Воздействие ионизирующего излучения на организм человека

Ионизирующее излучение проникает в биологический материал и взаимодействует с молекулами и атомами (физическое сфера). Вследствие этого эффекта пораженный орган может измениться непосредственно. Однако чаще образуются промежуточные продукты — преимущественно продукты диссоциации облученной воды (химическая сфера): радикалы Н * и ОН *, которые могут изменить ферменты или пораженный орган.

Структурные повреждения в макромолекулах

При облучении ДНК имеют место следуя типы повреждений молекул нуклеиновых кислот:

• Одно-и двухнитковие разрывы.
• Межмолекулярные поперечные сшивы полинуклеотидных цепей.
• Разветвленные цепи из-за суммарного эффекта одиночных и двойных разрывов.

При облучении ферментов наблюдаются следуя явления:

• Изменение аминокислотного состава (снижение содержания тирозина, цистина, метионина);
• Появление свободных амидных групп;
• Образование агрегатов;
• Разрыв сульфгидрильных связей и появление свободных SH — групп;
• Появление нескольких компонентов фермента с ферментативной активностью.

Воздействие излучения на клетки

Наиболее универсальной реакцией клеток на облучение является временная задержка клеточного деления, которую называют радиационной блокировкой митозов. Сами лучевые реакции клеток (задержка митозов, индукция хромосомных аберраций, а также степень угнетения синтеза ДНК и т. д.) выражены в разной степени и зависят от стадии ее жизненного цикла. Наиболее радиочувствительными являются клетки во время митоза.

Результаты многочисленных исследований доказали, что наибольшей радиочувствительностью является ядро клетки и ее решающей роли в поражении при облучении. Попадание одной частицы к ядру клетки приводит к ее гибели, что в случае облучения цитоплазмы клетки регистрируется после 15 млн. частиц.

Так же может быть такое изменение наследственной информации, когда клетка не погибает, а приобретает новые свойства, или теряет старые качества. Закрепленное в наследственности изменение свойств клетки или организма называется мутацией, измененный организм — мутантным, а внешний агент — мутагенным. Чувствительность клеток к ионизирующей радиации можно изменить за счет физических или химических факторов или с помощью воздействий, которые изменяют биологические характеристики клеток (уровень метаболитов, интенсивность дыхания).

Действие ионизирующей радиации на ткани.

Для радио резистентных тканей радиационное воздействие также не остается бесследным. Опытами Г.С. Стрелина установлено, что ткани, которые мало обновляются, «запоминают» радиационное воздействие и поэтому становятся неполноценными функционально. Следствием таких скрытых повреждений являются, например, циститы, ректит, поражение сердца, почек, печени.

Наиболее чувствительной в организме человека является лимфоидная ткань. Сразу после облучения происходит массовая гибель лимфоцитов клеток, которые не делятся. Радиочувствительность лимфоцитов остается загадкой. Предполагают, что действие радиации на лимфоциты приводит к быстрым изменениям в свойствах, а также в функциях биомембран, активности ряда основных ферментов, регулирующих обменом веществ, в энергетическом состоянии клеток и их ионном балансе. В не облученных лимфоциты существуют эффективные системы контроля за активностью ферментов. Действие радиации нарушает их, «неуправляемые» нуклеазы действуют на молекулу ДНК, что ведет к ее распаду, как следствие, к гибели клетки.

Потеря клеткой контрольных функций происходит не сразу после облучения, а через несколько часов. В облученных лимфоцитах появляются специфические белковые факторы. Очевидно, под их действием нуклеазы и расщепляют ДНК.

Лучевые реакции отдельных органов и систем

Кожа и ее производные

Максимально переносимая доза рентгеновского излучения кожей составляет около 10 Гр. при однократном внешнем облучении. При больших дозах могут возникать дерматиты, впоследствии — язвенные поражения. Временная эпиляция происходит при общем облучении дозой 4 Гр, при этом наблюдается разрушение сальных и потовых желез, подавление их секреции, стойкое облысение — дозой около 7 Гр. Кроме повреждения зрелых клеток кожи и ее базального слоя, важную роль играет и накопление токсических продуктов распада и рефлекторный выход в кожу биологически активных кининов и гистаминоподобные веществ.

