Репарация радиационных повреждений тканей. Понятие о критическом органе.

Репарация радиационных повреждений тканей. Понятие о критическом органе.

Восстановление биологических объектов от повреждений, вызываемых ионизирующими излучениями. Р. осуществляется специальными ферментами и зависит от генетических особенностей и физиологического состояния облученных клеток и организмов. Изучение генетического контроля и молекулярных механизмов Р. клеток, поврежденных ультрафиолетовыми лучами и ионизирующими излучениями, привело к открытию Р. Генетической.

У одноклеточных организмов и клеток растений и животных Р. приводит к повышению выживаемости, уменьшению количества хромосомных перестроек (аберраций) и генных мутаций. Р. способствуют: временная задержка первого после облучения деления клеток, некоторые условия их культивирования и фракционирование облучения. Так, при выдерживании дрожжевых клеток, облученных g-лучами, a-частицами или нейтронами в лишённой питательных веществ среде, их жизнеспособность благодаря Р. возрастает в десятки и сотни раз, что соответствует уменьшению относительной биологической эффективности (ОБЭ) дозы в 4—5 раз Количество поврежденных хромосом у клеток облученных растений благодаря Р. может уменьшаться в 5—10 раз

У многоклеточных организмов Р. проявляется в форме регенерации поврежденных облучением органов и тканей за счет размножения клеток, сохранивших способность к делению. У млекопитающих и человека ведущая роль в Р. принадлежит стволовым клеткам костного мозга, лимфоидных органов и слизистой оболочки тонкого кишечника. При изучении Р. у млекопитающих обычно используют фракционированное облучение: благодаря Р. суммарный эффект двух доз тем меньше, чем больше интервал между ними. Р. можно стимулировать введением в организм после облучения небольшого количества необлучённых клеток костного мозга (подобный приём эффективен при лечении лучевой болезни).

Клетки и организмы с нарушенной Р. отличаются повышенной радиочувствительностью.

В клинике ОЛБ преобладают проявления поражения той тканевой системы, дисфункция которой лимитирует продолжительность жизни организма при данной дозе облучения. Такая тканевая система называется критической. В зависимости от дозы, в качестве критической тканевой системы при внешнем облучении могут выступать кроветворная, пищеварительная или центральная нервная система

Радиочувствительность органов и тканей. Правило Бергонье и Трибондо,

Острая лучевая болезнь (от внешнего облучения). Классификация по клиническим формам, степени тяжести,

Острая лучевая болезнь. Синдромальная характеристика периода разгара.

Инкорпорация радиоактивных веществ. Кинетика радионуклидов в организме. Классификация радионуклидов по органотропности. Определение инкорпорированных радиоактивных веществ. Принципы лечения и профилактики.

Инкорпорация радиоактивных веществ — проникновение радиоактивных веществ в животный или растительный организм и фиксация их в его органах и тканях; такие вещества создают непрерывное радиоактивное облучение органов и тканей. От расщепления радиоактивных веществ в организме, скорости их выведения и распада зависит поражение тех или иных орунов и тканей и всего организма.

