Главная страница

[Медкниги]Теории биологического воздействия радиации. Теории биологического воздействия радиации


Скачать 27.24 Kb.
НазваниеТеории биологического воздействия радиации
Анкор[Медкниги]Теории биологического воздействия радиации.docx
Дата11.10.2017
Размер27.24 Kb.
Формат файлаdocx
Имя файла[Медкниги]Теории биологического воздействия радиации.docx
ТипРеферат
#26915

С этим файлом связано 13 файл(ов). Среди них: [Медкниги]Теории биологического воздействия радиации.docx, [Медкниги]Система получения медико-биологической информации.docx, Mikrobiologia_Vorobyev_A_V_i_dr.pdf, Alberts_Mlekulyarnaya_biologia_kletki_v_3_tomakh.pdf и ещё 3 файл(а).
Показать все связанные файлы

Министерство образования и науки Украины

Донецкий национальный университет

Биологический факультет

Кафедра биофизики

Реферат

На тему: «Теории биологического воздействия радиации»

Подготовила

Студентка 4-А

Проверил

Фатюха А. В.

Донецк 2009г

СОДЕРЖАНИЕ
Введение


  1. Влияние ионизирующего излучения


  2. Действие излучения на организм


  3. Влияние природного радиоактивного фона на здоровье человека


Выводы
ВВЕДЕНИЕ
Изучение радиации стало неотъемлемой частью современной жизни, потому что жизнь и технический прогресс немыслимы без радиационных последствий. Наука радиобиология – самая актуальная, молодая, проблемная, т.к. многие вопросы являются предметами дискуссий. Но вместе с тем уже сегодня радиобиология располагает большим объемом надежных, фундаментальных знаний, основанных на гигантском фактическом материале, накопленном почти за столетие, прошедшее со времени первого знакомства человека с ионизирующей радиацией. Культура современного человека – это не только знание истории, искусства, религий, но и глубокое понимание факторов риска, влияющих на его здоровье, на продолжительность жизни. А поэтому необходимо каждому знакомиться с закономерностями, достижениями радиобиологии, познавать закономерности влияния ионизирующего излучения на живые организмы, формировать объективный подход к рассматриваемой проблеме.

Воздействие радиации на человека изучают более 100 лет. Вредные эффекты при малых дозах радиации (ниже 100 мЗв) не выявлены ни на уровне организма, ни на популяционном уровне. Это подтверждается результатами многолетних эпидемиологических наблюдений за большими когортами людей, подвергшихся дополнительному облучению: рентгенологами, пациентам после лучевой терапии, теми, кто облучился во время ядерных испытаний, рабочими урановых рудников, персоналом предприятий ядерной отрасли и 90 тысячами жителей Японии, переживших атомную бомбардировку.Несмотря на отсутствие доказательств вредного действия радиации при дозах менее 100-200 мЗв, сегодня установлены крайне жесткие предельно допустимые нормативы для техногенного облучения населения – 1 мЗв/год. В основе нормирования лежит гипотеза о линейном беспороговом воздействии малых доз, которая предполагает проявление отдаленных эффектов при сколь угодно малых дозах.

^ ВЛИЯНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ.
Ионизирующее излучение имеет самое сильное влияние на человека.

Оно подразделяется на два основных типа:


  1. фотоны (рентгеновские и гамма лучи)


  2. облучение частицами (электроны, протоны, нейтроны, альфа частицы и бета частицы)


Некоторые типы ионизирующего излучения обладают большей энергией по сравнению с другими. Чем выше энергия излучения, тем глубже в ткани проникают лучи. Для каждого конкретного больного избирается свой метод лучевого воздействия.

Наиболее частыми типами облучения являются следующие:

1. Фотоны высоких энергий из радиоактивных источников (кобальт, цезий) или линейного ускорителя.

2. Пучки электронов для облучения поверхностно расположенных опухолей.

3. Облучение протонами - позволяет эффективно воздействовать на глубоко расположенную опухоль, не повреждая ткани, через которые они проходят

4. Облучение нейтронами - применяется для лечения опухолей головы, шеи и предстательной железы.

Глубина проникновения ионизирующего излучения зависит, с одной стороны, от природы излучения, заряда составляющих его частиц и энергии, а с другой – от состава и плотности облучаемого вещества.

