Влияние радиоактивного излучения на живые организмы. Действие больших доз радиации. Лучевая болезнь.

Биологические ткани обладают природной способностью к регенерации, «залечиванию» радиационно-индуцированных повреждений, причем в достаточно большом диапазоне интенсивности воздействия, учитывая вариабельность природного радиационного фона. Более того, радиация необходима для нормальной жизни организмов, отсутствие радиационного воздействия приводит к подавлению жизненных сил и стагнации организмов. И более того, существуют научные данные, свидетельствующие о положительном эффекте облучения дозами, которые значительно выше природного уровня. Опасность возникает тогда, когда организм «не успевает» справляться с возникающими разрушениями, то есть при высокой интенсивности радиационного воздействия (как и в случае воздействия любого другого фактора - жары, холода, травмирования, патогенной микрофлоры, нерационального питания и проч.).

Изменения в соматических клетках могут способствовать возникновению рака. Раковая опухоль возникает в организме в тот момент, когда соматическая клетка, выйдя из-под контроля организма, начинает быстро делиться. Первопричиной этого являются вызванные многократными или сильным разовым облучением мутации в генах, приводящие к тому, что раковые клетки теряют способность даже в случае нарушения равновесия погибать физиологической, а точнее программированной смертью. Они становятся как бы бессмертными, постоянно делясь, увеличиваясь в количестве и погибая лишь от недостатка питательных веществ. Так происходит рост опухоли. Правда, в последнее время выяснилось, что связь между радиацией и заболеванием раком более сложная, чем предполагалось ранее. Так, в специальном докладе японско-американской ассоциации ученых сказано, что только некоторые виды рака: опухоли молочной и щитовидной желёз, а также лейкемия - развиваются в результате радиационного поражения. Причем опыт Хиросимы и Нагасаки показал, что рак щитовидной железы наблюдается при облучении в 50 и более рад. Рак молочной железы, от которого умирают около 50% заболевших, наблюдается у женщин, многократно подвергавшихся рентгенографическим обследованиям.

Характерным для радиационных поражений является то, что лучевые травмы сопровождаются тяжелыми функциональными расстройствами, требуют сложного и длительного (более трёх месяцев) лечения. Жизнеспособность облученных тканей значительно снижается. Кроме того, через много лет и десятилетий после получения травмы возникают осложнения. Так, наблюдались случаи возникновения доброкачественных опухолей через 19 лет после облучения, а развитие лучевого рака кожи и молочной железы у женщин - через 25-27 лет. Нередко травмы обнаруживаются на фоне или после воздействия дополнительных факторов нерадиационной природы (диабет, атеросклероз, гнойная инфекция, термические или химические травмы в зоне облучения).

Необходимо также учитывать, что люди, пережившую радиационную аварию, испытывают дополнительный стресс в течение нескольких месяцев и даже лет после неё. Такой стресс может включить биологический механизм, который приводит к возникновению злокачественных заболеваний. Так, в Хиросиме и Нагасаки крупная вспышка заболеваний раком щитовидной железы наблюдалась спустя 10 лет после атомной бомбардировки.

Исследования, проведённые радиологами на основании данных Чернобыльской аварии, свидетельствуют о снижении порога последствий от воздействия облучения. Так, установлено, что облучение в 15 бэр может вызвать нарушения в деятельности иммунной системы. Уже при получении дозы в 25 бэр у ликвидаторов аварии наблюдалось снижение в крови лимфоцитов - антител к бактериальным антигенам, а при 40 бэр увеличивается вероятность возникновения инфекционных осложнений. При воздействии постоянного облучения дозой от 15 до 50 бэр часто отмечались случаи неврологических расстройств, вызванных изменениями в структурах головного мозга. Причём эти явления наблюдались в отдалённые сроки после облучения.

Ионизирующее излучение действует на клетки тем сильнее, чем они моложе и чем менее дифференцированны. На основании морфологических признаков поражаемые органы и ткани распределяются в следующем нисходящем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная железа, лимфоидная ткань других органов), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта. Еще меньше поражаются кожа с придатками, хрящи, кости, эндотелий сосудов. Высокой радиоустойчивостью обладают паренхиматозные органы: печень, надпочечники, почки, слюнные железы, легкие.

Повреждающее действие ионизирующего излучения на клетки при достаточно высоких дозах завершается гибелью. Гибель клетки в основном является результатом подавления митотической активности и необратимого нарушения хромосомного аппарата клетки, но возможна и интерфазная гибель (вне периода митоза) из-за нарушения метаболизма клетки и интоксикации упомянутыми выше радиотоксинами. В результате происходит опустошение тканей из-за того, что не восполняется естественная убыль клеток за счет образования новых.

