Радіочутливість живих організмів

Дози іонізуючих випромінювань, що дають певний патологічного ефект, у кожного біологічного об'єкта свої, тобто спостерігається різна чутливість до них.

При високих дозах опромінення частина клітин повністю втрачає здатність до поділу. При малих дозах розподіл затримується на деякий час, а потім може стати навіть вищим від початкового. Отже, реакція різних структурно-функціональних біологічних систем на опромінення не однозначна. Тому введено поняття радиочувствительности ірадіостійкість або радиорезистентности.

Радіочутливість - порівняльна характеристика ступеня структурно-функціональних порушень різних клітин, тканин і організмів при впливі на них однією і тією ж дози іонізуючого випромінювання.

Інша формулювання відображає граничне стан, що показує здатність різних клітин, тканин і організмів реагувати на мінімальні дози опромінення структурно-функціональними змінами.

Радіостійкість - здатність клітин, тканин і організмів переносити високі дози іонізуючого опромінення. За оціночний критерій береться летальна або напівлетальні доза.

Встановлено, що швидкість ділення клітин на різних стадіях розвитку тканин і організмів дуже різна і що з її збільшенням при гострому опроміненні радіочутливість цих клітин підвищується. Причому, вони більш чутливі до опромінення на ранніх стадіях розвитку, особливо на ранніх стадіях клітинного ділення - ділення ядра.

У 1906 році Бергоньє і Трибондо сформулювали закономірність, яка відображатиме радіочутливість клітин і тканин, згідно з якою вона прямо пропорційна рівню організаії, інтенсивності репродуктивних і обмінних процесссов і обернено пропорційна ступеню диференціювання цих структур.

У 1906 році Бергоньє і Трибондо сформулювали закономірність, яка відображатиме радіочутливість клітин і тканин, згідно з якою вона прямо пропорційна інтенсивності репродуктивних і обмінних процесссов і обернено пропорційна рівню організації і ступеня диференціації цих структур.

Радіочутливість живих організмів є найважливішою проблемою серед питань, що розробляються сучасної радіобіологією.

З'ясування природи радиочувствительности необхідно для розуміння реакцій тієї чи іншої біологічної системи на радіаційний вплив. Практичне значення проблеми визначається насамперед необхідністю вироблення заходів, які модифікують променеву реакцію організмів, їх тканин, органів і систем, що знижують або збільшують променеве ураження останніх.

Радіочутливість - порівняльна характеристика ступеня структурно-функціональних порушень різних клітин, тканин, органів і організмів при впливі на них однією і тією ж дози іонізуючого випромінювання.

Згідно іншому формулюванні під радиочувствительностью розуміється граничне стан, що показує здатність різних клітин, тканин, органів і організмів реагувати структурно-функціональними змінами на мінімальні дози опромінення.

Радіостійкість - здатність клітин, тканин і оргнізму переносити високі дози іонізуючого опромінення. За оціночний критерій береться летальна або напівлетальні доза.

Отже, чим менше поглинена доза іонізуючого випромінювання, на яку виникає реакція біологічної системи, тим радіочутливість її вище, і, відповідно, чим більше поглинена доза іонізуючого випромінювання, яка переноситься біологічною системою зі збереженням життєздатності, тим вище її радіорезистентність.

Чутливість різних біологічних структур від клітин і до цілісних організмів до впливу іонізуючих випромінювань варіює в широких межах і залежить від їх структурно-функціональних особливостей.

Розрізняють клітинну, тканинну, органну і організмовому, видову і індивідуальну радіочутливість.

Радіочутливість підвищується при пригніченні ендокринної та імунної систем, порушення центральної нервової системи, наявності хронічних захворювань життєво важливих органів і систем, голодуванні, екстремальних температурах і інших несприятливих факторах, що знижують захисні сили організму.

За радиочувствительности найбільший інтерес в світі тварин представляють ссавці, в т.ч. і людина. Однак найбільш вона вивчена у дрібних тварин при експериментальних дослідженнях.

Для характеристики радиочувствительности опромінених тварин і рослин введений оціночний критерій - летальна доза, тобто мінімальна доза іонізуючих випромінювань, яка призводить до загибелі відповідно 50, 75 або 100% особин. Вона скоріше відображає радиорезистентность, ніж радіочутливість і тому її ще можна назвати критичною дозою.

Для тварин і людини за оціночний критерій летальної дози прийняті ЛД50 / 30. ЛД75 / 30 і ЛД100 / 30. тобто через 30 діб гине 50, 75 або 100% опромінених особин.

Встановлено, що для більшості пологів ссавців напівлетальні доза не перевищує 4-5 Гр, а летальна 8-9 Гр. Серед домашніх тварин найбільш радіорезистентність кролики (ЛД50 = 8-10 Гр). При цьому молоді тварини більш радіочутливі.

