В.Ф. Панин
Защита биосферы от энергетических воздействий
Конспект лекций. – Томск: ТПУ, 2009. – 62 с.
Глава 1. Защита окружающей среды от ионизирующих излучений
1.2. Биологическое действие ионизирующего излучения
Согласно
современным представлениям, механизм биологического действия ИИ можно
рассматривать как совокупность первичных физико-химических процессов в
молекулах клеток и окружающего их субстрата и последующего нарушения функций
целого организма [25-29].
Первичные
процессы во многом определяются ионизацией молекул воды (на 75 % организм
состоит из воды) с образованием химически высокоактивных радикалов Н* и ОН*,
гидратированных электронов и последующими цепными реакциями, в основном,
окисления радикалами молекул белка. Помимо этого косвенного воздействия ИИ
через продукты радиолиза воды ИИ воздействует и непосредственно - через
расщепление молекул белка, разрыв связей, отрыв радикалов и др.
Под
действием первичных, физико-химических процессов в клетках возникают
функциональные, биохимические изменения. Они могут произойти как
непосредственно после акта воздействия ИИ, так и через длительный период
времени после облучения и явиться причиной немедленной гибели клеток или таких
изменений, которые могут привести к раку [27].
Наиболее
радиочувствительны клетки постоянно обновляющихся тканей: костного мозга, половых
желёз, селезёнки и др. Изменения на клеточном уровне и гибель клеток приводят к
таким нарушениям в тканях, в функциях отдельных органов и в межорганных
процессах, которые вызывают самые различные последствия для организма вплоть до
его гибели.
Возможные
последствия: соматические эффекты; соматико–сто-хастические эффекты;
генетические эффекты.
Соматические (телесные) эффекты –
последствия облучения для самого облучённого, а не для его потомства. Эти
эффекты могут быть нестохастическими и стохастическими (вероятностными).
Первые: поражения, вероятность возникновения и степень тяжести которых растут с
увеличением дозы и для которых существует дозовый порог, например, острая
лучевая болезнь, локальное незлокачественное поражение кожи (лучевой ожог) и
т.п. Вторые (соматико-стохастические): сокращение продолжительности жизни,
злокачественные новообразования и опухоли; считается, что эффекты эти не имеют
дозового порога.
Основные
стохастические эффекты – генетические: хромосомные аберрации (изменение числа и
структуры генов); доминантные и рецессивные мутации генов (соответственно,
проявляются в первом поколении потомков и могут не проявиться на протяжении
многих поколений). Типичное проявление радиационного стохастического эффекта:
врождённые уродства. Эти эффекты не исключаются при малых дозах облучения и
условно не имеют порога. Так, статистически надёжно установлено повышенное
содержание клеток крови с хромосомными нарушениями у людей, получающих малые
дозы облучения. Выход соматико-стохастических эффектов определяется суммарной
накопленной дозой независимо от того, получена она за 1 сутки или за 50 лет.
В
связи с радиационным загрязнением важно ответить на ещё не решённые вопросы:
1)
Какова зависимость эффекта от дозы
при постоянном облучении малыми дозами?
2)
Каким образом суммируются для
биосистем разного уровня организации малые дозы?
3)
Какова вероятность эффектов (рака,
стерильности и др.) при уровне радиации, принятом в качестве допустимого?
Лучше изучены последствия облучения сублетальными
дозами, то есть не приводящими к смертельному исходу в течение определённого
срока наблюдения. Установлено, в частности, повышение частоты сублетальных
мутаций, проявляющихся во 2-м и 3-м поколениях; разные виды организмов, а также
органы и ткани особей обладают неодинаковой радиорезистентностью. Так,
смертельная (50-%-я) доза для бактерий достигает 10 кГр, растений – 1 кГр,
членистоногих – 500 Гр, для млекопитающих – от 0,5 до 4 Гр. Минимальная
абсолютно смертельная доза для человека составляет 6 Гр. Красный костный мозг и
другие элементы кроветворной системы теряют способность нормально
функционировать при 0,5…1,0 Гр, облучения семенников дозой свыше 2 Гр приводят
к постоянной стерильности, облучения яичников однократной дозой более 3 Гр –
также; почки выдерживают без особого вреда суммарную дозу в 23 Гр, полученную
дробно в течение 5 недель, печень – 40 Гр за месяц.
Крайне чувствительны к радиации дети. Небольшие дозы
при облучении хрящевой ткани могут замедлить или совсем остановить рост костей,
облучение мозга – к потере памяти, а у очень маленьких детей – к слабоумию и
идиотии.
|