Вредное действие излучения

Энергия ионизирующих излучений значительно отличается от тепловой энергии. Смертельная экспозиционная доза гамма-лучей очень незначительно изменяет температуру тела. Излучения, проходя через живые клетки, изменяют структуру важных биологических молекул. При этом длительное действие небольшой дозы излучения является более благоприятным, чем быстрое действие той же дозы, поскольку при длительном действии происходят исправления (репарация) некоторых повреждений.

Большие дозы ионизирующего излучения вызывают характерные повреждения в организме человека или животных и приводят к возникновению лучевой болезни.

Патогенез лучевой болезни изучен в деталях. Главным образом, первичным эффектом излучения в живых клетках является ионизация молекул воды, концентрация которых больше, чем других молекул в цитоплазме. Получая энергию излучения, молекулы воды теряют электроны и образуют положительные ионы. Свободные электроны присоединяются другими молекулами воды с образованием отрицательные ионов.
H₂O → H₂0⁺ + e^-; H₂O + e^-→ H₂0^- ;

Такие ионы воды неустойчивы и быстро распадаются, образуя свободные радикалы (водород и гидроксил).
H₂0^- → H^• + OH^- ; H₂0⁺ → H⁺ + OH^•

Как известно, свободные радикалы характеризуются очень большой химической активностью. Они вступают в реакцию с другими химическими веществами, образуя все большее число свободных радикалов.

Также образуется перекись водорода. Это вещество известно как сильный окислитель:
OH^• + OH^• →H₂O₂
Свободные радикалы воздействуют на белки, нуклеиновые кислоты и другие биологические молекулы. Это действие может состоять в разрыве цепей белков и нуклеиновых кислот или образовании в их молекулах связей с неправильной валентностью. В результате, функция этих важных биологических молекул нарушается.

В живой клетке более чувствительно к ионизирующему излучению ядро, чем цитоплазма. Это было доказано в экспериментах на амебах. Первую группу животных подвергли действию летальной дозы излучения. Впоследствии их ядра были извлечены и заменены ядрами здоровых амеб, составлявших вторую экспериментальную группу. Последние, наоборот, получили ядра клеток облученных амеб. Амебы первой группы остались живыми, тогда как амебы второй группы погибли.

Действие излучения является наиболее вредным в период деления клетки. Как правило, наиболее чувствительны к облучению клетки, которые растут и делятся. Это касается незрелых клеток крови, кишечного эпителия, половых клеток и т.п. Зародыши и младенцы больше подвержены вредному действию излучений, чем взрослые люди.

Немедленные эффекты, вызываемые в организме человека большими дозами излучения, исследованы на жертвах взрывов атомных бомб и аварий на

атомных электростанциях. Общая доза облучения тела менее 0,25Зв не имеет заметного действия. Суммарная доза более 1Зв вызывает нарушения кроветворения, а более 8 Зв - серьезные желудочно-кишечные нарушения. Смерть обычно наступает через несколько дней (недель), если доза составляет более чем 5 Зв, и пациент не получил никакой медицинской помощи.

Высокая чувствительность к ионизирующим излучениям присуща людям и таким животным как обезьяны, лошади, собаки и т.п. Грызуны менее чувствительные и могут оставаться в живых после получения ими дозы 7-8Зв. Рыбы и амфибии могут выдерживать дозы излучения, равные нескольким десяткам зивертов, а насекомые - сотням зивертов.

Существует опасные отдаленные эффекты действия излучения. Краткосрочные сублетальные дозы и дозы, приобретенные постепенно в течение длинного периода времени, могут привести к раку после латентного периода, составляющего многие годы. При облучении дозой от 1Зв до 5Зв шанс смерти от рака удваивается. В разнообразных исследованиях, включающих эксперименты на животных и данные, полученные на людях, увеличение в показателе заболеваемости раком прямо пропорционально общей дозе облучения.

Другие отдаленные последствия действия излучения - генетические дефекты, или мутации. Известно, что частота мутаций повышается под действием ионизирующих излучений, некоторых химических веществ и т.п. Мутации, вызванные излучением, подобны естественно происходящим. Увеличение частоты мутации приводит к повышению уровня предродовой смертности и увеличению числа детей, родившиеся с серьезными дефектами. Показано, что показатель числа мутаций пропорционален дозе, независимо от ее величины.