Материал: Экзамен радиобиология готовые ответы

- фоновые (температура, магнитное поле, электронномагнитные излучения вне диапазона видимого света, кислород);

- субстратные (свет, который используется для фотосинтеза, минеральное питание).

При изучении влияния температуры на радиочувствительность семян было установлено, что после нагревания семян при температуре более 35 ^оС возрастает радиоустойчивость, так как уменьшается содержание кислорода и воды в клетках зародыша. При температуре, равной -78 ^оС (температура сухого льда), поражение семян меньше, чем при оптимальной температуре, равной +18…+20 ^оС. У растений максимальная радиочувствительность проявляется при оптимальной для роста температуре, потому что при оптимальных температурных условиях ускоряется деление клеток и усиливается их поражение. Повышение и понижение температуры повышает радиоустойчивость, так как замедляется деление клеток, рост и развитие растений.

Влияние света проявляется, во-первых, при накоплении продуктов фотосинтеза, во-вторых, при изменении содержания кислорода в клетках, в-третьих, при изменении физиологических функций, связанных с ростовыми реакциями. Светозависимая регуляторная система растений называется фитохром (протеин с хромофорной группой), который представлен двумя формами: фитохром-660 (Ф₆₆₀) и фитохром-730 (Ф₇₃₀). Эти формы поглощают свет с разной длиной волны, равной 60 и 730 нм (нанометров). Установлено, что фитохром-660 более активен в клетке, чем фитохром-730. Облучение растений красным и синим светом с длиной волны 660 нм повышает радиочувствительность, а с длиной волны 730 нм – снижает радиочувствительность. На радиоустойчивость вегетирующих растений свет влияет через фотосинтез, в процессе которого из углекислого газа и воды образуется органическое вещество (глюкоза). Однако, свет может также снижать радиоустойчивость через кислородный эффект, который на свету усиливается. Установлено, что кислород образуется при фоторазложении молекулы воды. Накопление продуктов фотосинтеза способствует увеличению содержания сульфгидрильных соединений, веществ с восстановительными свойствами, поэтому у растений, выросших на свету, повышается радиоустойчивость. Растения, выросшие при дефиците света, более радиочувствительны.

Облучение растений, растущих в оптимальных и улучшенных условиях минерального питания, повышает чувствительность их к радиации, потому что усиливается интенсивность деления клеток и возрастает их поражение. Установлено, что такие питательные элементы растений, как фосфор, калий, кальций, снижают поражение растений при облучении их бета- и гамма-излучением. В то же время известно, что азот усиливает радиационное поражение растений.

Явление радиосенсибилизации на семенах и растениях изучено значительно меньше, чем на других объектах. В качестве сенсибилизаторов используют кислород и окись азота.

25. Радиочувствительность живых организмов, органов и систем организма. Критические органы. Коэффициент радиационного риска. Радиочувствительность – это способность организма реагировать на малые дозы радиации, которая проявляется через нелетальные радиобиологические эффекты в организме.

Радиочувствительность организма зависит в основном от двух факторов:

1) величины поглощенной дозы и ее распределения в облучаемом объекте и во времени;

2) радиочувствительности отдельных клеток, тканей, органов и систем организма.

Радиочувствительность живых организмов характеризуют летальные дозы ЛД_50/30 и ЛД_100/30 – это минимальные дозы, которые вызывают гибель 50 или 100 % облученных организмов в течение 30 дней. Живые организмы значительно различаются по радиочувствительности, при этом причины разной радиочувствительности не установлены (таблица 8).

Радиочувствительность организмов зависит от фаз жизненного цикла или от онтогенеза. Для млекопитающих и человека установлено, что максимальной радиочувствительностью обладают эмбрион и плод. Начиная с зародыша и до половозрелого состояния, радиочувствительность организма и органов постепенно понижается, в среднем возрасте – стабилизируется и к старости – повышается.

Тяжесть поражения, включая формирование отдаленной патологии, зависит от величины поглощенной дозы, мощности дозы, вида излучения и физиологического состояния организма.

Т а б л и ц а 8 – Летальные дозы острого облучения, ЛД₅₀, Гр

В таблице 9 приведены данные о тяжести лучевого поражения человека в зависимости от дозы острого внешнего облучения.

По радиочувствительности органы разделяются на три группы:

первая группа – чувствительные органы, которые поражаются при дозе до 1 Гр: красный костный мозг, лимфоидные и половые железы, селезенка, отделы тонкого кишечника;

вторая группа – умеренно чувствительные органы, которые поражаются при дозе 4–8 Гр: пищеварительный тракт, печень, органы дыхания, органы выделения, органы зрения и мышечная ткань;

третья группа – резистентные органы, которые поражаются при дозе 8–10 Гр: нервная, хрящевая и костная ткани, кожные покровы.

Наиболее радиочувствительные органы называются критическими. С их поражением связана гибель организма в определенные сроки после облучения. Клетки критических органов имеют короткий жизненный цикл и высокие темпы обновления (за 1 минуту отмирают и вновь образуются десятки и сотни тысяч клеток). У млекопитающих такими органами является красный костный мозг и другие органы кроветворения, а также желудочно-кишечная система и половые железы. При общем внешнем облучении организма в первую очередь поражается красный костный мозг.