Гибель клеток и опустошение тканей играют важную, роль в развитии общих поражений организма от ионизирующего излучения — лучевой болезни. Последствия облучения

Одно из наиболее ранних проявлений облучения - массовая гибель клеток лимфоидной ткани. Образно говоря, эти клетки первыми принимают на себя удар радиации. Гибель лимфоидов ослабляет одну из основных систем жизнеобеспечения организма - иммунную систему, так как лимфоциты -такие клетки, которые способны реагировать на появление чужеродных для организма антигенов выработкой строго специфических антител к ним.

Воздействие ионизирующих излучений на гены половых клеток может вызвать вредные мутации, которые будут передаваться из поколения в поколение, увеличивая «мутационный груз» человечества. Опасными для жизни являются условия, увеличивающие «генетическую нагрузку» вдвое. Такой удваивающей дозой является, по выводам научного комитета ООН по атомной радиации, доза в 30 рад при остром облучении и 10 рад при хроническом (в течение репродуктивного периода). С ростом дозы повышается не тяжесть, а частота возможного проявления.

Абсолютно летальную (то есть неизбежно приводящую к гибели) для человека дозу разные авторы оценивают по-разному, поскольку точной цифры не существует (что вполне понятно). При этом одни считают, что мгновенная смерть (так называемая «гибель под лучом») наступает при остром облучении 20 Зв, другие - что даже при дозах более 60 Зв вероятность летального исхода менее 100%. Скорее всего, при дозе более 20 Зв шансы выжить малы - смерть наступает, как правило, через несколько дней.

Облучение отдельных органов более высокими дозами не приводит к таким катастрофическим последствиям для организма, как облучение всего тела, хотя оценки пороговых значений несколько противоречивы. Считается, что поглощенные дозы в несколько десятков грей для кожи, легких, молочной железы, печени, почек, кишечника и других органов, получаемые при медицинских процедурах, не представляют серьезной опасности. Во всяком случае, если доза порядка 5 Зв получена всем телом, то высока вероятность летального исхода, а если та же доза получена небольшим участком кожи (несколько см²), это может вызвать ее повреждение, но организм в целом заметно не пострадает. Для получения так называемых «радиационных ожогов» (гибель клеток в эпидермальном и дермальном слоях, приводящая к некрозу тканей) требуются чрезвычайно мощные радиационные источники.

Высокие дозы (1—3 Зв). В этом диапазоне доз облучения всего тела проявляются симптомы лучевой болезни легкой и средней степени тяжести. При дозе около 3 Зв, полученной за короткий промежуток времени, наблюдается слабость, угнетенное состояние, головокружение, могут наблюдаться рвота, расстройство желудка и другие достаточно многочисленные симптомы. При отсутствии лечения есть риск летального исхода, но, как правило, пострадавшие выздоравливают за несколько месяцев. При лечении выздоровление наступает у 100% пострадавших.

При дозе около 2 Зв могут проявляться такие симптомы, как ухудшение самочувствия, головная боль, тошнота. Летальный исход крайне маловероятен. Эта доза приводит к снижению уровня лейкоцитов и тромбоцитов в крови примерно на 50%. Нормальные уровни восстанавливаются в течение нескольких месяцев.

Доза 0,5—1 Зв, согласно высказываниям одних авторов, не приводит к изменению самочувствия, других — является границей, начиная с которой у некоторых людей может появляться кратковременная (прекращается в течение дня) легкая тошнота. В крови могут возникать изменения, заканчивающиеся полной

Лучевая болезнь.

При местном воздействии ионизирующей радиации в зависимости от дозы облучения возникают различные изменения, начиная от явлений преходящих расстройств кровообращения вплоть до развития радиационных ожогов и некрозов. После внешнего равномерного облучения организма в зависимости от дозы полученного воздействия возникают поражения от едва уловимых общих реакций до острых форм лучевой болезни. При равномерном облучении в дозах 100—1000 Р развивается острая лучевая болезнь с преимущественным поражением костного мозга. В диапазоне доз 1000—2000 Р возникает кишечная, в дозах 2000—8000 Р — токсемическая (сосудистая) и в дозах выше 8000 Р — церебральная форма лучевой болезни. Костно-мозговая форма острой лучевой болезни с преимущественным поражением кроветворной системы представляет собой наиболее типичную форму лучевой болезни.

В ее течении выделяют 4 периода: 1 — первичная реакция (кратковременная); 2 — скрытый период (период мнимого благополучия); 3 — период разгара болезни; 4 — период восстановления.