Органы кроветворения

Изменения в лимфатических узлах и селезенке обнаруживаются при поглощенной дозе 0,25 — 0,5 Гр, в клетках костного мозга при 0,5 — 1 Гр. уже в первые сутки после облучения. Важнейшим проявлением лучевого повреждения кроветворных органов является клеточное опустошение. Этот процесс подразделяется на три стадии:

1. Первая стадия длится около трех часов, характеризуется относительной постоянством клеточного содержимого.
2. Вторая стадия — от 3 до 7 часов. после облучения, характеризуется резким и глубоким опустошением костного мозга и лимфоидной ткани (количество клеток в костно мозговой ткани может увеличиваться более, чем вдвое). Важнейший механизм этой стадии — интерфазных гибель клеток, которая определяет высокую радио уязвимость кроветворных органов.
3. В третьей стадии скорость клеточного поражения замедляется и в дальнейшем уменьшение количества клеток происходит в костном мозге в результате репродуктивной гибели, а также длительного дифференцировки части клеток и миграции их в кровь. Продолжительность третьей стадии пропорциональна дозе облучения.

Наиболее уязвимыми к действию ионизирующей радиации эритроидных клеток костного мозга. Уязвимость лимфоидных клеток тимуса, селезенки и костного мозга, в основном сопоставима и выраженная слабее эритроидных клеток костного мозга; наиболее радио резистентными являются клетки гранулоцитарного ростка.

Интерфазная гибель — основная причина убыли лимфоидных клеток. Снижение количества эритроидных и гранулоцитарных клеток значительной мере зависит и от других причин: токсемии, нарушение иммунных реакций, гормональной регуляции и нервной.

При лучевой патологии наблюдаются морфологические изменения белой крови: появляются гиперсегментовани нейтрофилы, увеличивается франгментоз ядер.

Поражение лимфоцитов заключается в пикнотизации ядер, кариорексисом, кариолизи, впоследствии — в лимфолизи. Часто наблюдается уплотнение лейкоцитов, набухание, большое количество зерен.

Уменьшение количества тромбоцитов часто наступает после снижения количества нейтрофилов и уже четко заметно в первые часы после лучевого воздействия.

Изменение количества эритроцитов значительно менее выражена по сравнению с другими клетками крови.

Сердечно-сосудистая система

В развитии радиационного миокардиофиброзу основную роль играют нарушения микро циркуляции вследствие облитерации эндотелиальных клеток капилляров. Крупные кровеносные сосуды умеренно чувствительные к облучению. Тогда как в капиллярах уже после облучения дозой 1 Гр. нарушается проницаемость.

Органы дыхания

Органы дыхания содержат структуры, значительно различаются по устойчивости к радиации. В первые 3-4 суток после облучения наблюдается набухание и частичный распад аргирофильных волокон; гиперемия, диапедез эритроцитов и отек альвеолах, субплеврально эмфизема. Позже возникает рост проницаемости сосудов, периваскулярный выход крови, кровоизлияния, некрозы, которые осложняются инфекцией, нейтропенической бронхопневмонией. Пневмонии, являются вторичными инфекционными осложнениями, могут стать решающим Лако в летальном конце лучевого поражения организма.

Нервная система

Зрелая нервная ткань представляет собой непролиферирующие клеточную систему, состоящую из высоко дифференцированных клеток, замещение которых в организме не происходит.

В первые минуты после облучения изменяются структуры биомембран нервных клеток коры головного мозга. Регистрируется усиленной биоэлектрической активности нейронов коры. В первые сутки морфологически обнаруживают слабо выраженные единичные кровоизлияния в ткани мозга, незначительные повреждения кровеносных сосудов. Функционально — общее в мозге и диэнцефальные симптомы, нарушения функций гипоталамической области среднего и промежуточного мозга, усиление условно-рефлекторной деятельности, которое наблюдается на фоне повышенной биоэлектрической активности коры. Далее, в период разгара погибают в первую очередь высоко функционирующие нервные клетки, в результате прямого действия радиации, а также при опосредованном воздействии других пораженных систем. Клинически в этот период имеет место угнетение процессов возбуждения в коре головного мозга, ослабление условно-рефлекторной деятельности, наблюдается на фоне сниженной биоэлектрической активности коры мозга; ухудшение снабжения мозга кислородом, нарушение центрально-периферической с-мы.

В пострадавших вследствие аварии на ЧАЭС начало нервно-психических расстройств проявился вегетососудистой дистонией, которая быстро, в течение 2-5 лет превратился в энцефалопатию. У больных с ОЛБ тяжелой степени, в 1986 году диагностировали острую радиационно-токсической энцефалопатии. В отдаленный период после облучения обнаружены неврологические признаки органического поражения головного мозга в виде сенсорно-алгических, вегетотрофоваскулярного, вестибулоатактичного, эпилептиформные синдромы и пирамидные-экстрапирамидной недостаточности. При облучении в дозах более 0,5 Гр. частота этих синдромов увеличивается. Отмечается прямая зависимость частоты и степени энцефалопатии от степени тяжести ОЛБ, а также отсутствие в ряде случаев зависимости степени энцефалопатии от уровня нарушений сердечно-сосудистой деятельности, обмена липидов, уровня артериального давления.