Организменный уровень воздействия

Изменения, возникающие в клетках, обусловливают развитие нарушений функции и морфологии различных органов и систем, поражение всего организма. В формировании биологической реакции организма на облучение важную роль играет нервная, эндокринная и гуморальная системы. Действие ионизирующего излучения на облучаемые органы и ткани является повреждающим. Характер возникающих при этом в организме морфологических и функциональных изменений зависит от дозы излучения, объёма облучаемых тканей и распределения дозы во времени.

Уровень воздействия радиации на организм является результатом биологического воздействия ионизирующего излучения на клетки и органы живого организма. Под действием излучений может происходить образование раневой поверхности или разрыв хромосом. В большинстве случаев при этом клетки погибают, но иногда клетки с поврежденными хромосомами делятся и дают начало новой ткани, не свойственной облученному' органу. В результате гибели клеток при прямом действии ткань не справляется со своими функциональными нагрузками, и возникают нарушения. Все ткани обладают способностью к восстановлению клеток на пораженном участке.

После разрушения клеток в ткани начинают ускоренно делиться здоровые клетки, восполняя утерянные. Однако регенерирующим способностям тканей есть предел. Пока доза облучения разрушает клетки в рамках регенеративных способностей ткани, ещё не заметно действие радиации, но как только доза вызывает разрушение клеток в количестве, превышающем регенеративные способности ткани, она не справляется со своими функциями так, что начинают проявляться функциональные расстройства. Это — порог дозы, после которого появляются детерминированные эффекты. Тяжесть этих эффектов прямо зависит от дозы облучения. Эти эффекты проявляются у всех облучённых клеток после превышения порога дозы, и для каждого эффекта существует своя пороговая доза.

При низких дозах эти эффекты непродолжительны, а при больших дозах они носят устойчивый характер. При облучении в дозе более 1 Зв развивается лучевая болезнь легкой степени, при дозе 2 Зв — средней тяжести, при дозе свыше 3 Зв — тяжелая форма, при дозе более 4 Зв — крайне тяжелая форма, а доза разового облучения на всё тело 7 Зв считается абсолютно смертельной. К детерминированным эффектам можно отнести еще и лучевые ожоги.

Табл. 2. Классификация последствий облучения.

Тяжесть заболевания зависит от облученного органа. Наиболее тяжело проявляются последствия облучения всего тела по сравнению с облучением отдельных частей тела или органов. Поэтому различают облучение местное и общее. Указанные эффекты проявляются после определенного порога дозы. Исходя из наличия предела регенеративных способностей тканей, существует зависимость биологического эффекта действия радиации от времени, за которое получена одна и та же доза облучения. Чем меньше время, за которое получена доза, тем больше отрицательный эффект и тяжелее лучевое поражение. Например, доза в 2,50 Зв за сутки приведёт к развитию острой лучевой болезни средней тяжести, а равномерно растянутая на 50 лет не вызовет никаких изменений.

Суммарное воздействие соматических нарушений в деятельности органов и тканей вызывает возникновение очагов повышенной возбудимости в коре головного мозга, приводящее к нарушению связей между нервной системой, железами внутренней секреции и друтими системами организма. Пороговые (детерминированные) эффекты возникают, когда число клеток, погибших в результате облучения, потерявших способность воспроизводства или нормального функционирования, достигает критического значения, при котором нарушаются функции пораженных органов (табл. з).

Табл. 3. Воздействие различных доз облучения на человеческий организм.

Эти эффекты проявляются лишь при интенсивном однократном или многократном облучении, превышающем определенный порог. При этом возникают незлокачественные локальные повреждения кожи — лучевой ожог, катаракта глаз, повреждение половых клеток и др. Время появления максимального эффекта так же зависит от дозы: чем выше доза, тем быстрее наступают последствия. Нестохастические эффекты проявляются лишь при высоком облучении всего тела и отдельных органов, причём порог возникновения эффекта зависит и от того, какой орган подвергся облучению. Реакция организма на интенсивное облучение приведена в табл. 4.

Хроническое облучение слабее действует на живой организм по сравнению с однократным облучением в той же дозе, что связано с постоянно идущими процессами восстановления радиационных повреждений. Считается, что 90% радиационных повреждений восстанавливается.

Табл. 4. Значение дозы на органы и ткани, при которых возникают значимые нестохастические эффекты.__.