Первичная реакция обычно наблюдается, если доза облучения превышает 200 Р. Возникает сразу после облучения и длится от нескольких часов до 1—2 сут. В это время характерны некоторое возбуждение, головная боль. Затем наступают диспепсические расстройства. Со стороны крови — кратковременный нейтрофильный лейкоцитоз, лимфопения.

В механизме развития лучевой болезни наряду с прямым повреждающим действием ионизирующего излучения на клетки ведущее значение имеет включение в этот процесс нервных и гормональных механизмов регуляции функций организма. В начальном периоде лучевой болезни характерна повышенная возбудимость нервной системы, отсюда некоторая лабильность (неустойчивость) вегетативных функций — колебания артериального давления, ритма сердца и т. д. Активация гипофиз-адреналовой системы приводит к усиленной секреции гормонов коры надпочечников, что в данной ситуации может иметь приспособительное значение.

Скрытый период болезни характеризуется улучшением общего состояния больных вплоть до кажущегося благополучия. Продолжительность латентного периода зависит от дозы полученного облучения. При сравнительно небольших дозах (25—100 Р) начальные легкие функциональные реакции не переходят в развернутую клиническую картину (т. е. в 3-й период болезни) и заболевание ограничивается затухающими явлениями начальных реакций. При облучении в средних дозах (150—250 Р) латентный период продолжается 2—2,5 нед. При больших дозах (300—500 Р) латентный период сокращается до 3 — 10 дней. В это время продолжают нарастать изменения в системе кроветворения — лейкоцитоз сменяется лейкопенией, нарастает лимфопения, затем появляются тромбоцитопения и другие изменения системы крови. Все это является результатом непосредственного повреждения клеток радиочувствительных органов — костного мозга и лимфоидного аппарата.

В период разгара болезни состояние больного вновь ухудшается — нарастает общая слабость, повышается температура тела, появляется кровоточивость, в результате чего на коже и слизистых возникают кровоизлияния, в тяжелых случаях они возможны и в сердце, и в головном мозге. Характерно истощение гемопоэза, в тяжелых случаях до полного опустошения кроветворной системы вследствие гибели стволовых клеток. Количество лейкоцитов и тромбоцитов в периферической крови резко падает. Возникает ряд эндокринных нарушений и нарушений функции нервной системы. Резко снижается иммунитет, в результате чего легко возникают инфекционные заболевания, аутоинфекция и аутоинтоксикация.

Продолжительность периода выраженных клинических проявлений от нескольких дней до 2—3 нед. В наиболее тяжелых случаях больной гибнет на высоте заболевания.

Период восстановления характеризуется постепенной нормализацией нарушенных функций. Температура тела снижается, прекращается кровоточивость, восстанавливается кроветворная функция, нормализуется обмен веществ и т. д.

При благоприятной ситуации болезнь излечивается полностью. При неполном восстановлении функции кроветворения возможен переход болезни в хроническую форму.

Кишечная форма острой лучевой болезни возникает при облучении подопытных животных в сверхсмертельных дозах (1000—2000 Р). Смерть животных наступает на 3— 5—е сутки после облучения. На вскрытии можно видеть гибель основной массы кишечного эпителия и оголение (денудацию) ворсинок, их уплощение и даже полную деструкцию.

У человека в случае облучения в сверхсмертельных дозах смерть наступает на 7—10-е сутки. Для этой формы лучевой болезни характерны интенсивная рвота, в дальнейшем — кровавый понос, повышение температуры тела, явления сепсиса, типичные для лучевого поражения изменения крови.

Для токсемической формы характерны тяжелые гемодинамические нарушения, парез сосудов и распад тканей, общая интоксикация, олигурия, гиперазотемия. Смерть наступает на 4—7-е сутки.

Церебральная форма острой лучевой болезни возникает при облучении очень, большими дозами — выше 8000 Р. Смертельный исход при этом может произойти даже в ходе самого облучения или через несколько минут (или часов) после воздействия — так называемая «смерть под лучом».

Эта форма радиационного поражения характеризуется судорожно-паралитическим синдромом, нарушением сосудистого тонуса (понижение артериального давления) и терморегуляции, возникающим в момент облучения либо в первые часы после него. Несколько позднее появляются функциональные нарушения пищеварительной и мочевыделительной системы.

Причиной смерти при церебральной форме острой лучевой болезни является гибель клеток коры головного мозга и нейронов ядер гипоталамуса. В поражении нервной системы главное значение имеет непосредственное повреждающее действие ионизирующей радиации на ткани. По-видимому, существенную роль играют и образующиеся в тканях радиотоксины.