Л.И. Баюров
Курс лекций по сельскохозяйственной радиологии

Учебное пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2009. – 112 с.

Предыдущая

Лекция 9. Действие ионизирующих излучений на людей и животных

2. Репарационные (восстановительные) процессы в облученных организмах

В 1920 г. А. Надсон (СССР) и в 1925 г. П. Анцель и П. Винтембергер (Франция) пришли к выводу, что наблюдаемые радиационные повреждения клетки – это результат двух противоположных процессов: развития повреждения и одновременно идущего процесса восстановления.

Соотношение между ними определяет степень тяжести лучевого поражения, что, в конечном итоге, отражается на общем результате облучения организма, включая ближайшие и отдаленные последствия.

Поражающий эффект облучения при одной и той же поглощенной дозе существенно зависит от временных условий воздействия, т.е. его продолжительности, зависящей при непрерывном облучении от мощности дозы. При этом различают облучение кратковременное или «острое» и хроническое.

При разделении дозы на фракции тяжесть поражения зависит как от продолжительности самих фракций, так и интервалов между ними.

В большинстве случаев увеличение продолжительности облучения или разделение его на фракции при одной и той же суммарной дозе приводит к уменьшению повреждающего действия. Объективным критерием оставшейся величины поражения к любому моменту времени после облучения является устойчивость к повторному воздействию радиации.

Эту устойчивость (радиорезистентность) можно оценить в эксперименте, определяя дозу облучения, вызывающую заданный биологический эффект, например, ЛД50/30 — дозу, приводящую к гибели 50 % животных в течение 30 суток после облучения.

Любые радиационные эффекты строго зависят от интенсивности облучения.

Поражение максимально выражено при остром облучении и ослабляется при его пролонгировании. Это объясняется тем, что за миллионы лет в процессе эволюции животные и человек приобрели огромное количество ферментов, защищающих от большого числа вредных факторов. Эти репарационные ферменты восстанавливают клетки и от радиационных повреждений. При пролонгированном облучении условия для репарации облегчаются, благодаря чему вероятность проявления эффектов и степень их выраженности сильно снижаются.

Репарация (восстановление) радиационных повреждений — это общебиологическое явление, обнаруженное при проведении опытов на всех лабораторных и сельскохозяйственных животных. Hа основании большого экспериментального материала американским ученым Г.Блэром (1952) была разработана теория «повреждения-восста-новления», которая формулируется следующим образом: «Лучевое поражение развивается пропорционально интенсивности облучения, а процессы восстановления идут со скоростью, пропорциональной величине этого поражения. При этом остается необратимая часть поражения, которая пропорциональна величине общей накопленной дозы».

Таким образом, радиационное воздействие на организм, кроме прямого действия на его функциональные подсистемы, индуцирует или активизирует и защитные системы (репарации, адаптации), регулирующая роль которых состоит в компенсации воздействия, минимизации прямого действия облучения, восстановлении функций и репарации повреждений. Результирующий, остаточный эффект воздействия после реализации восстановительных процессов зависит от соотношения «прямого» и «обратного» процессов, своего для каждой дозы.

Ядро клетки более чувствительно к действию радиации по сравнению с цитоплазмой. Прямые доказательства этого факта были получены в опытах с прицельным облучением ядра. Оказалось, что попадание уже одной альфа-частицы в ядро оплодотворенного яйца насекомого вызывает гибель зародыша, тогда как при прохождении частиц через цитоплазму для достижения такого же эффекта необходимо 15 млн. альфа-частиц.

Внутриядерной структурой, ответственной за жизнеспособность клетки, является ДНК. Известно, что ДНК, уложенная в ядрах, представляет собой вещество наследственности, в ее цепях записана огромная по объему генетическая информация. Облучение вызывает различные повреждения ДНК и ее комплексов. К их числу относятся разрывы молекул ДНК, сшивки ДНК-ДНК, ДНК-белок, потеря оснований, изменение состава оснований. Разрывы цепей ДНК являются основной причиной гибели делящихся клеток. В клетке существует система репарации наследственного материала, которая исправляет часть разрывов ДНК, удаляет измененные участки генетического «текста», однако не всегда полностью «излечивает» молекулу ДНК.

Критерием для изучения зависимости «доза – эффект» служит выживаемость клетки или организма.

Таким образом, можно сделать вывод, что с увеличением дозы излучения увеличивается не только (и даже не столько) степень поражения всех облученных клеток, сколько доля пораженных, т.е. погибших клеток.

По мнению ряда исследователей, восстановительные процессы наиболее выражены после облучения в сублетальных дозах (достаточно больших, но еще не приводящих организм к гибели). При дозах выше и ниже этого уровня темп восстановления замедляется. Считают, что при малых дозах воздействия радиации количество возникающих дефектов недостаточно для возникновения максимально возможного уровня восстановления. Облучение в высоких дозах повреждает сами механизмы восстановления. Важно отметить, что восстановление радиорезистентности может происходить на фоне прогрессирующего развития лучевого поражения, оцениваемого по клиническим проявлениям, картине крови и т.д.

В опытах на животных было установлено, что необратимая часть лучевого поражения составляет 10% общего повреждения, а интенсивность процессов репарации, определяемая по величине ЛД50 или по картине восстановления гематологических показателей, существенно различается у животных разных видов.

Период полувосстановления (время, в течение которого восстанавливается 50 % повреждений) для мышей составляет 3-8 суток, крыс- 6-9, собак- 14-18, ослов- 20-28, а человека — 25-45 суток.

Таким образом, чем крупнее организм или больше продолжительность его жизни, тем длительнее период полувосстановления.

При этом следует учитывать:

1) место нахождения самого источника радиации относительно облучаемого организма (внешнее, внутреннее или комбинированное);

2) его вид (α-, β-,γ-, х— или n-излучение)

3) кратность и длительность облучения;

4) радиочувствительность организма в целом и отдельных его органов и тканей в частности.

Для млекопитающих и, в частности, человека, достаточно шести месяцев, чтобы свести до минимума генетические последствия, вызванные радиационным воздействием. Расчеты показывают, что удвоение частоты самопроизвольных, спонтанных мутаций находится в диапазоне 0,5-2,5 Зв. На дрозофиле величина удваивающей дозы была установлена на уровне 0,05 зиверта.

Предыдущая

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *