Особенности продвижения радионуклидов и накопления их в организме человека
Питание населения, проживающего на территориях вблизи АЭС и заводов по переработке ядерного топлива
Воздействие радионуклидов на организм человека
Характер и интенсивность радиационного поражения обусловлены видом излучения, его дозой и продолжительностью облучения.
Ионизирующее излучение и его влияние на живой организм. Жизнь на Земле начинается с уровня клеток, которые являются наименьшими структурами живого организма, способными осуществлять основные жизненные процессы — обмен веществ, самоорганизацию, самопроизводство и т. п. Именно клетки становятся основной ареной действия ионизирующей радиации на живые системы.
Ионизирующее излучение получило свое название из-за способности этого вида радиации вызывать ионизацию атомов и молекул облучаемого вещества, при прохождении через которое ионизирующее излучение способствует отрыву электронов атомов и молекул. В результате возникают ионные пары, состоящие из положительно заряженного остатка атома и молекулы и отрицательно заряженного электрона.
Что же происходит в тканях организма? Живая ткань состоит на 60—90 % из воды; поэтому естественно, что при взаимодействии ионизирующих излучений с тканями организма значительная часть энергии поглощается молекулами воды. Из-за потери электронов или их захвата возникают свободные радикалы. Они могут взаимодействовать с любой органической молекулой ткани. В результате такого взаимодействия с молекулами кислорода возникают перекисные радикалы, которые усиливают радиационное повреждение клеток и тканей.
Прямое воздействие лучевого излучения характеризуется повреждением биологических молекул, нарушением внутриклеточного обмена веществ и гибелью клеток. Непрямое действие лучевого излучения на биологические молекулы осуществляется образующимися свободными радикалами и перекисными соединениями. Эти вещества, являясь сильными окислителями, повреждают клетки. Некоторые продукты деградации биологических молекул, происходящей под влиянием сильных окислителей и восстановителей, обладают выраженными токсическими свойствами и усиливают поражающее действие ионизирующего излучения. В результате повреждаются мембраны и ядра клеток, хромосомный аппарат, ответственный за генетическую информацию. Хорошо известно, что для жизни клеток решающее значение имеют белки и нуклеиновые кислоты. Именно они в первую очередь становятся жертвами ионизирующей радиации. В итоге происходит нарушение жизнедеятельности, а затем и гибель клеток.
Однако организм нельзя рассматривать как простую сумму клеток. Все гораздо сложнее. Поэтому и лучевое поражение организма не является простым следствием поражения клеток. В организме клетки связаны между собой, зависят друг от друга и внутренней среды организма (крови, лимфы), находятся под контролем нервной и эндокринной систем регуляции жизнедеятельности. Поэтому на степень и характер лучевого поражения организма влияют такие факторы, как объем тканей, подвергшихся воздействию, характер их кровоснабжения, интенсивность обменных процессов и т. д. Наиболее чувствительны к ионизирующей радиации органы и ткани с интенсивно делящимися клетками. К ним в первую очередь относятся органы системы кроветворения (костный мозг, селезенка, лимфатические узлы), пищеварения (слизистые оболочки отдела тонкого кишечника, желудок) и половые железы. В этих органах клеткам отпущено меньше всего времени на восстановление. Лучевое поражение критических (наиболее чувствительных к ионизирующей радиации) органов сводится к повреждению и гибели клеток этих органов. Поражение костного мозга влечет за собой резкое уменьшение количества циркулирующих в крови лейкоцитов, что, в свою очередь, ослабляет систему защиты организма от микробов, способствует развитию инфекционных осложнений. Понижение числа тромбоцитов в крови в сочетании с пагубным влиянием лучевого воздействия на стенки кровеносных сосудов становится причиной повышенной кровоточивости. Поражения слизистой оболочки кишечника вызывают нарушения его функции (поносы) и всасывания питательных веществ (похудение), способствуют проникновению микробов в кровь (воспалительные процессы). Ионизирующая радиация вызывает серьезные повреждения состава крови и целостности стенок кровеносных сосудов, вследствие чего снижается количество лейкоцитов, тромбоцитов и эритроцитов в крови. В результате возникает малокровие, кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки, кровотечения. Организм человека становится более восприимчивым к различным инфекционным заболеваниям.