Под действием ионизирующего излучения на организм человека в тканях могут происходить сложные физические, химические и биохимические процессы. В результате облучения, повреждающего абсолютно все внутриклеточные структуры, в клетке можно зарегистрировать множество самых разнообразных реакций – задержку деления, угнетение синтеза ДНК, повреждение мембран и др. Степень выраженности этих реакций зависит от того, на какой стадии жизненного цикла клетки произведено облучение.
^ ДЕЙСТВИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОРГАНИЗМ
При попадание радиоактивных веществ внутрь организма поражающее действие оказывают в основном альфа-источники, а затем и бетта-источники, т.е. в обратной наружному облучению последовательности. Альфа-частицы, имеющие небольшую плотность ионизации, разрушают слизистую оболочку, которая является слабой защитой внутренних органов по сравнению с наружным кожным покровом.

Существует три пути поступления радиоактивных веществ в организм: при вдыхание воздуха, загрязненного радиоактивными веществами, через зараженную пищу или воду, через кожу, а также при заражении открытых ран. Наиболее опасен первый путь, поскольку во-первых, объем легочной вентиляции очень большой, а во-вторых, значения коэффициента усвоения в легких более высоки.

Пылевые частицы, на которых сорбированы радиоактивные изотопы, при вдыхании воздуха через верхние дыхательные пути частично оседают в полости рта и носоглотке. Отсюда пыль поступает в пищеварительный тракт. Остальные частицы поступают в легкие. Степень задержки аэрозолей в легких зависит от их дисперсионности. В легких задерживается около 20% всех частиц; при уменьшении размеров аэрозолей величина задержки увеличивается до 70%.

При всасывании радиоактивных веществ из желудочно-кишечного тракта имеет значение коэффициент резорбции, характеризующий долю вещества, попадающего из желудочно-кишечного тракта в кровь. В зависимости от природы изотопа коэффициент изменяется в широких пределах: от сотых долей процента (для циркония, ниобия), до нескольких десятков процентов (водород, щелочно-земельные элементы). Резорбция через неповрежденную кожу в 200-300 раз меньше, чем через желудочно-кишечный тракт, и, как правило, не играет существенной роли.

При попадании радиоактивных веществ в организм любым путем они уже через несколько минут обнаруживаются в крови. Если поступление радиоактивных веществ было однократным, то концентрация их в крови вначале возрастает до максимума, а затем в течение 15-20 суток снижается.

Концентрации в крови долгоживущих изотопов в дальнейшем могут удерживаться практически на одном уровне в течение длительного времени вследствие обратного вымывания отложившихся веществ. Эффект воздействия ионизирующего излучения на клетку - результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. По А.М. Кузину, радиационное поражение клетки осуществляется в три этапа. На первом этапе излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их. Это физическая стадия лучевого воздействия. Второй этап - химические преобразования. Они соответствуют процессам взаимодействия радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды и возникновению органических перекисей. Радикалы, возникающие в слоях упорядоченно расположенных белковых молекул, взаимодействуют с образованием "сшивок", в результате чего нарушается структура биомембран. Из-за повреждения лизосомальных мембран происходит увеличение активности и высвобождение ферментов, которые путем диффузии достигают любой органеллы клетки и легко в нее проникают, вызывая ее лизис.

Конечный эффект облучения является результатом не только первичного повреждения клеток, но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут реализовываться в случае отсутствия восстановительных процессов. Реализация этих процессов способствуют процессы биосинтеза белков и нуклеиновых кислот. Пока реализация потенциальных повреждений не произошла, клетка может в них "восстановиться". Это, как предполагается, связано с ферментативными реакциями и обусловлено энергетическим обменом. Считается, что в основе этого явления лежит деятельность систем, которые в обычных условиях регулируют интенсивность естественного мутационного процесса.

Мутагенное воздействие ионизирующего излучения впервые установили русские ученые Р.А. Надсон и Р.С. Филиппов в 1925 году в опытах на дрожжах. В 1927 году это открытие было подтверждено Р.Меллером на классическом генетическом объекте - дрозофиле.

Ионизирующие излучения способны вызывать все виды наследственных перемен. Спектр мутаций, индуцированных облучением, не отличается от спектра спонтанных мутаций.

