Повреждающее действие ионизирующих излучений

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………3

1. Ионизирующее излучение. Общая характеристика повреждающего действия ионизирующего излучения………………………………………5
2. Варианты возможного радиационного воздействия……………………..8
3. Действие ионизирующих излучений на уровне целостного организма. Лучевая болезнь……………………………………………………………..10
4. Хозяйственно полезные качества животных, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации……………………………………………………17
5. Действие радиации на эмбрион и плод……………………………………20
6. Принципы коррекции нарушений функций органов и систем при лучевом поражении и повышении радиорезистентности организма………………22

Заключение………………………………………………………………………23

Список используемой литературы…………………………………………....24

Введение 

Современная мировая экологическая  ситуация характеризуется глобальным загрязнением всех элементов биосферы и истощением природных ресурсов, изменением экологических процессов  и параметров окружающей среды в  результате антропогенной деятельности с проявлением тенденции к необратимости этих изменений. Достаточно остро стоит проблема радиоактивного загрязнения биосферы. Известно, что основными источниками радиоактивных веществ в биосфере являются остаточные количества долгоживущих радионуклидов, поступивших в нее в результате ядерных испытаний, а также выбросов и сбросов их при работе атомных электростанций и других предприятий полного ядерно-топливного цикла. Ситуация усугубляется как противоречиями, возникшими между ядерными державами, так и появлением стран, в которых интенсивно наращивается ядерный потенциал. В этой связи высока вероятность возникновения крупномасштабной ядерной катастрофы для всего современного человечества. Неблагополучными с точки зрения радиационной обстановки являются 18 территорий Российской Федерации, подвергшихся загрязнению в результате аварий.

Согласно данным многочисленных исследований отечественных и зарубежных авторов, радиоактивные вещества оказывают  выраженное повреждающее действие на морфофункциональное состояние  всех органов и систем. Необходимость  изучения влияния ионизирующего  излучения на организм животного вызвана тем, что органы дыхания наиболее часто поражаются при действии аэрозольной и проникающей радиации. При этом различные клеточные популяции активно участвуют в формировании определенного нозоморфоза. Нарушения здоровья поголовья животных под воздействием радиационных факторов проявляется на клеточном, органном, организменном и популяционном уровнях.[4]

Целями данной курсовой работы являются: определить каково повреждающее действие ионизирующих излучений и последствия, которые оно за собой влечет.

Задачи: определить общую  характеристику ионизирующих излучений, изучить варианты возможного радиационного  воздействия, определить действие ионизирующих излучений на организм в целом.

1. Ионизирующее излучение. Общая характеристика повреждающего действия ионизирующего излучения

По характеру воздействия  различают внешнее облучение, когда  источник находится вне организма, контактное и внутреннее (инкорпорированное), когда радиоактивные вещества попадают внутрь организма.

Облучение может быть однократным, фракционированным (дробным) и длительным. При дробном и длительном облучении  поражение организма тяжелее, чем  при однократном, т. к. выше суммарные поглощённые дозы.

Действие ИИ проявляется  на всех уровнях биологической организации  на уровне макромолекул, клеток, тканей, органов, целостного организма (табл. 1). Оно чревато возникновением местных  изменений (лучевые ожоги, некрозы, катаракты) и общими явлениями (острая и хроническая лучевая болезнь), а также отдалёнными последствиями (злокачественные новообразования, гемобластозы, наследственная патология, нарушения репродуктивной функции, функций нейро-эндокринной, иммунной и др. систем, снижение адаптационных возможностей, преждевременное старение, уменьшение средней продолжительности жизни).

Таблица 1. Радиационные повреждения  на всех уровнях биологической организации

По степени чувствительности к ИИ (в убывающем порядке) ткани  располагаются в следующей очерёдности: лимфоидная ткань, кроветворная ткань, эпителиальная ткань (гонады, ЖКТ), покровный эпителий кожи, эндотелий сосудов, хрящ, кость, нервная ткань. Наиболее радиочувствительными клетки оказываются во время митоза.

