Лучевая болезнь. Биологическое действие ионизирующих излучений

• Название: Биологическое действие ионизирующих излучений
• Анкор: Лучевая болезнь
• Дата: 07.01.2023
• Размер: 91 Kb.
• Имя файла: Лучевая болезнь.doc
• Тип: Документы; #875732

Биологическое действие ионизирующих излучений.

1. 
   Первичные радиационно-химические изменения при воздейст­вии ионизирующих излучений раскрыты не полностью. В основе могут лежать два механизма:
   

• 
  прямое действие (молекула биообъ­екта испытывает изменения непосредственно при прохождении через нее электрона)
  
• 
  косвенное (изменяемая молекула получает энергию путем передачи от другой молекулы).
  

2. 
   Все ткани организ­ма способны поглощать энергию излучения, которая преобразуется в энергию химических реакций или тепло. Известно, что в тканях содержится 60—80% воды. Большая часть энергии излучения поглощается водой, а меньшая — растворенными в ней веществами. Поэтому при облучении в организме появляются сво­бодные радикалы — продукты разложения (радиолиза) воды, кото­рые в химическом отношении очень активны, могут вступать в реакцию с белковыми и другими молекулами.
   

Полагают, что в таких «плотноупакованных» структурах, как хромосомы, преобладают повреждения, обусловленные прямым действием излучения, тогда как в растворах и высокогидратированных системах существенную роль играют также продукты радиолиза воды.

3. При воздействии очень больших доз в результате первичного действия ионизирующего излучения наблюдаются изменения в лю­бых биомолекулах.

При умеренных же дозах лучевого воздействия первично страдают в основном только высокомолекулярные органические соединения: нуклеиновые кислоты, белки, липопротеиды и полимерные соединения углеводов.

4. 
   Нуклеиновые кислоты облада­ют чрезвычайно высокой радиочувствительностью. При прямом попадании достаточно I—3 актов ионизации, чтобы молекула ДНК вследствие разрыва водородных связей распалась на две ча­сти и утратила свою биологическую активность.
   

4. 
   При воздействии ИИ в белках происходят структурные изменения, приводящие к потере ферментативной и иммунной активности. Нарушение структуры белков проявляется в изменении ряда их физических характеристик: показателей вязкости, преломления света, оптического вращения, спектров электронного парамагнит­ного резонанса и др. Обнаружение свободных амидных групп и фрагментов после раскручивания молекул облученных белков сви­детельствует о наличии замаскированных разрывов полипептидных цепей. С увеличением дозы излучения число разрывов полипептидных связей нарастает и явления деградации белка стано­вятся очевидными.
   

4. 
   Повреждение ионизирующим излучением структуры жиров приводит к нарушению сложных ферментативных реакций, разви­тие которых обеспечивается упорядоченностью расположения ферментов на мембране, а также изменению процессов адсорбции и активного транспорта ряда веществ через мембрану вследствие нарушения ее проницаемости. Первичные изменения в жирах при воздействии ионизирующего излучения заключаются в образовании свободных радикалов, которые, взаимодействуя с кислородом, обра­зуют переписные соединения, обладающие высокой химической активностью.
   

4. 
   Первичные изменения в углеводах сводятся к окис­лению их с распадом углеводородной цепи и образованием кислот и формальдегида.
   

Схема. Первичные радиационно-химические процессы при облучении.
Падающий фотон электромагнитного излучения (или заряженная частица) Падающий быстрый нейтрон



Быстрый электрон (е-) Протон отдачи (р+ )



Ионные пары (продолжительность жизни (10^-10с)



Свободные радикалы (продолжительность жизни 10^-5с)



Химические изменения вследствие разрыва связей



Биологический эффект

4. 
   В результате этих процессов, протекающих практически мгно­венно, образуются новые химические соединения (радиотоксины), несвойственные организму в норме. Все это приводит к наруше­нию сложных биохимических процессов обмена веществ и жизне­деятельности клеток и тканей, т. е. к развитию лучевой болезни (схема 7).
   

4. 
   Каждому биологическому виду свойственна своя мера чувстви­тельности к действию ионизирующих излучений, которая харак­теризует его радиочувствительность. Проблема радиочувствитель­ности клеток, тканей, организмов занимает центральное место в радиобиологии. Наиболее чувствительны к этому фактору мало­дифференцированные, молодые и растущие клетки. Характеристи­кой радиочувствительности биообъектов является величина дозы облучения, вызывающей гибель 50 % объектов. У человека средне-летальная доза равна 4±1 Гр [Гуськова А. К., Байсоголов Г. Д., 1971].
   

