Действие радиации на эмбрион

 

ВВЕДЕНИЕ

На организм человека могут оказывать пагубное влияние различные факторы. Будь то лекарственные средства, некачественные продукты питания, плохая экология. Но помимо них существует и опасность воздействия радиации, которая по степени риска нисколько не уступает остальным неблагоприятным условиям.

Для организма беременной женщины радиация является самым опасным фактором, по сравнению с остальными, т.к. радиация, попадая в организм матери, проникает через плаценту к плоду. Актуальность данной темы обусловлена тем, что радиоактивные вещества даже при их однократном поступлении в организм матери могут надолго задерживаться в нем, переходить через плацентарный барьер и быть источником облучения плода в течение всего периода внутриутробного развития. 
          От влияния радиации страдают в первую очередь гормональная система, репродуктивная система и иммунитет. Радионуклиды способны скапливаться в отдельных тканях и органах и оставаться там в течение длительного периода, при этом пагубно воздействуя на здоровье матери и ребенка. Помимо этого, из-за ослабленности иммунитета организм легко поддается воздействию других вирусов.  
          На разных сроках беременности результаты радиационного воздействия могут иметь разные последствия. На ранних сроках в большинстве случаев влияние радиации вызывает гибель плода. На более поздних сроках, если плод не погибает, то вероятнее всего будет иметь некоторые отклонения, вплоть до врожденных уродств. Отклонения могут быть и в нервной системе, которые в дальнейшем перерастают в умственную отсталость. На сроках до 28 недель радиация может вызвать остановку в развитии плода с последующей смертью.

1. Данная работа в краткой форме излагает общую характеристику ионизирующих излучений, рассматривает их действие на женский организм, описывает их влияние на эмбрион, а также особенности внутреннего облучения эмбриона и пути поступления радионуклидов в организм. 
   ИОНИЗИРУЮЩЕЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И ЕГО ВИДЫ

Ионизирующее излучение сопровождало Большой взрыв, с которого и началось существование нашей Вселенной 20 миллиардов лет назад. И теперь, с того времени, радиация постоянно наполняет космическое пространство. С самого рождения Земли радиоактивные материалы вошли в ее состав еще задолго до появления жизни на ней и задолго до открытия радиоактивности. В окружающей среде человека постоянно присутствуют радионуклиды и сопутствующие им излучения. Человек также радиоактивен, т.к. в его живой ткани присутствуют радиоактивные вещества. К счастью или, к сожалению, но организм человека не наделен органами чувств, которые могли бы четко реагировать на радиацию, поэтому ее наличие можно определить только косвенным путем с помощью  медицинской аппаратуры, знаний профессоров, их исследований и детальных анализов.

 

1.1 Альфа излучение

Альфа-излучение (α) — представляет собой поток ядер гелия быстро движущихся, обладающих значительной энергией, положительно заряженных частиц.

Основным источником  α  излучения служат α излучатели — радиоактивные изотопы, испускающие - частицы в процессе распада. Особенностью альфа излучений является его малая проникающая способность. Пробег α - частиц в веществе оказывается очень коротким, однако вдоль короткого пути альфа-частицы создают большое число ионов, то есть обусловливают большую линейную плотность ионизации. Это обеспечивает выраженную биологическую эффективность, которая в 10 раз больше, чем при воздействии рентгеновского и гамма-излучений. При внешнем  облучении тела  альфа-частицы могут вызывать сильные, поверхностные ожоги. При попадании через рот долгоживущие альфа излучатели разносятся по телу потоком крови и оседают в органах ретикулоэндотелиальной системы, вызывая внутреннее облучение организма. Альфа-излучение применяют для лечения некоторых заболеваний. 

1.2. Бета-излучение

Бета-излучение — поток электронов или позитронов, которые в зависимости от энергии излучения могут распространяться со скоростью, близкой к скорости света (300 тыс. км/с). Заряд бета-частиц меньше, а скорость больше, чем у α - частиц, поэтому они имеют меньшую ионизирующую, но большую проникающую способность. Длина пробега β - частиц с высокой энергией составляет в воздухе до 20 м, в воде и живых тканях — до 3 см. На практике β - частицы почти полностью поглощают оконные или автомобильные стекла и металлические экраны толщиной в несколько миллиметров. Одежда поглощает до 50 % бета-частиц.