Последние исследования Киевского Института нейрохирургии показали, что радиация даже в малых количествах, при дозах в десятки бэр, сильнейшим образом воздействует на нервные клетки - нейроны. Но нейроны гибнут не от прямого воздействия радиации. Как выяснилось, в результате воздействия радиации у большинства ликвидаторов ЧАЭС наблюдается "послерадиационная энцефлопатия". Общие нарушения в организме под действием радиации приводит к изменению обмена веществ, которые влекут за собой патологические изменения головного мозга.
^ ВЛИЯНИЕ ПРИРОДНОГО РАДИОАКТИВНОГО ФОНА НА ЗДОРОВЬЕ ЧЕЛОВЕКА
Большие дозы радиации убивают клетку, останавливают ее деление, угнетают ряд биохимических процессов, лежащих в основе жизнедеятельности, повреждают структуру ДНК и тем самым нарушают генетический, код и лишают клетку информации, лежащей в основе ее жизнедеятельности. В то же время малые дозы радиации, в случае бластогенной трансформации, переводят дифференцированные клетки с ограниченной потенцией к делению в бесконечно делящуюся популяцию, с активным усиленным метаболизмом, с ДНК, сохранившей полную информацию, необходимую для существования и деления клетки. Если, образно выражаясь, при облучении в больших дозах клетки и ткань стареют и гибнут, то при малых возможна трансформация, при которой происходит их омоложение, стимуляция деления, и они начинают бурно развиваться.

Таким образом, явление бластогенеза с общебиологической позиции не противоречит положению о необходимости Природного радиоактивного фона (ПРФ) для нормального существования биоты неблагоприятном

воздействии на это существование повышенного ПРФ в пределах малых доз и мощностей.

С другой стороны, рассматривая бластогенез как грозное бедствие для человечества, уносящее миллионы жизней ежегодно, и зная, что канцерогенез является одним из отдаленных последствий облучения человек в нелетальных дозах, необходимо выяснить важный вопрос об участии ПРФ в спонтанном канцерогенезе, о возможном влиянии его повышенных уровней на частоту заболевания и гибель населения от злокачественных опухолей. Прямая корреляция частоты возникновения опухолей с дозой ионизирующего излучения хорошо документирована для интервала доз 1-5 Зв.

Анализ заболеваемости раком легких был проведен на большом контингенте рабочих урановых, радиевых и других шахт в Чехословакии, Канаде, Великобритании, США и Швеции. При облучении бронхиального эпителия легких в дозах 1,2-2,4 Зв за месяц работы не было установлено увеличения количества заболевших раком легких по сравнению с окружающим населением. Только при дозах выше 3 Зв в месяц можно было обнаружить повышение заболеваемости. Количество заболеваний (но не смертность) раком щитовидной железы, превышающее норму, было обнаружено среди людей Хиросимы и Нагасаки, перенесших облучение в дозе выше 0,5 Зв. При облучении в дозах ниже 0,5 Зв избытка заболевания не обнаружено.

Итак, имеющиеся факты говорят о том, что при остром облучении в дозах ниже 0,25 Зв и хроническом - ниже 1 Зв за год не доказано появление опасности возникновения радиационного канцерогенеза. Это значит, что и повышение среднего ПРФ в 10-100раз, т.е. до 0,23 в год, не представляет реальной опасности для населения. О наличии порога в индукции опухолей при малых дозах облучения говорят и экспериментальные исследования последних лет. Приверженцы беспорогово-линейной гипотезы бластогенеза при малых дозах исходят из представледий атом, что одной мутации в проонкогенном локусе ДНК достаточно,.чтобы вызвать опухоль. А так как такую мутацию может вызвать один квант атомной радиации,

то отсюда следует, что любые, как угодно малые, дозы повышают риск заболевания. Если же мы, этого не наблюдаема но только потому, что величина обследуемой популяции мала для его выявления.

Однако исследования последних лет показали полную необоснованность подобных рассуждений. Прежде всего в настоящее время уже общепринято, что мутация - многоступенчатый процесс. Возникнобение мутаций должно произойти не в одном, а по крайней мере в 7 локусах, дающих информацию для синтеза различных полипентидов, являющихся ростовыми факторами для деления клетки. Уже одно это снимает теоретическое обоснование беспороговости. К тому же, даже если это событие произойдет оно, не означает появления опухоли. Многочисленные факторы, регулирующие рост ткани, препятствуют бесконтрольному размножению мутированных клеток.