Стохастические (вероятностные) эффекты, такие как злокачественные новообразования, генетические нарушения, могут возникать при любых дозах облучения. С увеличением дозы повышается не тяжесть этих эффектов, а вероятность (риск) их появления. Для количественной оценки частоты возможных стохастических эффектов принята гипотеза о линейной беспороговой зависимости вероятности отдаленных последствий от дозы облучения с коэффициентом риска около 7-ю ² /Зв.

Основными стохастическими эффектами являются канцерогенные и генетические. Поскольку эти эффекты имеют вероятностный характер и длительный скрытый период, измеряемый годами и десятками лет после облучения, они трудно обнаруживаемы. К канцерогенным эффектам относятся поражения крови, кроветворных органов, новообразования и опухоли. Генетические эффекты — врожденные физические и психические уродства — возникают в результате мутаций и других нарушений в половых клеточных структурах, отвечающих за наследственность. Выход обоих эффектов мало зависит от мощности дозы, а определяется суммарной накопленной дозой. Предсказание появления конкретного эффекта у отдельного человека практически невозможно. Выход их определяется коллективной дозой (табл. 4).

В практике радиационной медицины лучевые повреждения возникают при облучении массивными дозами излучений, чаще всего как осложнения лучевой терапии злокачественных опухолей при нарушении методики и техники облучения. Типичным лучевым повреждением является лучевая язва, которая может развиться спустя 1-^3 недели после облучения, 1−5-6 месяцев после облучения и через много месяцев или лет.

Лучевая болезнь — заболевание, возникающее в результате воздействия различных видов ионизирующих излучений и характеризующаяся симптомами, зависящими от вида поражающего излучения, его дозы, локализации источника радиоактивных веществ, распределения дозы во времени и теле человека.

У человека лучевая болезнь может быть обусловлена внешним облучением и внутренним — при попадании радиоактивных веществ в организм с вдыхаемым воздухом, через желудочно-кишечный тракт или через кожу и слизистые оболочки, а также в результате инъекции.

При однократном облучении дозы радиационного воздействия, опасные развитием лучевой болезни, равны для общего облучения 1 Зв (1 Гр или юо рад), а для местного ю Зв. При продолжительном общем облучении острая лучевая болезнь, ОЛБ, развивается при дозах 1-м, 5 Зв. В развитии ОЛБ ведущая роль принадлежит прямому радиационному поражению клеток критических систем организма. Какая система окажется критической, зависит как от уровня её радиочувствительности, так и от скорости развития смертельных исходов при несовместимом с жизнью повреждении данной системы.

К другим последствиями летального повреждения большого числа клеток относится хроническая лучевая болезнь, дерматит, пневмония и т. п. Отрицательные последствия облучения в невысоких дозах связаны с нелетальными повреждениями клеток, с возникновением передающихся по наследству повреждений генетического аппарата, следствием которых может оказаться возникновение злокачественных новообразований.

Тяжесть течения острой лучевой болезни зависит от дозы облучения: церебральная форма (свыше 8о Гр смерть на 1+3 сут после облучения); токсемическая форма (20−5-80 Гр, смерть на 4-^7 сут после облучения): кишечная форма (10−5-20 Гр, смерть на 16−5-18 сут); костномозговая форма — 1−5-ю Гр, летальность 50%.

Особенностью воздействия ионизирующего излучения является его онкогенная направленность.

Рак — злокачественная опухоль, патологическое разрастание ткани. Злокачественная опухоль — опухоль, свойства которой чаще всего (в отличие от свойств доброкачественной опухоли) делают её крайне опасной для жизни организма. Злокачественная опухоль состоит из злокачественных клеток.

Рак — наиболее серьезное из всех последствий облучения человека при малых дозах. Рак развивается у незначительного числа людей, подвергшихся облучению, но каждый облучённый имеет дополнительный шанс заболеть раком.

Комитет по изучению радиационных эффектов при ООН (НКДАР) опирается на два основных допущения: 1) Не существует никакой пороговой дозы, за которой отсутствует риск заболевания раком. Любая сколь угодно малая доза увеличивает вероятность заболевания раком для человека, получившего эту дозу, и всякая дополнительная доза облучения ещё более увеличивает эту вероятность. 2) Вероятность заболевания возрастает прямо пропорционально дозе облучения: при удвоении дозы риск удваивается, при получении трёхкратной дозы утраивается и т. д.

При получении однократной дозы в 0,01 Гр после двухлетнего скрытого периода развиваются лейкозы, достигая максимальной частоты через шесть-семь лет; затем частота плавно уменьшается и через 25 лет заболевания прекращаются. Солидные опухоли начинают развиваться через ю лет после облучения.