Жизненно важные органы или  системы с высокой радиочувствительностью, которые первыми выходят из строя в исследуемом диапазоне доз, что обуславливает гибель организма в определённые сроки после облучения, называются критическими. К ним относятся: красный костный мозг, гонады, хрусталик, эпителий слизистых оболочек и кожи.

Выявлена общая закономерность: чем сложнее живой организм, тем  он более чувствителен к действию радиации. По степени возрастания чувствительности к ИИ живые организмы располагаются в следующем порядке: вирусы -> амёба -> черви -> кролик -> крыса -> мышь -> обезьяна ->  собака -> человек.

В табл. 2 представлены данные о радиочувствительности различных объектов к дозам g-излучения, вызывающим 50%-ную смертность.

Таблица 2.

Изучено паренатальное развитие структурных компонентов носовой полости в норме и при воздействии рентгеновскими лучами. Результаты исследования (облучались самки белых беспородных крыс) показали, что чувствительность структур к ионизирующей радиации (доза облучения 2,24 Гр) определяется источником их развития и филогенетическим возрастом, а именно: более чувствительными к радиации были производные эктодермы (обонятельные луковицы, носослезный канал), устойчивыми ─ производные мезодермы (носовая капсула). Н.Н. Тятенкова объясняет данный феномен тем, что носовой аппарат представляет собой совокупность разнородных по происхождению и филогенетическому возрасту структуры. Нарушения морфогенеза различной степени тяжести фиксировались у подавляющего большинства животных.[1]

2. Варианты возможного радиационного воздействия

Источники ионизирующего  излучения (радионуклиды) могут находиться вне организма и (или) внутри его. Если животные подвергаются воздействию  излучения извне, то говорят о внешнем облучении, а воздействие ионизирующих излучений на органы и ткани от инкорпорированных радионуклидов называют внутренним облучением. В реальных условиях чаще всего возможны различные варианты и внешнего, и внутреннего облучения. Такие варианты воздействия называются сочетанными радиационными поражениями.

Доза внешнего облучения  формируется главным образом  за счет воздействия γ-излучения; α- и β-излучения не вносят существенного вклада в общее внешнее облучение животных, так как они в основном поглощаются воздухом или эпидермисом кожи. Радиационное поражение кожных покровов β-частицами возможно в основном при содержании скота на открытой местности в момент выпадения радиоактивных продуктов ядерного взрыва или других радиоактивных осадков.

Характер внешнего облучения  животных во времени может быть различным. Возможны разные варианты однократного облучения, когда животные подвергаются радиационному воздействию в течение короткого промежутка времени. В радиобиологии принято считать однократным облучением воздействие радиации на протяжении не более 4 сут. Во всех случаях, когда животные подвергаются внешнему облучению с перерывами (они могут быть различными по продолжительности), имеет место фракционированное (прерывистое) облучение. При непрерывном длительном воздействии ионизирующего излучения на организм животных говорят о пролонгированном облучении.

Выделяют общее (тотальное) облучение, при котором радиационному воздействию подвергается все тело. Этот вид облучения имеет место, например, при обитании животных на территории, загрязненной радиоактивными веществами. Кроме того, в условиях специальных радиобиологических исследований может осуществляться местное облучение, когда радиационному воздействию подвергается та или иная часть тела. При одной и той же дозе облучения наиболее тяжелые последствия наблюдаются при общем облучении. Например, при облучении всего тела животных в дозе 1500Р отмечается практически 100%-ная их гибель, тогда как облучение ограниченного участка тела (головы, конечностей, щитовидной железы и т. д.) каких-либо серьезных последствий не вызывает. В дальнейшем рассматриваются последствия только общего внешнего облучения животных.[2]

3. Действие ионизирующих излучений на уровне целостного организма. Лучевая болезнь

Действие ИИ на уровне целостного организма проявляется в лучевой  болезни. Лучевая болезнь (ЛБ) – заболевание, развивающееся в результате действия на организм ИИ в дозах, превышающих  допустимые. Изменения функций нервной, эндокринной систем, нарушение регуляции  деятельности других систем организма  на ряду с клеточно-тканевыми поражениями формируют клинические проявления лучевой болезни.