Серед тварин інших класів більш високої радіочутливості, ніж у ссавців мають: з хребетних - птахи (ЛД50 = 8-25 Гр), риби (ЛД50 = 5-20 Гр), амфібії (ЛД50 = 25-30 Гр). У плазунів ЛД50 коливається в широких межах: від 15-20 Гр у черепах і до 80-200 Гр у змій.

Безхребетні мають більшу резистентність. ЛД50 у них становлять 50-300 Гр, а ЛД100 = 100-500 і навіть 1000 Гр.

Для молюсків ЛД50 коливається від 20 до 200 Гр, членистоногих - від 100 до 1000 Гр, кишковопорожнинних - від 50 до 2500 Гр, амеб - від 1000 до 3000 Гр, інфузорій - від 3000 до 7000 Гр.

Мохи і водорості ще більш радіорезистентність. Відомо, що деякі з них живуть в водяних теплообмінних контурах діючих атомних реакторів.

В результаті багаторічних досліджень і спостережень була складена шкала радиочувствительности клітин, тканин, органів, систем, цілісних організмів, різних видів тварин, людини і рослин.

Залежно від ступеня структурних порушень в клітинах розрізняють величину дії іонізуючих випромінювань:

незначне: жири, хромофільное речовина, пігментні зерна;
виражене: сітчастий апарат Гольджі, нейро- і міофібрили;
різко виражене: ядро клітини, особливо хромосомний апарат ядра.

Зміни розмноження і росту клітин під впливом іонізуючого випромінювання здійснюватиме протікають з різною інтенсивністю. Розмноження змінюється в більшій мірі, ніж зростання і збільшення маси і об'єму клітин. Інтенсивна репродуктивна функція і пояснює високу радіочутливість.

Мітоз клітин деяких тканин тварин прискорюється при малій потужності дози - 0,1 Р / хвилину. Великі потужності дози різко гальмують, а потім і припиняють мітоз.

В життєвому циклі клітини багатоклітинного організму розрізняють:

митотический або проліферативний цикл, коли відбувається комплекс взаємопов'язаних і детермінованих хронологічно подій в процесі підготовки клітини до поділу і протягом самого поділу;
період виконання клітиною спеціальних функцій;
період спокою, коли клітина може почати підготовку до мітозу або стане на шлях спеціалізації.

У мітотичного циклу розрізняють чотири періоди:

1. пресинтетичний або постмітотіческіх - G1

2. синтетичний - S

3. постсинтетичний або премітотіческій - G2

У мітозі розрізняють фази:

· Профази - перша стадія поділу клітини: конденсація і спирализация хромосом, руйнування ядерної оболонки;

· Прометафаза - форміроваіне апарату клітинного ділення;

· Метафаза - рух хромосом до центру клітини і поділ сестринських хромосом;

· Анафаза - розбіжність хромосом до полюсів клітини;

· Телофаза рання і пізня - кінцева фаза поділу клітини: утворення оболонки навколо з кожної груп хромосом, які зібралися біля полюсів; поділ тіла клітини; руйнування мітотичного апарату; освіту ядерець.

Встановлено, що у клітин до іонізуючих випромінювань радіочутливість в митотический або проліферативний цикл значно вище.

Найбільша радіочутливість до іонізуючих випромінювань у клітин відзначається в період мітозу і особливо в стадію профази.

Гіпотези пояснюють причини порушення поділу клітин:

Руйнування речовин, що стимулюють мітоз - ауксинов.
Порушення проникності клітинних мембран - цитоплазми і ядерних мембран.
Накопичення речовин, що гальмують поділ клітин - АТФ, яка розщеплюється аденозінтріфосфатаза. Остання руйнується при опроміненні.
Порушення синтезу нуклеїнових кислот внаслідок нестачі ДНК.
Пошкодження хромосом - хромосомні аберації, перебудови.

Встановлено, що при пошкодженні хромосомної ДНК розподіл клітини затримується, а потім вона зазвичай гине.

Розрізняють загибель клітин внаслідок опромінення:

в інтерфазу, тобто до вступу клітини в мітоз - смерть під променем;
в репродуктивну стадію - при першому ж після опромінення митозе.

Асинхронне поділ клітин, тканин і органів визначає в них наявність одночасно клітин з різною радіочутливість до радіорезистентність, усредняя, таким чином, для кожного виду тканин і органів їх радіочутливість в тих чи інших умовах їх життєдіяльності.

Клітини тканин, що знаходяться в стані поділу, тобто проліферації, відповідно до закону французьких дослідників-фізіологів І. Бергоньє і Л. Трибондо мають високу радіочутливість.

Тканини і органи, пошкодження яких при опроміненні організму викликає суттєві порушення його життєдіяльності аж до загибелі, називають критичними.

Радіочутливість тісно пов'язана з віком. Молодняк і старі тварини більш чутливі до радіації, ніж організми зрілого віку. Перші в силу того, що в їх організмі багато активно діляться клітин, що регулюють системи недостатньо досконалі. Більш висока радіочутливість у старих тварин пов'язана з уповільненням процесів регенерації і компенсації.