9.4 Воздействие ионизирующего излучения на человека Механизм действия ионизирующего излучения

Биологическое действие ионизирующего излучения можно условно разделить на:

1. Первичные физико-химические процессы, возникающие в молекулах живых клеток.

2. Нарушение функций целого организма как следствие первичных процессов.

Первичные процессы обусловлены поглощением энергии ионизирующего получения в живой ткани, воздействие которого на организм человека может быть прямым и косвенным.

Прямое воздействие излучения заключается в процессах ионизации и возбуждения атомов и молекул. В возбужденном состоянии молекула может находиться 10 ¹³...10 ¹⁴с. В течение этого времени энергия возбуждения может трансформироваться в колебательную и сконцентрироваться на одной из химических связей, что приведет к развалу молекулы и отрыву от нее, какого - либо фрагмента. Следствием акта ионизации является быстрое изменение электромагнитного поля молекулы, приводящее к разрыву 10... 15 химических связей. Прямое действие ионизирующего излучения может вызвать расщепление молекул белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов.

Под косвенным действием ионизирующего излучения понимают радиационно-химические изменения, обусловленные продуктами радиолиза моды (из которой на 60 — 70% по массе состоит тело человека), образующими свободные радикалы Н и ОН . В присутствии кислорода образуется также свободный радикал гидроперекиси HO и перекиси водорода, являющихся сильными окислителями.

Свободные радикалы обладают высокой химической активностью. Они вступают в химические реакции с молекулами белка, ферментов и других структурных элементов биологической ткани, в результате чего нарушаются обменные процессы, подавляется активность ферментных систем, замедляется и прекращается рост тканей, возникают новые химические соединения, не свойственные организму — токсины. Индуцированные свободными радикалами химические реакции развиваются и вовлекают в этот процесс многие сотни и тысячи молекул, не затронутых излучением. Это приводит к нарушению деятельности отдельных функций или систем организма в целом.

Никакой другой вид энергии (тепловой, электрической и др.), поглощенной биологическим объектом в том же количестве, не приводит к таким изменениям, какие вызывает ионизирующее излучение. Например, при дозе излучения, вызывающей гибель живого организма, эквивалентная величина тепловой энергии не больше энергии, заключенной в стакане горячего чая.

Для человека крайне тяжелая степень лучевой болезни при общем остром облучении гамма - излучением соответствует поглощенной энергии 6 Грей или 420 Дж на все тело (70 кг). Если эту энергию подвести в виде тепла, то они повысит температуру тела не более чем на 0,01°С.

Под действием первичных процессов в клетках возникаю функциональные изменения, подчиняющиеся уже биологическим законам жизни и гибели клеток, наиболее важными из которых являются:

повреждение механизма деления и хромосомного аппарата облученной клетки;

блокирование процессов обновления и дифференцирования клеток;

блокирование процессов пролиферации и последующей физиологической регенерации тканей.

Изменения на клеточном уровне, гибель клеток приводят к таким нарушениям в тканях, в функциях отдельных органов, которые вызывают различные негативные последствия для организма или его гибель.