Повреждающее действие ИИ особенно сказываются на стволовых  клетках кроветворной ткани, эпителии гонад, тонкого кишечника и почек; в первую очередь поражаются системы, находящиеся во время облучения  в состоянии активного органогенеза и дифференцировки.

Различают острые лучевые  поражения и хронические.

Острая лучевая  болезнь (ОЛБ).

С острой лучевой болезнью человек познакомился лишь в 20 веке. Она представляет собой одномоментную  травму органов и систем организма  и, прежде всего, острое повреждение  генома клеток, главным образом, кроветворных клеток костного мозга, лимфатической  системы, эпителия желудочно-кишечного  тракта и почек, клеток печени, легких и других органов. ОЛБ возникает  после тотального однократного внешнего равномерного облучения в дозе превышающей 1,0 Гр. При этом радиационному воздействию  подвергаются одновременно все системы, органы, ткани и клетки в одинаковой дозе. ОЛБ представляет собой своеобразную клеточно-тканевую патологию, в основе возникновения которой лежит  прямое поражение радиацией облучаемого  биосубстрата. В реализации интегрального ответа организма принимают участие системы регуляции поддержания гомеостаза. Однако, их патогенетическое значение в развитии ОЛБ значительно меньше. Чем вклад прямых структурно-клеточных последствий облучения.

ОЛБ характеризуется тремя  основными клиническими синдромами:

1) Костно-мозговой (гематологический) синдром. В основе его возникновения лежит первичное повреждение ИИ родоначальных клеточных элементов, главным образом, стволовых клеток, массовая гибель делящихся клеток костного мозга. Глубокие нарушения в кроветворной системе определяют склонность к кровотечениям – возникают вторичные изменения – множественные кровоизлияния в кожу, слизистые, паренхиматозные органы, обнаруживающиеся в разгар заболевания (геморрагический синдром).

2) Желудочно-кишечный эпителиальный  синдром. Он включает клеточное  опустошение ворсинок и крипт  кишечника, инфекционные процессы, поражения кровеносных сосудов,  нарушение баланса жидкости и  электролитов, нарушения секреторной,  моторной, барьерной функции кишечника.

3) Церебральный синдром.  Поражение ЦНС характеризуется  нарушением кровообращения и  ликворообращения с развитием отека мозга. Причиной гибели нервных клеток может явиться их непосредственное повреждение либо опосредованное при повреждении других систем, в частности, кровеносных сосудов.

Период формирования протекает  в 4 фазы:

– первичной острой реакции;

– мнимого клинического благополучия (скрытая фаза);

– разгара болезни – выраженных клинических проявлений;

– раннего восстановления.

Фаза первичной острой реакции проявляется при дозах, превышающих 1 Гр, развивается в первые минуты-часы после облучения и  продолжается 1–3 дня. Появляется тошнота, рвота, сухость и горечь во рту, чувство  тяжести в голове, головная боль, общая слабость, сонливость. В тяжёлых  случаях – падение АД, кратковременная  потеря сознания, субфебрильная температура, ассиметрия сухожильных рефлексов, кожных вазомоторных реакций. В периферической крови – нарастающий нейтрофильный лейкоцитоз со сдвигом лейкоцитарной формулы влево, переходящий в лейкопению, абсолютная и относительная лимфопения. В костном мозге – снижение митотического индекса и исчезновение молодых форм клеток. Возникшая активация гипофиз-адреналовой системы приводит к усиленной секреции гормонов коры надпочечников, что может иметь приспособительное значение.

Фаза мнимого клинического благополучия характеризуется включением защитных механизмов организма. Самочувствие больных становится удовлетворительным, проходят клинические видимые признаки болезни. Длительность – 1–2 недели – 1 месяц. Однако, в эту фазу нарастает поражение системы крови: в периферической крови прогрессирует лимфопения на фоне лейкопении, нейтропения, снижается содержание ретикулоцитов и тромбоцитов. В костном мозге развивается истощение ростков кроветворения может отмечаться эпиляция волос, атрофия гонад, развитие изменений в тонком кишечнике и коже.

