Влияние радиоактивного излучения на показатели периферической крови (стр. 1 из 5)
ЛИКВИДАТОРОВ АВАРИИ НА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ АЭС
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 4
1.1. Природа и виды ионизирующих излучений, единицы измерения 4
1.2. Действие ионизирующих излучений на организм 7
1.2.1. Воздействие на клетку 7
1.2.2. Воздействие на организм в целом 8
1.2.3. Изменения в системе крови 11
1.3. Возрастные изменения в организме 15
2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 17
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ И ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 18
3.1. Изменения параметров крови в зависимости от возраста 18
3.2. Динамика показателей периферической крови 21
3.3. Изменения состава крови в зависимости от дозы 26
ВЫВОДЫ 27
ЛИТЕРАТУРА 28
Приложение 34
ВВЕДЕНИЕ
Широкое распространение ядерных технологий влечет за собой неизбежное расширение круга людей, подвергающихся воздействию ионизирующего изучения. Это рабочие урановых рудников и предприятий по переработке урановых руд, радиоактивных отходов, врачи-рентгенологи и радиологи, персонал АЭС, экипажи ядерных подводных лодок и кораблей, гамма-дефектоскописты.
Радиационные катастрофы приводят к облучению большого количества людей, загрязняется окружающая среда. В результате чернобыльской катастрофы пострадали значительные территории, на которых сейчас проживает сотни тысяч человек.
В первые месяцы после чернобыльской катастрофы от острой лучевой болезни погибло 30 человек. Но эти жертвы были лишь первыми. Спустя год-два у людей начали появляться вегето-сосудистые расстройства, различные поражения желудочно-кишечного тракта, расстройства иммунной и нервной систем. К началу 1998 г из 350 тысяч ликвидаторов умерло около 12500.
Влияние ионизирующих излучений на организм представляет большой интерес для науки и практической медицины. Значительное количество работ направлено на изучение изменений системы крови в результате радиационных воздействий. Многочисленные исследования посвящены влиянию радиации на кроветворение в ближайшие сроки воздействия [27,33,44 и др.], а также в отдаленном периоде [9,19,37,58 и др.]. Влияние ионизирующего излучения на показатели периферической крови в ближайший период после облучения изучено достаточно хорошо, слабее изучена динамика показателей крови в отдаленном периоде постлучевого восстановления. Кроме того, в то время как множество исследований посвящено влиянию излучения большой интенсивности [15,18,58 и др.], влиянию малых доз излучения на организм должное внимание уделяется лишь в последнее время [20,61].
В настоящей работе представлены результаты изучения динамики клинических показателей крови человека на протяжении 12 лет с момента аварии, сделана попытка установить зависимость влияния облучения от возраста и полученной дозы.
Исследования проводились в клинико-биохимической лаборатории Донецкой областной клинической больницы профзаболеваний.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Природа и виды ионизирующих излучений, единицы измерения.
Ионизирующие излучения получили свое название благодаря способности вызывать ионизацию атомов и молекул в облучаемом веществе. Энергия кванта излучения, взаимодействуя с веществом, приводит к переходу атома или молекулы в возбужденное состояние вплоть до высвобождения электрона. Для ионизации большинства биомолекул необходимо достаточно большое количество энергии – 10-15 эВ (1 эВ = 1,6*1012 эрг), называемое потенциалом ионизации [62].
По природе ионизирующие излучения бывают корпускулярными и электромагнитными. К электромагнитным относятся коротковолновые излучения (например, СВЧ), рентгеновское, гамма-излучение, электромагнитные волны оптического диапазона (например, лазерное) и тормозное излучение, возникающее при прохождении через вещество сильно ускоренных заряженных частиц (получают искусственно в синхрофазотронах).
Применительно к ситуации вокруг аварии на ЧАЭС наибольший интерес представляют лишь два вида излучений из вышеперечисленных: рентгеновское излучение с длиной волны 10-14-10-7 м, испускаемое при торможении быстрых электронов в веществе и при переходах электронов с внешних электронных оболочек атома на внутренние, и гамма-излучение с длиной волны менее 10-10 м, возникающее при распаде радиоактивных ядер и элементарных частиц, при взаимодействии быстрых заряженных частиц с веществом, при аннигиляции (взаимном уничтожении с высвобождением фотона) электронно-позитронных пар. Т.о., волновые характеристики этих излучений сходны, они перекрываются в диапазоне 10-14-10-10 м.
При взаимодействии электромагнитных излучений с веществом наблюдаются следующие эффекты:
Фотоэлектрический: характерен для длинноволнового рентгеновского излучения; сущность эффекта состоит в том, что высвободившийся электрон реагирует с нейтральным атомом с образованием аниона.
Эффект Комптона: происходит рассеяние энергии падающего фотона; электрон получает лишь часть энергии, образуется быстрый электрон и вторичный фотон.
Образование электронно-позитронных пар: этот процесс обусловлен столкновением гамма-кванта с какой-либо заряженной частицей.
Из корпускулярных излучений наиболее распространены бета-частицы (электроны), протоны, дейтроны (ядра дейтерия), альфа-частицы (ядра гелия), тяжелые ионы, нейтроны, пи-мезоны.
