Радиационная патология животных
Введение
Существует несколько
путей поступления
Излучения радиоактивных
веществ оказывает очень
При попадании радиоактивных веществ в организм любым путём они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимуму, а затем в течение 15-20 суток снижается.
В основе повреждающего действия ионизирующих излучений лежит комплекс взаимосвязанных процессов. Ионизация и возбуждение атомов и молекул дают начало образованию высокоактивных радикалов, вступающих в последующем в реакции с различными биологическими структурами клеток. В повреждающем действии радиации важное значение имеют возможный разрыв связей в молекулах за счет непосредственного действия радиации и внутри- и межмолекулярной передачи энергии возбуждения. Физико-химические процессы, протекающие на начальных этапах, принято считать первичными - пусковыми. В последующем развитие лучевого поражения проявляется в нарушении обмена веществ с изменением соответствующих функций органов. Малодифференцированные, молодые и растущие клетки наиболее радиочувствительны.
Животные и растительные
организмы характеризуются
Глава 1. Радиационная патология животных
1. Отдаленные последствия облучения
При рассмотрении вопросов
пострадиационного
Основываясь на факте, что
выжившие клетки млекопитающих остаются
жизнеспособными после
Таким образом, в развитии летального действия ионизирующего излучения решающую роль играют закономерности гибели облученных клеток, а в проявлении отдаленных последствиях лучевого поражения - клетки, выжившие после облучения.
В отдаленные сроки после
облучения (у человека -- через многие
годы и десятки лет, у мышей
и крыс через несколько месяцев)
в «выздоровевшем» и, казалось бы,
полностью восстановившемся от лучевого
поражения организме возникают
различные изменения, которые называют
отдаленными последствиями
Продолжительность латентного
периода отдаленных последствий
зависит от характера лучевого воздействия,
вида животных, их естественной продолжительности
жизни, состояния защитно-
2. Основные категории отдаленных последствий
Принято различать два
типа отдаленных последствий -- соматические,
развивающиеся у самих
Детерминированные эффекты
(соматические) -- это неизбежные, закономерные
патологические состояния, возникающие
при облучении большими дозами, в
отношении которых
Стохастические эффекты
-- это вредные биологические
К соматическим отдаленным
последствиям облучения относят, прежде
всего, сокращение продолжительности
жизни, злокачественные
Кроме того, отдаленные последствия облучения отмечают в коже, соединительной ткани, кровеносных сосудах почек и легких в виде уплотнений и атрофии облученных участков, потери эластичности. Наблюдаются и другие морфофункциональные нарушения, приводящих к фиброзам (т.е. избыточному развитию соединительной ткани печени без признаков регенерации) и склерозу, развивающимся вследствие комплекса процессов, включающих уменьшение числа клеток, и дисфункцию фибробластов (фибробласты - основная клеточная форма соединительной ткани организма позвоночных животных и человека).
Следует иметь в виду,
что деление на соматические и
генетические последствия весьма условно,
ибо на самом деле характер повреждения
зависит от того, какие клетки подверглись
облучению, т. е. в каких клетках
это повреждение возникло -- соматических
или зародышевых. В обоих случаях
повреждается генетический аппарат, и,
следовательно, возникающие повреждения
могут наследоваться. В случае соматических
последствий они наследуются
в пределах тканей данного организма,
объединяясь в понятие
Таким образом, решающее значение для облученного индивидуума или его потомков имеет вид мутаций и то, в каких клетках (зародышевых или соматических) они возникают.
Наиболее важным является разделение всех отдаленных последствий на две другие категории - стохастические и нестохастические эффекты.
К стохастическим (вероятностным)
относятся два вида отдаленных последствий
-- злокачественные
С ростом дозы облучения увеличивается как вероятность, так и степень проявления любых нестохастических эффектов, тогда как в отношении стохастических эффектов увеличивается лишь вероятность их возникновения. Иными словами, нестохастические отдаленные последствия, подобно непосредственным детерминированным эффектам, возникают при достижении определенного дозового порога и усиливаются с дальнейшим увеличением дозы. В отличие от этого стохастические последствия возникают в полном объеме («половины рака не бывает») теоретически при сколь угодно малой дозе, а с ее увеличением растет лишь вероятность их возникновения.
3. Соматические
отдаленные последствия
Проблема сокращения продолжительности жизни облученного организма наиболее подробно изучена на мышах, особенно в экспериментах с однократным облучением.
Существует строгая
Сокращение продолжительности жизни животных наблюдалось в экспериментах на ослах и коровах, выживших после облучения в дозах 2-5 Гр (Д. Браун; Т. Нунн), чётко зарегистрировано у мелких лабораторных животных, в первую очередь мышей.
