Радиобиологические эффекты. Классификация радиобиологических эффектов. Значение радиобиологических эффектов для судьбы облученного организма

Радиобиологическими эффектами называются изменения, возникающие в биологических системах при действии на них ИИ. Сложность организма как биологической системы предопределяет многообразие радиобиологических эффектов. На молекулярном уровне облучение биосистем вызывает набор характерных изменений, обусловленных взаимодействием биомолекул с самим излучением либо продуктами радиолиза воды. К таким изменениям относят разрывы, сшивки, изменения последовательности мономеров в молекулах биополимеров, потерю ими фрагментов, окислительную модификацию, образование аномальных химических связей с другими молекулами. Доля поврежденных биомолекул положительно связана с их молекулярной массой. Например, после облучения в дозе 10 Гр в клетке оказываются поврежденными 0,015% молекул олигосахаридов, 0,36% – аминокислот, 1% – белков и 100% – нуклеиновых кислот. С уязвимостью ДНК и ее уникальной ролью генетической матрицы связана ведущая роль повреждений ДНК как основы радиобиологических эффектов, формирующихся на более высоких иерархических уровнях биосистемы. Во время митоза повреждения ДНК проявляются хромосомными аберрациями.

Действие ИИ на системном уровне характеризуется цитопеническим эффектом, в основе которого лежат, преимущественно, гибель клеток и радиационный блок митозов.

Радиобиологические эффекты, возникающие на уровне организма и популяции, классифицируются в соответствии с критериями, перечисленными ниже.

По срокам появления радиобиологические эффекты, возникающие в организме и популяции, принято подразделять на ближайшие и отдаленные. Ближайшие эффекты проявляются в сроки до нескольких месяцев после облучения и связаны с развитием цитопенических состояний в различных тканевых системах организма. Отдаленные эффекты возникают спустя годы после облучения, на фоне полной регрессии основных клинических проявлений острого поражения. Несмотря на причинную связь с облучением, отдаленные радиобиологические эффекты не являются специфическими для радиационного воздействия – эта патология вызывается и нелучевыми факторами. Примерами отдаленных последствий облучения являются опухоли, гемобластозы, гипопластические, дистрофические, склеротические процессы. Интегральным проявлением этих последствий служит сокращение продолжительности жизни организмов, перенесших острое лучевое поражение.

Радиобиологические эффекты могут быть классифицированы в зависимости от органа или части тела, в которых они регистрируются. При локальном облучении органа или сегмента тела наиболее сильное поражающее действие ИИ проявляется именно в нем (такой эффект называют местным действием ИИ). Однако изменения возникают и в необлученных тканях. В последнем случае говорят о дистанционном действии ИИ. Местное действие ИИ имеет решающее значение для возникновения не только ближайших, но и отдаленных радиобиологических эффектов. Поэтому для оценки риска канцерогенного эффекта, сопровождающего неравномерное облучение, каждому органу присвоен взвешивающий коэффициент, величина которого меньше 1. Умножением эквивалентной дозы облучения органа на соответствующий ему взвешивающий коэффициент получают эффективную дозу облучения органа. Суммируя эффективные дозы для органов, подвергшихся облучению, получают эффективную дозу неравномерного облучения организма. Последняя численно равна эквивалентной дозе равномерного облучения организма, при которой вероятность развития потенциально смертельной опухоли соответствует рассматриваемому варианту неравномерного облучения.

По связи с дозой облучения радиобиологические эффекты четко разграничены на стохастические (вероятностные) и нестохастические (детерминированные).

Беспороговость стохастических эффектов означает, что сколь угодно малые дозы облучения способны влиять на частоту их возникновения. Альтернативный характер проявляется в том, что стохастические эффекты, подчиняясь закону «все или ничего», не могут быть охарактеризованы таким показателем, как «выраженность». Примером стохастического эффекта облучения на клеточном уровне может служить гибель клетки; на уровне целостного организма – возникновение злокачественной опухоли. С увеличением дозы облучения вероятность возникновения стохастического эффекта растет (рис. 8.1, слева), но его качество остается неизменным. При достаточно больших дозах часть облученных организмов погибает до развития у них соответствующих стохастических эффектов, что объясняет «плато» на графике, показанное пунктиром.

