ВЕЩЕСТВ - раздел Электроника, ОСНОВЫ ТОКСИКОЛОГИИ Радионуклиды Обладают Различной Биологической Эффективностью. По Своему Биоло...
Радионуклиды обладают различной биологической эффективностью. По своему биологическому действию радиоактивные вещества различаются между собой в зависимости от вида, энергии излучения, периода полураспада, величины всасывания, накопления и скорости выведения из организма.
Наибольший биологический эффект при попадании внутрь организма отмечается при воздействии a-излучения в связи с высокой их плотностью ионизации в тканях. Несколько меньшую опасность для организма представляют b- и g-излучатели.
Эффективность a-частиц при попадании в организм зависит от микрораспределения их в органах и тканях. Если энергия a-частиц поглощается малочувствительными структурами, то a-излучение становится менее эффективным. Биологический эффект от b-излучателей определяется энергией электронов.
Биологическое действие ионизирующего излучения в организме условно разделяют на 3 уровня: 1) физико-химический; 2) клеточный; 3) организменный, или системный.
Физико-химический уровень включает в себя все первичные процессы, протекающие в клетке.
Ионизирующее излучение обладает высокой биологической активностью. Оно способно разрывать любые химические связи и индуцировать длительно протекающие реакции. При взаимодействии ионизирующего излучения с клетками и тканями в процессе превращения этого излучения в химическую энергию в организме зарождаются активные центры радиационно-химических реакций.
В патогенезе лучевого поражения определяющими являются первичные реакции, которые развиваются с большими ионными выходами и вовлекают в химические превращения тысячи молекул, чем значительно усиливают общий объем разрушений в клетках организма.
Первичное действие излучений на организм бывает непосредственным и косвенным.
При непосредственном действии наблюдается расщепление атомов и молекул вещества, вызванное ионизацией. В результате ионизации происходит отрыв электронов от атомов, образование ионов и появление радикалов. Эти возникшие активные молекулы и радикалы индуцируют различные реакции в тканях организма, в результате которых может повреждаться структура макромолекулярных комплексов клеток.
Косвенное действие радиации проявляется в расщеплении воды с образованием свободного водорода и пероксидов. Происходит изменение различных биохимических процессов в организме, т.к. продукты расщепления воды вступают во взаимодействие с белковыми и липидными молекулами. В результате этого взаимодействия происходят структурные изменения тканей и клеток, что зачастую ведет к гибели клеток, т.к. может происходить разрыв углеродных связей, нарушение ферментных систем и синтеза белка. Подавление активности ферментов нарушает обменные процессы в организме, в связи с чем замедляется рост тканей. Нарушение обмена веществ ведет к изменению биохимических систем в клетках и их гибели. Всасывание продуктов клеточного распада вызывает отравление организма.
Клеточный уровень воздействия включает в себя все нарушения и процессы, обусловленные изменениями функциональных свойств облученных клеточных структур. Наиболее опасными повреждениями клетки, возникающими при облучении, являются повреждения механизма митоза и хромосомного аппарата клеток. Изменения на клеточном уровне приводят к нарушению наследственных структур.
Организменный или системный уровень включает в себя все процессы и изменения, связанные с нарушением функций организма. Биологическое действие радиоактивных веществ проявляется во всех органах и клетках живого организма. Наблюдаются изменения в кроветворной, периферической и центральной нервной системе, что ведет к возникновению очагов повышенной возбудимости в коре головного мозга и в периферических отделах нервной системы. Возникает несоответствие между регуляцией нервной системой и работой желез внутренней секреции.
Все процессы этих трех уровней взаимосвязаны непосредственными и опосредованными прямыми и обратными связями.
Радиоактивные вещества при попадании в организм могут вызывать острое, под острое и хроническое лучевое поражение.