4. 
   Ввиду различной радиочувствительности органов и ткане­вых систем существует строгая зависимость между поглощенной дозой в организме и средней продолжительностью жизни биологи­ческих объектов. Эти три характерных дозных участка кривой отражают основные клинические радиационные синдромы (формы лучевой болезни): костномозговой (1—10 Гр), желудочно-кишечный (10—50 Гр) и церебральный (более 50 Гр), разви­вающиеся вследствие необратимого поражения соответствующих критических систем организма: кроветворной, кишечника и ЦНС [Раевский Б., 1959; Соggle J.E., 1983].
   

11.Таким образом, критический орган — это орган, ткань или часть тела, которая первой выходит из строя в конкретном диапазоне доз и приводит организм к гибели, а в гигиеническом плане причи­няет наибольший ущерб здоровью человека или его потомству (НРБ-76).

4. 
   Костномозговая форма лучевого поражения клинически может протекать в виде острой лучевой реакции и острой лучевой болез­ни. Эта форма возникает в результате однократного, общего относительно равномерного облучения, когда критической является система кроветворения и в первую очередь костный мозг.
   
5. 
   Острая лучевая реакция — это наиболее легкая степень тяже­сти острого лучевого поражения организма. Она наблюдается при небольших дозах облучения (порядка несколько десятых Гр). Са­мочувствие остается удовлетворительным; какие-либо выраженные клинические проявления у пораженных отсутствуют. При исследо­вании крови находят умеренно выраженное уменьшение содержа­ния лимфоцитов, гранулоцитов и тромбоцитов. Изменения в целом носят преходящий характер и через 3—4 недели исчезают. Смертель­ные исходы отсутствуют.
   

Схема 7. Механизмы развития радиационного поражения [Кузин А. М., 1970]

4. 
   Острая лучевая болезнь (ОЛБ) является более тяжелым пора­жением организма. Она возникает при относительно больших до­зах облучения — порядка нескольких грэй. Характерной чертой ОЛБ является волнообразность клинического течения. Предлагает­ся различать три периода в течении ОЛБ: формирование, восста­новление и период исходов и последствий.
   

14. Период формирования ОЛБ в свою очередь четко разделяется на 4 фазы (табл. 28).

1. Фаза первичнои общей реакции—наиболее ранний симптомокомплекс радиационного поражения, возникающий в первые часы после облучения и характеризующийся следующи­ми симптомами: общая слабость, утомляемость, апатия, головокру­жение, головная боль, парестезии конечностей, нарушение сна, тошнота, рвота, понос. Ясно, что, в условиях полета указанные симптомы могут приобрести особую значимость. Бесспорно, пере­численные симптомы являются «поведенчески значимыми» [Кимельдорф Д., Хант Э., 1969]. Однако заранее невозможно однозначно прогнозировать, какое влияние окажут сомати­ческие и психосоматические эффекты облучения на опера­торскую деятельность, поскольку высокий уровень тренировки и мотивации позволяет выполнять сложные задачи управления в раз­личных экстремальных условиях [Давыдов Б. II. и др., 1982].

2. Фаза кажущегося клинического благополучия (скрытая, или латентная). Чем короче срок такого состояния, тем, как правило. тяжелее степень радиационного поражения. Несмотря на отсутст­вие видимых клинических проявлений, отмечаются функциональ­ные нарушения в ЦНС, а также в сердечно-сосудистой, кроветвор­ной и пищеварительной системах. Непродолжительный абсолют­ный нейтрофильньй лейкоцитоз сменяется лейкопенией со сдвигом формулы вправо. С первых минут и часов после облучения обнару­живается лимфоцитопения, быстро снижается число нейтрофилов, затем тромбоцитов и позже эритроцитов. Продолжительный на­чальный лейкоцитоз (2—3 дня после облучения) является, как правило, благоприятным прогностическим признаком.

3. Фаза выраженных клинических проявлений (разгар заболе­вания) характеризуется появлением всего симптомокомплекса лу­чевой болезни.

4. Фаза непосредственного восстановления, переходящая в пе­риод восстановления. Процессы восстановления в облученном организме характеризуются периодом полувосстановления, т. е. временем, необходимым для восстановления организма от лучево­го поражения на 50%. У человека, согласно расчетам, он состав­ляет 25—45 дней, считая от момента облучения. В среднем его принимают равным 28 сут, при скорости восстановления 0,1%/ч, или 2,5%/сут [Дэвидсон Г. О., 1960; Акоев И. Г., 1970]. Более точно величину остаточного радиационного поражения можно оп­ределить по рис. 48.


10 30 60 100 200 365
Время после облучения, сут

Рис. 48. Теоретическая кривая восстановления ра­диационного поражения у человека [Блэр Н., цит. по Г. О. Дэвидсопу, 1960].