Очень интересное явление - увеличение продолжительности жизни мышей по сравнению с контрольными необлученными животными при воздействии малыми дозами излучения, так называемый «стимулирующий» эффект малых доз (для мышей «стимулирующая» суточная доза - 0,11 сГр). Феномен стимулирующего действия малых доз радиации имеет специальный термин «радиационный гормезис».
Сокращение продолжительности
жизни животных, содержащихся при
повышенном уровне воздействия ионизирующих
излучений, наблюдалось при суточных
дозах, превышавших 0,01Гр. При меньших
уровнях доз, продолжительность
жизни даже существенно повышалась.
Ежедневное облучение крыс на протяжении
всей жизни гамма лучами в дозе
8 мГр привело к повышению
Эксперименты свидетельствуют
о том, что под влиянием малых
доз ионизирующих излучений естественная
продолжительность жизни
Сторонники идеи радиационного гормезиса не без оснований считают, что атомная радиация является естественным, постоянно действующим на организм фактором, без которого нормальное существование невозможно, как невозможна жизнь без гравитации, магнитного поля или кислорода.
Эти свойства малых доз излучения проявились и у человека при применении радоновых ванн или при приеме внутрь радоновой воды, когда отмечалась активация иммунных механизмов, и возникало общестимулирующее действие на организм, улучшение разных видов обмена, снижение артериального давления и другие благоприятные эффекты.
Если гибель клетки после облучения связана, в первую очередь, с повреждением уникальных генетических структур, то в реализации стимулирующего действия радиации большее значение имеет оживление регуляторных метаболических процессов, связанных с мембранными структурами.
В тоже время, с конца 90-х годов множится число исследований в области молекулярной биологии, обосновывающих вывод о взаимосвязи малых доз радиации и генетических изменений. Научные труды, опубликованные в Беларуси, Великобритании, США, Франции, Германии и Швеции указывают на то, что малые дозы радиации вызывают в генофонде изменения, не доступные для наблюдения в своих начальных стадиях. Они проявляются только в результате многократного деления клетки. Данные дефекты передаются последующим поколениям. Ученые говорят о проблеме "генной нестабильности".
В частности, исследователи
из Израиля и Украины обследовали
детей ликвидаторов, зачатых после
аварии на ЧАЭС и живущих ныне на
Украине и в Израиле. Количество
изменений ДНК, т.е. той молекулярной
цепочки, которая несет в себе
программу развития клетки и ее генетический
код, у этих детей превышает аналогичный
показатель у их братьев и сестер,
зачатых до Чернобыля, в 7 раз. К сходному
выводу пришли ученые из Англии, Казахстана
и Финляндии, исследовавшие потомство
в 40 семьях, проживающих поблизости
от российских полигонов, на которых
производились испытания
Тема малых доз облучения
занимает важное место в дискуссии
вокруг вопроса о влиянии аварии
на Чернобыльской атомной
Вопрос о том, могут ли малые дозы радиации - скажем, в одну миллионную часть Зв - привести к генетическим изменениям и заболеваниям, остается открытым и очень важным в связи с тем, что в течение ближайших десятков лет вследствие этой аварии миллионы людей будут испытывать воздействие малых доз радиации.
Для оценки соматико-стохастических эффектов облучения существенное значение имеет уровень лучевого воздействия и объем популяции (или количество людей), которые подвергаются облучению. Однако, наличие таких сведений не гарантирует правильной оценки риска возникновения этих эффектов облучения, так как до сих пор нет ясности, существует ли доза облучения, которая не вызывает отдаленных последствий.
Возникновение катаракты --
типичное отдаленное последствие тотального
облучения организма или
Пострадиационное развитие катаракты -- явление пороговое причем величина порога увеличивается при фракционировании дозы, а продолжительность латентного периода увеличивается с возрастом.
Установлено, что пороговая доза для возникновения катаракты после однократного рентгеновского облучения глаза человека -- 2 Гр, а при дозе 5 Гр наблюдается прогрессирующее развитие катаракт. При фракционированном облучении наблюдается ослабление катарактогенного эффекта, что может быть обусловлено процессами восстановления, протекающими в организме.
Выяснилось, что между
облучением и возникновением злокачественных
новообразований проходит длительный
латентный период. При этом ионизирующие
излучения сами по себе, независимо
от их вида и способа воздействия
вызывают самые разнообразные опухоли
и лейкозы. Накопленный к настоящему
времени обширный экспериментальный
материал и клинические наблюдения
показали, что под влиянием облучения
могут возникать
Вероятность возникновения
радиационно обусловленных
Опыты по индукции опухолей молочной железы у крыс подтвердили, что частота их возникновения растет пропорционально дозе. При экранировании животных опухоли возникают только в облученных молочных железах. Вероятность возникновения опухолей после облучения половины тела снижается вдвое по сравнению с вероятностью их возникновения после тотального облучения, т. е. снижается пропорционально уменьшению массы облученной ткани.
