Вплив іонізуючого випромінювання на окремі органи і організм в цілому

У структурі організму можна виділити два класи систем: керуючу (нервова, ендокринна, імунна) і життєзабезпечувальна (дихальна, серцево-судинна, травна). Всі основні обмінні (метаболічні) процеси та каталітичні (ферментативні) реакції відбуваються на клітинному та молекулярному рівнях. Рівні організації організму функціонують у тісній взаємодії і взаємовпливі з боку керуючих систем. Більшість природних факторів впливають спочатку на вищестоящі рівні, потім через певні органи і тканини - на клітинно-молекулярному рівні. Після цього починається відповідна фаза, що супроводжується корективами на всіх рівнях.

Взаємодія радіації з організмом починається з молекулярного рівня. Пряме вплив іонізуючого випромінювання, тому є більш специфічним. Підвищення рівня окислювачів характерно і для інших впливів. Відомо, що різні симптоми (температура, головний біль і ін) зустрічаються при багатьох хворобах і причини їх різні. Це ускладнює встановлення діагнозу. Тому, якщо в результаті шкідливого впливу на організм радіації не виникає певної хвороби, встановити причину більш віддалених наслідків важко, оскільки вони втрачають свою специфічність.

Радіочутливість різних тканин організму залежить від біосинтетичних процесів і пов'язаної з ними ферментативною активністю. Тому найбільш високою радіо - ураженню відрізняються клітини кісткового мозку, лімфатичних вузлів, статеві клітини. Кровоносна система та червоний кістковий мозок найбільш уразливі при опроміненні та втрачають здатність нормально функціонувати вже при дозах 0,5-1 Гр. Однак, вони мають здатність відновлюватися і якщо не всі клітини вражені, кровоносна система може відновити свої функції. Репродуктивні органи, наприклад, насінники, так само відрізняються підвищеною радіочутливості. Опромінення понад 2 Гр призводить до постійного стерильності. Тільки через багато років вони можуть повноцінно функціонувати. Яєчники менш чутливі, принаймні, у дорослих жінок. Але одноразова доза більше 3 Гр все ж призводить до їх стерильності, хоча великі дози при неодноразовому опроміненні не позначаються на здатності до дітородіння.

Дуже сприйнятливий до випромінювання кришталик ока. Гинучи, клітини кришталика стають непрозорими, розростаючись, призводять до катаракті, а потім і до повної сліпоти. Це може статися при дозах близько 2 Гр.

Радіочутливість організму залежить від його віку. Невеликі дози при опроміненні дітей можуть сповільнити або зовсім зупинити у них зростання кісток. Чим менше вік дитини, тим сильніше пригнічується ріст скелета. Опромінення мозку дитини може викликати зміни в його характері, привести до втрати пам'яті. Кістки і мозок дорослої людини здатні витримати набагато більші дози. Відносно великі дози здатні витримувати більшість органів. Нирки витримують дозу близько 20 Гр., отриману протягом місяця, печінка - близько 40 Гр., сечовий міхур - 50 Гр., а зріла хрящова тканина - до 70 Гр. Чим молодший організм, тим за інших рівних умовах, він більш чутливий до впливу радіації.

Видова радіочутливість зростає в міру ускладнення організму. Це пояснюється тим, що в складних організмах більше слабких ланок, що викликають ланцюгові реакції виживання. Цьому сприяють і більш складні системи керування (нервова, імунна), які частково або повністю відсутні в більш примітивних особинах. Для мікроорганізмів дози, що викликають 50% смертності, становлять тисячі Гр., для птахів - десятки, а для високоорганізованих ссавців - одиниці (рис. 2.15).

Мутація

Кожна клітина організму містить молекулу ДНК, яка несе інформацію для правильного відтворення нових клітин.

ДНК - це дезоксирибонуклеї́нова кислота, що складається з довгих, закруглених молекул у вигляді подвійної спіралі. Функція її полягає в забезпеченні синтезу білкових молекул більшості з яких складаються амінокислоти. Ланцюжок молекули ДНК складається з окремих ділянок, які кодуються спеціальними білками, утворюючи так званий ген людини.

Радіація може або убити клітку, або спотворити інформацію в ДНК так, що з часом з'являться дефектні клітини. Зміна генетичного коду клітини називають мутацією. Якщо мутація відбувається в яйцеклітині сперми, наслідки можуть бути відчутні і в далекому майбутньому, тому що при заплідненні утворюються 23 пари хромосом, кожна з яких складається зі складного речовини, званого дезоксирибонуклеї́новою кислотою. Тому мутація, яка виникає в статевій клітині, називається генетичною мутацією і може передаватися наступним поколінням.

На думку Е. Дж. Холу, такі порушення можна віднести до двох основних типів: хромосомні аберації, що включають зміна числа або структури хромосом, і мутації в самих генах. Генні мутації підрозділяються далі на домінантні (які виявляються відразу в першому поколінні) і рецесивні (які можуть проявитися в тому випадку, якщо в обох батьків мутантним є один і той же ген). Такі мутації можуть не проявитися протягом багатьох поколінь або не виявитися взагалі. Мутація в самотических клітин буде впливати тільки на сам індивід. Викликані радіацією мутації не відрізняються від природних, однак при цьому збільшується сфера шкідливого впливу.

Описані міркування засновані лише на лабораторних дослідженнях тварин. Прямих доказів радіаційних мутацій у людини поки немає, тому що повне виявлення всіх спадкоємних дефектів відбувається лише протягом багатьох поколінь.

Однак, як підкреслює Джон Гофман, недооцінка ролі хромосомних порушень, заснована на затвердження "їх значення нам невідомо", є класичним прикладом рішень, що приймаються невіглаством. Допустимі дози опромінення були встановлені ще задовго до появи методів, що дозволяють встановити ті сумні наслідки, до яких вони можуть призвести нічого не підозрюють людей і їхніх нащадків.