Острое поражение возникает от введения большой дозы радиоактивного вещества. При этом отмечаются выраженные изменения в крови, кровоизлияния в различные органы, угнетение иммунитета, снижение массы тела. Гибель экспериментальных животных наступает в течение первых двух недель.
Подострое поражение характеризуется изменением процесса кроветворения. Снижается количество лейкоцитов, эритроцитов, гемоглобина. Нарушается проницаемость сосудов, возникают инфекционные осложнения, снижается масса тела. Гибнут животные через 1-3 месяца.
Хроническое течение процесса связано с воздействием относительно малых доз ионизирующего излучения, но превышающих предельно-допустимые уровни. При этом в ранние сроки клинические явления болезни могут отсутствовать. Выделяют два варианта развития хронической лучевой болезни:
1) вызванную длительным равномерным воздействием внешнего облучения либо попаданием в организм изотопов, равномерно распределяющихся в органах и тканях (Н3, Na24, Cs137 и др.);
2) обусловленную неравномерным внешним облучением органов и тканей или внутренним облучением радионуклидами, характеризующимися определенной органотропностью (I131, Sr90, Ra226).
Наибольшую опасность для развития хронической лучевой болезни представляет внутреннее облучение, связанное с попаданием радионуклидов в организм. Такой вид облучения более опасен, чем наружное, т.к.:
1) характеризуется очень длительным воздействием на ткани (Sr90, Ra226 в костях всю жизнь);
2) идет контактное воздействие на ткань;
3) выраженное повреждение тех органов и тканей, где концентрируются изотопы: Ra и Sr - костный мозг; I - щитовидная железа;
4) при попадании внутрь человек лишен возможности защиты, которую он применяет при внешнем облучении (экранирование, удаление от источника и т.д.).
Биологическое действие малых доз радиации зачастую компенсируется защитными физиологическими функциями организма. Однако при изменении условий внешней среды и функционального состояния организма могут истощаться компенсаторные механизмы и в отдаленные сроки после воздействия радиоактивных веществ может проявиться действие ионизирующего излучения.
В развитии хронической лучевой болезни выделяют 3 периода: 1) период формирования или собственно лучевая болезнь; 2) период восстановления; 3) период последствий и исходов хронической лучевой болезни.
В токсикологической практике для оценки токсичности различных радионуклидов определяют летальные дозы. При изучении сравнительной токсичности различных радионуклидов пользуются абсолютно летальной, минимально-летальной дозой и дозой, вызывающей гибель 50% животных к определенному сроку, например, DL50/30 (т.е. в течение 30 суток).
Токсичность радионуклидов оценивают не по активности в беккерелях, а по поглощенной в организме тканевой дозе. Следует при этом учитывать различную радиочувствительность органов и тканей на облучение и разную скорость восстановительных процессов.
Биологический эффект от поступивших внутрь радионуклидов определяется поглощенной дозой в органах и тканях, накапливаемой за время пребывания их в организме.
Поглощенная доза Д - это средняя энергия dE, переданная излучением веществу в некотором элементарном объеме, деленная на массу dm в этом объеме:
dE
Д = –––––– .
dm
Измеряется в единицах Грей (Гр). Это - единица поглощенной дозы в системе единиц СИ: один Гр = одному Джоулю, поглощенному в кг вещества = 100 рад.
Радионуклиды с длительным периодом полувыведения из организма и большой энергией излучения создают высокие поглощенные дозы.
При оценке биологического действия радионуклидов важное значение имеет и мощность поглощенной дозы, т.к. именно мощность поглощенной дозы оказывает влияние на формирование отдаленных эффектов, скорость восстановительных процессов. Действие радиоактивных веществ зависит также и от распределения дозы во времени. Интенсивность облучения определяется ритмом поступления радионуклидов в организм. Повреждающий эффект радионуклида при дробном введении проявляется в меньшей степени, чем при однократном введении в той же дозе. Например, при дробном введении Pu239 в количестве 0,185-2,96 кБк/кг увеличивается продолжительность жизни животных по сравнению с однократным введением. То же и для Sr90. При этом наблюдается менее выраженное развитие функциональных и морфологических изменений клеток крови.