Для характеристики радиочувствительности органов и тканей используют взвешивающий коэффициент органов и тканей (W_т), или коэффициент радиационного риска. При этом радиочувствительность всего организма условно принимается за единицу, а органам и тканям в соответствии с их радиочувствительностью устанавливаются коэффициенты, значения которых меньше единицы. Например, взвешивающий коэффициент для костного мозга составляет 0,12, для щитовидной железы – 0,05, для костной ткани – 0,03. Взвешивающий коэффициент используют для расчета эффективной дозы.

26. Радиочувствительность органов кроветворения, клеток крови и кровеносных сосудов.

Нарушение процессов кроветворения и «картины крови» наступает в процессе облучения и развивается пофазно у большинства клеток.

При общем облучении организма в дозах от ЛД_50/30 до ЛД_100/30 в первую очередь повреждается костный мозг и развивается костномозговой синдром, который сопровождается уменьшением количества клеток в костном мозге и в периферической крови (эритроцитов, лимфоцитов, тромбоцитов и др.), изменением их соотношения и морфологии, нарушением их основных функций в организме. Если клетки не восстанавливаются до нормы, происходит аплазия костного мозга (прекращение деятельности костного мозга и отмирание). В то же время костный мозг способен к регенерации, т. е. к самовосстановлению, которая при среднелетальных дозах наступает через 4–7 суток, и к концу 4-й недели «картина крови» костного мозга приближается к норме.

Лимфатическая ткань является высоко радиочувствительной. При облучении происходит раннее разрушение лимфобластов и лимфоцитов в самой ткани и лимфоцитов в периферической крови. Восстановление кроветворной деятельности происходит за 3 и более месяцев.

В селезенке при ЛД_50/30 прекращается митоз кроветворных клеток, при этом часть лимфоцитов погибает. В результате разрушения клеточных элементов селезенка уменьшается в размере и в массе.

Клетки вилочковой железы (тимуса) – тимоциты или Т-лимфоциты при облучении полулетальной дозой погибают почти полностью в первые сутки. Остаются единичные живые клетки, за счет которых происходит очень долгое восстановление клеток до нормы.

Наиболее радиочувствительными клетками крови являются лимфоциты. Их содержание уменьшается при облучении дозой 1 Гр. При ЛД_50/30 максимальное уменьшение наступает через 1–3 суток, при этом регистрируется нарушение соотношения малых, средних и больших форм (преобладают малые), а также появляются двуядерные клетки, клетки с зернистой цитоплазмой, с вакуолизацией ядер и цитоплазмы, клетки с морфологическими нарушениями, поэтому изменяются активность и функции клеток. У лимфоцитов нет фазности изменения их количества в крови при облучении. Максимальная радиочувствительность наблюдается у В-лимфоцитов, которые вырабатываются в костном мозге. Более радиоустойчивы Т-лимфоциты, которые вырабатываются вилочковой железой.

Характерная реакция организма на облучение – это изменение количества лейкоцитов, у которых степень и фазность изменения зависит от дозы. В изменении количества лейкоцитов при облучении организма выделяют

По сравнению с лейкоцитами, эритроциты менее радиочувствительны, т. е. более радиоустойчивы. При ЛД_50/30 в первые сутки увеличивается количество эритроцитов и содержание гемоглобина в крови на 10–15 %. Затем происходит снижение их количества и через 15–20 суток их содержание уменьшается в 2–3 раза. Появляются клетки неправильных форм, одноядерные и двуядерные, а также клетки с вакуолизацией ядра и цитоплазмы, с разрушенными ядрами. В крови появляются средние эритроциты: эритробласты и нормобласты. Восстановление эритроцитов в организме происходит через 2–5 месяцев.

По радиочувствительности тромбоциты (в норме тромбоциты не имеют ядер) занимают промежуточное положение между лейкоцитами и эритроцитами. При ЛД_50/30 в первые сутки снижается их содержание, а также появляются двуядерные клетки, клетки с нарушением пропорций ядра и цитоплазмы. Восстановление тромбоцитов происходит за 35–45 дней. Одновременно со снижением содержания тромбоцитов снижается процесс поглощения протромбина и процесс свертывания крови, особенно в 1-й и 3-й фазах свертывания. Причинами снижения свертываемости крови являются: во-первых, снижение концентрации тромбопластина и гепарина; во-вторых, повышение фибриногена, который уменьшает скорость перехода белка в фибрин. Возникает фибрин с измененной микроструктурой, который ухудшает свертываемость кровяного сгустка и вызывает его распад, поэтому кровь не свертывается.

Облучение организма вызывает структурные изменения стенок кровеносных сосудов, особенно капилляров. Нарушение и повышение проницаемости сосудов обусловлено непосредственным поражающим действием излучения на стенки кровеносных сосудов и опосредованным действием – влиянием эндотоксина. Эндотоксин через ряд реакций усиливает выход гистамина, который нарушает стенки сосудов. Повреждение кровеносных сосудов в организме приводит к накоплению бактериальных эндотоксинов. Поражение кровеносных сосудов проявляется в виде двух типов кровотечений: 1) точечные и разлитые кровоизлияния; 2) наружные и внутренние кровотечения. Они проявляются в виде кровоизлияний на коже, кровотечений из носа и десен, кровавых диареи и рвоты. Часто идут одновременно два процесса: снижение свертываемости крови и повреждение кровеносных сосудов.