Детерминированные эффекты облучения - клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ионизирующим излучением, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше - тяжесть эффекта зависит от дозы.

Как правило, радиобиологические эффекты неблагоприятным образом сказываются на биологическом объекте. Исключением из этого правила является герметический эффект. Радиационный гормезис проявляется повышением жизнеспособности организмов под влиянием облучения в малых дозах.

Возможность передачи по наследству последующим поколениям. Изменения в генетическом аппарате клеток человеческого организма могут быть унаследованы потомством лишь при условии, что эти изменения возникают в половых клетках. Мутации соматических клеток в естественных условиях не наследуются (такая возможность создается лишь при клонировании организма). При общем облучении организма можно ожидать появления как соматических (возникающие в соматических клетках), так и генетических эффектов (индуцируемые при воздействии ИИ на половые клетки).

Контрольные вопросы по теме № 8

1. Что является предметом изучения радиобиологии?

2. Каковы задачи радиобиологических исследований?

3. Каковы цели и задачи, решаемые военной радиобиологией?

4. Какой показатель имеет единицу измерения Кл/кг (кулон на килограмм)?

5. Какой показатель имеет единицу измерения Гр (грей)?

6. Какой показатель имеет единицу измерения Зв (зиверт)?

7. Какой показатель имеет единицу измерения Бк (беккерель)?

8. Как меняется интенсивность электромагнитного излучения в вакууме при увеличении расстояния до источника излучения?

9. По какому значению линейной передачи энергии проводят границу между плотно- и редко ионизирующими излучениями?

10. Какие излучения относят к плотно ионизирующим?

11. Какие излучения относят к редко ионизирующим?

12. Каковы единицы измерения дозы облучения в системе СИ?

13. Каковы вне системные единицы измерения дозы облучения?

14. Что понимается под термином радиоактивность?

15. Что понимается под термином период полураспада радионуклида?

16. Что является мерой количества радиоактивных веществ?

17. При каких условиях радионуклиды представляют собой источник радиационной опасности для человека?

18. Каковы основные пути поступления радионуклидов в организм?

19. Радионуклиды с каким периодом полураспада наиболее опасны при поступления в организм в равном количестве?

20. Что понимается под термином экспозиционная доза облучения?

21. Что понимается под термином поглощенная доза облучения?

22. Что понимается под термином эффективная доза облучения?

23. Какие материалы наиболее эффективно защищают от гамма-излучения?

24. Какие материалы наиболее эффективно защищают от нейтронного излучения?

25. Что относят к проявлениям непрямого действия ионизирующих излучений?

26. Что понимают под результатом прямого действия ионизирующего излучения?

27. Какое влияние на проявления биологического действия ионизирующих излучений оказывает повышенное содержание кислорода в организме?

28. Повреждение каких типов макромолекул имеет наибольшее значение для судьбы облученной клетки?

29. Каковы признаки стохастического эффекта облучения?

30. Каковы признаки детерминированного эффекта облучения?

31. Развитие каких эффектов возможно в результате облучения клеток?

32. Какие эффекты со стороны пролиферирующих клеток костного мозга обнаруживаются в течение первых суток после облучения в среднелетальных дозах?

33. Зависит ли чувствительность органов к ионизирующим излучениям от скорости деления клеток в этих органах?

34. Какие ткани организма наиболее чувствительны к действию ионизирующих излучений?

35. Каковы причины развития нейтропении в условиях общего облучения?

36. В чем причины нарушений функций ЦНС при воздействии в дозах ниже 6-8 Гр?

37. Чем характеризуются наиболее радиочувствительные ткани организма?

38. Какие факторы влияют на лиц, оказавшихся в момент аварии на ядерной энергетической установке в аварийной зоне?

39. Какая группа радиоактивных осадков выпадает наиболее продолжительно?