В результате длительного облучения организма при инкорпорации радионуклидов могут развиваться отдаленные последствия в виде опухолей разных органов и тканей, развития лейкозов и т.д. Однако не во всех случаях в отдаленные сроки после поражения радиоактивными веществами развиваются злокачественные образования.
После воздействия радионуклидов на организм животного наблюдается восстановление нарушенных функций отдельных органов и всего организма в целом. Процесс восстановления протекает в несколько этапов. Восстанавливаются внутриклеточные мембраны и структуры, а затем восстанавливаются функции органов и систем. В экспериментальных условиях доказано, что процессы восстановления наиболее выражены при дробном облучении. Существует так называемый период полувосстановления - это время, в течение которого нарушенные функции отдельных органов в облученном организме восстанавливаются ровно наполовину. Период полувосстановления у человека равен 25-45 сут. Оценивая биологическое действие радиоактивных веществ на организм, необходимо различать соматические и генетические последствия облучения. Соматические эффекты, вызванные действием излучения, касаются лишь самого облученного организма. Генетические эффекты - действие излучения на зародышевые клетки. Генетические изменения могут сочетаться с соматическими нарушениями.
Все темы данного раздела:
В В Е Д Е Н И Е
Любой вид человеческой деятельности прямо или косвенно связан с влиянием на организм химических веществ, количество которых составляет десятки тысяч и продолжает непрерывно расти. В числе таких хим
И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ
Современная химическая промышленность создает колоссальное количество новых химических соединений, которые постоянно внедряются в различные сферы производства и быта. В промышленно развитых странах
Токсические вещества в воздухе
Определенную степень профилактики химической опасности можно обеспечить рядом запретительных и ограничительных мероприятий, касающихся употребления воды и пищи. Но в отношении ингаляционного пути в
Токсические вещества в воде
Основным источником химического загрязнения гидросферы являются промышленные и бытовые сточные воды, представляющие собой сложные гетерогенные смеси минеральных и органических веществ в растворенно
Токсические вещества в продуктах питания
Загрязнение продуктов питания происходит через воздух, воду и почву. Например, используемые в пищу растения, выращенные на почвах с содержанием химических удобрений и пестицидов, становятся источни
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТОКСИКОЛОГИИ
Токсикология (от греческих toxicon – яд и logos – учение) – это наука, изучающая взаимодействие организма и яда. В роли яда может оказаться практически любое химическое соединение, попавшее в колич
Основные параметры токсикометрии
Основными показателями токсичности ядов являютя DL50, DL100, CL50, CL100, ПДК, ОБУВ.
DL50, DL100 - это среднесмертельная (
Острые отравления
Острым профессиональным отравлением называется заболевание, возникающее после однократного воздействия вредного вещества на работающего. Острые отравления могут иметь место в случае аварий, значите
Хронические отравления
Хроническим отравлением называется заболевание, развивающееся после систематического длительного воздействия малых концентраций или доз вредного вещества, то есть доз, которые при однократном посту
Воздействии токсических веществ
Для каждого яда есть граница эффективных концентраций и доз, ниже которой вредного действия при обычной производственной работе не наступает. Такие безопасные, или предельно допустимые концентрации
Воздействиях вредных веществ
На производстве, как правило, в течение всего рабочего дня не бывает постоянных концентраций вещества. Они либо постепенно увеличиваются, либо оказываются резко колеблющимися. В случае обслуживания
РАЗВИТИИ ТОКСИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА
Вопрос о соотношении специфического и неспецифического действия ядов до сих пор остается открытым, так как единой точки зрения среди специалистов нет.
Специфическое действие - это действие
Материальная и функциональная кумуляция
Накопление массы яда в организме называют материальной кумуляцией, а накопление вызванных ядом изменений - кумуляцией функциональной.
