Первичное действие ионизирующих излучений на организм

Ядерные излучения оказывают сильное поражающее действие на все живые существа от бактерий до млекопитающих. При этом интенсивность и характер повреждений зависят от вида частиц и дозы облучения. Одно и то же облучение по-разному действует на разные органы и организмы.

При достаточно большой дозе облучения погибает любой организм. Доза облучения, при которой гибнет 50% особей данного вида, изменяется от 50 Р для яиц аксолотля до 300000 Р для некоторых бактерий. Дозы ниже смертельной вызывают различные заболевания, которые объединяются термином «лучевая болезнь».

Действие различных доз излучения имеет следующую динамику:

Структуру живого организма можно разделить на 3 уровня:

- отдельные молекулы;

- клетки;

- макроскопические части или системы организма(например, дыхательная система, мышечные ткани).

Первичное действие излучения на организм состоит в повреждении молекул. Существуют два механизма повреждения – прямой и косвенный.

В прямом механизме ядерная частица действует непосредственно, либо через ядра отдачи или промежуточные электроны на сами макромолекулы. В косвенном механизме под действием излучения происходит радиолиз воды. Продукты радиолиза реагируют с макромолекулами.

Поскольку эти процессы происходят за короткое время, то экспериментальное определение относительной роли приведенных механизмов затруднено. В настоящее время принято считать, что преобладающим является прямое воздействие на клетку.

Прямой механизм радиационного поражения доказывается тем, что оно происходит и в высушенных живых объектах.

На существование косвенного механизма указывает «эффект разведения», состоящий в том, что в широких пределах число поражаемых макромолекул зависит лишь от дозы облучения, но не от концентрации этих молекул. При прямом действии следовало бы ожидать прямой пропорциональности между числом повреждаемых молекул и их концентрацией.

Пробег продуктов радиолиза воды в живых клетках имеет порядок 25-30 , вследствие чего действие радикалов эффективно только тогда, когда они образуются в непосредственной близости к жизненно важным областям клеток или макромолекул. В то же время, прямому действию подвержен весь объем макромолекул или клеток.

Кислород усиливает биологическое действие слабо ионизирующих излучений (электроны и -лучи). Повышение концентрации кислорода в среде от 0 до 30-40% втрое увеличивает поражающее действие. Действие сильно ионизирующих излучений, например -частиц, от концентрации кислорода не зависит.

Важная роль в механизме радиационного поражения принадлежит миграции первично поглощенной энергии по макромолекуле. Прямым подтверждением этого служат опыты по -облучению гигантских белковых молекул. Независимо от места попадания -частицы в этих молекулах разрываются одни и те же связи. Радиационное поражение макромолекул проявляется в потере ими биологической активности (например, ферментативной), в образовании разрывов, сшивок, в радиационном окислении.

Иногда в макромолекулах под действием излучения возникают скрытые повреждения. Причем, при отсутствии кислорода молекула может находиться в состоянии скрытого повреждения относительно длительное время (часы и даже сутки). В таком состоянии молекула еще способна к ферментативной активности. При введении кислорода или при нагреве скрытое повреждение переходит в явное – молекула теряет биологическую активность. Методом ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) установлено, что в ряде случаев скрытым повреждением макромолекулы является электронное возбуждение, которое сопровождается появлением неспаренного электрона.

Эмпирическим путем было установлено, что разрушающее биологическое действие излучений можно существенно ослабить введением в организм до облучения некоторых органических серосодержащих веществ. Защитные вещества являются неэффективными против сильно ионизирующих излучений. Замечательно, что некоторые скрытые повреждения поддаются устранению введением защитных веществ даже после облучения.

Поиск по сайту: