Радиобиология 9

Київського національного університету імені Тараса Шевченка
РАДІОБІОЛОГІЯ

тканин і органів організму людини і тварин.
● Гостра відповідь

тканин.
● Радіаційний синдром і променева хвороба людини і тварин.
● Летальні дози для організму людини і тварин.
● Відновлення організму після дії іонізуючого опромінення.
● Біологічна дія радіоактивних ізотопів.
● Вплив іонізуючої радіації на ембріогенез.

тканин і органів організму людини і тварин.

Радіаційне ураження організму

людини залежить від декількох головних факторів:
Величини поглинутої дози випромінювання.
Розподілення поглинутої дози в об'ємі, що опромінюється, і у часі.
Радіочутливістю окремих тканин, органів і функціональних систем, головним чином критичних з точки зору виживання організму.

системи, функції яких порушуються в першу чергу при певній дозі

радіації, що призводить до незворотних змін і загибелі організму.

На органно-тканинному рівні має виконуватися правило Бергоньє-Трибондо: радіочутливість тканини прямо пропорційна проліферативної активності та обернено пропорційна ступеню диференціювання складових її клітин.

системи, функції яких порушуються в першу чергу при певній дозі

радіації, що призводить до незворотних змін і загибелі організму.
За радіочутливістю всі тканини розділяють на три групи:

1 група - гонади , червоний кістковий мозок, епітелій кишечника.

2 група – ендокринні залози, жирова тканина, печінка, нирки, селезінка, шлунково-кишковий тракт (за виключенням епітелію кишечника), легені , кришталики очей та інші органи і тканини, що не відносяться до 1-ї і 3-ї груп.

3 група - м'язи, шкірний покрив, кісткова тканина, нервова система.

церебральний.

1
2
3

Кровотворна тканина є однією з найбільш швидко регенеруючих (~5*1011 клітин

за добу) . Мітотичний індекс кістковомозкових клітин, здатних до поділу, становить 20-25%, що характеризує високу радіочутливість цієї тканини.
2. Функціональні та структурні зміни у кстковому мозку після впливу іонізуючого випромінювання з'являються рано і виражені дуже сильно. Показники кровотворення використовуються для розпізнавання і прогнозування ступеня тяжкості променевого ураження. За змінами у хромосомах перші ознаки ураження гемопоезу виявляються при впливі на кістковий мозок іонізуючих випромінювань в дозі близько 0,5 Гр.

зміни кісткового мозку характеризуються чотирма стадіями:
I стадія – стадія

раннього некробіозу кровотворних клітин (короткий період);
II стадія – статдія подальшого спустошення кісткового мозку (більш тривалий період);
III стадія – статдія короткого абортивного підйому мієлокаріоцитів (внаслідок активізації поділу клітин, які залишились);
IV стадія - системна регенерація кісткового мозку. Регенерація еритроїдної ланки починається раніше, ніж мієлоїдної.

можливо при збереженні активності 1% стовбурових клітин.

Відновлення клітин у

периферичної крові відбувається в певній послідовності: спочатку підвищується число ретикулоцитів, гранулоцитів і тромбоцитів, потім - еритроцитів і наприкінці лімфоцитів.

в ранній реакції на опромінення є тонкий кишечник. Його радіаційне

ураження пов'язано з пошкодженням епітелію, який характеризується високою мітотичної активністю (протягом доби в ньому утворюється ~5,6*1010  клітин).

При сублетальними дозах порушується регенерація епітелію слизової оболонки внаслідок пригнічення мітотичної активності камбіальних клітин, розташованих в глибині крипт. Це призводить до порушення всмоктувальної, бар'єрної та інших функцій слизової оболонки і до диспепсичних розладів.

нервової системи спостерігаються судинні зміни як один із проявів загального

геморагічного синдрому: переповнення судин кров'ю, стази, спазми, плазморагії, точкові і великі крововиливи в мозок і оболонки.
Виражені морфологічні прояви радіаційного ураження клітин центральної нервової системи спостерігаються, як правило, тільки після впливу великих доз ~ 50 Гр (!) і вище.
Найбільш ранні зміни виявляються у синапсах у вигляді злипання синаптичних бульбашок в центральній частині пресинаптичних терміналей або в активній зоні.