Фаза выраженных клинических  проявлений (фаза разгара). Самочувствие больных резко ухудшается, нарастает  слабость, вновь проявляются диспептические расстройства, повышается температура, увеличивается СОЭ, прогрессирует анемия и тромбоцитопения, развивается агранулоцитоз, геморрагический синдром, степень его выраженности колеблется в широких пределах в зависимости от тяжести поражения; дополнительные травмы усиливают явления кровоточивости. Лимфатические узлы выглядят увеличенными за счёт геморрагического пропитывания. Обильные кровоизлияния в кожу, слизистые оболочки, желудок, кишечник, надпочечники, лёгкие, мозг сердце, захватывая проводящую систему, могут иметь решающее значение в исходе заболевания. Усугубляют ситуацию возникающие инфекционные осложнения – язвенно-некротические гингивиты, некротические ангины, пневмония, воспалительные изменения в кишечнике. Всё это создаёт угрозу для жизни больного.

Фаза раннего восстановления характеризуется нормализацией  температуры, улучшением самочувствия, появлением аппетита, восстановлением  сна; прекращается кровоточивость, исчезают диспептические явления, нарастает масса тела, восстанавливаются морфологические и биохимические показатели крови, мочи. Продолжительность фазы восстановления – 2–2, 5 месяцев, хотя отдельные проявления (облысение, способность к воспроизводству) возобновляются лишь к 4–6 месяцам.

Общая продолжительность  периода формирования острой лучевой  болезни и его фаз определяется дозой и индивидуальной радиочувствительностью организма. Возможен летальный исход.

Кишечная форма ОЛБ  возникает при облучении в  диапазоне доз 10–20 Гр. Летальность 100%. Основные клинические проявления связаны с поражением желудочно-кишечного  тракта: тошнота, рвота, кровавый понос, метеоризм, паралитическая непроходимость кишечника. Отмечается лейкопения, лимфопения, может иметь место картина сепсиса. К летальному исходу при кишечной форме ОЛБ приводит дегидратация организма, сопровождающаяся потерей электролитов и белка, развитие необратимого шока, связанного с действием микробных и тканевых токсинов, интоксикация организма продуктами кишечного содержимого организма в связи с нарушением барьерных функций кишечника.

Хроническая лучевая болезнь /ХЛБ/.

Хроническая лучевая болезнь  представляет собой самостоятельную  форму лучевой патологии, которое  развивается в результате продолжительного одно- и многократного облучения  организма в малых дозах –  при интенсивности 0,1–0,5 Гр/сут, после суммарной дозы 0,7–1,0 Гр. Она характеризуется определённой динамикой – фазностью развития. Особенности ХЛБ обусловлены характером внешнего облучения, многообразностью клинических синдромов, сочетанием симптомов повреждения критических органов с реакциями приспособительного характера. Она имеет отдалённые последствия.

ХЛБ никогда не возникает  как исход ОЛБ. Но клиническая картина ХЛБ во многом сходна с остающимися на всю жизнь явлениями после перенесённой острой лучевой болезни (астенический синдром, функциональная недостаточность костного мозга разной степени, склонность к лейкопении). Это связано с тем, что в основе развития ХЛБ и остаточных явлений после ОЛБ лежат одни и те же механизмы повреждения радиочувствительных клеток с развитием процессов репарации, в результате чего сохраняются более радиорезистентные клетки стромы.

Различают два варианта ХЛБ:

1) С развёрнутым клиническим  синдромом, обусловленным общим  внешним облучением либо поступлением  в организм изотопов, равномерно  распределяющихся в органах и  тканях.

2) С клиническим синдромом  преимущественного поражения отдельных  органов и систем от внутреннего  или внешнего облучения.