У мышей легко индуцируются опухоли яичников. Обязательным условием их образования является нарушение функции обеих желез. Если облучен лишь один яичник, то ни в нем, ни в необлученном опухоли не возникают.
Удаление необлученного яичника способствует появлению опухоли в оставшемся.
Особенностью возникновения опухолей и лейкозов после тотального облучения является то, что для их появления требуются меньшие дозы, чем при местном воздействии.
Большое значение в развитии отдаленной патологии при действии радиации имеет влияние нелучевых факторов, таких как химические вещества, механические повреждения. Сочетание радиации и других болезнетворных факторов увеличивает частоту появления опухолей у животных.
Глава 2. Морфологические изменения органов растений при воздействии ионизирующих излучений
1. Генетическое
действие ионизирующих
Вопросы действия ионизирующих излучений на наследственность имеют громадное значение. В настоящее время ими занимается специальный раздел науки - радиационная генетика.
К генетическим эффектам относятся наследственные заболевания, уродства и другие пороки развития, возникающие в потомстве облученных родителей, как следствие радиационных мутаций в их зародышевых клетках.
Еще в 30-тых годах 19-го века было обнаружено, что рентгеновские лучи вызывают повышенную частоту появления мутантных потомков у дрозофил, родителей которых подвергали облучению. К 60-м годам были сформулированы некоторые общие принципы действия радиации на живые системы:
1. принцип отсутствия пороговой дозы;
2. принцип накопления дозы в течение жизни особи;
3. принцип удваивающей дозы.
Первый принцип
Принцип удваивающей дозы
введен для сопоставления
Все эти данные были получены в опытах на дрозофиле. Их попытались перенести на млекопитающих, и, естественно, человека. Считалось, что закономерности радиационного мутагенеза, установленные на дрозофиле, имеют универсальный характер. Некоторые эксперименты, проведенные на млекопитающих, пошатнули эту идею.
К началу 21-го века генетики
убедились в необходимости
Для оценки радиационных, генетических рисков в США осуществлён проект «Мега-мышь» или, как еще называют, «Грандиозная мышь». Количество использованных животных составило почти 7 миллионов особей инбредных мышей обоего пола.
Результаты этой грандиозной работы показали:
1) Различия в индивидуальной
чувствительности разных
2) Если доза радиации
растягивается во времени, то
одномоментное облучение
3) Особи мужского пола
более чувствительны к
4) Чем больше промежуток
времени между временем
Следует признать, что до настоящего времени не удалось выявить какого-то значимого нарушения в кариотипах людей (т.е. генетических последствий), пострадавших от взрывов атомных бомб в Японии и их потомков. Цитологические исследования, проведенные в Японии у детей, родители которых уцелели после взрывов атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки (анализировали семьи, в которых один из родителей был облучен дозой не менее 100 рад и имевшие детей, рожденных до и после взрыва; было исследовано 185 детей из 98 семей, в которых 57 детей появились до взрыва бомбы, а 128 - после) показали, что кариотипы детей оказались нормальными, за исключением трех случаев, которые были связаны с генетическими нарушениями, возникшими до взрыва.
Международные коллективы генетиков и врачей обследовали 72216 детей, родители которых пережили бомбардировку, и не выявили ни увеличения числа случаев врожденных дефектов, ни аномалий хромосом, ни увеличения количества раковых заболеваний по сравнению с нормой.
Единственным эффектом, о котором можно говорить с уверенностью, является то обстоятельство, что у людей, облученных в широком диапазоне доз (1-1700 р) в результате взрыва атомных бомб, при авариях в профессиональных условиях или облученных с терапевтическими целями, могут возникнуть изменения только в соотношениях полов у потомства облученных. Последствия Чернобыльской аварии не привели к генетическим нарушениям: мутаций у человека обнаружить не удалось. Надо только чётко понимать, что речь не идет о тератогенных эффектах - врожденных уродствах у детей, подвергшихся облучению в утробе матери. Такие уродства надо рассматривать как разновидность соматических последствий облучения плода.
Все вышесказанное о генетических последствиях облучения вовсе не должно убеждать, что радиационное воздействие безопасно для человека.
Необходимо различать, как это принято для большинства физических и химических факторов, с которыми контактирует человечество в техногенной среде, биологические последствия их воздействий, которые зависят от мощности дозы и продолжительности контакта.