формується первинна рефлекторна реакція нервової системи. Вона пов'язана з впливом

на хеморецептори, що контролюють утворення в тканинах хімічно активних речовин, і спазмом мозкових судин.
Під впливом токсинів виникає потужна аферентна пульсація, що викликає відповідну реакцію ЦНС у вигляді нудоти, блювоти і адинамії.
Після закінчення дії на організм іонізуючих випромінювань припиняється утворення токсинів і створюються умови для нормалізації функцій нервової системи. У подальшому неврологічні розлади розвиваються у період розвитку променевої хвороби.

тварин.

Гостра променева хвороба - полісиндромне захворювання, що розвивається після одноразового

нетривалого впливу зовнішнього гамма-, нейтронного і рентгенівського опромінення в дозі, що перевищує 1 Гр, при умові рівномірного опромінення всього тіла.

Патогенез гострого променевого ураження складний і не однозначний. Тут інтегруються різні за своєю природою порушення. Прояви цих порушень і їх поєднання визначають клінічну картину гострої променевої хвороби, її тяжкість і кінцевий результат.

іонізуючого випромінювання на клітини, тканини, органи;
2. опосередкований вплив опромінення через

нервову та ендокринну системи і зміна нейроендокринної регуляції.
3. зміна обміну речовин;
4. інтоксикація організму;
5. порушення гемопоезу (гостра променева аплазія кісткового мозку і цитопения в периферичної крові);
6. функціональні та морфологічні порушення шлунково-кишкового тракту (гострий радіаційний стоматит, гастроентерит, зміна водного та електролітного балансу, радіаційний гепатит);

розвитком інфекційних ускладнень;
8 . порушення функцій серцево-судинної системи;
9. порушення гемо-

та ліквородинаміки з розвитком набряку головного мозку і прояв симптомів радіаційного енцефаломіелоза.

Синдром інфекційних ускладнень.
Синдром функціонального і органічного ураження центральної нервової

системи.
Синдром ендокринних порушень.
Синдром ендогенної токсемії.
Синдром кишкових розладів.
Дистрофічний синдром.

розпалу.
Фаза відновлення.

3 - 6 Гр

організм радіонуклідів можна виділити 4 етапи:
1) утворення на місці надходження

первинного депо (шкіра, рани, слизові оболонки шлунково-кишкового тракту, верхніх дихальних шляхів);
2) всмоктування з місць надходження в кров або лімфу;
3) надходження в критичний орган (утворення вторинних депо);
4) виведення різними шляхами, в тому числі і з явищами рециркуляції.
Тривалість перерахованих етапів істотно розрізняється для різних радіонуклідів, їх сполук, шляхів надходження.

радіоактивного забруднення біосфери.
Період напіврозпаду – 30.167 років.


Ітрій 90Y є

також радіоактивним, має період напіврозпаду
64 години і в процесі β-розпаду з енергією 2,28 МеВ перетворюється на стабільний цирконій 90Zr.
Інтенсивно сорбується в ґрунтах і донних відкладеннях.
У воді знаходиться переважно у вигляді іонів.
Коефіцієнт накопичення 137Cs найбільш високий у прісноводних водоростей і арктичних наземних рослин, особливо лишайників. Накопичується в грибах (маслюки, моховики, польський гриб та інші)
В організмі тварин 137Cs накопичується головним чином у м'язах і печінці .

28.796 років.
Утворюється переважно при поділі ядер в ядерних реакторах

і при вибухах ядерної зброї.
Стронцій є аналогом кальцію і здатний міцно фіксуватись в кістках. Тривале радіаційний вплив 90Sr і продуктів його розпаду вражає кісткову тканину і кістковий мозок, що призводить до розвитку променевої хвороби, пухлин кровотворної тканини і кісток.
Є найбільш небезпечним для дітей у зв'язку з його активним поглинанням кістками, що ростуть.

йоду з атомним номером 53 і масовим числом 131.
Період

напіврозпаду становить близько 8 діб.

