Транскрипт
1 ЛЕКЦИЯ 9 Действие ионизирующего излучения на живые организмы Влияние радионуклидов на животный мир. В организм животных радионуклиды попадают в основном с пищей. Однако накапливаются они не одинаково не только разными животными, и отдельными органами. Для примера J-131 больше всего накапливается щитоподобной железой млекопитающих, а Sr- 90 скелетом. Попадая в организм животных, разные нуклиды ведут себя поразному. Одни задерживаются в организме на несколько часов, а другие на несколько лет. Главный путь выведения их из организма через органы выделения вместе с переработанной пищей и жидкостями. Один из таких путей молочная железа. С молоком коров выводится 1% J, Sr, Cs, что поступили с суточным рационом. Это очень большая величина, что приводит к невозможности употребления такого молока в пищу. У мелких животных (овцы, козы) физиологические процессы идут быстрее и при одинаковой загрязненности лугов выпаса, молоко оказывается еще более активным, чем у коров. Неодинаковым оказывается и действие радионуклидов на самих животных. Изучением этого действия и процессами накопления радионуклидов дикими животными занимаются в Беларуси сотрудники Полесского государственного радиационного заповедника (ПГРЗ). Среди диких животных накопление нуклидов травоядными обратно пропорционально их росту. Связано это с тем, что в пятисантиметровом верхнем слое почвы содержится до 95% процентов выпавшего Cs-137 и до 70% Sr-90. Чем выше растение, которым питается животное, тем меньше содержит радионуклидов. Поэтому содержание и цезия и стронция у лося заметно меньше, чем у косули и в разы, чем у диких свиней. В рацион последних входят и корешки и мелкие животные, находящиеся в пятисантиметровом слое. Из-за поглощения радионуклидов и здоровье диких животных, проживающих на территориях заряженных в результате аварии на ЧАЭС, оставляет желать лучшего. Соответственно, и мясо диких животных нельзя в большинстве случаев употреблять в пищу. И даже мясо животных, убитых не на загрязненных территориях должно проходить радиационный контроль. Еще больше радионуклидов накапливают хищники. Причем, два органа накапливают их значительно больше остальных: в костях накапливается Sr-90 в наиболее активных мышцах (мышцы ног) Cs-137.[
2 В целом в результате потребления достаточно большого количества радионуклидов дикие животные болеют, однако, серьезных генетических изменений в их организмах не наблюдается Медицинские последствия аварии. Радиационные эффекты облучения человека Нестохостические саматические эффекты Стохастические эффекты Тератогенное действие Ближайшие последствия Острая лучевая болезнь Надострая и хроническая луч. болезнь Отдаленные последствия Локальная лучевая болезнь Склеротические процессы Катаракты Самантикостохастические эффекты Прочие Лейкозы Опухоли разных локализаций Генетические эффекты Доминантные генные мутации Рецессивные генные мутации Хромосомные аберрации Умственное отставание, иные уродства развития, риск развития рака и генетических эффектов облучения плода В таблице представлены в целом формы ответной реакции человека на действие ионизирующего излучения в широком диапазоне полученных доз воздействия. После одноразового общего облучения в дозе 1 Зв в организме развиваются приметы острой лучевой болезни разной степени тяжести. При хроническом на протяжении ряда лет облучении 0,5 Зв/год и больше наблюдаются специфические проявления: изменение состава крови, снижение иммунитета и т.д. При дозе 0,1 Зв/год через несколько лет у отдельных людей могут появиться признаки снижения сопротивляемости организма к инфекциям, снижения деятельности сердечно-сосудистой системы и т.д. Такие проявления
3 облучения относятся к нестохастичным эффектам т.е. эффектам, напрямую зависящих от полученной дозы {(Stochasis, греческое догадка); стохастический случайный, или вероятностный процесс}. Так называемые стохастические изменения неявно зависят от дозы облучения. С увеличением дозы возрастает только частота возникающих нарушений Пороговая и беспороговая концепция радиационных эффектов. Беспороговая концепция основывается на гипотезе, которая признает вероятность (риск) заболевания раком человека, облученного любой сколь угодно малой дозой, а также вероятность появления врожденных пороков в потомстве облученных родителей. Концепция принята Всемирным радиобиологическим обществом по рекомендации Международной комиссии по радиологической защите (МКРЗ) и научного комитета ООН по действию атомной радиации. Она изменяет философию подхода к оценке вреда для человека и общества в целом от действия ионизирующего излучения. До принятия этой концепции считалось, что для любого фактора, в том числе и радиационного, существует определенный минимальный порог, превышение которого приводит к проявлению отрицательного действия на организм человека. Принятие концепции об отсутствии порога для таких отдаленных последствий, как злокачественные новообразования и генетические повреждения, было обусловлено отсутствием статистически достоверных данных о проявлении эффектов при малых дозах облучения. Накопленный на сегодня экспериментальный и клинический материал и 30-летнее наблюдение за людьми, перенесшими бомбардировку Хиросимы и Нагасаки, показали достоверное наличие отдаленных последствий облучения только при сравнительно больших, примерно в сотни раз, превышающих природный фон (01 Зв (10Бэр)). Статистически значимая (на уровне 95%) вероятность возникновения злокачественных образований проявилась у пострадавших от атомной бомбардировки только при дозах, превышающих 0,2 Зв/год, и практически достоверно не может быть установлена при дозах меньше 0,1 Зв/год. Однако приведенные факты не означают, что при облучении в малых дозах отдаленные последствия отсутствуют. Возникновение рака, вызванного ионизирующим излучением, может быть зарегистрировано только на существующем высоком фоне спонтанного рака, вероятность которого составляет в год (из миллиона жителей Земли в среднем ежегодно умирает2 тыс. человек от злокачественных новообразований разных органов и тканей).
