Иондаушы радиацияның биологиялық нысандарға әсер ету механизмі туралы жалпы мәліметтер

Қоршаған ортаның бірегей факторларының бірі – бұл, әр түрлі түрдегі иондаушы сәулеленулер. Олар белгілі бір тіндерге немесе ағзаның жүйелеріне таңдамалы түрде әсер етпейді. Бұл жағдайда белсенді сәулеленудің ағзаға сіңген энергиясының салдары, бір қарағанда сәулеленуге ұшыраудан алған дозасына мүлде эквивалентті емес сияқты көрінеді. Тіпті, өлімге әкелетін дозаларда да биологиялық тіндердегі ионданған молекулалардың саны көп болмайды. Бұл фактордың ерекшелігі, сондай-ақ, біздің сезім мүшелеріміз иондағыш сәулеленуді сезбейтіндігімен білінеді, яғни біз сәулелену кезінде қоршаған ортаның қасиеттерінің өзгергенін температурасы бойынша да, шуы, жарығы, қысымы, исі мен түсі т.б. бойынша да, сезбейміз. Адам ағзадан апат сигналын қабылдамайды, сондықтан үлкен дозада сәулеленуге ұшырауы мүмкін. Алайда, иондағыш сәулеленудің кез-келген әсері ағза үшін парықсыз еместігі анықталған.

Молекулалардың біріншілік радиациялық-химиялық өзгерістерінің негізінде екі механизм жатыр:

· тікелей әсер ету, бұл кезде молекула иондаушы сәулелермен өзара тікелей әсерлесуі кезінде өзгеріске ұшырайды;

· жанама әсер ету, бұл кезде өзгеріске ұшырайтын молекула энергияны тікелей электроннан емес, басқа молекуладан алады.

ИС әсер еткеннен кейін, ағзаның зақымдануы бірнеше кезеңде жүретінін зерттеушілер дәлелдеген

Бірінші кезеңі – физикалық, ол сәулеленудің энергиясын сіңіру үрдістерімен сипатталады. Бұл кезде, кез келген молекуланың энергияны сіңіруі, оның химиялық құрылымына байланысты емес. Молекулалардың әрбір түрінің сіңірген энергиясының мөлшері, шамамен олардың салыстырмалы салмағына пропорционал болады. Тірі жасушалардағы органикалық және бейорганикалық молекулалар энергияның шамамен, 25%, ал су – 75% сіңіретіні белгілі. Нәтижесінде, ионданған және қозған атомдар мен молекулалар түзіледі.

Екінші кезеңі – физико-химиялық, бұл кезеңде сіңірілген энергияның молекулалар ішінде және олардың арасында қайта бөлінуі жүреді, сонымен қатар, бос радикалдар түзіледі.. Энергияның көп бөлігін су сіңіретіндіктен, нәтижесінде су радиолизінің өнімдері (Н^●, ОН^●, «гидраттанған электрон», Н⁺, ОН^-, Н₂О⁺, Н₂О^-, Н₃О) түзіледі.

Үшінші кезеңі – химиялық, бұл кезеңде бос радикалдардың өздерінің арасында да, және олармен интактылы молекулалардың да арасында реакциялар жүреді, бұл кезде құрылымы мен функционалдық қасиеттері өзгерген молекулалардың кең спектрі пайда болады. Сәуле әсерінің негізгі биологиялық эффектісі Н^●, ОН^● және әсіресе НО₂ (гидропероксид) сияқты радикалдарға байланысты деп есептеледі.

Иондағыш сәулеленудің ағзаға әсерінің бөл көрсетілген алғашқы үш кезеңі біріншілік немесе биологиялыққа дейінгі ретінде бағаланады, олардың ұзақтығы өте қысқа, 10^-16 –10^-3 с аралығында болады.

Төртінші кезеңі – биологиялық, оның ұзақтығы секунд – жылдармен есептеледі, бұл кезеңде биологиялық құрылымдардың барлық деңгейлеріндегі: жасуша ішіліктен ағзалыққа дейінгі зақымданулар ізбелес дамуымен сипатталады

Тіндерде спецификалық радиациялық-химиялық айналымдар жүреді. Одан әрі қарай молекулалық құрылымдардың радиациялық зақымдануы жасуша элементтерінің физиологиялық қасиеттері мен зат алмасуының әр түрлі түрлерінің өзгеруіне алып келеді. Нуклеин қышқылдары алмасуының бұзылуына байланысты, жасушаның ядролық аппаратының зақымдануы, жалпы сәулелік зақымданудың маңызды элементтерінің бірі болып табылады. Бұл кезде пайда болатын түрлі зат алмасу үрдістерінің үйлесімінің бұзылуы, сәулеленуге ұшыраған ағзаның функционалдық және құрылымдық өзгерістерінің негізі болып табылады

Радиацияның соматикалық және ұрықтық жасушаларға әсер ету механизімінде принципиалды айырмашылық жоқ. Екеуі де бірдей зақымданады, бірақ зақымданудың салдары әр түрлі болады. Мутациялар бір-ақ рет пайда болып, ДНҚ конвергентті редупликациясы нәтижесінде, тұрақты болып қалады, олар, кейінгі жасуша ұрпақтарының барлығына да беріліп отырады. Осыған байланысты, генетикалық зақымданулар үшін әсер ету табалдырығы болмайды, яғни иондаушы әсердің кез-келген акті қауіпті. Соматикалық жасушалардағы мутациялар, оларды өлімге немесе жаңа қасиеттердің пайда болуына, мысалы малигнизацияға әкеп соғуы мүмкін.

Иондаушы сәулелердің клиникалық эффектілері, тек жеке жасушалар мен тіндердің зақымдануына ғана емес, сонымен қатар ағзаның әр түрлі физиологиялық жүйелерінің көптеген жүйкелік-гуморальдық және эндокриндік өзара байланыстарының бұзылуына да байланысты болады.

Биологиялық құрылымның әрбір деңгейіне тән өзінің зақымдайтын дозалары болады. Әр түрлі деңгейдегі биологиялық формациялардың зақымдануының жасырын кезеңі де әр түрлі болады. Молекула деңгейінде ол болмайды, биологиялық тін деңгейінде (қанда) үлкенірек, ал тұтас ағза деңгейінде, одан да үлкен болады. Осыған байланысты, жасушадағы өзгерістер ертерек пайда болатыны, қанның құрамының бұзылуы үшін, шамамен 250 мЗв доза қажет, ал сәуле ауруының клиникалық көрінісі 500 мЗв – 1000 мЗв дозада байқалады.

Адамның ішкі сәулеленуге ұшырауы қауіпті, себебі фотондарының энергиясы 1Мэв шамасында болатын цезий-стронций сәулелендіргіштері (техногенді) тіндер мен зат алмасу үрдістеріне енуі кезінде олармен өзара әрекеттесуі, сәулеленуге ұшырайтын зат атомдарының табиғи химиялық қасиеттері мен валенттік қабықшаларының бұзылуына әкеп соғады. Бұндай үрдіс, табиғи емес биохимиялық реакциялардың басталуына, биологиялық құрылымдардың бұзылуына алып келеді.