Ингаляционное поступление радиоактивных веществ Около 25 % попавших в органы дыхания частиц выдыхается. Если оставшиеся после выдоха РВ принять за 100%, то 50% из них подвергаются ретроградному выносу со слизью Около 25% резорбируются в кровь через альвеолярные мембраны. Приблизительно 25% частиц фагоцитируются макрофагами. Таким путем удаляется около 15% РВ. Фагоциты, захватившие оставшиеся 10 % РВ, перемещаются через альвеолярную мембрану. Небольшая часть РВ задерживается в паренхи_ме легких, эпителиальных клетках с периодом полувыведения из них около 600 суток. Еще прочнее фиксация РВ в бронхолегочных лимфатических узлах, куда они попадают с фагоцитамиПоступление радиоактивных веществ через желудочно-кишечный тракт Поражающее действие свя_зано в этом варианте заражения как с лучевой нагрузкой на стен_ку пищеварительного тракта, так и с всасыванием РВ в кровь и лимфу. Всасывание хорошо растворимых радионуклидов происходит, в основном, в тонкой кишке. Значительно меньше РВ всасывается в желудке. Всасывание в толстой кишке практического значения не имеет. Поступление радиоактивных веществ через неповрежденную кожу, раневые и ожоговые поверхности Большинство радиоактивных веществ практически не проникают через неповрежденную кожу. Исключение составляют окись трития, йод, нитрат и фторид уранила а также полоний. Проникновение РВ через кожные покровы зависит от плотности загрязнения, от площади загрязненного участка, от физико-химических свойств самого элемента или соединения, в состав ко_торого он входит, растворимости в воде и липидах, рН среды, от физиологического состояния кожи. Всасывание радионуклидов повы_шается при повышении температуры среды вследствие расширения кровеносных и лимфатических сосудов, раскрытия сальных и потовых желез.,. Резорбция плохо растворимых соединений РВ происходит, в основном по лимфатическим путям, в результате чего радионукли_ды накапливаются в лимфатических узлах. Некоторая часть радио_нуклидов из лимфатических узлов поступает с фагоцитами в орга_ны ретикуло-эндотелиальной системы. В месте нахождения радионуклида в плохо растворимой фор_ме могут возникнуть опухоли (чаще остеогенные саркомы).

По способности преимущественно накапливаться в тех или иных органах выделяют следующие основные группы радиоактивных элементов:

- радионуклиды, избирательно откладывающиеся в костях ("остеотропные"). Это щелочноземельные элементы: радий, стронций, барий, кальций. Остеотропность проявляют некоторые соединения плутония и тория.

- радионуклиды, избирательно накапливающиеся в органах, богатых элементами ретикулоэндотелиальной системы ("гепатотропные"). Это изотопы редкоземельных элементов (лантан, церий, прометий, празеодим), а также актиний, торий и некоторые соединения плутония. При их поступлении наблюдаются поражения печени, проксимальных отделов кишки

- радионуклиды, равномерно распределяющиеся по организму. Это изотопы щелочных металлов (цезия, калия, натрия, рубидия), водорода, углерода, азота, а также изотопы некоторых других элементов, в частности, полония. При их поступлении поражения носят диффузный характер: развивается атрофия лимфоидной ткани, в том числе селезенки, атрофия семенников, нарушения функции мышц (при поступлении радиоактивного цезия). На поздние сроки наблюдаются опухоли мягких тканей: молочных желез, кишечника, почек и т.п.;

в отдельную группу выделяют радиоактивные изотопы йода, избирательно накапливающиеся в щитовидной железе. При их поступлении в большом количестве вначале наблюдается стимуляция, а позже угнетение функции щитовидной железы. На поздние сроки развиваются опухоли этого органа;

Радионуклиды, попавшие в организм человека, называют инкорпорированными

При инкорпорации высокотоксичных радионуклидов, таких как плутоний, полоний, америций, радий и др. требуется срочная эвакуация в специализированное учреждение, где могут быть проведены эффективные мероприятия по выведению РВ из организма (бронхопульмональный лаваж, форсированный диурез, повторные введения комплексонов и т.п.)

Факторы ионизирующего излучения, определяющие биологические эффекты в организме. Безопасные уровни воздействия ИИ. Аварии на радиационно-опасных объектах, аварии на АЭС. Характеристика медико-тактического очага поражения.

1. Тип радиации. Все виды ионизирующей радиации могут оказать влияние на здоровье. Главное различие заключается в количестве энергии, определяющей проникающую способность альфа и бета частиц, гамма и рентгеновского излучения.

2. Размер полученной дозы. Чем выше доза полученной радиации, тем выше вероятность возникновения медико-биологических последствий.

3.Продолжительность воздействия радиации. Если доза получена в течение дней или недели, эффекты часто не такие серьезные, если подобная доза была получена в течение минут.

