Радиочувствительность организмов

Введение

Радиочувствительность - чувствительность организма (или его тканей) к действию ионизирующих излучений. Дозы ионизирующих излучений, дающие определенный патологического эффект, у каждого биологического объекта свои, то есть наблюдается различная чувствительность к ним.
Актуальность темы реферата заключается в том, что расширение контактов человека и животных с ионизирующим излучением способствовало проявлению у них различных радиобиологических эффектов на тканевом, органном и организменном уровнях. Знание закономерностей формирования радиобиологических эффектов и репарационных процессов необходимо для разработки методов и приемов защиты организма от радиационного воздействия.
Цель работы – более полное изучение радиочувствительности организмов.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть сущность радиочувствительности, радиочувствительность органов кроветворения, дыхания и зрения, клеток крови, кровеносных сосудов, воспроизводительной системы, систем пищеварения, выделения, сердечно-сосудистой, эндокринной, нервной, а также ранние и отдаленные последствия облучения и другие моменты.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (три главы), заключение и библиографический список, состоящий из десяти источников литературы.
1. Сущность радиочувствительности
Радиочувствительность определяют минимальной дозой ионизирующего излучения, которая вызывает кратковременное изменение физиологической реакции организма. В течение длительного времени понятие радиочувствительности отождествляли с понятием радиопоражаемости. Однако радиопоражаемость характеризуется не кратковременными физиологическими сдвигами в организме, а более или менее длительными нарушениями функции и, как правило, морфологическими изменениями в тканях. Тем не менее, в литературе общепринятым является термин «радиочувствительность», который употребляется как в истинном значении этого слова, так и для оценки радиопоражаемости.
Различные виды животного и растительного мира имеют неодинаковую радиочувствительность (видовая радиочувствительность). Так, например, собаки являются более радиочувствительными животными, чем кролики: при равномерном облучении абсолютно смертельной для собак считается доза 350 р, а для кроликов -- 800--1000 р. Абсолютно смертельная доза общего облучения для человека -- 600--700 р. Радиочувствительность изменяется в зависимости от времени года (сезонная радиочувствительность). Например, радиочувствительность собак и кроликов в осенне-зимний период значительно понижена. Радиочувствительность организма неодинакова в различные возрастные периоды (возрастная радиочувствительность), однако литературные данные по этому вопросу противоречивы. Противоречивы сведения и о половой радиочувствительности. На радиочувствительность оказывает влияние исходное физиологическое состояние организма, а также его индивидуальные свойства (индивидуальная радиочувствительность).[4]
Различия в радиочувствительности имеются не только на уровне целого организма, но и на уровне его тканей, органов, клеток и даже молекул. Например, известно, что морфологические изменения в кроветворной ткани выявляются при сравнительно меньших дозах, чем в мышечной или костной. Молодые, быстро размножающиеся клетки более радиочувствительны, чем зрелые.
Накопленные в радиобиологии сведения по вопросу радиочувствительности широко используют в онкологической практике. Различия в тканевой радиочувствительности позволяют осуществлять лучевую терапию больных злокачественными новообразованиями: молодые, быстро размножающиеся опухолевые клетки обладают сравнительно высокой радиочувствительностью и поэтому при облучении повреждаются скорее, чем клетки здоровых тканей, неизбежно попадающих в облучаемое поле. При лучевой терапии больных учитывают различия в возрастной радиочувствительности. Например, реакция детей на облучение проявляется раньше, чем у взрослых. Принимаются во внимание сведения об индивидуальной радиочувствительности. При оценке исходного состояния больных учитывают повышенную радиочувствительность организма в период менструации, особую радиочувствительность тканей, в частности кожи, при воспалительных процессах.[7]
Усилия радиобиологов направлены на изыскание методов, позволяющих повышать радиочувствительность опухоли при одновременном снижении радиочувствительности окружающих здоровых тканей и всего организма в целом.