Требуется старение ткани, дополнительное действие химических агентов (промоторов) или повторное облучение, чтобы в ткани появились очаги образования будущей опухоли. Эти очаги возникают и уничтожаются иммунным надзором организма. Только при облучении в дозах выше 1 Зв этот иммунитет ослаблен, что также указывает на существование порога при низких дозах облучения. Сложный многоступенчатый, многофакторный механизм радиационного канцерогенеза не дает почвы для теоретического обоснования применения линейно-беспороговой гипотезы, для расчета риска при малых дозах, сопоставимых с ПРФ, исходя из данных, полученных, при достаточно больших дозах облучения. Более того, имеется ряд эпидемиологических, исследований, (рассмотренных в гл. 4), показывающих, что в обширных районах с повышенным ПРФ отмечено не увеличение, а снижение заболеваемости раком.

Ряд районов с повышенным ПРФ расположен в горах и, следовательно, живущее там население находится под влиянием не только ПРФ, но и аноксии, связанной с высотой. Это дало не только ПРФ, но и аноксии, связанном с высотой, и дало основание высказать предположение, что наблюдаемое в горах снижение смертности от рака всецело обусловлено аноксией. Такое категорическое утверждение вряд ли может быть принято, так как оно не подкреплено экспериментальными даннамии полностью игнорирует факты о благоприятном действии малых доз радиации на ряд биологических процессов. Повышение иммунитета, активация репарационных процессов наиболее значительны для снижения бластогенеза. В тоже время, следует иметь в виду, что такие явления как ускорение деления клеток, усиление роста ткани под влиянием малых доз радиации, должны способствовать уже возникшему бластогенезу. Суммируя все имеющиеся данные, можно констатировать, что ПРФ не является ведущим фактором, обусловливающим спонтанное заболевание раком, и что у нас нет оснований говорить о бластогенной опасности при повышении ПРФ в 10, 100 раз, т. е. до тех уровней, когда годовая доза еще не превысит 0,1 Зв.

Исходя из данных о том, что снижение ПРФ замедляет деление клеток, процессы эмбрионального развития, рост и развитие молодого организма, следует заключить, что окружающий нас ПРФ, тот его уровень, которому адаптирован наш организм 6 результате миллионов лет эволюции, необходим, а следовательно, полезен для нормального существования, т. е. для здоровья человека. В порядке гипотезы можно предположить, что его постоянное очень слабое воздействие на многочисленные регуляторные системы организма выполняет функции слабого раздражителя. поддерживающего эти системы в должном тонусе. Еще в1946 г. Л. П. Бреславец высказала мысль, что закон Арндта-Шульце, гласящий: «Слабые раздражения возбуждают жизнедеятельность, раздражения средней силы подавляют ее, более сильные совсем приостанавливают», - применим к действию ионизирующей радиации. Как было видно из выше изложенного, в настоящее время это строго доказано. Если ПРФ необходим для нормальной жизнедеятельности, т. е. для поддержания здоровья человека, то его небольшое повышение, той или иной длительности, не превышающее определенного предела, может быть и полезным для здоровьям Из предыдущего материала следует, что этот предел лежит не выше 0,1 Зв в год.

Нельзя не обратить внимание на то обстоятельство, что многие курорты и излюбленные места отдыха, восстановления здоровья наряду с благоприятными климатическими факторами, как правило, включают и фактор повышенного ПРФ. В условиях повышенного ПРФ находятся путешествующие и отдыхающие в горах Швейцарии, Кавказа, Памира, Колорадо.

Десятки тысяч отдыхающих приезжают провести свой отпуск в места с наиболее высоким ПРФ - в Гуарапари в Бразилии и в штат Керала в Индии. Миллионы больных улучшают состояние своего здоровья на курортах, возникших вокруг источников с повышенным содержанием радона. Такие всемирно известные курорты, как Цхалтубо, Пятигорск, Белокуриха, Хмельники в СССР, Браубах, Висбаден, Баден-Баден в Германии, Бадгастайн в Австрии, Масутами-Спрингс в Японии и другие, помимо повышенного ПРФ окружающей среды, оказывают оздоровляющее влияние на приезжающих путем специально дозированного облучения их радоном и его дочерними продуктами распада, т.е.опять-таки повышенным ПРФ. В процессе радонотерапии за месяц пребывания на курорте больные получают (в зависимости от радиоактивности источника и характера процедур) на организм в целом дозы порядка 0,1-0,8 Зв, т.е. величины, лежащие в пределах колебаний ПРФ (0,16-2,38 мЗв за месяц). При приеме радоновых ванн наибольшему воздействию радона подвергается кожа больного. За месячный срок (15 ванн) кожа получит суммарную дозу порядка 3-10 мЗв, т. е. в 30-100 раз превосходящую ПРФ и уже лежащую в тех пределах, в которых на ряде объектов была экспериментально показана стимуляция биологических процессов. Решающая роль будет, по-видимому, принадлежать радиационному возбуждению кожных рецепторов, в первую очередь расположенных в точках, используемых, в рефлексотерапии различных заболеваний.