К общим реакциям организма  при ХЛБ относятся: нарушения  нейровисцеральной регуляции, астения, органические поражения ЦНС (рассеянный энцефаломиелоз); изменения регионарной и общей гемодинамики (вегето-сосудистая дистония, нарушения периферического кровообращения в коже, конечностях, головном мозге), развитие миокардиодистрофии; угнетение секреторной и ферментативной активности пищеварительных желез, нарушения моторики желудка и кишечника, гипо- и анацидный гастрит; лейкопения с нейтропенией и сдвигом лейкоцитарной формулой влево по дегенеративному типу, тромбоцитопения; при большой дозе облучения – анемия. При длительном облучении возрастает вероятность развития лейкозов.

Превалирование тех или  иных изменений обусловлено тем, что при длительном действии относительно малых доз ИИ повреждаются системы  с ограниченной способностью к регенерации (нервная, эндокринная, сердечно-сосудистая).

Особенности лучевой  болезни от внутреннего облучения.

Лучевая болезнь от внутреннего  облучения является самостоятельной  нозологической формой, представляет собой преимущественно хроническое  заболевание, на фоне которого формируется  избирательное поражение отдельных  органов и систем. Она имеет  существенные особенности по сравнению  с лучевой болезнью от внешнего облучения. Возникает при попадании в  организм радиоактивных веществ, поражающее действие которых зависит от:

а) путей и способов попадания  этих веществ в организм, их растворимости  и всасываемости с мест аппликации;

б) суммарной активности изотопов;

в) типа излучения, его энергетического  спектра;

г) характера распределения  и перераспределения радиоактивных  веществ в организме; путей их элиминации; эффективного периода полувыведения.

Внутреннее облучение  по сравнению с внешним чревато  более тяжелыми последствиями для  организма, т. к. на сегодняшний день отсутствует возможность использовать достаточно эффективные методы защиты; имеет место контактное облучение – длительное воздействие на ткань; нет поглощения a-частиц роговым слоем кожи, повреждаются органы и ткани, где концентрируются радионуклиды.

Специфические особенности  течения лучевой болезни при  внутреннем облучении зависят от путей поступления и определяются во многом типом распределения радионуклидов  в организме. Особую опасность при внутреннем облучении приобретают радионуклиды тяжелых элементов, которые испускают и b- и a-частицы. Они обладают высокой биологической эффективностью, повреждают эндотелии и эпителии воздухоносных путей и кишечника. Различные органы по-разному накапливают и выводят радионуклиды.

Клиника лучевой болезни  от внутреннего облучения складывается из синдромов общего и избирательного (локального) поражения в местах преимущественного поступления  радиоактивных веществ в организм, их выведения и накопления в тканях и органах.

Характерные особенности  ЛБ от внутреннего облучения обусловлены  избирательностью повреждения отдельных  органов и систем и заключаются  нередко в преобладании местных  расстройств над общими лучевыми поражениями. В клинической картине  могут доминировать поражения отдельных  органов и систем (системы крови, костно-суставной системы и др.). При попадании РВ в организм с  воздухом через дыхательные пути со стороны органов системы дыхания  отмечаются катары дыхательных путей, бронхиты, бронхопневмонии, пневмосклерозы, опухоли легких; при поступлении  с водой и пищей – желудочно-кишечные расстройства, нарушения секреторной  и моторной функции и т.д. Характерно медленное, постепенное развитие, вялость  течения, отсутствие четкой периодизации. Признаки болезни могут не выявляться длительное время, однако это не исключает  возможности развития отдаленных последствий.

Местное действие ионизирующего излучения.

При местном воздействии ИИ возникают лучевые ожоги. Они могут являться следствием передозировки при лучевой терапии, аварий на атомных реакторах, попадания на кожу радиоактивных изотопов и т.д. Их характер зависит от дозы ИИ, общего состояния организма, его радиоустойчивости и радиорезистентности, вида и времени облучения. Низко рентгеновское облучение и b-частицы проникают в ткань на незначительную глубину и вызывают поражения в пределах толщи кожи. Высокоэнергетическое рентгеновское и гамма-излучения, нейтроны, обладающие высокой проникающей способностью оказывают воздействие и на глублежащие ткани.[5]

4. Хозяйственно полезные качества животных, подвергшихся воздействию ионизирующей радиации

Все сельскохозяйственные животные, подвергшиеся действию ионизирующих излучений, могут быть разделены на две категории. К первой категории относятся животные, получившие летальные дозы радиации. Срок их жизни от момента облучения сравнительно невелик, но в некоторых ситуациях продуктивность смертельно пораженных животных может представлять известный интерес.