2. Радиочувствительность различных систем организма
2.1 Радиочувствительность органов кроветворения, клеток крови и кровеносных сосудов
К органам кроветворения относят: костный мозг, лимфатическую ткань, селезенку, вилочковую железу (или тимус). Кроветворные органы вырабатывают различные клетки крови (эритробласты, миелоциты, мегакариоциты – промежуточные клетки), которые выполняют разные функции в организме. Поэтому при общем облучении организма поражаются органы и вырабатываемые ими клетки, что приводит к нарушению их функций в организме. Доказана прямая связь частоты хромосомных нарушений, обнаруженных в клетках крови, с различными радиобиологическими эффектами, в том числе детерминированными, стохастическими и генетическими эффектами. Нарушение процессов кроветворения и «картины крови» наступает в процессе облучения и развивается пофазно у большинства клеток.
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.[1]
Характерная реакция организма на облучение – это изменение количества лейкоцитов, у которых степень и фазность изменения зависит от дозы. По сравнению с лейкоцитами, эритроциты менее радиочувствительны, т. е. более радиоустойчивы. По радиочувствительности тромбоциты (в норме тромбоциты не имеют ядер) занимают промежуточное положение между лейкоцитами и эритроцитами.
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.
В зонах радиоактивного загрязнения широко распространены сердечно-сосудистые заболевания, связанные с нарушением работы кровеносных сосудов: нарушение сердечного ритма, сосудистая дистония, увеличение или снижение артериального давления, нарушение эластичности артерий головного мозга, нарушение кровоснабжения конечностей, острый инфаркт миокарда, инсульт, поражение центральной нервной системы, атеросклероз артерий конечностей, частота проявления которых через 10 лет после катастрофы возросла в 3–5 раз

. Основной причиной нарушения работы сосудов является поражение эндотелия – внутренних поверхностных клеток сосудов.[2]
2.2 Радиочувствительность воспроизводительной системы
Половые железы всех млекопитающих (семенники и яичники) реагируют на облучение одинаково. В семенниках в процессе сперматогенеза формируются сперматозоиды, а в яичниках – яйцеклетки. При облучении сильнее поражается генеративная функция (гаметогенез) и уменьшается гормональная активность. Повторное, многократное и хроническое облучение вызывает большее поражение половых желез, чем однократное облучение в той же дозе.
Общее облучение организма млекопитающих вызывает более глубокое лучевое поражение семенников, чем их локальное облучение. Облучение организма малыми дозами не вызывает структурных и функциональных изменений семенников. Клетки яичника по радиочувствительности располагаются в следующем порядке: ооциты ІІ порядка в зрелых фолликулах (максимальная радиочувствительность); ооциты І порядка, зрелая яйцеклетка, желтое тело, покровный эпителий яичника. Максимальной радиочувствительностью обладают яичники в раннем возрасте и в период полового созревания. У половозрелого организма яичники наиболее чувствительны к радиации в период созревания фолликулов.
Повреждение генома половых клеток определяется по частоте хромосомных болезней, которые отражают частоту мутаций, или хромосомных нарушений, в половых клетках. Частота спонтанных мутаций (или естественных мутаций) у человека составляет 10,65 % (врожденные уродства и многократные нерегулярно наследуемые болезни). Наиболее опасны мутации, которые не удаляются естественным отбором и представляют опасность для будущих поколений человечества. К ним относят генные мутации, а из хромосомных нарушений – реципрокные транслокации (завершенные обмены между негомологичными участками хромосом). Генетические эффекты в половых клетках самцов выявляют по 4 показателям:
• частота доминантных летальных мутаций;
• частота индуцированных реципрокных транслокаций;
• частота рецессивных летальных мутаций;
• частота аномальных головок спермиев.[10]
Эмбрион состоит из множества делящихся, дифференцированных клеток, обладающих высокой радиочувствительностью. Из первичных стволовых клеток эмбриона закладываются ткани и системы, дающие начало органам и системам плода. Плод имеет все органы и системы взрослого организма. В период внутриутробного развития радиочувствительность зависит от периода или стадии развития. Тип повреждений, в свою очередь, определяется степенью дифференцированности и развития систем и органов в момент облучения.