При внешнем облучении организма на глубину около 1 мм проникает 20—25 % бета-частиц. Поэтому внешнее бета-облучение представляет серьезную опасность лишь при попадании радиоактивных веществ непосредственно на кожу, глаза или же внутрь организма.

 

1.3. Гамма-излучение

Гамма-излучение относится к электромагнитному излучению и представляет собой поток квантов энергии, которые распространяются со скоростью света. Длина волны гамма излучения намного короче, чем у рентгеновского излучения, поэтому она свободно проходит через тело человека и другие материалы без заметного ослабления. Также, может создавать вторичное и рассеянное излучение в средах, через которые оно проходит.  Ионизация, проводимая γ- квантами в среде, примерно в 100 раз ниже ионизации β- частицами. Глубина проникновения в среду зависит от энергии квантов. Самое интенсивное из природных источников γ- излучения ряда тория ослабляется примерно в 20-30 раз слоем воды толщиной 1 м. 

 

Используется в медицине для лечения опухолей, для стерилизации  помещений, аппаратуры и лекарственных препаратов.

 

1.4. Рентгеновское излучение

Рентгеновское излучение возникает при торможении заряженных частиц, чаще всего электронов, в электрическом поле атомов вещества. Образующиеся при этом кванты рентгеновского излучения имеют различную энергию и образуют непрерывный спектр. Максимальная энергия квантов в таком спектре равна энергии налетающих электронов. При прохождении через вещество рентгеновское излучение взаимодействует с электронами его атомов. Для квантов рентгеновского излучения с энергией до 100 кэв наиболее характерным видом взаимодействия является фотоэффект. В результате такого взаимодействия энергия кванта полностью расходуется на вырывание электрона из атомной оболочки и сообщения ему кинетической энергии. С ростом энергии кванта рентгеновского излучения вероятность фотоэффекта уменьшается и преобладающим становится процесс рассеяния квантов на свободных электронах — так называемый Комптон-эффект. В результате такого взаимодействия также образуется вторичный электрон и, кроме того, вылетает квант с энергией меньшей, чем энергия первичного кванта. Если энергия кванта рентгеновского излучения превышает один мэв, может иметь место так называемый эффект образования пар, при котором образуются электрон и позитрон. Следовательно, при прохождении через вещество происходит уменьшение энергии рентгеновского излучения, т. е. уменьшение его интенсивности. 

Причиной применения рентгеновского излучения в диагностике послужила их высокая проникающая способность. В лечебных целях рентгеновское излучение применяется в онкологии, т.к. наиболее чувствительны к рентгеновскому излучению быстроразмножающиеся клетки, т.е. злокачественные опухоли.

 

2. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ РАДИАЦИИ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА

Биологическое действие радиации заключается в ионизации клеток его тела и появления лучевой болезни. На течение болезни, и насколько серьезной она является, будут влиять несколько факторов: количество получаемой дозы радиации, площадь поражения тела и время, в течение которого эта доза была получена.

Получить опасную дозу излучения человек может  от проходящего радиационного облака, от загрязненной поверхности зданий, сооружений, земли. Такое облучение будет называться внешним. Внутреннее облучение происходит, когда человек вдыхает зараженные аэрозоли или употребляет зараженные продукты питания и воду. Также, радиоактивные вещества могут попадать на кожу тела и на одежду человека. Тогда такое облучение будет называться контактным.

Биологическое действие радиации может вызывать следующие эффекты:

• Соматические эффекты. Сказываются только на облученном человеке, на потомство не влияют.
• Детерминироанные эффекты. Нарушаются половые клеточные структуры у облученных людей, что влияет на потомство, которое с большой вероятностью родится с врожденными уродствами и мутациями.

