Действие радиации на человека

Эффекты воздействия радиации на человека обычно делятся на две категории
1) Соматические (телесные) - возникающие в организме человека, который подвергался облучению.
2) Генетические - связанные с повреждением генетического аппарата и проявляющиеся в следующем или последующих поколениях: это дети, внуки и более отдаленные потомки человека, подвергшегося облучению.

Различают пороговые (детерминированные) и стохастические эффекты.

Детерминированные пороговые эффекты: лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие, анамалии в развитии плода и др.

Первые возникают когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором заметно нарушаются функции пораженных органов. Зависимость тяжести нарушения от величины дозы облучения показана в таблице:

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что примерно 90% радиационных повреждений восстанавливается.

Стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты, такие как злокачественные новообразования, лейкозы, наследственные болезни, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления.

* Все население включает не только как правило здоровый работающий персонал, но и критические группы (дети, пожилые люди и т.д.)

Радионуклиды накапливаются в органах неравномерно. В процессе обмена веществ в организме человека они замещают атомы стабильных элементов в различных структурах клеток, биологически активных соединениях, что приводит к высоким локальным дозам. При распаде радионуклида образуются изотопы химических элементов, принадлежащие соседним группам периодической системы, что может привести к разрыву химических связей и перестройке молекул. Эффект радиационного воздействия может проявиться совсем не в том месте, которое подвергалось облучению. Превышение дозы радиации может привести к угнетению иммунной системы организма и сделать его восприимчивым к различным заболеваниям. При облучении повышается также вероятность появления злокачественных опухолей.

Наиболее интенсивно облучаются органы, через которые поступили радионуклиды в организм (органы дыхания и пищеварения), а также щитовидная железа и печень. Дозы, поглощенные в них, на 1-3 порядка выше, чем в других органах и тканях. По способности концентрировать всосавшиеся продукты деления основные органы можно расположить в следующий ряд:

щитовидная железа > печень > скелет > мышцы.

Так, в щитовидной железе накапливается до 30% всосавшихся продуктов деления, преимущественно радиоизотопов йода.
По концентрации радионуклидов на втором месте после щитовидной железы находится печень. Доза облучения, полученная этим органом, преимущественно обусловлена радионуклидами ⁹⁹Мо, ¹³²Te, ¹³¹I, ¹³²I, ¹⁴⁰Bа, ¹⁴⁰Lа.

.

* Относящаяся к данному органу доля полной дозы, полученной всем телом человека.

Исследования, охватившие примерно 100000 человек, переживших атомные бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, показывают, что рак - наиболее серьезное последствие облучения человека при малых дозах. Первыми среди раковых заболеваний, поражающих население, стоят лейкозы

Распространенными видами рака под действием радиации являются рак молочной железы и рак щитовидной железы. Обе эти разновидности рака излечимы и оценки ООН показывают, что в случае рака щитовидной железы летальный исход наблюдается у одного человека из тысячи, облученных при индивидуальной поглощенной дозе один Грей.

Данные по генетическим последствиям облучения весьма неопределенны. Ионизирующее излучение может порождать жизнеспособные клетки, которые будут передавать то или иное изменение из поколения в поколение. Однако анализ этот затруднен, так как примерно 10% всех новорожденных имеют те или иные генетические дефекты и трудно выделить случаи, обусловленные действием радиации. Экспертные оценки показывают, что хроническое облучение при дозе 1 Грей, полученной в течение 30 лет, приводит к появлению около 2000 случаев генетических заболеваний на каждый миллион новорожденных среди детей тех, кто подвергался облучению.

Установлено, что поражающее действие всех видов ионизирующих излучений на биологическую ткань сводится, в основном, к ионизации и возбуждению атомов и молекул ткани, что приводит к изменению ее физико-химических свойств и нагреву.

Изменения, возникающие в организме под действием ионизирующих излучений, зависят от величины поглощенной энергии - поглощенной дозы (чем она больше, тем значительнее изменения); вида излучения (рентгеновское излучение, альфа-, бета-, гамма излучение); путей воздействия на организм (внешнее или внутреннее облучение), а также от объема облученных тканей и их морфологии.

Виды поражения ионизирующим излучением: лучевой ожог, некроз (омертвление) ткани, поражение организма в целом (лучевая болезнь).

Процесс воздействия ионизирующих излучений на биологическую ткань можно условно разделить на три этапа: физико-химические изменения, химические изменения и биологические изменения.

На первом этапе при облучении биологической ткани наибольшая вероятность распада (радиолиза) молекул воды, которая составляет 60-70% массы биологической ткани. Под действием ИИ на воду образуются свободные радикалы Н⁺ и ОН^- Таким образом, на первом этапе под действием ионизирующих излучений в биологической ткани происходит распад молекул воды, т.е. изменение ее физико-химических свойств.

Второй этап - химически активные группы, взаимодействуя, друг с другом или с нейтральными атомами вещества могут образовать новые молекулы с другими свойствами, которые несовместимы с молекулами ткани. Например, взаимодействия Н⁺ и ОН^- через ряд превращений могут привести к образованию перекиси водорода (H₂O₂). Свободные радикалы вызывают разрушения целостности цепочек макромолекул (белков и нуклеиновых кислот), что может привести как к массовой гибели клеток, так и канцерогенезу и мутагенезу. Наиболее подвержены воздействию ионизирующего излучения активно делящиеся (эпителиальные, стволовые, также эмбриональные) клетки.