Йод-131 є продуктом розпаду урану, плутонію і торію, складаючи до 3% продуктів поділу ядер.
У зв'язку з бета-розпадом йод - 131 викликає мутації і загибель клітин, в які він проникає, і оточуючих тканин на глибину кількох міліметрів.

Йод-131 в значній кількості утворювався після ядерних випробувань, аварії в Чорнобилі, Фукусімі та на інших об'єктах.

Основне застосування знайшов в медицині і фармацевтиці для боротьби з раком щитовидної залози.

іонізуючих випромінювань на ембріогенез у людини отримані в результаті вивчення

наслідків променевої терапії (при опроміненні області живота вагітних жінок) і досліджень дітей, які зазнали внутрішньоутробного опромінення в Хіросімі і Нагасакі, при аваріях на АЕС та на інших об'єктах .

Загальна закономірність - радіочутливість плоду тим вище, чи менше вік плоду.

Іонізуюча радіація надає тератогенний ефект - це виникнення вад розвитку внаслідок дії іонізуючого випромінювання in utero.

У дітей, що вижили шкідливу дію радіації проявляється у вигляді різних каліцтв, затримки фізичного та розумового розвитку або їх поєднань. Найбільш часті каліцтва - мікроцефалія, гідроцефалія, аномалії розвитку серця, імунної і ендокринної систем.

приблизно з 0.1 Гр.
Період найбільшою радіочутливості ембріона людини сильно розтягнутий

у часі. Він починається, ймовірно, з зачаття і закінчується приблизно через 38 діб після імплантації.

Протягом 38 діб розвитку у ембріона людини починають формуватися зачатки всіх органів з клітин первинних типів.

Інтенсивні перетворення у ембріона людини в період між 18-ю і 38-ю добами відбуваються в кожній з тканин.

Перехід будь-якої клітини з ембріонального стану в стан зрілості є найбільш радіочутливим періодом її формування та життя. Всі тканини в цей час є високо радіочутливими.

початку органогенезу), як правило, закінчується внутрішньоутробної загибеллю або загибеллю новонародженого.

Вплив іонізуючої радіації у період основного органогенезу викликає суттєві вади розвитку ембріону, а опромінення сформованого плоду прозводжить до розвитку променевої хвороби новонародженого.

процесом зміна числа найбільш радіочутливих клітин визначають ступінь радіочутливості тієї

чи іншої системи або органу і ймовірність появи специфічної аномалії в кожен момент часу.

Фракціоноване опромінення плоду призводить до більш важких пошкоджень, так як вплив охоплює різноманітні типи зародкових клітин у різний час, що викликає пошкодження великої кількості зачатків органів, що знаходяться в критичних стадіях розвитку. У цей період максимальне ураження може бути спровоковано дуже малими дозами іонізуючого випромінювання.

Для отримання аномалій в більш пізній період ембріонального розвитку потрібно вплив великих доз.

ембріонального розвитку викликати важко, а після народження - неможливо.

Але,

окремі зародкові клітини, здатні акумулювати дію випромінювання.

Найбільший ризик розвитку розумових розладів спостерігається при опроміненні плоду в період від 8 до 15 тижнів після запліднення.

( по: Ярмоненко , 1988 )     
Загибель плоду або новонароджених.
Ураження нервової

системи:
відсутність (анцефалія) і\або зменшення розмірів головного мозку (мікроцефалія) і черепно-мозкових нервів;
відсталість у розвитку нервової системи (ідіотія у людини);
захворювання мозку (нейробластома, водянка)
Ураженні органів зору: відсутність одного або обох очей (анофтальмія); недорозвинення очей (мікрофтальмія); поразка (аж до відсутності) кришталика; деформація райдужної оболонки; ураження (аж до відсутності) сітківки; вроджена глаукома та інші.

карликовість;
затримка росту і зниження маси тіла;
зміна форми черепа;

воронкообразная груди;
вроджений вивих стегна;
деформація і атрофія кінцівок;

Порушення у розвитку зубної системи.

Порушення у розвитку внутрішніх органів (серця, нирок, яєчників, сім'яників та ін.)

Підвищена ймовірність розвитку лейкемії (раку крові) у подальшому житті.