4.Часть тела, подвергнутая действию. Конечности, такие как руки или ноги получают большее количество радиации с менее выраженными повреждением, чем кровь, формирующая органы, размещенные в пояснице.

5. Возраст человека. С возрастом человека замедляется деление клеток, и тело менее чувствительно к эффектам ионизирующей радиации. Как только деление клетки замедлилось, эффекты радиации несколько менее разрушительны чем тогда, когда клетки быстро делились.

6. Биологические различия. Одни люди более чувствительны к эффектам радиации чем другие.

Особенности поражения организма в целом определяются двумя факторами: 1) радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся облучению; 2) поглощённой дозой излучения и её распределением во времени. Каждый в отдельности и в сочетании друг с другом эти факторы определяют преимущественный тип лучевых реакций (местные или общие),специфику и время проявления(непосредственно после облучения, вскоре после облучения или в отдаленные сроки) и их значимость для организма.

Безопасным считается уровень радиации до величины, приблизительно 0.5 микрозиверт в ч а с (до 50 микрорентген в час).

до 0.2 микрозиверт в ч а с (соответствует значениям до 20 микрорентген в час) - это наиболее безопасный уровень внешнего облучения тела человека, когда "радиационный фон в норме".

Средняя "годовая доза ионизирующих излучений", и внешних и внутренних источников (вдыхаемый воздух, вода, еда), на человека, приблизительно, составляет:

 - солнечная радиация и космические лучи – от 0.300 миллизивертов в год (на высоте 2000м – втрое больше, чем на уровне моря)

- почва и горные породы – 0.250 - 0.600 мЗв/г (на гранитах светит больше - около 1 миллизиверт в год)

 - жилище, строения – от 0.300...

- еда – от 0.020...

 - вода – от 0.010 до 0.100 милли зиверт (при ежедневном потреблении воды в объёме 2 литра).

- в воздухе (радон 222Rn, торон 220Rn и короткоживущие продукты их распада) – 0.2 - 2 мЗв/год

В сумме, обычная средняя годовая эффективная эквивалентная доза от естественных ВНЕШНИХ источников радиации, действующей на одного человека, составляет 2 - 3 миллизиверта в год (третья часть, из которых, обусловлена радоном). В зависимости от высоты территории над уровнем моря и геологических условий - фактические значения могут варьировать в широком диапазоне.

Внутренний фон:

- накопленные в костях организма отложения радионуклидов – 0.100 - 0.500 мЗв/г о д.

- внутреннее облучения за счет калия-40 в организме – 0,100 - 0,200 мЗв.

 - вдыхаемый радон (источник альфа-излуч.) – 0.100 - 0.500 мЗв/год

В сумме, приблизительно – три-четыре миллизиверта в год на одного человека. Это "безопасная суммарная средняя индивидуальная эффективная эквивалентная годовая доза для населения", учитывающая и внешние и внутренние источники облучения (естественные природные, техногенные, медицинские и прочие). В СССР – её величина принималась около 4мЗв/год (приблизительно 0.4 Р/г).

Смертельные дозы проникающей радиации:

3-4Гр - повреждение костного мозга, в течение месяца после облучения смертельный исход возможен у 50% облученных (без медицинского вмешательства).

4-7 Гр (4000-7000 мЗв) - развивается тяжелая форма лучевой болезни и высока смертность.

свыше 7 Гр (7000 мЗв) - крайне тяжелая форма острой лучевой болезни. В крови полностью исчезают лейкоциты. Появляются множественные подкожные кровоизлияния. Смертность 100%. Причиной смерти, чаще всего являются инфекционные заболевания и кровоизлияния.

 

10Гр (10 зиверт) - смерть в течение 2-3 недель. Величина свыше десяти Грэй дозной нагрузки от облучения - считается абсолютно смертельной для человека.

15 Гр - 1 - 5 суток до летального исхода.

Классификация радиационных аварий

Аварии, связанные с нарушением нормальной эксплуатации РОО, подразделяются на проектные и запроектные.