Молочная продуктивность коров в первые 10— 12 дней после радиационного воздействия изменяется незначительно, а затем резко падает, и уже за 2 дня до гибели животных лактация полностью прекращается. Мясная продуктивность животных, которая обычно характеризуется динамикой живой массы, также изменяется незначительно: снижение массы тела у смертельно пораженных животных (если оно имеет место), как правило, не превышает 5—10%. Яйцекладка у кур-несушек, подвергшихся воздействию летальных доз радиации, прекращается в течение ближайших 5—7 дней. О шерстной продуктивности летально пораженных овец говорить не приходится, так как у них через 7—10 дней после радиационного воздействия наблюдается интенсивная эпиляция.

У животных, выживших после  облучения в летальных или  сублетальных дозах (вторая категория), продуктивность снижается ненадолго. Например, при облучении коров  за 60 дней до отела в дозе 400 Р их молочная продуктивность на протяжении первых 10— 12 нед была ниже контроля на 5—10%. После повторного облучения в дозе 350 Р через 18 нед после начала лактации удой в течение первой недели после облучения снизился на 16%, к 5-й неделе —на 8%, а на 6-й неделе молочная продуктивность облученных коров вернулась к норме. Ориентировочно можно считать, что облучение коров в дозах, которые могут вызвать частичную гибель дойного стада, приводит к снижению удоя в целом за лактацию в среднем на 5—8 %.

У выживших животных, подвергшихся воздействию радиации в полулетальных  дозах (или близких к ним), отмечены также другие неблагоприятные последствия. Так, после двукратного облучения  свиней (480 рад + 460 рад через 4 месяца) отмечено снижение прироста массы: спустя 2 года после радиационного воздействия облученные животные имели массу тела на 45 кг ниже, чем контрольные свиньи. Продолжительность жизни свиней сокращается в среднем на 3 % на каждые 100 рад внешнего облучения животных. При облучении кур породы белый леггорн в дозе 800 Р (смертность кур составляла в среднем 20%) наблюдается заметное снижение яйцекладки.

Дозы облучения, вызывающие острую лучевую болезнь легкой или  средней степени тяжести, обычно не отражаются заметным образом на продуктивности сельскохозяйственных животных. Например, после внешнего γ-облучения в дозе 240 Р в течение последующих 40 недель бычки имели прирост массы тела 131 кг (в контрольной группе 118 кг). Свиньи, подвергавшиеся хроническому облучению в дозах 360—610 Р (мощность дозы 1,4 Р/ч), в течение всего времени облучения и последующие 90 дней опыта имели достаточно высокий среднесуточный прирост (500—540 г) и по этому показателю не отличались от контрольных групп (примерно 470 г). Аналогичная картина наблюдалась и при фракционированном облучении свиней в дозе 50 Р/сут. Не было обнаружено снижения яйцекладки у кур после облучения их в дозе 400 Р, а при дозе 600 Р яйцекладка снижалась примерно на 20 % только в первой декаде после воздействия.

Таким образом, при облучении  сельскохозяйственных животных в сублетальном диапазоне доз существенных изменений  в их продуктивных качествах не отмечается (если, конечно, животным созданы нормальные условия содержания и они обеспечены соответствующими рационами). При облучении животных абсолютно летальными дозами продуктивность снижается, но качество животноводческой продукции остается достаточно высоким. При длительном скармливании животным продукции, полученной от смертельно пораженных радиацией овец и коров, не наблюдается каких-либо патологических изменений как у потребляющих эту продукцию, так и у их потомства. Однако при использовании для питания продукции от радиационно пораженных животных рекомендуется проводить особо тщательно бактериологические исследования и соответствующую кулинарную обработку.[6]