Для всех заряженных частиц механизм передачи энергии атому один и тот же. При прохождении через вещество заряженная частица теряет свою энергию, вызывая ионизацию и возбуждение атомов, пока не исчерпается запас ее энергии. Чем больше масса летящей частицы, тем меньше она отклоняется от первоначального направления. Полет протонов практически прямолинеен, а траектория электрона сильно изломана вследствие рассеяния на орбитальных электронах и в результате притяжения ядрами атомов (упругое многократное рассеяние). Неупругое торможение имеет место при прохождении электрона вблизи ядра. Скорость его падает, часть энергии теряется, испускаются фотоны тормозного излучения, т.е. образуется электромагнитное излучение.
Нейтроны обладают высокой проникающей способностью. При упругом рассеянии на ядрах С, N, О и других элементов, входящих в состав живой ткани, нейтрон теряет лишь 10-15% энергии, а при столкновении с ядром водорода энергия нейтрона снижается вдвое [34].
При нейтронном облучении конечный биологический эффект связан с ионизацией, производимой опосредованно вторичными частицами или фотонами.
Характеристики различных единиц радиоактивности приведены в таблице 1.1.
Таблица 1.1.
Единицы измерения радиоактивности.
| Физическая величина | Единица | Соотношение между единицами | ||
| система СИ | внесистемная | СИ-внесистемная | Внесистемная-СИ | |
| Экспозиционная доза | Кл/кг | Р, рентген | 1 Кл/кг = 3876 Р | 1 Р = 2,58*10-4 Кл/кг |
| Коэффициент погло- щения излучения | Гр, грей | рад | 1 Гр = 100 рад | 1 рад = 0,01 Гр |
| Активность изотопа | Ки, кюри | Бк, беккерель | 1 Ки = 3,7*1010 Бк | 1 Бк = 2,7*10-11 Ки |
| Мощность поглощен- ной дозы (интенсив-ность облучения) | Гр/с | Рад/с | 1 Гр/с = 100 рад/с | 1 рад/с = 0,01 Гр/с |
| Мощность экспозиционной дозы | А/кг | Р/с | 1 А/кг = 3876 Р/с | 1 Р/с = 2,58*10-4 А/кг |
| Эквивалентная доза | Зв, Зиверт | Бэр | 1 Зв = 100 бэр | 1 бэр = 0,01 Зв |
Рассмотрим физический смысл приведенных в таблице величин.
Экспозиционная доза. Отражает количество падающей на объект энергии излучения за время облучения. Вычисляется по формуле:
где dQ – полный заряд ионов одного знака, возникающих в воздухе при полном торможении всех вторичных электронов, образованных фотонами в малом объеме воздуха; dM – масса воздуха в этом объеме.
2. Коэффициент поглощения излучения. Вычисляется по формуле:
где dE – средняя энергия, переданная излучением веществу в некотором элементарном объеме, dm – масса вещества в этом объеме. 1 Гр = 100 рад.
3. Активность изотопа. 1 Беккерель соответствует 1 ядерному превращению в секунду.
4. Мощность поглощенной дозы. Используется для характеристики распределения поглощенной дозы во времени. Отражает количество энергии излучения, поглощаемое в единицу времени единицей массы вещества.
5. Эквивалентная доза. В какой-либо точке ткани определяется уравнением:
Н = ДQN,
где Д – поглощенная доза, Q и N – модифицирующие факторы. Q показывает, во сколько раз ожидаемый для данного вида излучения биологический эффект больше, чем действие рентгеновского излучения мощностью 250 кЭВ. Для гамма- и бета-излучения Q = 1, для альфа-излучения он равен 20. N – произведение всех других модифицирующих факторов. Т.е., если внешнее излучение составляет 3 Р/ч, то человек находившийся под этим воздействием получит за этот час суммарную дозу 3 бэра , если излучаются гамма- и бета-частицы, и 60 бэр, если излучаются альфа-частицы.
1.2. Действие ионизирующих излучений на организм.
1.2.1. Воздействие на клетку.
Радиочувствительность клетки прямо пропорциональна ее митотической активности и обратно пропорциональна степени ее дифференциации [34]. Наиболее чувствительными оказываются ткани с интенсивным делением: эпителиальная, кровь. Наиболее радиорезистентными являются ткани, утратившие способность к делению: мышечная, нервная, костная и хрящевая ткани. Есть и исключения, например, малые лимфоциты – клетки неделящиеся, но гибнет в митозе при дозе 1 Гр 63% от их количества [60].
В клетке радиация может вызвать два вида изменений: клеточных структур и генетического материала (генные мутации и хромосомные аберрации). Соответственно выделяют два вида радиационной гибели клеток: интерфазная (до вступления клеток в митоз) и митотическая. В первом случае предполагают, что смерть наступает в результате окисления липидов клетки и образования радиотоксинов, которые вызывают иммунные реакции, склеивание клеток и их разрушение, а также торможение клеточного деления и повреждения хромосомного аппарата. Во втором случае наступает либо гибель потомков мутантных клеток вследствие их нежизнеспособности, либо невозможности расхождения хромосом в анафазу вследствие изменений структуры ДНК клеток [34]. Какое поколение потомков таких клеток погибнет, зависит от значимости потерянного генетического материала. Выживаемость клеток зависит также от эффективности системы репарации, которая снижается, если повреждается в результате облучения. К тому же поврежденный ген может быть недоступен для восстановления, находясь в неактивном состоянии. 7,4% жителей загрязненных территорий и 3,4% ликвидаторов имеют хромосомные аберрации [23].