Таким образом, ионизирующая радиация вызывает лучевое поражение всего живого, в т. ч. млекопитающих и человека. Степень и характер его обусловлены двумя факторами — поглощенной дозой радиации и радиочувствительностью тканей, органов и систем, непосредственно подвергающихся лучевому воздействию. В зависимости от сочетания этих факторов лучевое поражение может быть общим (тотальным) или местным (локальным), развиваться тотчас после облучения, вскоре после него или в более отдаленные сроки. Ионизирующая радиация обладает чрезвычайно высокой биологической эффективностью, многократно превышающей силу действия других излучений. Любой организм может быть убит ионизирующим излучением, любая жизненная функция может быть подавлена. Вместе с тем их устойчивость к ионизирующей радиации сильно различается. Имеет значение и возраст (зрелый — наиболее устойчивый). Эти различия обусловлены особенностями структурной и функциональной организации, характером и интенсивностью обмена веществ, клеточного размножения и т. п. Чем выше и совершеннее организация, т. е. чем сложнее живая система, тем легче ее разрушить. Следовательно, с усложнением организации устойчивость организмов к ионизирующей радиации значительно снижается. Растения, как правило, более устойчивы к действию ионизирующей радиации, чем животные. В особенности это относится к воздушно-сухим семенам растений, а также к некоторым водорослям и грибам. Наиболее устойчивы к действию ионизирующей радиации микроорганизмы. Радиоустойчивость животных увеличивается в условиях снижения температуры и уменьшения содержания кислорода в окружающей среде.
Лучевая болезнь и ее формы. Радиочувствительность различных живых существ чрезвычайно широко колеблется. Болезненные процессы, вызываемые ионизирующей радиацией, в зависимости от степени поражения могут проявляться в острой или хронической форме лучевой болезни. Хронические формы наблюдаются при длительном облучении дозами, превышающими предельно допустимые уровни. Одна из характерных особенностей лучевой болезни состоит в том, что последствия ее проявляются спустя весьма длительный срок после лучевого воздействия (например, у людей через 10—20 лет и более) в, казалось бы, полностью «выздоровевшем» организме. К ним относятся: сокращение продолжительности жизни, высокий процент болезней крови (лейкозы), онкологических заболеваний (злокачественные опухоли щитовидной железы, легких, молочной железы и желудка), катаракты (помутнение хрусталика глаза), нарушения функций эндокринных желез (в частности, снижение плодовитости, полная или временная потеря воспроизводительной способности, расстройства эмбрионального развития). Облучение организма беременной женщины оказывает сильное влияние на развитие плода: возможны его внутриутробная гибель, выкидыш, преждевременные роды, разнообразные уродства развития.
В аварийных ситуациях происходит преимущественное воздействие ионизирующей радиации на отдельные области или органы организма. При таком неравномерном или частичном облучении клиника острой лучевой болезни становится еще более тяжелой и драматичной.
Хроническая лучевая болезнь развивается при длительном, ежедневном, общем облучении относительно малыми дозами. Изменения состава крови носят волнообразный характер, причем долгое время сохраняется возможность восстановления ее клеточного состава. Одновременно появляются нарушения нервной, эндокринной и сердечно-сосудистой систем. После прекращения облучения очень медленно идет процесс восстановления.
Характерно, что в реакциях организма на облучение малой дозой и острое облучение имеются существенные различия. Для первого характерно медленное развитие болезненных процессов с широкой индивидуальной радиочувствительноетью, обусловленных включением защитно-восстановительных механизмов, которые могут в течение длительного времени обеспечивать нормальную жизнедеятельность организма. Различные факторы внешней среды при этом способны ускорять или замедлять развитие болезненных процессов. Облучение может стать также «пусковым механизмом» обострения и прогрессирования имеющихся хронических заболеваний.
 
Механизмы естественной защиты организма от радиации
Что происходит с радионуклидами в организме человека? Располагает ли он соответствующими механизмами защиты? Не случайно многие ученые сформулировали представление об охране внутренней среды организма.