Без функциональной кумуляции невозможно хроническое от
Свойств промышленных ядов
Традиционно количественная оценка функциональной кумуляции вредных веществ производилась по показателю гибели животных при повторных затравках. В этих случаях оцениваются результаты повторного введ
АДАПТАЦИИ И ПРИВЫКАНИЕ
Свойство живого организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды существования путем коррекции процессов жизнедеятельности называется адаптируемостью.
Процессом адаптации обозначает
Интоксикации
Реакцию организма при хроническом воздействии яда можно условно разделить на 3 фазы: фаза первичных реакций; вторая фаза привыкания; третья фаза выраженной интоксикации.
Фаза перви
МЕХАНИЗМЫ ПРИВЫКАНИЯ К ЯДАМ
Привыкание к ядам на клеточном уровне обусловлено повышением сопротивляемости клеток за счет снижения их чувствительности к конкретному действующему фактору, или за счет повышения способности клето
Комплексном воздействии
Привыкание к комбинированному действию различных токсичных веществ в случае одно направленности всех составляющих сходно с привыканием к одному яду. Если на организм воздействуют одновременно вещес
Привыкание к ядам специфического действия
Привыкание к ядам специфического действия основано на ослаблении влияния ядов на структуры, имеющие сродство к данному яду.
Известно, что защитно-приспособительные механизмы животных и чел
О механизмах толерантности
Одним из наиболее сложных проявлений адаптации следует считать толерантность. Толерантность - это устойчивость (терпимость, переносимость) организма к воздействиям (часто повторным) химических веще
ГОМЕОСТАЗ И ХИМИЧЕСКАЯ ПАТОЛОГИЯ
В результате взаимодействия токсических веществ с живыми системами может произойти нарушение равновесия организма с внутренней средой, т.е. нарушение гомеостаза. Таким образом, понятие “гомеостаз”
О ТЕОРИИ РЕЦЕПТОРОВ КАК МЕСТЕ РЕАЛИЗАЦИИ ТОКСИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ ЯДА
Представление о рецепторе как месте конкретной реализации токсического действия яда до настоящего времени остается не до конца выясненным, хотя идея эта была сформулирована Джоном Ленгли более 100
Яда с биологиЧеским объектом
Выделяют 4 стадии взаимодействия яда с биологическим объектом: поступление яда в организм; распределение между органами и тканями; биотрансформация (метаболизм) токсических веществ; выведение яда и
Дыхательные пути
Всасывание токсических веществ через дыхательную систему является наиболее быстрым путем поступления токсикантов в организм. Это объясняется большой поверхностью легочных клеток альвеол и непрерывн
Желудочно-кишечного тракта
Желудочно-кишечный тракт является одним из важнейших путей проникновения в организм чужеродных соединений.
Часть ядовитых веществ может всасываться в кровь уже из полости рта благодаря про
Всасывание токсических веществ через кожу
Одним из возможных путей проникновения ядов в организм является кожа. Особенности строения кожи обеспечивают возможность быстрого проникновения жирорастворимых соединений через эпидермис - липопрот
Транспорт токсических веществ
Токсические вещества, независимо от пути их поступления в организм, далее попадают в кровь и лимфу. С током крови они переносятся в межклеточную жидкость, а затем в клетки. При этом различные ядови
Веществ в организме
Распределение химического вещества в организме определяется его относительной концентрацией в плазме крови, скоростью кровотока через различные органы и ткани, скоростью, с которой вещество проника
Превращение токсических веществ в организме
Большая часть ядов, попадая в организм, претерпевает в нем те или иные изменения. В зависимости от вида вещества его превращения могут быть более или менее глубокими и затрагивать все поступившие в
Выведение токсических веществ из организма
Пути и механизмы выделения многочисленных ядовитых соединений различны. Токсические соединения и их метаболиты выделяются через легкие, почки, желудочно-кишечный тракт, кожу; часто они экскретируют
И ВОЗНИКАЮЩИМ ЭФФЕКТОМ
Известно, что чем больше доза или концентрация воздействующего на организм вредного вещества, тем, при прочих равных условиях, больший эффект эта доза вызывает.
