Отдаленные последствия действия радиации реферат

Обновлено: 08.07.2024

Животные и растительные организмы характеризуются различной радиочувствительностью, причины которой до сих пор полностью ещё не выяснены. Как правило, наименее чувствительны одноклеточные растения, животные и бактерии, а наиболее чувствительны - млекопитающие животные и человек. Различие в чувствительности к радиации имеет место у отдельных особей одного и того же вида. Она зависит от физиологического состояния организма, условий его существования и индивидуальных особенностей. Более чувствительны к облучению новорожденные и старые особи. Различного рода заболевания, воздействие других вредных факторов отрицательно сказывается на течении радиационных повреждений.

Вложенные файлы: 1 файл

радиобиология1.docx

Существует несколько путей поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхании воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Излучения радиоактивных веществ оказывает очень сильное воздействие на все живые организмы. Даже сравнительно слабое излучение, которое при полном поглощении повышает температуру тела лишь на 0,001 °С, нарушает жизнедеятельность клеток.

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимуму, а затем в течение 15-20 суток снижается.

В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации и внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. Физико-химические процессы, протекающие на начальных этапах, принято считать первичными - пусковыми. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций органов. Малодифференцированные, молодые и растущие клетки наиболее радиочувствительны.

Глава 1. Радиационная патология животных

1. Отдаленные последствия облучения

При рассмотрении вопросов пострадиационного восстановления надо обратить внимание на неполноценность многих восстановительных процессов, особенно ярко проявляющихся в тканях с низким уровнем физиологической регенерации. Именно клетки этих тканей вследствие очень слабо протекающих процессов репарации как бы запоминают имевшее место радиационное воздействие, и их функциональная неполноценность легко проявляется при неблагоприятных для организма условиях.

Основываясь на факте, что выжившие клетки млекопитающих остаются жизнеспособными после облучения и затем размножаются в условиях целостного организма, можно предположить, что в большинстве своем потомки этих облученных и выживших клеток животных также несут различные наследственные аномалии. Эти аномалии могут не препятствовать их размножению - пострадиационной регенерации соответствующих органов и тканей, но снижают жизнеспособность этих клеток и извращают их функциональную активность. Отсюда следует, что в течение длительного времени после облучения организм представляет собой как бы функционально неполноценную систему, что в дальнейшем приводит к уменьшению жизнеспособности выжившего после облучения организма.

Таким образом, в развитии летального действия ионизирующего излучения решающую роль играют закономерности гибели облученных клеток, а в проявлении отдаленных последствиях лучевого поражения - клетки, выжившие после облучения.

Продолжительность латентного периода отдаленных последствий зависит от характера лучевого воздействия, вида животных, их естественной продолжительности жизни, состояния защитно- компенсаторных процессов.

2. Основные категории отдаленных последствий

Принято различать два типа отдаленных последствий -- соматические, развивающиеся у самих облученных индивидуумов, и генетические -- наследственные заболевания, развивающиеся в потомстве облученных родителей.

Детерминированные эффекты (соматические) -- это неизбежные, закономерные патологические состояния, возникающие при облучении большими дозами, в отношении которых предполагается существование порога. Они подразделяются на ближайшие последствия (острая, подострая и хроническая лучевая болезнь, локальные лучевые повреждения: лучевые ожоги кожи, лучевая катаракта и стерилизация) и отдаленные последствия (радиосклеротические процессы, радиоканцерогенез, радиокатарактогенез и прочие).

Стохастические эффекты -- это вредные биологические эффекты излучения, не имеющие дозового порога возникновения. В соответствии с общепринятой консервативной радиобиологической гипотезой, любой сколь угодно малый уровень облучения обусловливает определенный риск возникновения стохастических эффектов. Стохастические эффекты -- это вероятностные эффекты, возникающие при облучении, в основном, малыми дозами. Они делятся на соматико-стохастические (лейкозы и опухоли различной локализации), генетические (доминантные и рецессивные генные мутации и хромосомные аберрации) и тератогенные (умственная отсталость, другие уродства развития; возможен риск возникновения рака и генетических эффектов облучения плода).

