Биофизический механизм повреждающего воздействия ионизирующих излучений на биологические объекты.

Под действием ионизирующих излучений происходят химические реакции, которые называют радиолизом. В результате радиолиза образуются высокоактивные частицы в химическом плане, что приводит к разрушению мембран, нарушению жизнедеятельности клеток.

Рассмотрим радиолиз воды.

Н₂О → Н₂О* (возбужденная молекула воды)

Н₂О → Н₂О⁺ +е ^-

Н₂О⁺ + Н₂О → Н₃О⁺ + ОН

 

При взаимодействии ионизирующего излучения с водой образуются молекулы, ионы, радикалы – высокоактивные частицы

Н₂О⁺ +е ^- → Н₂О^-

Н₂О^- → ОН ^- + Н+

 

Взаимодействие молекул органического вещества (RH) с ионизирующим излучением:

..

RH → RH^* → R + H

RH → RH⁺ + е ^-

RH⁺ → R+H⁺

 

Миграция энергии по молекулам биополимеров = поглощение энергии = поражение активного центра молекул = изменяются многие компоненты клетки: макромолекулы (ДНК, ферменты и др.) и микромолекулы (АТФ, коферменты и др.) = нарушение ферментативных реакций, физиологических процессов и клеточных структур. Более чувствительно ядро: в больших дозах происходит набухание и уплотнение хроматина, затем структура ядра исчезает. В цитоплазме при облучении в больших дозах наблюдаются изменение вязкости, набухание протоплазматических структур, образование вакуолей, повышение проницаемости. Нарушение обмена веществ и нейроэндокринной системы, а также повреждением генетического аппарата клеток тела. К отдалённым последствиям облучения относятся изменения крови, нефросклероз, циррозы печени, изменения мышечных оболочек сосудов, раннее старение, появление опухолей.

 

Процесс лучевого поражения имеет ряд особенностей:

1. Значительные биологические нарушения вызываются ничтожно малыми дозами поглощенной энергии. Миграция энергии и ионизация молекул, занимают доли сек.

2. Наиболее уязвимой функцией клеток является способность к митозу: при облучении поражаются, прежде всего, растущие ткани. Опасно для детей и беременных женщин. На этом же основана и радиотерапия опухолей

3. Ионизационные излучения действуют и на последующие поколение вследствие наследственности.

4. Характерен скрытый период временного благополучия (действие биологического излучения развивается во времени: 1 -фаза первичных нарушений 2- фаза мнимого благополучия 3– фаза лучевой болезни).

5. Большое значение имеют ритм и характер облучения, его физические особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм. При облучении в очень больших дозах (десятки тыс. рад) можно вызвать "смерть под лучом", длительное же облучение в малых дозах ведёт к изменению состояния нервной и других систем, к возникновению опухолей спустя годы после облучения. Лучевое повреждение организма сопровождается одновременно текущим процессом восстановления, который связан с нормализацией обмена веществ и регенерацией клеток. Поэтому облучение дробное или с малой мощностью доз вызывает меньшее повреждение, чем массивное воздействие.

6. Большое значение имеет возраст, физиологическое состояние, интенсивность обменных процессов организма, а также условия облучения (температура, влияние кислорода). Чем выше температура после облучения, тем больше поражается биологический объект. Реакции поражения протекает с высокой энергией активации. Количество образуемых частиц от температуры не зависит; концентрация О₂ во время облучения влияет на поражение, а после – нет. Кислородный эффект (О усиливает действие излучения), это способствовало разработке ряда эффективных радиозащитных веществ, вызывающих искусственную гипоксию в тканях организма.

7. Радиочувствительность разных видов организмов различна. Растения, по сравнению с животными, более радиоустойчивы, небольшие дозы могут стимулировать их жизнедеятельность. В радиобиологических исследованиях часто используют понятие дозы, при которой в течении 30 суток гибнет большая часть (50%) организмов, LD = 50/30.

 

Способы защиты от облучения:

- необходимо принять вещества, являющиеся ингибиторами реакций (сера, сахара)

– антиоксиданты.