Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Эффекты повреждающего действия ИИ на организм
|
|
Под биологическим действием ионизирующих излучений понимают многообразные реакции, возникающие в облучаемом биологическом объекте, начиная от первичных процессов ионизации атомов и молекул до процессов повреждения клеток, органов и систем, проявляющихся либо сразу после облучения, либо спустя длительное время после воздействия ИИ.
Повреждающее действие излучений может проявляться на молекулярном, клеточном и организменном (системном) уровнях биологического объекта. Как это происходит?
При взаимодействии с биологической тканью ионизирующие излучения теряют свою энергию, изначально вызывая либо возбуждение атомов и молекул (перевод электронов атома на более удаленную от ядра орбиту), либо преобразование нейтральных атомов и молекул в ионы разных знаков (потеря атомом электронов). Образующиеся свободные электроны в свою очередь ионизируют другие нейтральные молекулы и атомы. Запускается сложная цепь реакций с образованием чрезвычайно активных в химическом отношении новых соединений, не свойственных организму; нарушается нормальное течение основных биохимических процессов и обмена веществ.
Различные химические превращения веществ под действием ионизирующих излучений называют радиолизом. В основе явлений радиолиза лежат два механизма: прямой, когда молекулы вещества испытывают изменения при непосредственном взаимодействии с ИИ, и непрямой (косвенный). При косвенном радиолизе изменяемые атомы и молекулы не поглощают энергию излучения, а получают её путём передачи от других молекул, главным образом, от продуктов радиолиза воды. Поскольку у человека вода составляет около 75% массы тела, вероятность ионизации её молекул велика (известно, что около 50% всех ионизирующих излучений в организме поглощается именно водой). Ионизация молекул воды, с образованием высокоактивных свободных радикалов типа ОН- и Н+, вторично вызывает процесс ионизации нейтральных атомов и молекул в тканях.
Продукты радиолиза активно вступают в реакцию друг с другом, с белковыми молекулами, образуя не свойственные организму токсичные соединения («радиотоксины»), которые способны сами по себе оказывать повреждающее действие в клетках и тканях. Дальнейшая цепь нарушений приводит к повреждению жизненно важных макромолекул и клеток организма, изменению генетического материала (молекул ДНК).
Повреждение клетки может привести к угнетению клеточного деления, повреждению клетки, либо к её гибели. При гибели кроветворных клеток костного мозга развивается острая лучевая болезнь, гибель половых клеток приводит к временной либо постоянной стерилизации организма (невозможности иметь потомство). Если клетка органа или ткани повреждена (мутирована), но сохранила способность размножаться, может произойти её злокачественное перерождение и развитие в последующем (через несколько лет) онкологического процесса. При повреждении генетического материала половых клеток – отмечается развитие врожденных и наследственных нарушений у потомства облученных.
В результате, возникающие биологические повреждения в клетках и тканях приводят к нарушениям жизнедеятельности различных функций и систем организма, дисбалансу нервной и эндокринной регуляции.
Перечисленные процессы воздействия ИИ на среду и биологические объекты осуществляются в несколько последовательно протекающих во времени стадий (табл.11.2).
Табл. 11.2. Основные стадии действия ИИ на биологические системы
| Стадия | Процессы | Продолжительность стадии |
| Физическая | Поглощение энергии излучения; образование ионизированных и возбужденных атомов и молекул | 10–16 - 10-15 с |
| Физико- химическая | Перераспределение поглощенной между молекулами, образование свободных радикалов | 10-14 - 10-11 с |
| Химическая | Реакции между свободными радикалами и между ними и исходными молекулами. Образование широкого спектра молекул с измененными структурой и функциональными свойствами. | 10-6 - 10-3 с |
| Биологическая | Последовательное развитие поражения на всех уровнях биологической организации от субклеточного до организменного; развитие процессов биологического восстановления. | Секунды - годы |
Продолжительность первых трёх стадий (физической, физико-химической и химической) – в пределах 1 миллисекунды; эти стадии являются общими для действия излучений как на живую, так и на неживую материи. Последующая, биологическая стадия, занимает значительно большее время и продолжается иногда в течение всей жизни; включает в себя вторичные радиобиологические эффекты на всех уровнях организации живой материи.
Следует отметить, что в присутствии кислорода все радиационно-химические процессы интенсифицируются (кислородный эффект), что усиливает повреждающее воздействие ИИ на биологические объекты. На сегодняшний день не подвергают сомнениям радиозащитные свойства гипоксии (недостатка кислорода в организме).