К соматическим отдаленным последствиям облучения относят, прежде всего, сокращение продолжительности жизни, злокачественные новообразования и катаракту.

Кроме того, отдаленные последствия облучения отмечают в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и легких в виде уплотнений и атрофии облученных участков, потери эластичности. Наблюдаются и другие морфофункциональные нарушения, приводящих к фиброзам (т.е. избыточному развитию соединительной ткани печени без признаков регенерации) и склерозу, развивающимся вследствие комплекса процессов, включающих уменьшение числа клеток, и дисфункцию фибробластов (фибробласты - основная клеточная форма соединительной ткани организма позвоночных животных и человека).

Следует иметь в виду, что деление на соматические и генетические последствия весьма условно, ибо на самом деле характер повреждения зависит от того, какие клетки подверглись облучению, т. е. в каких клетках это повреждение возникло -- соматических или зародышевых. В обоих случаях повреждается генетический аппарат, и, следовательно, возникающие повреждения могут наследоваться. В случае соматических последствий они наследуются в пределах тканей данного организма, объединяясь в понятие соматического мутагенеза, в случае генетических последствий -- также в виде различных мутаций, но в потомстве облученных особей.

Таким образом, решающее значение для облученного индивидуума или его потомков имеет вид мутаций и то, в каких клетках (зародышевых или соматических) они возникают.

Наиболее важным является разделение всех отдаленных последствий на две другие категории - стохастические и нестохастические эффекты.

К стохастическим (вероятностным) относятся два вида отдаленных последствий -- злокачественные новообразования и наследственные заболевания, а все остальные -- к нестохастическим эффектам.

3. Соматические отдаленные последствия облучения

Проблема сокращения продолжительности жизни облученного организма наиболее подробно изучена на мышах, особенно в экспериментах с однократным облучением.

Существует строгая зависимость сокращения средней продолжительности жизни от дозы излучения. Например, для мышей и крыс при однократном облучении в сублетальных дозах средняя продолжительность жизни сокращается на 2,5-5% на 1 Гр (Д. Герш, 1957). Сокращение средней продолжительности жизни у различных животных составляет 2-4% при однократном облучении в дозах 2-5 Гр. Причем, практически, оно не было отмечено при дозах менее 2 Гр.

Сокращение продолжительности жизни животных, содержащихся при повышенном уровне воздействия ионизирующих излучений, наблюдалось при суточных дозах, превышавших 0,01Гр. При меньших уровнях доз, продолжительность жизни даже существенно повышалась. Ежедневное облучение крыс на протяжении всей жизни гамма лучами в дозе 8 мГр привело к повышению продолжительности их жизни на 25 - 30 %. Облучение грудной клетки обезьян в дозе 1 Гр повышало устойчивость животных к дифтерийному токсину.

Эксперименты свидетельствуют о том, что под влиянием малых доз ионизирующих излучений естественная продолжительность жизни животных увеличивается на 10-12% по сравнению с адекватным контролем.

Сторонники идеи радиационного гормезиса не без оснований считают, что атомная радиация является естественным, постоянно действующим на организм фактором, без которого нормальное существование невозможно, как невозможна жизнь без гравитации, магнитного поля или кислорода.

Эти свойства малых доз излучения проявились и у человека при применении радоновых ванн или при приеме внутрь радоновой воды, когда отмечалась активация иммунных механизмов, и возникало общестимулирующее действие на организм, улучшение разных видов обмена, снижение артериального давления и другие благоприятные эффекты.

Если гибель клетки после облучения связана, в первую очередь, с повреждением уникальных генетических структур, то в реализации стимулирующего действия радиации большее значение имеет оживление регуляторных метаболических процессов, связанных с мембранными структурами.