В укреплении здоровья человека не последняя роль будет принадлежать повышенному иммунитету, возникающему и сохраняющемуся в течение месяцев у лиц, прошедших курс лечения радоновыми ваннами, а также активации репарирующих систем в клетках человека под влиянием повышенного ПРФ. Так, например, обследование интенсивности эксцизианной репарации ДНК в лимфоцитах крови улиц, работающих на курорте Багдаштейн в Австрии и получавших облучение от радона, в 4-8 раз превосходящее ПРФ, показало достоверное повышение активности репарирующих ферментов в 2-3 раза по сравнению с контролем.

Как показали многолетние клинические исследования, радоновые ванны оказывают благоприятное действие на здоровье при очень широком спектре заболеваний. Отсюда следует, что под влиянием кратковременно повышенного ПРФ происходит неспецифическое общее стимулирующее действие малых доз радиации на организм в целом, повышающее его сопротивляемость неблагоприятным факторам, возникающим при различных патологических процессах. Однако не только для больных, но и для здоровых людей пребывание во время отпуска в зонах повышенного ПРФ будет благоприятно для здоровья. Хорошо известно бодрящее действие на человека гигиенического душа. Не следует при этом забывать, что содержание радона в окружающем человека воздухе с 19 Бк/м*м*м прн этом повышается до

5900 Бк/м*м*м, т. е. рецепторы кожи получают в 300 раз большее раздражение чем в норме, и не исключено, что это - один из факторов (наряду с температурой и др.), способствующих бодрящему действию душа. Еще подлежат исследованию влияния на самочувствие людей значительных колебаний содержания радона в течение суток (максимум в ночные часы) и года (увеличение летом и уменьшение зимой).

Активация неспецифического иммунитета, повышение активности репарирующих ферментов, стимуляция дыхания, слабое раздражение рецепторов, и в первую очередь рецепторов чувствительных точек кожи, рефлекторно связанных с состоянием внутренних органов, появление в кровотоке биологически активных веществ, в ничтожно малых концентрациях активирующих нейро-эндокринную регуляцию, - все это будет благотворно влиять на общий тонус организма, повышать его сопротивляемость неблагоприятным факторам внешней среды, задерживать старение, продлевать его жизнь, т. е. будет благоприятствовать здоровью в целом. Для области малых доз, лежащих в пределах, сопоставимых с колебаниями ПРФ, у нас нет научных данных, говорящих о риске, опасности для человечества этих уровней. Незаконно использовать экстраполяцию на них закономерностей, полученных при гораздо больших дозах облучения. Дальнейшие исследования влияния атомной радиации в малых дозах на состояние рецепторов, на их способность вызывать индукцию нормальных физиологических процессов во внутренних органах, с ними связанных, что крайне желательно для дальнейшего развития и обоснования наших представлений о роли ПРФ для здоровья человека.

ВЫВОД:
Итак, изучение влияния радиации становится все более важным и интересным вопросом. По мере совершенствования аппаратуры, направленного на максимальное снижение лучевых нагрузок и увеличение разрешающей способности приборов, все шире открываются возможности применения традиционных и новых видов ионизирующих излучений для диагностики самых разнообразных заболеваний и контроля важнейших физиологических функций организма. Не будет преувеличением сказать, что уже в ближайшее десятилетие от ядерного взора не удастся укрыться абсолютному большинству патологических состояний.

Разработка методов оптимизации облучения злокачественных опухолей и использования средств управления радиочувствительностью будет сопровождаться дальнейшим улучшением результатов лучевой и комбинированной терапии рака.

Получит развитие и наименее распространенный пока аспект медицинского применения ионизирующих излучений – лечение неопухолевых заболеваний, воспалительной и дегенеративной природы в относительно малых (на порядок меньше, чем в радиационным онкологии) дозах.
перейти в каталог файлов