БИОЛОГИЧЕСКОЕ ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЕЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Уже более ста лет интерес к природе биологического действия ионизирующего излучения подогревается так называемым «радиобиологическим парадоксом». Суть его заключается в том, что передача излучением мизерной энергии телу человека способна привести к катастрофическим последствиям.

Представим, что телу человека с массой 100 кг была передана тепловая энергия, равная 1000 Дж. С точки зрения молекулярной физики последствия такого воздействия просто ничтожные. Оно приведет к кратковременному повышению температуры тела человека не более чем на две тысячных градуса.

Если телу человека та же энергия будет передана g-излучением, то последствия будут трагические. Такое облучение характеризуется средней по телу поглощенной дозой, равной 1000 Дж/100 кг = 10 Гр. Трагический опыт радиационных аварий показывает, что такое облучение с большой вероятностью приводит к гибели человека уже через 10 – 20 дней.

Тепловая энергия, переданная телу человека, равномерно и сколь угодно малыми порциями распределяется между всеми молекулами вещества. Поэтому в рассматриваемом выше случае энергия, переданная каждой молекуле, настолько мала, что ее воздействие не способно разрушить ни одной молекулы.

Энергия ионизирующего излучения передается не всем молекулам вещества, а лишь их малой части при взаимодействии заряженных частиц с атомами и молекулами. Передача энергии приводит к значительным изменениям отдельных молекул – их ионизации или возбуждению, которые могут разрушить молекулу. Воздействие ионизирующего излучения на живые объекты вызывает существенное изменение свойств биологических макромолекул, важных для существования клеток. Несмотря на относительно малое число таких первичных повреждений, их оказывается достаточно для возникновения видимого биологического эффекта.

Согласно современным представлениям биологические эффекты излучения делятся на детерминированные и стохастические (табл. 4.1). Основной мишенью для излучения является клеточное ядро. Клетки, из которых состоят органы и ткани человека, различны, но среди них можно выделить две большие группы. К первой относятся мужские и женские половые клетки, в результате слияния которых может возникнуть человеческий зародыш. Ко второй группе – к группе соматических клеток – относят все остальные клетки тела человека. В основе развития детерминированных эффектов лежит гибель соматических клеток (клеток органов и тканей) под действием больших доз излучения. В основе развития стохастических эффектов лежит изменение природы клеток под действием излучения. При малых дозах облученные клетки хотя и повреждаются излучением, но выживают и приобретают новые качества, передающиеся их потомкам. Такие клетки называют клетками-мутантами.

Таблица 4.1

Общая классификация биологических эффектов ионизирующего излучения