В тоже время, с конца 90-х годов множится число исследований в области молекулярной биологии, обосновывающих вывод о взаимосвязи малых доз радиации и генетических изменений. Научные труды, опубликованные в Беларуси, Великобритании, США, Франции, Германии и Швеции указывают на то, что малые дозы радиации вызывают в генофонде изменения, не доступные для наблюдения в своих начальных стадиях. Они проявляются только в результате многократного деления клетки. Данные дефекты передаются последующим поколениям. Ученые говорят о проблеме "генной нестабильности".

В частности, исследователи из Израиля и Украины обследовали детей ликвидаторов, зачатых после аварии на ЧАЭС и живущих ныне на Украине и в Израиле. Количество изменений ДНК, т.е. той молекулярной цепочки, которая несет в себе программу развития клетки и ее генетический код, у этих детей превышает аналогичный показатель у их братьев и сестер, зачатых до Чернобыля, в 7 раз. К сходному выводу пришли ученые из Англии, Казахстана и Финляндии, исследовавшие потомство в 40 семьях, проживающих поблизости от российских полигонов, на которых производились испытания ядерного оружия. У каждого последующего поколения в этих семьях доля мутаций возрастала на 50%. Остается открытым вопрос о том, какие последствия для здоровья людей влекут за собой эти мутации.

Тема малых доз облучения занимает важное место в дискуссии вокруг вопроса о влиянии аварии на Чернобыльской атомной электростанции на здоровье человека.

Вопрос о том, могут ли малые дозы радиации - скажем, в одну миллионную часть Зв - привести к генетическим изменениям и заболеваниям, остается открытым и очень важным в связи с тем, что в течение ближайших десятков лет вследствие этой аварии миллионы людей будут испытывать воздействие малых доз радиации.

Для оценки соматико-стохастических эффектов облучения существенное значение имеет уровень лучевого воздействия и объем популяции (или количество людей), которые подвергаются облучению. Однако, наличие таких сведений не гарантирует правильной оценки риска возникновения этих эффектов облучения, так как до сих пор нет ясности, существует ли доза облучения, которая не вызывает отдаленных последствий.

Возникновение катаракты -- типичное отдаленное последствие тотального облучения организма или местного облучения хрусталика. Имеется большой опыт изучения лучевой катаракты у животных разных видов (мышей, крыс, морских свинок, кроликов, собак) и у человека.

Пострадиационное развитие катаракты -- явление пороговое причем величина порога увеличивается при фракционировании дозы, а продолжительность латентного периода увеличивается с возрастом.

Различают неопухолевые и опухолевые формы отдалённых последствий.

Неопухолевые формы включают три вида патологических процессов:

1. Гипопластические состояния – развиваются главным образом в кроветворной ткани, слизистых оболочках органов пищеварения, дыхательных путей, в коже и других органах. Эти нарушения возникают при накоплении высоких доз излучения (3-10 Гр) как при внешнем гамма-облучении, так и поражении инкорпорированными радионуклидами. Основными нарушениями являются: гипо- или гиперхромные анемии, лейкопения, атрофия слизистой оболочки желудка, кишечника, гипо- или анацидный гастрит, атрофия половых желез и бесплодие (стерильность).

2. Склеротические процессы. Происходит обширное и раннее повреждение сосудистой сети облучённых органов, развитие очаговых или диффузных разрастаний соединительной ткани на месте погибших паренхиматозных клеток. Основные нарушения: цирроз печени, нефросклероз, пневмосклероз, атеросклероз, лучевые дерматиты, лучевые катаракты, некрозы костной ткани, поражения нервной системы.

3. Дисгормональные состояния развиваются без видимой дозовой зависимости. К проявлениям дисгормональных состояний относятся ожирение, гипофизарная кахексия, несахарный диабет, кистозные изменения яичников, патологические сдвиги в половых циклах, гиперплазия слизистой оболочки матки, паренхимы молочных желез (что может привести к развитию опухолей), поражения щитовидной железы (гипотиреодизм, новообразования), сахарный диабет и др.

