Дозиметрические характеристики поля излучения. Дозовые характеристики, однозначно характеризующие радиационный эффект, страница 11

Энергия ионизирующего излучения при прохождению через биологическую ткань передаётся атомам и молекулам. Это приводит к образованию ионов и возбуждённых молекул.

Механизм воздействия ионизирующих излучений на биологическую имеет две составляющие: физическое взаимодействие (разрыв химических и молекулярных связей), и  радиационно-химические взаимодействия.

В основе первичных радиационно-химических изменений молекулы могут лежать два механизма: 1)прямое действие, когда данная молекула испытывает изменения непосредственно при взаимодействии с излучением; 2)косвенное действие, когда молекула непосредственно не поглощает энергия ионизирующего излучения, а получает её путём передачи от другой молекулы.

Известно, что в биологической ткани 60-70% по массе составляет вода. Поэтому рассмотрим различия между прямым и косвенным действием излучения на примере воды.

Допустим, что молекула воды ионизуется под действием заряженной частицы, в результате чего она теряет электрон:

Н₂О ® Н₂О⁺ + е^- - радиолиз воды.

Освобожденный электрон, если он обладает некоторой энергией, тоже может возбуждать, ионизировать, рекомбинировать или может быть захвачен полярной молекулой Н₂О^-.

Н₂О⁺ ® Н^· + ОН             (Н^· - свободный радикал - очень склонен к окислению)

Н₂О^- ® Н⁺ + ОН^·

Также может образоваться Н₃О и т.д.

При рекомбинации:

Н₂О⁺ + е^- ® Н₂О^*(возб.) ® свободные  радикалы.

Свободные радикалы агрессивны в любой среде, но в присутствии кислорода их активность возрастает в 10 раз.

Образуются свободные радикалы:

Н₂О^·- гидроперекись водорода,

Н₂О^· + НО₂^·® Н₂О₂

В клетке организма ситуация значительно более сложная, чем при облучении воды, особенно если поглощающим веществом являются крупные и многокомпонентные биологические молекулы. В этом случае образуются органические радикалы , отличающиеся также крайне высокой реакционноспособностью. Располагая большим количеством энергии, они легко могут привести к разрыву химических связей.

Получающиеся в процессе радиолиза воды свободные радикалы и окислители вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, что приводит к изменению биологических процессов в организме. В результате нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется или прекращается рост тканей, возникают токсины.

Индуцированные свободными радикалами химические реакции вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением.

Возможные последствия облучения людей

Выделяют две группы нежелательных последствий: генетические (наследственные) и соматические («soma» - по-гречески «тело»).

Генетические эффекты проявляются вследствие мутаций – изменений наследственных свойств организма, возникающих естественно или вызываемых искусственно, например при облучении. Мутации возникают в результате перестройки и нарушений в генетическом материале организма (хромосомах и генах).

Виды генетических последствий:

·  Хромосомные аберрации - поломка хромосомы в результате прямого попадания ионизирующего излучения;

·  Доминантные мутации - облученные хромосомы проявляют себя преимущественно в первом поколении

·  Рецессивные мутации - облученные хромосомы проявляют себя через несколько     поколений.

Соматические по времени проявления делятся на острые и отдаленные последствия.

Острые (детерминированные) соматические последствия проявляются непосредственно после облучения и, как правило, имеют порог. Примером таких последствий является острая лучевая болезнь.

Отдаленные последствия нельзя проследить на одном индивидууме. Они проявляются в сокращении продолжительности жизни, возникновении опухолей и т.д. Для их определения необходимо исследование выборки (группы людей).

Примерная классификация лучевых поражений организма человека