Развитие радиобиологических эффектов во времени
Радиобиологические эффекты удобнее рассматривать во временном аспекте, разделяя их развитие на четыре основных стадии: 1) физические взаимодействия, 2) физико-химические взаимодействия, 3) биологические реакции, 4) медицинские эффекты (рис 11).
Физические взаимодействия.В этот период протекаютпервичные процессы поглощения энергии излучения атомами и молекулами биологического объекта, в результате они могут претерпевать возбуждение, ионизацию или диссоциацию (расщепление); Это самая короткая стадия.
Физико-химические взаимодействия.Характер действующих процессов весьма разнообразен, тем не менее можно выделить наиболее типичные реакции и изменения: реакции окисления; реакции восстановления; реакции деструкции (расщепление крупных молекул, отщепление активных групп, разрывы цепей; реакции димеризации (удвоенной молекулы в результате реакции присоединения), полимеризации и другие усложнения молекул; внутримолекулярные изменения.
Рис.10 Схема участия первичных радиотоксинов в развитии лучевого поражения организма
(А.М.Кузин, 1986г)
Биологическая стадия. Как правило, собственно биологические эффекты проявляются не сразу, а спустя некоторое время после облучения, что свидетельствует о вторичности этих явлений. Действие ионизирующей радиации на живые организмы может приводить к нарушениям биологической организации на всех ее уровнях, от молекулярного и клеточного до организменного и популяционного.
Медицинские эффекты
Все эти проявления являются следствием поглощения физической энергии излучения и последующего индуцирования изменений на молекулярном уровне, поэтому никакие эффекты на любом более высоком уровне биологической организации невозможны без соответствующих изменений на более низких уровнях.
Рис. 11 Схема развития событий при радиоактивном загрязнении организма,
приводящих к стохастическим радиационным эффектам.
Приложение «Н» к «Отчету НКДР-2000». (С.П.Ярмоненко, А.А.Вайнсон, 2004г)
На рис.11 приведены данные примерной продолжительности некоторых процессов, вовлеченных в радиобиологическое действие радиации.
Репарация повреждений
Изменения, возникающие в клетках на биохимическом и более высоких уровнях частично или полностью могут быть устранены в процессе репарации (восстановления). Однако, чем сложнее нарушения, возникшие в клетке, тем меньше вероятность их восстановления.
Степень поражающего действия зависит не только от величины полученной дозы радиации, но и от того, имелись ли при этом условия и время для осуществления процессов биохимического восстановления.
Если клетка в момент облучения находилась вне цикла деления, то у нее больше возможностей для восстановления, чем у клетки, активно реплицирующей ДНК и готовящейся к митозу.
Разновидности облучения: острое – за короткий промежуток времени, не более нескольких часов; пролонгированное (более длительное), фракционированное – с перерывами между получаемыми порциями облучения; хроническое – длительное время, при малой интенсивности облучения.
При одинаковой дозе облучения результат воздействия на организм тем меньше, чем более дробно получена доза или чем больше она растянута во времени, и скорость восстановления обратно пропорциональны размерам лучевого поражения. У животных восстановление происходит быстрее, чем у человека.
Недавно стало ясно, что доза радиации, поглощенная организмом в течение длительного периода времени, может привести к существенно более сильному поражению, чем такая же доза, полученная сразу или за более короткий период (так называемый эффект Петко). Это связано, по-видимому, с репарационными (восстановительными) свойствами живого организма, в котором при размножении клеток всегда существует некий механизм исправления (репарации) возможных генетических ошибок, могущих нарушить последующее развитие организма. Восстановительные процессы имеют предел, но какие то мелкие повреждения они могут «залечивать».
Проблема малых доз радиации, их накопления в организме и последующее воздействие сейчас становится весьма актуальной. Отмечается эффекты взаимодействия радиации с другими факторами риска, порознь не так опасными. Оказалось, например, что малые количества пестицидов могут усиливать действие радиации. То же самое происходит при действии радиации в присутствии небольших количеств ртути. Недостаток селена в организме усиливает тяжесть радиационного поражения. Известно, что у курильщиков, подвергающихся облучению в 15 мЗв/год, риск заболеть раком легких возрастает более чем в 16 раз по сравнению с некурящими.
Таблица 9