Теория биологического действия.

Для Биологическое действие ионизирующих излучений характерен ряд общих закономерностей. 1) Глубокие нарушения жизнедеятельности вызываются ничтожно малыми количествами поглощаемой энергии.2) Биологическое действие ионизирующих излучений не ограничивается подвергнутым облучению организмом, но может распространяться и на последующие поколения, что объясняется действием на наследственный аппарат организма.3) Для Биологическое действие ионизирующих излучений характерен скрытый (латентный) период, т. е. развитие лучевого поражения наблюдается не сразу. Продолжительность латентного периода может варьировать от нескольких мин до десятков лет в зависимости от дозы облучения, радиочувствительности организма и наблюдаемой функции. Радиочувствительность разных видов организмов различна. Большое значение имеют также возраст, физиологическое состояние, интенсивность обменных процессов организма, а также условия облучения. При этом, помимо дозы облучения организма, играют роль: мощность, ритм и характер облучения, его физические особенности, определяющие глубину проникновения энергии в организм, плотность вызываемой излучением ионизации). Все эти особенности воздействующего лучевого агента определяют относительную биологическую эффективность излучения. Если источником излучения служат попавшие в организм радиоактивные изотопы, то огромное значение для Биологическое действие ионизирующих излучений. испускаемого этими изотопами, имеет их химическая характеристика, определяющая участие изотопа в обмене веществ, концентрацию в том или ином органе, а следовательно, и характер облучения организма.Первичное действие радиации любого вида на любой биологический объект начинается с поглощения энергии излучения, что сопровождается возбуждением молекул и их ионизацией.При ионизации органических молекул возникают свободные радикалы, которые, включаясь в протекающие в организме химические реакции, нарушают течение обмена веществ и, вызывая появление несвойственных организму соединений, нарушают процессы жизнедеятельности. Большое значение имеет и миграция энергии по молекулам биополимеров, в результате которой поглощение энергии, происшедшее в любом месте макромолекулы, приводит к поражению её активного центра. Воздействие ионизирующего излучения вызывает повреждение клеток. Наиболее важно нарушение клеточного деления - митоза.Нарушение нормального хода митоза сопровождается хромосомными перестройками, возникновением мутаций, ведущими к сдвигам в генетическом аппарате клетки, а следовательно, к изменению последующих клеточных поколений. Возникающие в облучаемых клетках изменения ведут к нарушениям в тканях, органах и жизнедеятельности всего организма.. Особенно выражена реакция тканей, в которых отдельные клетки живут сравнительно недолго. Это слизистая оболочка желудка и кишечника, которая после облучения воспаляется, покрывается язвами, что ведёт к нарушению пищеварения и всасывания, а затем к истощению организма, отравлению его продуктами распада клеток (токсемия) и проникновению бактерий, живущих в кишечнике, в кровьСильно повреждается кроветворная система, что ведёт к резкому уменьшению числа лейкоцитов в периферической крови и к снижению её защитных свойств. Одновременно падает и выработка антител, что ещё больше ослабляет защитные силы организма.Биологическое действие ионизирующих излученийобусловливает нарушение половой функции и образования половых клеток вплоть до полного бесплодия (стерильности) облученных организмов. Для Биологическое действие ионизирующих излучений характерно последействие, которое может быть очень длительным, т.к. по окончании облучения цепь биохимических и физиологических реакций, начавшихся с поглощения энергии излучения, продолжается долгое время. К отдалённым последствиям облучения относятся изменения крови, нефросклероз, циррозы печени, изменения мышечных оболочек сосудов, раннее старение, появление опухолей Эти процессы связаны с нарушением обмена веществ и нейроэндокринной системы, а также повреждением генетического аппарата клеток тела. Биологическое действие ионизирующих излучений пользуются в биологических исследованиях, в медицинской и с.-х. практике. На Биологическое действие ионизирующих излучений основаны лучевая терапия, рентгенодиагностика, радиоизотопная терапия.

 

 

63. Прямое и непрямое действие излучений.

Принципиальное значение имеет наличие в облучаемой ткани воды и кислорода. В основе первичных радиационно-химических изменений молекул лежат 2 механизма, обозначаемые как прямое и косвенное действие радиации.