I — зона обратимого поражения; II — зона необрати­мого поражения.
15. Восстановление происходит не во всех случаях облучения. Предлагается различать 4 прогностиче­ские категории [Бонд В. и др., 1971]:

1. 
   выживание невозможно, если доза облучения основной массы тканей тела достигает 6 Гр, несмотря па отличный медицинский уход и самую современную терапию;
   
2. 
   2) выживание возможно при дозах 2—4,5 Гр, несмотря на тяжелое поражение, которое требует своевременного и квали­фицированного лечения;
   
3. 
   3) выживание вполне вероятно (1—2 Гр);
   

4. 
   выживание несомненно (при дозах менее 1 Гр), а имеющаяся клиническая симптоматика (только гематологические сдвиги) не требует медицинского вмешательства.
   

16. Период исходов и последствий облучения проявляется в изме­нениях крови, угнетении механизмов иммунитета, нарушении об­мена веществ, а далее — укорочении продолжительности жизни (раннее старение), увеличении вероятности развития лейкоза и злокачественных новообразований, помутнении хрусталика (луче­вая катаракта), нарушении функции сердечно-сосудистой системы, вегетативных расстройствах, а также в генетических изменениях.
17.При кишечном варианте лучевой болезни в результате массо­вой гибели клеток эпителия тонкого кишечника развиваются тя­желые нарушения в желудочно-кишечном тракте. Резко наруша­ются процессы всасывания и экскреции веществ. Организм теряет много жидкости, наступает его обезвоживание. Слизистая оболочка изъязвляется, иногда появляются перфорации, развиваются кишеч­ные кровотечения, являющиеся нередко причиной смерти пора­женных. Большую роль играют при этой форме поражения также инфекция и интоксикация организма продуктами жизнедеятельно­сти кишечной микрофлоры. Глубокие патологические изменения в кроветворной ткани не успевают развиться, так как пораженные умирают в ближайшие 6—9 дней после облучения. Однако, несмот­ря на быстротечность заболевания, и в этом случае можно отме­тить короткий период мнимого благополучия, длящийся от 1 до 2 сут.
18. Церебральная форма лучевого поражения характеризуется чрезвычайно быстрым и тяжелым течением. Продолжительность жизни пораженного измеряется часами. Уже вскоре после облучения появляются мышечный тремор, нистагм, расстройство равновесия и координации движений, тонические и клонические судороги. развивается состояние децеребрационной ригидности мышц. Во время приступа останавливается дыхание. Может наступить пара­лич дыхательного центра.
Кишечная и церебральная формы лучевой болезни клинически протекают в виде острейшей лучевой болезни.
19. Описанные биологические эффекты могут значительно модифи­цироваться условиями облучения: время, локализация, сопутст­вующие факторы. Так, например, большое значение имеет мощ­ность дозы, или интенсивность облучения, под которой понимают количество энергии излучения, поглощаемое в единицу времени — сутки, час, минуту, секунду и т. д. Если мощность дозы очень мала. то даже ежедневные облучения, в течение всей жизни чело­века не смогут оказать заметно выраженного поражающего дей­ствия. Таким образом, фактор времени крайне значим в биологиче­ском эффекте излучения. Это еще раз свидетельствует о том, что организм обладает способностью восстанавливать основную часть радиационного поражения. Многократное прерывистое (фракцио­нированное) воздействие излучения также приводит к значитель­ному снижению поражающего действия. Неравномерные лучевые воздействия, которые встречаются на практике в подавляющем большинстве случаев [Даренская Н. Г., 1974], переносятся в цепом значительно легче, чем «классические» общие равномерные облу­чения, рассмотренные нами ранее.
20. Таким обрезом, в настоящее время достаточно хорошо изучены последствия. вызываемые воздействием на организм различного рода ионизирующих излучений. Однако физиологические реакции, возникающие под их влиянием, в сочетании с другими факторами нелучевой природы могут быть существенно иными. К чис­лу таких модифицирующих факторов относятся перегрузки, виб­рация, шумы, измененное барометрическое давление, использова­ние кислородной дыхательной аппаратуры, СВЧ-поле, психоэмо­циональное перенапряжение и т. д.

В лабораторных условиях (на животных) были получены убе­дительные экспериментальные данные, свидетельствующие о том, что вибрация, перегрузки, гипо- и гипероксия и другие факторы могут значительно изменить реакцию организма на воздействие ионизирующих излучении. р) то же время излучение может моди­фицировать чувствительность (реактивность) организма к дейст­вию факторов нелучевой природы и изменить их переносимость, причем эффект взаимодействия может реализоваться аддитивно, факторы могут взаимодействовать как синергисты или антагони­сты. Врачу необходимо знать, что дозы излучения, по вызывающие в обычных условиях серьезных психосоматических реакций, в ус­ловиях сочетанного действия факторов могут привести к выражен­ному биологическому эффекту, изменить его характер и течение. Для летного состава в этом плане особое значение приобретает период первичной реакции на облучение.