Среди поставленных современной
наукой вопросов о негативных генетических
последствиях воздействия ионизирующих
излучений на живой организм, которые,
по всей вероятности, расширят в ближайшем
будущем наши представления об опасности
облучения человеческого
Проблема малых мутаций пока не учитывается в должной мере при исследовании генетических эффектов радиации. Дело в том, что таких мутаций может быть многократно больше, чем выявляемых и изучаемых в экспериментах на животных и учитываемых при ярко выраженных наследственных заболеваниях человека.
Решение проблемы «малых доз» со временем, возможно, поставит вопрос об ужесточении принятых в настоящее время допустимых доз радиации.
Академик А.В.Яблоков считает,
что на вопрос, "Есть ли приемлемый
уровень облучения?" - ответ может
быть только такой: нет и не может
быть единого, для всех одинакового
приемлемо-опасного уровня облучения.
В одних местностях для одних
групп населения приемлемо-
2. Хроника появления морфозов у сосны возле ЧАЭС
Обследование сосновых древостоев в районе ЧАЭС показало, что острое радиационное воздействие пришлось на начальную фазу интенсивного роста побегов, когда длина их составила, в среднем, 10 - 15 см.
В зоне максимального облучения, где расчетная накопленная доза радиации достигала 10 - 12 крад, насаждения сосны погибли полностью в течение нескольких дней. Хвоя в них приобрела коричнево-бурую окраску (“рыжий лес”).
В зоне сублетального повреждения
сосны, в которой суммарная
В этой зоне у 90--95% всех деревьев
молодые побеги погибли полностью.
На части ветвей у их основания, в
верхней части побегов
Большинство этих почек имело овальную форму, с заостренным концом.
На отдельных деревьях верхушечные побеги частично продолжали рост, хотя их длина не превышала 10-12 см, тогда как прирост за предыдущие годы достигал 40 - 50 см и более.
Хвоя на таких побегах сохранилась лишь частично, чаще всего у основания или верхушки побега, либо только с одной стороны его.
Верхняя часть некоторых побегов была полностью некротирована (мертвая ткань). На верхушечных побегах в отдельных случаях заложились верхушечные почки, расположение которых носило неупорядоченный характер. Часть из заложенных в 1986 году почек к осени отмерла.
При обследовании сосновых
древостоев в зоне с сублетальным
повреждением (по состоянию в конце
вегетационного периода в год
поражения) было отмечено наиболее интенсивное
повреждение побегов в нижней
части кроны, до высоты 2--2,2 м над
поверхностью почвы. На этих же участках
наблюдалосьполное отмирание
Зона со средней степенью повреждения сосны, суммарная доза в которой составляла около 0,4 - 0,8 крад, а в период обследования колебалась в пределах 40-70 мР/час, отмечалась наибольшим морфогенетическим эффектом.
В этой зоне у обследованных деревьев погибла большая часть молодых побегов, хотя на многих из них заложились замещающие почки.
На отдельных деревьях, на боковых ветвях побеги развились нормально и на них заложились верхушечные почки. Наиболее пораженными оказались верхушечные побеги, которые в большинстве имели аномальное строение. Как правило, они отличались сильно укороченным приростом -- 5 - 15 см, искривленной формой, иногда с утолщением у основания .
В ряде случаев на верхушке дерева образовывались щетки сильно укороченных побегов, с густым охвоением. При этом, практически для всех сохранявшихся молодых побегов верхушечных мутовках характерно изменение тропизма роста - они приобретали в основном вертикальную ориентацию, образуя своеобразную кисть с сильно сгущенной, укороченной хвоей.
На большинстве верхушечных побегов заложились многочисленные почки, чаще всего с нарушением характерной для сосны ориентации, среди которых трудно выделить доминирующую верхушечную почку. На некоторых побегах наблюдалась массовая пролиферация чешуй у вновь заложившихся почек. Почечные чешуйки при этом трансформировались в узколанцетные ланцетообразные образования, содержащих хлорофилл.

- Радиационная, химическая и биологическая разведка
- Радиационная химия
- Радиационная экология
- Радиационная экология.радиоактивность
- Радиационное воздействие АЭС на окружающею среду
- Радиационное воздействие на здоровье человека
- Радиационное загрязнение
- Радиационная гигиена
- Радиационная гигиена и радиационная обстановка в Российской Федерации
- Радиационная обстановка в Брянской области
- Радиационная обстановка в Жодино
- Радиационная обстановка в России
- Радиационная опасность
- Радиационная опасность свинца для окружающей среды