Под прямым действием радиации понимают передачу энергии излучения непосредственно молекуле, которая испытывает превращения. Ионизирующие излучения взаимодействуют с биомолекулами, в результате чего происходит перенос части кинетической энергии на биомолекулы. Это приводит их в ионизованное или возбужденное состояние. При ионизации и возбуждении сложных молекул происходит их диссациация (распад) в результате разрыва химических связей. Прямое воздействие радиации может вызвать расщепление молекулы белка, разрыв наименее прочных связей, отрыв радикалов и другие денатурирующие явления. В первую очередь разрушаются ферменты и гормоны.

Под косвенным действием понимают изменение молекул клеток и тканей, обусловленные продуктами радиационного разложения (радиолиза) воды и растворенных в ней веществ.В организме косвенное действие осуществляется через продукты радиолиза, воды, которая в живой клетке составляет 60-70 и даже 90% ее массы. Именно в воде растворены белки, нуклеиновые кислоты, ферменты, гормоны и другие жизненно важные вещества, являющиеся основными компонентами клетки, которым легко может быть передана энергия, первоначально поглощённая водой.

 

64. Радиочувствительность и радиопоражаемость тканей,органов и организма в целом.Правила Трибондо и Бергонье.

Радиочувствительность - способность живого объекта отвечать определенной реакцией на воздействие ИИ.(для молекул используют термин радиопоражаемость) Она выражается в единицах поглощенной энергии, способной вызвать наблюдаемую реакцию у определенного процента исследуемой популяции биологических объектов. Для определения сравнительной радиочувствительности используется доза радиации, вызывающая опреде- ленный процент гибели например, 50% взятой популяции. Радиочувствительность клетки, ткани, организма определяется: · объемом и структурной организацией генома; активностью энергообеспечивающих систем; · уровнем метаболизма и активности ферментов репарации; активностью защитных и сенсибилизирующих систем; · устойчивостью биологических мембран,· уровнем активности систем антиоксидантной защиты и эндогенных радио-протекторов (серотонин, меланин и др.); · наличием в клетке предшественниковрадиотоксинов.Наоснованииразличиярадиочувствительностиклетокфранцуз­скиеученые БергоньеиТрибондо (1903 г.) сформулировалиправило:чувствительностьклетоккоблучениюпрямопропорциональ­наинтенсивностиклеточногоделенияиобратнопропорциональ­настепениихдифференцировки(исключениесоставляютвысо­кодифференцированные, нонеделящиесянервныеклеткиилим­фоцитыкрови). По чувствительности к ИИ различают два типа клеток и тканей: а) радио- чувствительные делящиеся клетки и малодифференцированные ткани - крове- творные клетки костного мозга, зародышевые клетки семенников, кишечный и кожный эпителий; б) радиорезистентные неделящиеся клетки и дифференци- рованные ткани - мозг, мышцы, печень, почки, хрящи, связки. Исключение со- ставляют лимфоциты, которые несмотря на их дифференцированность и неспо- собность к делению, обладают высокой чувствительностью к ИИ. 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.

 

 

65. Восстановление радиорезистентности может происходить на фоне прогрессирующего развития лучевого поражения, оцениваемого по клиническим проявлениям, картине крови и т.п.. Механизмы восстановления устойчивости к повторному воздействию радиации неодинаковы в ранние и поздние сроки после предварительного облучения. Главными из них являются следующие.

В ранние сроки (первые 10-12 ч) - это репарация сублетальных молекулярных повреждений в клетках, сохранивших жизнеспособность после первого облучения и, соответственно, повышение радиоусточивости этих клеток. Позднее (около 1 суток и далее) - регенерация на клеточном уровне за счет размножения клеток, сохранивших жизнеспособность, в частности, стволовых клеток костного мозга. Большое значение имеет также развитие адаптивных и компенсаторных реакций, приводящих к повышению устойчивости к повторному облучению.

Восстановление радиорезистентности можно наблюдать не только при фракционировании дозы в перерыве между фракциями, но и в процессе самого облучения, если оно растянуто во времени. Поэтому при длительном непрерывном облучении значение эффективной дозы также снижается.