Проектная авария — авария, для которой проектом определены исходные события и конечные состояния, в связи с чем предусмотрены системы безопасности.

Запроектная авария — вызывается не учитываемыми для проектных аварий исходными событиями и приводит к тяжелым последствиям. При этом может произойти выход радиоактивных продуктов в количествах, приводящих к радиоактивному загрязнению прилегающей территории, возможному облучению населения выше установленных норм. В тяжелых случаях могут произойти тепловые и ядерные взрывы.

В зависимости от границ зон распространения радиоактивных веществ и радиационных последствий потенциальные аварии на АЭС делятся на шесть типов: локальная, местная, территориальная, региональная, федеральная, трансграничная.

Если при региональной аварии количество людей, получивших дозу облучения выше уровней, установленных для нормальной эксплуатации, может превысить 500 человек, или количество людей, у которых могут быть нарушены условия жизнедеятельности, превысит 1 000 человек, или материальный ущерб превысит 5 млн. минимальных размеров оплаты труда, то такая авария будет федеральной.

При трансграничных авариях радиационные последствия аварии выходят за территорию Российской Федерации, либо данная авария произошла за рубежом и затрагивает территорию Российской Федерации.

За суммарный срок эксплуатации всех имеющихся в мире реакторов АЭС, равный 6 000 лет, произошли лишь 3 крупные аварии: в Англии (Уиндекейл, 1957 г.), в США (Три-Майл-Айланд, 1979 г.) и в СССР (Чернобыль, 1986 г.). Авария на Чернобыльской АЭС была наиболее тяжелой. Эти аварии сопровождались человеческими жертвами, радиоактивным загрязнением больших площадей и огромным материальным ущербом. В результате аварии в Уиндекейле погибло 13 человек и оказалась загрязнена радиоактивными веществами территория площадью 500 км2. Прямой ущерб аварии в Три-Майл-Айланде составил сумму свыше 1 млрд. долл. При аварии на Чернобыльской АЭС погибло 30 человек, свыше 500 было госпитализировано и 115 тыс. человек эвакуировано.

Международным агентством по атомной энергетике (МАГАТЭ) разработана международная шкала событий на АЭС, включающая 7 уровней. По ней авария в США относится к 5 уровню (с риском для окружающей среды), в Великобритании — к 6 уровню (тяжелая), Чернобыльская авария — к 7 уровню (глобальная).

Общая характеристика последствий радиационных аварий

Долгосрочные последствия аварий и катастроф на объектах с ядерной технологией, которые носят экологический характер оцениваются, главным образом, по величине радиационного ущерба, наносимого здоровью людей. Кроме того, важной количественной мерой этих последствий является степень ухудшения условий обитания и жизнедеятельности людей. Безусловно, уровень смертности и ухудшения здоровья людей имеет прямую связь с условиями обитания и жизнедеятельности, поэтому рассматриваются в комплексе с ними.

Последствия радиационных аварий обусловлены их поражающими факторами, к которым на объекте аварии относятся ионизирующее излучение как непосредственно при выбросе, так и при радиоактивном загрязнении территории объекта; ударная волна (при наличии взрыва при аварии); тепловое воздействие и воздействие продуктов сгорания (при наличии пожаров при аварии). Вне объекта аварии поражающим фактором является ионизирующее излучение вследствие радиоактивного загрязнения окружающей среды.

Медицинские последствия радиационных аварий

Любая крупная радиационная авария сопровождается двумя принципиально различающимися между собой видами возможных медицинских последствий:

радиологическими последствиями, которые являются результатом непосредственного воздействия ионизирующего излучения;

различными расстройствами здоровья (общими, или соматическими расстройствами), вызванными социальными, психологическими или стрессорными факторами, т. е. другими повреждающими факторами аварии нерадиационной природы.

Виды ионизирующих излучений и их свойства. Количественная оценка ионизирующих излучений: основы дозиметрии (экспозиционная доза, поглощенная доза, эквивалентная доза, эффективная доза, мощность дозы). Линейная передача энергии (ЛПЭ).