 

1. Соматические эффекты

Соматические эффекты – это последствия воздействия облучения на самого облученного; они проявляются в виде острой и хронической формы лучевой болезни, лучевых ожогов кожи и отдельных органов (катаракта глаз, повреждение половых клеток).

При этом тяжесть заболевания и сам факт его появления являются функцией дозы облучения. Течение лучевой болезни может проходить в стертой или явно выраженной форме, что зависит от суммарной дозы и ритма облучения. В выраженной форме четко различают период первичной реакции, скрытый (латентный) период формирования болезни, восстановительный период и период отдаленных последствий и исходов заболевания. Время проявления первичной реакции (приступ тошноты и рвоты) зависит от дозы облучения. В большинстве случаев лучевая болезнь возникает при дозе более 200 рад. Латентный период – кажущееся клиническое благополучие – колеблется у человека от 14 до 32 суток в зависимости от тяжести поражения. При дозе большей 1 000 рад после первичной реакции почти сразу наступает последняя стадия болезни. При дозе менее 100 рад клинические симптомы острой лучевой болезни не развиваются.

В диапазоне 100-1 000 рад переход к периоду выраженных клинических проявлений особенно четок. Самочувствие резко ухудшается. В зависимости от дозы поднимается температура до 39-40 ºС, на коже, языке и небе появляются высыпания или кровоизлияния. Защитные силы организма ослаблены и угрозой для жизни является возникновение инфекционных осложнений, а также кровоизлияний в жизненно важные органы.

Период восстановления длится 4-8 недель. К концу третьего месяца самочувствие становится вполне удовлетворительным (при дозе 300 рад). Возможные отдаленные последствия – развитие катаракты, увеличение риска заболевания лейкозом, эндокринные нарушения.

Хроническая лучевая болезнь формируется постепенно при длительном облучении дозами, превышающими предельно допустимые. Период формирования болезни совпадает со временем накопления дозы облучения. После снижения облучения до допустимого уровня или полного прекращения наступает период восстановления, а затем следует длительный период последствий хронической болезни

 

 

 

2. Детерминированные эффекты

Детерминированные – биологические эффекты излучения, в отношении которых предполагается существование дозового порога (0,5 ¸ 1 Гр), выше которого тяжесть эффекта зависит от дозы.

Острая лучевая болезнь (ОЛБ)  является одной из главной опасности детерминированных эффектов.  Проявляется как при внешнем, так и при внутреннем облучении. В случае однократного равномерного внешнего фотонного облучения  ОЛБ возникает при поглощенной дозе D ³ 1 Гр и подразделяется на четыре степени:

Степень	Доза, Гр	Последствия
I. Легкая	1,2	смертельный эффект отсутствует
II. Средняя	2,4	через 2 - 6 недель после облучения смертельный исход возможен в 20% случаев.
III. Тяжелая	4,6	в течение 30 дней возможен летальный исход в 50% случаев.
IV. Крайней тяжести	>6	абсолютно смертельная доза;  в 100%  случаев наступает смерть от кровоизлияний или от инфекционных заболеваний вследствие потери иммунитета (при отсутствии лечения). При лечении смертельный исход может быть исключен даже при дозах около 10 Гр.

 

В подавляющем большинстве случаев эти эффекты возникают при кратковременном действии больших доз и больших мощностей доз радиации. Например, при атомных взрывах в Хиросиме и Нагасаки поражающие дозы γ -нейтронного облучения людей (несколько Гр) были реализованы в течение миллионных долей секунды.

Главной отличительной особенностью детерминированных эффектов является их пороговый характер. Иными словами, для возникновения той или иной болезни необходимо достижение неких пороговых уровней доз облучения человека, ниже которых эти эффекты клинически не проявляются.         Степень тяжести детерминированных эффектов напрямую зависит от поглощенной дозы облучения: чем больше доза, тем глубже тяжесть поражения. Например, для кожных покровов порог эритемы и сухого шелушения составляет примерно 3—5 Гр; гибель клеток в эпидермальном и дермальном слоях, приводящая к некрозу тканей, наступает после острого облучения в дозе около 50 Гр.