4 Другие отдаленные эффекты бесплодие, катаракта имеют ярко выраженный пороговый эффект: вероятность их возникновения резко возрастает при превышении пороговой дозы и очень маловероятна, или практически не проявляется при меньших. Беспороговая концепция приводит к выводу, что вероятность возникновения злокачественных образований и генетических поражений не равна нулю при любом радиационном воздействии. Для оценки вероятности возникновения отдаленных последствий от малых доз, которые экспериментально не проявляются, принято допущение о линейной зависимости между дозой и вероятностью возникновения отдаленных последствий. Это означает, что полученные экспериментальные значения вероятности возникновения отдаленных последствий при сравнительно больших дозах уменьшаются в столько раз, во сколько уменьшился уровень радиационного воздействия. Имеющиеся радиобиологические данные дают основания считать, что с уменьшением полученной дозы ИИ вероятность возникновения отдаленных последствий снижается. И используемое допущение о линейной зависимости доза отдаленные последствия является заведомой переоценкой радиационного воздействия. Однако, именно вероятность возникновения злокачественных новообразований со смертельным исходом рассчитанная на основе линейной зависимости рекомендованы МКРЗ для оценки радиационных рисков Действие малых доз ИИ. Эффект Петко. Существует три оценки малых доз: 1. Все дозы меньше чем 1Гр/год 2. Дозы, которые в 100 раз превышают природный фон (1мЗв/год) 3. Дозы в 100 раз меньшие ЛД 50/30 (летальной дозы, при которой на протяжении 30 суток умирает 50% облученных). Болезни, которые вызваны малыми дозами, могут проявиться через годы. Такое облучение не вызывает специфичных радиационных заболеваний, а скорее стимулирует развитие обычных болезней. Т.о. может быть спровоцировано развитие лейкемии, раковых опухолей всех видов, пониженной плодовитости, физические и умственные пороки развития, ослабление сопротивляемости инфекциям и т.д. В 1972 канадский ученый А.Петко из ядерного центра «Вайтшелл» из комиссии по атомной энергии (г. Манитоба) провел облучение искусственных клеточных мембран в водной суспензии (использовал фосфолипидные мембраны, сходные с мембранами живых клеток). Он установил, что при достаточно долгом
5 облучении для повреждения мембран поглощенная доза оказывалась намного меньшей, чем при кратковременном. Непосредственно Петко установил, что при мощности поглощенной дозы рентгеновского излучения 0,26 Гр/мин клеточная мембрана разрушается при поглощенной дозе 35 Гр. А при долгом облучении при мощности дозы Гр/мин для разрушения мембраны хватило поглощенной дозы Гр.. Это открытие противоречит известному генетическому эффекту действия ИИ на ядро клетки. Длительное время считалось, что молекула ДНК, несущая генетическую информацию, разрушается под действием ИИ непосредственно в ядре клетки. Из эффекта Петко следует, что при долговременном облучении действует иной механизм, который совершает непрямое разрушение клеток. ИИ вызывает в клеточной жидкости, удерживающей кислород, создание высотоксичных радикалов, которые реагируют с клеточными мембранами. В результате молекулы мембраны сверх меры окисляются, что ослабляет ее, или разрушает. В отличие от ядра клеточная мембрана меньше повреждается на единицу поглощенной дозы при больших дозах ИИ, чем при хроническом действии малых доз. Напрямую переносить эти результаты на живые клетки, по-видимому, нельзя, однако для клеток ослабленных организмов, детских и т.д. скорее всего эффект действует. Возможно этот эффект объясняет повышенную заболеваемость раком жителей прилегающих местностей после ядерных испытаний под селом Тоцкое. В США после открытия эффекта многие отклонения статистики заболеваемости раком от нормы объясняли именно его действием. На рис. 9.1 представлены кривые зависимости оценки риска заболеваемости раком при действии малых доз радиации. Пусть наибольшая доза в 100 условных единиц приводит к 10-процентному росту онкологических заболеваний. Для определения эффекта при малых дозах, который не может быть установленным опытным путем, необходимо провести линию из пункта пересечения линии дозы в 100 условных единиц и линии эффекта в 10% до нулевого значения роста заболеваний. Возможны четыре способа проведения этой линии: а) выпуклая вверх, связанная с эффектом Петко; б) прямая линия, выражает линейную зависимость риска заболевания от дозы; Отражает беспороговую концепцию действия ИИ на живые организмы; в).вогнутая кривая, выражает квадратичную зависимость, имеет крайне незначительный эффект для малых доз;
6 организмы. a г) кривая, которая отражает пороговую концепцию действия ИИ на живые Заболеваемости раком, % а б в г Доза облучения, условные единицы Рис.9.1