Ионизирующие излучения подразделяются на Электромагнитные и Корпускулярные.

В зависимости от источника электромагнитные ИИ подразделяются на и у-излучения. Рентгеновское излучение имеет искусственное происхождение, в то время как у-излучение может иметь как искусственное, так и естественное происхождение, у-излучение является продуктом ядерных превращений радиоактивных элементов (радиоизотопов). Взаимодействие электромагнитного ИИ с атомами вещества может протекать в формах фотоэффекта, Комптон-эффекта и образования электрон-позитронных пар.

Фотоэффект - поглощение одной из внешних электронных оболочек атома всей энергии фотона с превращением её в кинетическую энергию «выбитого» из атома электрона.

Комптон-эффект - передача электрону лишь части энергии фотона; остальная энергия передаётся вторичному («рассеянному») фотону.

Образование электрон-позитронных пар при прохождении у-кванта в непосредственной близости от ядра атома.

К корпускулярным ИИ относят нейтроны и ускоренные заряженные частицы.

Формы, в которых может протекать взаимодействие корпускулярного ИИ с атомами вещества: Упругое рассеяние;- Ядерные перестройки; Неупругое рассеяние; Ионизация и возбуждение атомов.

Количество ИИ, «падающего» на поверхность облучаемого объекта – это экспозиционная доза (Кл/кг)

Количество ИИ, поглощенного объектом – это поглощенная доза (Гр).

Доза ИИ, поглощенная в конкретной точке биообъекта и соотнесена с радиобиологическим эффектом рентгеновского излучения – это эквивалентная доза (Зв).

Мощность дозы излучения (уровень радиации) - показатель, характеризующий интенсивность лучевого воздействия. Мощность дозы понимают как дозу за единицу времени. Кл/(кг*с), т.е. А/кг. Внесистемная единица - Р/час

Эффекти́вная до́за (Эффективная эквивалентная доза) - как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела и отдельных органов и тканей с учетом их радиочувствительности. (Зв.)

ЛИНЕЙНАЯ ПЕРЕДАЧА ЭНЕРГИИ (ЛПЭ) — средняя энергия, поглощаемая средой в месте прохождения заряженной частицы, отнесенная к единице ее пути.

В качестве единицы измерения ЛПЭ используется килоэлектронвольт на микрометр воды, 1 кэВ/мкм= —1,6*10-10 Дж/м.

ЛПЭ зависит от вида заряженных частиц и от их энергии. Для каждого вида частиц имеется нек-рое максимальное значение ЛПЭ. Так, напр., для протонов с энергией ок. 70 кэВ максимальное значение ЛПЭ составляет 100 кэВ/мкм; для альфа-частиц максимальное значение ЛПЭ, равное 220 кэВ/мкм, достигается при энергии 750 кэВ; для ядер углерода, азота и кислорода значение ЛПЭ достигает 600—1000 кэВ/мкм при энергии частиц — 10 МэВ.

Использование ЛПЭ для характеристики качества ионизирующего излучения (см.) сыграло большую роль в развитии радиобиологии, мед. радиологии, дозиметрии ионизирующих излучений и микродозиметрии. ЛПЭ служит количественной мерой плотности ионизации среды заряженными частицами (см. Ионизация) и позволяет учесть различие в биол, эффектах для различных видов ионизирующего излучения при одинаковой поглощенной дозе. Для более полной характеристики дозного поля наряду с поглощенной дозой необходимо устанавливать значение ЛПЭ, к-рое позволяет путем использования коэффициента качества (безразмерное число, зависящее от ЛПЭ заряженных частиц в воде) определять зависимость биол, эффекта от ЛПЭ излучения. Зависимость коэффициента качества от ЛПЭ приведена в таблице.

Экспозиционная и поглощенная дозы ионизирующих излучений. Определения. Единицы измерения.