При различном распределении дозы во времени происходит не только количественное изменение эффективной дозы, но изменяются и динамика патологического процесса, и характер поражения разных систем. Увеличение общего периода облучения приводит к более длительному течению лучевого поражения (при равноэффективных по смертности дозах), к развитию подострых и хронических форм лучевых поражений.

Если общая продолжительность внешнего облучения превышает 10 сут, может развиться костномозговая форма острой лучевой бо­лезни с подострым течением. Клинические проявления первичной реакции мало выражены или могут отсутствовать. Растягивается во времени период разгара, и максимум проявлений приходится на бо­лее поздний срок, чем при кратковременном облучении. Сильнее выражена гипорегенераторная анемия. Замедляются восстановитель­ные процессы.

Процессы послелучевого восстановления в эпителии тонкой кишки и в центральной нервной системе идут с весьма высокой скоростью и при длительном облучении успевают ликвидировать основную часть возникающих повреждений. По мере увеличения продолжительности облучения все большее значение приобретают расстройства нервной регуляции различных функций организма, астенизация, нервно-со­судистые дистонии.

В результате облучения, продолжающегося многие месяцы и годы, может развиться хроническая лучевая болезнь.

66. Классификация лучевых поражений. Лучевое поражение - это повреждение ткани, вызванное воздействием ионизирующей радиации. Классификация лучевых поражений Радиоактивное излучение может вызвать два типа лучевых поражений: острое и хроническое. Острые (немедленные) лучевые поражения имеют две клинических формы: Острая лучевая болезнь. Характеризуется внешним бета-, гамма- нейтронным облучением; Острые местные лучевые поражения. Вызываются контактным путем (попаданием радиационного воздействия на одежду, кожу, слизистые оболочки). Хронические лучевые поражения проявляются в форме хронической лучевой болезни и возникают вследствие длительного внешнего или внутреннего облучения. Степень выраженности хронических лучевых поражений обуславливается суммарной дозой облучения, а также физиологическими особенностями того или иного органа. Типичными проявлениями хронической лучевой болезни являются регионарные нарушения кровообращения в конечностях, коже, головном мозге, проявляющиеся в виде головных болей, слабости, зябкости в конечностях, неврологических симптомов, изменений сердечной деятельности, пищеварительного тракта, астенического синдрома. Одна из наиболее распространенных форм местных лучевых поражений - лучевой дерматит. Причиной его возникновения является неравномерное радиационное воздействие при авариях на атомных установках, взрывах боеприпасов, а в бытовых условиях - рентгенотерапии опухолевых и неопухолевых заболеваний. Частой локализацией местных лучевых поражений являются пальцы, кисти рук, лицо, передняя поверхность бедер. 3)Комбинированные лучевые поражения К группе комбинированных поражений относят травмы, возникающие при воздействии на организм двух или нескольких поражающих факторов. Комбинированные лучевые поражения возникают при атомном взрыве и при попадании в организм радиоактивных веществ.Поражающими факторами атомного взрыва являются: ударная волна, световое излучение, проникающая (ионизирующая) радиация и радиоактивное загрязнение местности и воздуха.

В зависимости от превалирующего действия одного какого-либо из указанных факторов или нескольких факторов одновременно принято различать следующие основные виды поражения животных:

1) механическую травму (раны, ушибы, переломы костей, контузии и др.);

2) термическую травму (ожоги);

3) лучевые поражения

(лучевую болезнь);

4) комбинированные поражения (механическую травму, сочетающуюся с лучевым поражением, ожоги, сочетающиеся с лучевым поражением, и другие сочетания).

Механическая и термическая травмы, не сочетающиеся с радиационными поражениями, не являются новым видом патологии. Течение, оказание первой помощи и лечение этих заболеваний не отличаются от таковых при эксплуатационном и другом травматизме животных. Комбинированные же лучевые поражения, когда травма сочетается с лучевой болезнью, имеют ряд важных особенностей. Прежде всего лучевая болезнь ухудшает течение и исход механических и термических травм, а наличие последних в свою очередь ухудшает течение и исход лучевой болезни (симптомы взаимного отягощения). Комбинированные лучевые поражения, как правило, протекают на фоне лейкопении и ареактивного состояния организма. Они весьма часто осложняются инфекцией и шоком.