В организме радиоактивные вещества распределяются в зависимости от их физико-химических свойств и его функционального состояния. Например, радиоактивный йод накапливается в щитовидной железе, радиоактивный стронций — в костях, а радиоактивный цезий — в мышцах. При всасывании из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент всасывания, характеризующий долю радиоактивного вещества, поступающего из кишечника в кровь. Всосавшиеся радионуклиды появляются в крови и затем, в соответствии с их физико-химическими свойствами, распределяются в организме. Выделение радионуклидов из организма происходит через желудочно-кишечный тракт, почки, дыхательные пути, кожу, а также молочные железы. В зависимости от выделения одни радионуклиды выводятся быстро, другие медленно, причем в ряде тканей и органов образуются «депо».
Уже говорилось, что в ходе эволюции у человека, контактирующего с веществами, входящими в состав пищи, питьевой воды и воздуха, сформировались системы обмена веществ и нейтрализации опасных соединений. Таким образом, организм человека изначально обладает определенными механизмами защиты, которые в известной степени помогают обезвредить воздействия чужеродных веществ в т. ч. радионуклидов. К таким механизмам относятся:
совокупность процессов, с помощью которых чужеродные вещества выводятся из организма по естественным путям выведения (желчь, кишечник, почки, выдыхаемый воздух). Не случайно в первую очередь при отравлениях поражаются именно печень, почки и кишечник;
обезвреживающая функция печени;
трансформация чужеродных соединений (до недавнего времени полагали, что она приводит к образованию соединений биологически менее активных, чем исходные. Однако может сложиться и противоположная ситуация, когда в результате трансформации биологическая активность чужеродных соединений может увеличиться);
различные ферментные системы (некоторые из них нейтрализуют действие чужеродных веществ, разрушают их, другие как бы подготавливают эти вещества к удалению из организма).
Почти все чужеродные вещества хорошо растворимы в жирах и плохо в воде, что затрудняет их выведение из организма. Тем не менее они все же выводятся из него благодаря мембранной системе сообщающихся между собой цистерн и канальцев, пронизывающих всю клетку. Именно в этих клеточных образованиях под влиянием ферментов происходит превращение чужеродных веществ в водорастворимые. Особое значение приобретают большие возможности приспособления ферментных систем к качественно различному питанию. Более того, факторы внешней среды (пища, воздух, температура и др.), в свою очередь, оказывают влияние на образование ферментных спектров всех живых существ. Как отмечает академик А. Покровский, «новые ферментные системы могут служить теми ключами, с помощью которых в процессе эволюции мир живых существ открывает двери в ранее недоступные кладовые природы». Следовательно, возможности ферментных систем организма в приспособлении его к различным источникам питания велики, однако при длительном чрезмерном напряжении возможна их поломка. Мы можем наблюдать это у больных и пожилых людей, у которых возможности ферментного приспособления к пище существенно снижены.
Как сказывается присутствие чужеродных веществ в организме? Они нарушают структурную упорядоченность клеток, обмен веществ и функции различных органов, в т. ч. регулирующих систем. Однако и здесь человеческий организм обладает целой системой защитных приспособительных механизмов, обеспечивающих своевременный ремонт поврежденных радиацией клеток или устранение сильно измененных. По сути это система  внутриклеточного   восстановления. Но прежде чем подробнее рассмотреть действие этого механизма, познакомимся с характеристикой    двух    особенно    опасных    для    здоровья радионуклидов — стронцием-90 и цезием-137. Эти долгоживущие радионуклиды отличаются существенно большей длительностью жизни, чем, например, йод-131: периоды их полураспада составляют соответственно 28 и 33 года. Вследствие хорошей растворимости в воде они довольно интенсивно накапливаются в водоемах, фито- и зоопланктоне, на суше в растениях. В дальнейшем указанные радионуклиды, продвигаясь по пищевым цепям, поступают в организм животных и человека, вызывая поражения клеток, тканей и органов. Проследим миграцию стронция-90 и цезия-137 по пищевым цепям.
 
Публикация материалов возможна при ссылке на http://gochs.info
© Сергей Кульпинов 2003
Яндекс.Метрика