Однако для развития эффекта
НА ДЕЙСТВИЕ ЯДОВ
Температура.Токсический эффект большинства ядов в различных температурных условиях проявляется по-разному. Эффект может усиливаться как при повышении, так и при понижении температу
ДЕЙСТВИЕМ
Известный русский токсиколог Е.П.Пеликан в середине прошлого века писал: “Действие ядов определяется их химическим составом или свойством, числом и расположением частиц, их образующих; поэтому веще
Их структурной сложностью
Сопоставление эффективности биологического действия большого количества принадлежащих к разным классам химических соединений с их молекулярной массой позволило установить закономерность, получившую
Состав вещества химических группировок и атомов
Существенные, подчас резкие сдвиги токсичности ряда химических соединений наблюдаются при введении в их молекулы галоидов. Например, атом хлора или фтора в молекуле углеводорода усиливает ее химиче
По чувствительности к ядам
В настоящее время общепризнанным является факт о различной видовой чувствительности животных к ядам. Например, при введении ацетофоса в DL50 активность фермента холинэстеразы через один
Зависимость токсического эффекта от пола
Вопрос о влиянии половых особенностей организма на проявление токсического эффекта до сих пор остается дискуссионным. В исследованиях одних авторов более чувствительными к яду являются самки, у дру
Возраст и токсический эффект
Сведения о влиянии возраста на проявление токсического эффекта при воздействии на организм различных ядов являются противоречивыми, т.е. одни яды оказываются более токсичными по отношению к молодым
Ферментные системы
Механизм токсического действия большой группы ядов обусловлен преимущественно воздействием их на ферментные системы организма. Известно, что большинство обменных процессов в клетке осуществляется с
ТИОЛОВЫЕ ЯДЫ, МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ
Важнейшими тиоловыми (“металлическими”) ядами являются соединения бария, висмута, кадмия, меди, ртути, свинца, хрома, цинка, серебра, таллия и некоторых других. К этой группе относят также соединен
Сульфгидрильные группы биомолекул
РТУТЬ. В чистом виде ртуть применяется в производстве некоторых медицинских и других препаратов, взрывчатых веществ (гремучая ртуть), ядохимикатов (гранозан), а также для заполнения термометров, ба
Химизм действия тиоловых ядов
Каков же общий механизм взаимодействия ядов с сульфгидрильными соединениями? Прежде всего надо отметить, что в результате реакции ионов металлов с SH-группами образуются слабо диссоциирующие и, как
Строение печени
В поддержании и регуляции гомеостаза значительная роль принадлежит печени. Это самый крупный из внутренних органов, участвующих в гомеостазе. Она контролирует многие обменные процессы, играющие важ
Функции печени
Печень выполняет несколько сотен функций, включающих тысячи различных химических реакций. Все эти функции связаны с положением печени в кровеносной системе и с тем огромным объемом крови, который п
СОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ И ПУТИ БИОТРАНСФОРМАЦИИ ЭТАНОЛА
Угрожающая тенденция к росту потребления алкогольных напитков и, как следствие, увеличение числа больных алкоголизмом наблюдаются во многих странах. За последние 20-30 лет потребление алкоголя в ми
Алкоголь в организме: пути биотрансформации
Алкоголь (этанол, этиловый спирт, винный спирт) относится к первичным спиртам (СН3-СН2-ОН) и содержится не только в спиртных напитках, но в пределах долей процента обнаружен в
Метиловый спирт как высокотоксичный яд