Опухолевые формы. К ним относятся опухоли, развивающиеся по прямому механизму (возникают чаще при облучении инкорнорированными альфа- и бета-излучателями) – опухоли костей, печени, почек, лёгких, кожи. Другой разновидностью являются дисгормональные опухоли вследствие нарушения равновесия в функции эндокринных желез – опухоли матки, яичников, предстательной желе, самих желез внутренней секреции. И, наконец, имеются опухоли сложного генеза, возникающие в результате сочетания прямого и дисгормонального механизмов – лейкозы, опухоль молочных желез.

Рассмотрим основные соматические отдалённые последствия. Самым общим из отдалённых эффектов является сокращение продолжительности жизни. Выявлена прямая пропорциональная зависимость между дозой радиации и степенью укорочения жизненного цикла. Экспериментально доказано, что у человека при однократном облучении сокращение продолжительности жизни составляет 0,1-1,5 суток на каждый миллизиверт. Если радиация действует не одномоментно, а длительно, на протяжении всей жизни, непрерывно, то сокращение жизни удаётся зарегистрировать, начиная с суммарных недельных доз в 10 рад гамма-излучения или 1 рад нейтронного облучения. Укорочение жизни лиц, перенесших атомную бомбардировку в Хиросиме и Нагасаки, относится за счёт увеличения заболеваемости лейкозами и опухолями. В отчёте комиссии ООН за 1964 г. отмечается, что заболеваемость лейкозами в Японии с 1946 по 1960 г. выросла с 10,7 до 28 на 1 млн жителей. При этом вероятность заболевания уменьшалось с увеличением расстояния от эпицентра взрыва, т.е. со снижением дозы.

Злокачественные новообразования под влиянием облучения могут возникать практически во всех органах. Наиболее часто наблюдаются лейкозы, развитие которых происходит через 5-25 лет после облучения. Частота лейкозов у облучённых по сравнению с необлучёнными возрастает в 5-10 раз. В диапазоне 3-15 Гр каждому Гр соответствует увеличение заболеваемости на 50 случаев на 1 млн. человек в год.

Позже возникают другие раковые заболевания (рак щитовидной железы, молочной железы, яичников, желудка и лёгких), главным образом в результате общего лучевого воздействия. Опухоли кожи и костей являются результатом местного облучения – внешнего (кожа) или внутреннего (кости). При хроническом облучении малыми дозами развитие злокачественных опухолей в 3-10 раз ниже, чем при однократном воздействии той же дозы. Детский организм в силу анатомо-физиологических особенностей и большой чувствительности к действию ионизирующего излучения в большей степени подвергается риску (что видно на примере рака щитовидной железы у детей). Сокращается и время появления раковых новообразований у детей по сравнению со взрослыми.

Возникновение катаракты (помутнения) хрусталика – типичное отдалённое последствие тотального облучения организма или местного облучения глаза и хрусталика. Особенно часто катаракты появляются при длительном нейтронном облучении. В Хиросиме катаракты возникали в 25-30% случаев у находившихся в 4 км от эпицентра взрыва (спустя несколько месяцев и до 12 лет и более). Минимальная пороговая доза рентгеновских лучей при однократном воздействии – 2 Гр, при хроническом воздействии в течение нескольких лет облучения катаракта развивается при дозах, превышающих 0,3 Зв в год.

К отдалённым последствиям облучения относится также нефросклероз, развивающийся в результате повреждения почечной ткани и замещении её соединительной тканью. Стойкое повышение АД, характерное для лучевого поражения, в значительной степени зависит от развития нефросклероза.

Радиобиологические эффекты облучения живого организма делятся на пороговые (нестохастические) и беспороговые (стохастические). Радиационными эффектами нестохастического характера, следует считать, прежде всего, острую лучевую болезнь, местные повреждения кожи (ожоги), лучевую катаракту, стеризизацию, дистрофические повреждения различных тканей. При этом имеется определённое пороговое значение дозы облучения (например, при одноразовом воздействии радиации в 100 рад), ниже которого видимого действия радиации не наблюдается.

Такие нарушения, как опухоли различной локализации, лейкозы, генетические эффекты, умственная отсталость, уродства носят стохастический беспороговый характер. Вероятность возникновения этих поражений существует при самых минимальных дозах облучения.

