаходить­ся поза організмом і виключена ймовірність попадання РР усередину організму. При цьому людина опромінюється тільки протягом того часу, що вона знаходиться поблизу джерела випромінювання. При зовнішньому опроміненні найбільш небезпечне рентгенівське, гамма- і нейтронне опромінення. Біологічний ефект залежить від дози опромінення, його виду, часу впливу, розмірів опромінюваної поверхні, індивідуаль­ної чутливості організму. Альфа- і бета-частинки, маючи не­значну проникаючу здатність, викликають при зовнішньому опроміненні тільки шкірні ураження.

При попаданні РР усередину організму, людина зазнає постійного опромінення до того часу, поки РР не виведеться з організму в результаті розпаду або фізіологічного обміну. Це опромінення дуже небезпечне, тому що викликає ураження різних органів, які довго не заживають.

Можливі чотири шляхи проникнення РР в організм: че­рез органи дихання, через ШКТ, через ушкодження і розриви на шкірі і шляхом абсорбції через здорову шкіру.

Найбільш небезпечний перший шлях, оскільки об'єм спо­живаного повітря становить 20 м^а-добу'¹, а з їжею людина споживає тільки 2,2 л води за добу (800 л- рік"¹). При цьому засвоєння і відкладення в організмі РН, як правило, вище, ніж при заковтуванні.

Радіоактивні аерозолі, залежно від дисперсності частинок по-різному затримуються в різних відділах дихальних шляхів. Так, аерозолі з розміром частинок більше 1 мкм переважно затримуються у верхніх дихальних шляхах і виштовхуються назовні; частинки до 1 мкм - у трахеобронхіальній ділянці, а частинки менше ОД мкм ~ у легеневих альвеолах. При цьому нерозчинні частинки зберігаються в легенях і легенева ткани­на одержує певну дозу радіації, а розчинні РН потрапляють у кров і далі разом з нею надходять до різних тканин організму. Отже, частина РР, які потрапляють з легень до інших органів, значною мірою залежить від дисперсності аерозолів, які вди­хаються. Очевидно також, що швидкість переходу РР з ле­гень до інших органів організму тим вища, чим краща роз­чинність аерозолів, що вдихаються, у фізіологічних рідинах організму і, зокрема, у лімфі крові.

При пероральному (травним каналом) надходженні РР потрапляють у ШКТ, звідки всмоктуються в крові розносять­ся по різних органах і тканинах. Чим менша розчинність сполуки, що містить РН, тим більше її проходить транзитом по ШКТ і евакуюється з організму.

РР, які проникли через шкіру, надходять безпосередньо в ' кров, і далі РН залежно від хімічних властивостей накопичу­ються в конкретних органах, що спричиняє високі локальні дози радіації'.

Якщо РН не закріпилися в тканинах і органах тіла, вони через деякий час проходять через нирки і виходять з сечею. Отже, у процесі життєдіяльності певна частина радіоак­тивних елементів виводиться з організму (з потом, слиною, сечею, калом і т.д.). Цей процес характеризується такими показниками:

- період біологічного напіввиведення Т_б - час, протягом якого кількість (активність) даного РН в організмі зменшуєть­ся вдвоє внаслідок фізіологічного обміну;

- ефективний період напіввиведення Т_еф ~ час, протягом якого кількість (активність) РН в організмі зменшується вдвоє за рахунок радіоактивного розпаду (фізичний період піврозпаду – T_1/2) і біологічного виведення (Т_б)

Читайте також:

1. Вид заняття: лекція
2. Вид заняття: лекція
3. Вид заняття: лекція
4. Вид заняття: лекція
5. Вид заняття: лекція
6. Вступна лекція
7. Вступна лекція 1. Методологічні аспекти технічного регулювання у
8. Клітинна селекція рослин.
9. Колекція фонограм з голосами осіб, які анонімно повідомляли про загрозу вибуху
10. ЛЕКЦІЯ (4): Мануфактурний період світової економіки
11. Лекція - Геополітика держави на міжнародній арені
12. Лекція 02.04.2013

Переглядів: 835