Метиловый спирт широко применяется в качестве одного из исходных продуктов производства пластмасс, искусственной кожи, стекла, фотопленки, при синтезе ряда биопрепаратов и лекарств, а также как орг
ФУНКЦИИ КРОВИ У МЛЕКОПИТАЮЩИХ
Кровь состоит из клеток, взвешенных в жидкой среде, называемой плазмой. Клетки составляют около 45%, а плазма - 55% общего объема крови. Плазма состоит на 90% из воды и на 10% из растворенных и взв
Компоненты плазмы крови и их функции
Компонент
Функция
Компоненты,
постоянной
присутствующие в
концентрации
1. Вода
ГЕМОЛИЗА
Гемолитические яды - это яды, оказывающие прямое действие на гемоглобин и эритроциты, а также вызывающие ферментативные нарушения. Все гемолитические яды условно делят на:
1) вещест
НЕЙРОНЫ, СИНАПСЫ, МЕДИАТОРЫ
Для упорядоченного и эффективного функционирования сложного многоклеточного организма необходима согласованная деятельность его разных частей, а следовательно, необходимы механизмы, контролирующие
Нейроны
Нервная система построена из отдельных клеток - нейронов. Диаметр среднего нейрона составляет несколько менее 0,1 мм. В нейроне различают три части: тело клетки, длинный аксон,
Синапсы
Нервная система состоит из нейронов, но действует как единая система проводящих путей, т.е. между нейронами существуют функциональные связи. Межнейронные соединения называются синапсами - эт
Медиаторы нервной системы
Основные медиаторы нервной системы - ацетилхолин и норадреналин, хотя существуют и другие. Нейроны, высвобождающие ацетилхолин, называют холинэргическими, а норадреналин - адренэргиче
СОЕДИНЕНИЙ
Ядохимикаты, применяемые в сельском хозяйстве, принадлежат к различным классам химических соединений. Все они объединены под общим названием “пестициды”. Пестициды - это химические ве
Естественные и искусственные радионуклиды
Естественными радиоактивными веществами принято считать такие радиоактивные вещества, которые образовались и постоянно вновь образуются без участия человека. Это, прежде всего, долгоживущие,
Поступление радиоактивных веществ в организм
Важнейшими оценочными критериями опасности радиоактивных веществ являются величина их всасывания, скорость выведения из организма и кратность накопления в том или ином органе или ткани.
Распределение радионуклидов в организме
Существует ряд факторов, влияющих на распределение радионуклидов в организме: скорость всасывания радиоизотопа в организм, путь поступления его, рН среды, где находится радиоизотоп, и т.д.
РАДИАЦИОННОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
В реальных условиях в окружающей среде на человека действует сложный комплекс разнообразных факторов физической, химической и биологической природы, которые могут сочетаться с ионизирующим излучени
Яды, вызывающие гемическую гипоксию
Оксид углерода. СО относится к числу наиболее распространенных промышленных и бытовых ядов. Образуясь в процессе неполного сгорания углеродсодержащих материалов, этот газ является причиной о
ОТДАЛЕННЫЕ ПОСЛЕДСТВИЯ СОЧЕТАННОГО ДЕЙСТВИЯ ФАКТОРОВ ЛУЧЕВОЙ И НЕЛУЧЕВОЙ ПРИРОДЫ
Знание отдаленных эффектов при совместных поражениях факторами лучевой и нелучевой природы позволяет оценить как значение каждого из факторов в патогенезе, так и их суммарный эффект.
В раб
РАДИОТОКСИНЫ
При действии ионизирующих излучений на биосреды, органеллы, клетки, ткани и целые организмы в них образуется группа веществ с большой биологической активностью, объединяемых под общим названием “
МИКРООРГАНИЗМОВ-Деструкторов
Загрязнение окружающей среды происходит в результате выброса разнообразных ксенобиотиков, многие из которых плохо подвержены деструкции или биотрансформации во внешней среде. Эти вещества накаплива
Новости и инфо для студентов