Коварство многих болезней, вызываемых радиацией, состоит в длительном скрытом периоде. Лучевое поражение может развиться через несколько минут или спустя десятилетия. Иногда последствия облучения организма затрагивают его наследственный аппарат. В этом случае страдают уже последующие поколения.

Генетические последствия радиационного облучения

Эта тема достаточно трудна для изучения, поэтому окончательные выводы о биологическом воздействии радиации пока не сделаны. Но некоторые заключения все же имеют под собой серьезную исследовательскую почву. Например, достоверно известно, что ионизирующее излучение в гораздо большей степени поражает мужские половые клетки, чем женские. Так, полученная при низком уровне радиации доза облучения в 1 Гр вызывает:

до 2000 случаев генетических мутаций и до 10000 случаев хромосомных нарушений на каждый миллион младенцев, родившихся у облученных мужчин.
до 900 мутаций и 300 хромосомных патологий у потомства облученных женщин.

При получении этих данных учитывались только тяжелые генетические последствия облучения. Ученые полагают, что число менее серьезных дефектов намного больше, а ущерб от них зачастую еще выше.

Неопухолевые последствия воздействия на организм радиации

Отсроченный эффект того, что радиация делает с человеком, часто выражается в функциональных и органических изменениях. К ним относятся:

Нарушения микроциркуляции из-за повреждения мелких сосудов, вследствие чего развивается тканевая гипоксия, страдают печень, почки, селезенка.
Патологические изменения, созданные дефицитом клеток в органах с низкой скоростью разрастания тканей (половые железы, соединительная ткань).
Расстройство регулирующих систем: ЦНС, эндокринной, сердечнососудистой.
Избыточное новообразование тканей эндокринных органов в результате снижения их функций, вызванного радиацией.

Канцерогенные последствия радиоактивного облучения

Раньше других проявляют себя такие болезни, вызываемые радиацией, как лейкозы. Они становятся виновниками летальных исходов уже через 10 лет после обучения. Среди людей, подвергшихся действию проникающей радиации после бомбардировок Хиросимы и Нагасаки, смертность от лейкозов пошла на убыль только после 1970 года. Согласно данным НКДАР ООН (Научного комитета по действию атомной радиации), вероятность заболевания лейкозом составляет 1 шанс из 500 при получении дозы облучения 1 Гр.

Еще чаще развивается рак щитовидной железы – по информации того же НКДАР он поражает 10 человек из каждой тысячи облученных (в расчете на индивидуальную поглощенную дозу 1 Гр). С такой же частотой развивается и рак груди у женщин. Правда, оба этих заболевания, несмотря на злокачественность, приводят к смерти далеко не всегда: выжить удается 9 из 10 человек, перенесших рак щитовидной железы, и каждой второй заболевшей раком молочной железы женщине.

Одно из самых грозных отдаленных последствий, которое проникающая радиация может вызвать у людей, – это рак легких. Согласно исследованиям, наиболее высока вероятность заболеть им у шахтеров урановых родников – в 4-7 раз выше, чем у тех, кто пережил атомную бомбардировку. По мнению специалистов НКДАР, одна из причин этого – возраст шахтеров, которые в подавляющем большинстве старше облученного населения японских городов.

В других тканях организма, подвергшегося радиоактивной атаке, опухоли развиваются гораздо реже. Рак желудка или печени встречается не чаще 1 случая на 1000 при получении индивидуальной дозы в 1 Гр, рак иных органов фиксируется с частотностью 0,2-0,5 случая на 1000.

Снижение продолжительности жизни

Единого мнения о безусловном влиянии радиации на среднюю продолжительность жизни человека (СПЖ) у современных ученых нет. Но опыты на грызунах показали, что связь между облучением и более ранней смертностью есть. После получения дозы 1 Гр продолжительность жизни грызунов сокращалась на 1-5 %. Длительное воздействие гамма-излучения приводило к сокращению СПЖ при накоплении суммарной дозы 2 Гр. Причем смерть в каждом случае наступала от разных болезней, вызываемых радиацией: склеротических изменений, злокачественных новообразований, лейкозов и других патологий.