Выявление ИИ и количественная оценка уровня радиационных воздействий называют дозиметрией. Для количественной характеристики уровня лучевого воздействия введено понятие дозы излучения. Применяются три основных вида дозы – экспозиционная, поглощенная, и эквивалентная.

Экспозиционная доза (Х) – мера количества ИИ, физическим смыслом которой является суммарный заряд ионов одного знака, образующихся при облучении воздуха в его единичной массе.

В системе СИ единицей экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг). Более часто, однако, применяется внесистемная единица экспозиционной дозы –рентген (Р), соответствующая образованию 2,1· 109 пар ионов в 1см3 сухого воздуха при нормальных условиях. 1 Кл/ кг = 3876 Р; 1Р = 2,58·10-4 Кл/кг.

Поглощенная доза (D) - это количество ИИ, поглощенного объектом

Физический смысл поглощенной дозы – количество энергии, передаваемой излучением единичной массе вещества:

D = ΔЕ/Δm,

где ΔЕ- энергия излучения, поглощенная малой массой вещества Δm

В системе СИ поглощенную дозу выражают в греях (Гр). 1 Гр = 1Дж/кг. Часто пользуются внесистемной единицей поглощения дозы – рад. Рад равен сантигрею (1 рад = 10-2Гр).

Эквивалентная доза (Зв) -доза ИИ, поглощенная в конкретной точке биообъекта и соотнесена с радиобиологическим эффектом рентгеновского излучения.

Мощность дозы излучения (уровень радиации) - показатель, характеризующий интенсивность лучевого воздействия. Мощность дозы понимают как дозу за единицу времени. Кл/(кг*с), т.е. А/кг. Внесистемная единица - Р/час

Эффекти́вная до́за (Эффективная эквивалентная доза) - как мера риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела и отдельных органов и тканей с учетом их радиочувствительности. (Зв.)

СМ.ВОПРОС 3,7,26(?)

Репарация радиационных повреждений тканей. Понятие о критическом органе.

Восстановление биологических объектов от повреждений, вызываемых ионизирующими излучениями. Р. осуществляется специальными ферментами и зависит от генетических особенностей и физиологического состояния облученных клеток и организмов. Изучение генетического контроля и молекулярных механизмов Р. клеток, поврежденных ультрафиолетовыми лучами и ионизирующими излучениями, привело к открытию Р. Генетической.

У одноклеточных организмов и клеток растений и животных Р. приводит к повышению выживаемости, уменьшению количества хромосомных перестроек (аберраций) и генных мутаций. Р. способствуют: временная задержка первого после облучения деления клеток, некоторые условия их культивирования и фракционирование облучения. Так, при выдерживании дрожжевых клеток, облученных g-лучами, a-частицами или нейтронами в лишённой питательных веществ среде, их жизнеспособность благодаря Р. возрастает в десятки и сотни раз, что соответствует уменьшению относительной биологической эффективности (ОБЭ) дозы в 4—5 раз Количество поврежденных хромосом у клеток облученных растений благодаря Р. может уменьшаться в 5—10 раз

У многоклеточных организмов Р. проявляется в форме регенерации поврежденных облучением органов и тканей за счет размножения клеток, сохранивших способность к делению. У млекопитающих и человека ведущая роль в Р. принадлежит стволовым клеткам костного мозга, лимфоидных органов и слизистой оболочки тонкого кишечника. При изучении Р. у млекопитающих обычно используют фракционированное облучение: благодаря Р. суммарный эффект двух доз тем меньше, чем больше интервал между ними. Р. можно стимулировать введением в организм после облучения небольшого количества необлучённых клеток костного мозга (подобный приём эффективен при лечении лучевой болезни).

Клетки и организмы с нарушенной Р. отличаются повышенной радиочувствительностью.

В клинике ОЛБ преобладают проявления поражения той тканевой системы, дисфункция которой лимитирует продолжительность жизни организма при данной дозе облучения. Такая тканевая система называется критической. В зависимости от дозы, в качестве критической тканевой системы при внешнем облучении могут выступать кроветворная, пищеварительная или центральная нервная система