Доказано, что при общем остром облучении самок прямое действие радиации на плод составляет 95 %, а опосредованное, т. е. через организм матери – 5 %. Изменения в зародыше регистрируются через 2 часа после облучения самки, т.е. гораздо раньше, чем лучевые реакции самки. Пороговая (минимальная) доза, вызывающая аномалии эмбриона и плода человека, не установлена, в то же время для мышей она составляет 0,05 Гр.
Выявляется множество других различных патологий, при этом эффекты могут появляться сразу после рождения (большинство эффектов) и в отдаленные сроки после рождения (онкологические заболевания, умственная отсталость, снижение иммунитета и др.).
2.3 Радиочувствительность иммунной системы
Ионизирующие излучения в любых дозах вызывают функциональные и морфологические изменения в клеточных структурах и влияют на деятельность почти всех систем организма. В результате повышаются или угнетаются иммунологические реакции организма. Иммунная система является высокоспециализированной. Ее составляют лимфоидные органы (костный мозг, тимус, селезенка, лимфоузлы), их клетки, макрофаги, клетки крови (нейрофильные, эозинофильные и базофильные, гранулоциты), система комплемента, интерферон, лизоцим и другие биологические активные вещества. Иммунная система защищает организм от вредных внешних и внутренних воздействий. Основные защитные реакции осуществляют Т-лимфоциты, которые вырабатываются тимусом, и В-лимфоциты, которые вырабатываются костным мозгом, а также фагоциты и ЕК-клетки, или «клетки-киллеры», которые устраняют инородные клетки, тела и вещества. Малые дозы облучения могут способствовать повышению иммунитета. Сублетальные и летальные дозы облучения ослабевают, угнетают и разрушают все механизмы защиты организма.[9]
В облученном организме нарушается процесс фагоцитоза, который осуществляют макрофаги и клетки ретикулоэндотелиальной системы. Этот процесс остается незавершенным, потому что при облучении нарушается связь между процессом захвата частиц макрофагами и ферментативными процессами, под действием которых происходит разрушение инородных частиц.
Работа поврежденных клеток иммунной системы вызывает анемию, атрофию лимфоидных органов, задержку роста, развития и гибель организма. Иммунитет нарушается сильнее всего при лейкопении и анемии, т. е. при подавлении деятельности костного мозга и лимфоидной ткани. Поражение клеток крови приводит к нарушению гуморальных систем иммунитета, т. е. плазмы, сывороточных белков, лимфы и других жидкостей.
2.4 Радиочувствительность системы пищеварения и системы выделения
Все органы пищеварения проявляют различные реакции на ионизирующее излучение. По степени радиочувствительности органы пищеварения распределяются следующим образом: тонкий кишечник, слюнные железы, желудок, прямая и ободочная кишки, поджелудочная железа и печень. Лучевое поражение желудка и кишечника при внешнем облучении возникает при поглощенной дозе 30 Гр и более, при этом тяжесть патологических процессов зависит главным образом от дозы облучения.[8]
В желудке при общем облучении малыми дозами нарушается секреция желудочных желез, поэтому изменяется количество отделяемого желудочного сока и его переваривающая способность.
Слюнные железы на действие облучения отвечают количественными и качественными сдвигами секреции. Интенсивность выделения слюны протекает волнообразно, при этом могут изменяться соотношение составных частей и появляться вещества, не свойственные нормальной слюне.
В поджелудочной железе выявляется переменный характер изменения функции и структуры железы в зависимости от дозы облучения: малые дозы стимулируют образование ферментов, а большие – угнетают выделение панкреатического сока, снижают активность амилазы, липазы, трипсина, инсулина и вызывают кровоизлияния, дегенеративные и некротические процессы в железистой ткани.[6]
Печень относят к радиорезистентным органам