НКДАР ООН также рассматривал вопрос уменьшения продолжительности жизни как отдаленного последствия облучения. В результате специалисты пришли к выводу: при низких и умеренных дозах такая связь сомнительна, но интенсивное облучение проникающей радиацией действительно может вызывать у людей заболевания, сокращающие жизнь.

По оценкам разных ученых сокращение СПЖ человека составляет:

при кратковременном облучении – 100-1000 суток на 1 Гр;
при хроническом облучении – около 8 суток на 1 Гр.

Исследование СПЖ врачей-рентгенологов, проведенное в первой половине прошлого века, также показало связь между облучением и более ранней смертностью. Они умирали в среднем на 5 с лишним лет раньше, чем врачи другого профиля. Предположительно, за три с половиной десятилетия работы в то время рентгенолог мог накопить дозу облучения, равную 5 Гр. После внедрения в 1945 году эффективных средств защиты от радиации разницу в СПЖ врачей из-за работы с рентгенологическим оборудованием удалось нивелировать.

К сожалению, наши органы чувств не сигнализируют нам об опасности радиационного облучения. Но, если у вас есть точный и чувствительный дозиметр RADEX, это значительно повысит вашу уверенность в защите от бытовой радиации.

Радиоактивное облучение вызывает лучевую болезнь, проявления которой зависят от вида и локализации лучей, а так же дозы радиации, полученной человеком.

Облучение классифицируется на внешнее и внутреннее, то есть радиоактивные вещества могут попадать в организм человека через желудочно-кишечный тракт, с вдыхаемым воздухом, через кожу или слизистые оболочки.

Проявления заболевания зависят от суммарной дозы радиации.
Например, при дозе до 100 рад (1Гр) развивается так называемое состояние предболезни, то есть отмечается лишь легкая симптоматика.
Дозы выше 100 рад (1 Гр) вызывают кишечную или костно-мозговую форму лучевой болезни. Степень тяжести зависит от поражения органов кроветворения.
Однократное облучение в дозе выше 10 Гр считается смертельным.

Хроническая лучевая болезнь возникает в результате длительного облучения и представляет собой сочетанное поражение многих органов.

Но, помимо лучевой болезни, радиоактивное облучение имеет так же и отдаленные последствия.

Отдаленные последствия облучения представляют собой стохастические и соматические эффекты, которые проявляются через несколько месяцев или лет после одноразового или хронического облучения.

Соматические эффекты – это неизбежная патология, которая возникает в ответ на большие дозы радиоактивного облучения. Могут быть ближайшими и отдаленными. К ближайшим как раз относится лучевая болезнь, ожоги и стерилизация. Отдаленные представлены радиокатарактогенезом, склерозом, радиоканцерогенезом и др.
Стохатические эффекты – это вредные биологические эффекты облучения. Например, умственная отсталость, пороки развития и генетические аномалии у будущего потомства. А так же лейкозы, злокачественные новообразования и хромосомные мутации у пострадавшего.
Соматический эффект прежде всего проявляется в сокращении продолжительности жизни и появлении злокачественных новообразований.

Так же отдаленными последствием радиоактивного облучения является лучевая катаракта, развивающаяся в течение 10-20 лет. Сначала в хрусталике появляются крошечные помутнения в виде точек в области передней и задней капсул хрусталика. Постепенно помутнение прогрессирует до полного поражения хрусталика.

Так же через несколько лет после радиоактивного облучения в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах легких и почек отмечаются участки уплотнения и атрофии. Ткани теряют эластичность, появляется склонность к фиброзу и склерозу.
Наблюдаются изменения в половой системе и развитие аутоиммунных заболеваний. Снижаются защитные силы организма и повышается восприимчивость к различным инфекциям.

К сожалению, при облучении всегда поражается генетический аппарат, именно поэтому возникшие изменения передаются по наследству. В таком случае болеют уже дети облученных ранее людей.

Читайте также: