Глава 3. Патогенна дія променевої енергії. Ультрафіолетове і лазерне випромінювання, іонізуюча радіація
допущено
Всеросійським навчально - методичним центром
по безперервному медичної та фармацевтичної освіти
Міністерства охорони здоров'я Російської Федерації
як підручник для студентів медичних інститутів
3.1. види випромінювань
- Лазери - монохроматичне випромінювання в області від інфрачервоних до ультрафіолетових (довжина хвилі більше 760 нм або менше 400 нм).
- Ультрафіолетове випромінювання (довжина хвилі менше 480 нм).
- Іонізуюча радіація (альфа- і бета-частинки і гамма-промені).
Найменша проникаюча здатність у ультрафіолетових променів (затримуються шкірою), потім - у лазерних променів (проникаюча здатність 2-2,5 см, тобто шкіра і підшкірні шари), у іонізуючої радіації: альфа-частинки затримуються шкірою, бета-частинки проникають на глибину 2-2,5 см, гамма-промені безперешкодно проходять через все тіло.
3.2. Молекулярні механізми дії, що ушкоджує випромінювань
Твердо встановленим фактором є те, що первинні ураження при дії випромінювань різних видів розвиваються на рівні клітини в результаті фізико-хімічних реакцій і біологічних наслідків. Біологічні ефекти випромінювання залежать від дози і тривалості дії, що змінюють вираженість фізико-хімічних взаємодій випромінювання з молекулами. При дії різних видів випромінювання на біологічні об'єкти можна розрізнити два механізми: прямий і непрямий. 3.2.1. Прямий механізм [показати]
Прямий механізм при ультрафіолетовому і лазерному випромінюваннях пов'язаний з порушенням атомів. При цьому перехід електрона на більш віддалені від ядра орбіти призводить до підвищення реакционноспособна таких атомів. В цілому, це викликає підвищення хімічної активності функціональних груп білків, азотистих основ нуклеїнових кислот. В результаті вони вступають в хімічні реакції між собою. Наприклад, утворюються подвійні кільця піримідинових основ (Рис. 3), незворотні зшивання ДНК з білком, розриви нитки ДНК, що і становить молекулярну природу мутацій. Відбувається і пошкодження білкової молекули.
Пряма дія іонізуючої радіації, яка має у багато разів більшою енергією, на противагу ультрафіолетового і лазерного випромінювання, пов'язано не з порушенням атомів, а з їх іонізацією (тому і випромінювання називається іонізуючим), внаслідок виштовхування електрона з зовнішньої орбіталі. При дії на біологічні молекули патологічні наслідки такі ж, що і при ультрафіолетовому і лазерному випромінюваннях (пошкодження білкової молекули, мутації).
3.2.2. Непрямий механізм [показати]
Непрямий ефект випромінювань виявляється при дії на водні розчини біомакромолекул. Організм являє саме такий приклад: фактично "це 70 кг води, поставлених на ноги". Перший етап непрямої дії випромінювання - утворення вільних радикалів і перекисне окислення ліпідів біомембран. В організмі швидше за все іонізації піддається вода. У процесі її іонізації утворюються вільні радикали наступних типів: Н +. ВІН -. Подальші патологічні зміни пов'язані з дією цих продуктів радіолізу води. Підтвердженням цьому є висока радіостійкість білків-ферментів в лиофилизированном стані.
3.3. Види патологічного дії вільних радикалів
Вільні радикали Н + та ОН - можуть прямо взаємодіяти з найбільш реакційноздатними тіоловими групами білка, викликаючи інактивацію білків-ферментів або порушення функцій структурних білків. Взаємодія з азотистими основами ДНК призводить до мутацій. Ці реакції протікають в анаеробних умовах.
У присутності кисню, поряд з радіоліз води, можливе утворення О - 2 (суперокісного радикала), що веде до створення гідроксильного радикала (ОН) і запуску вільно-радикальної реакції окислення ліпідів в присутності атмосферного кисню. Реакції цього типу мають вирішальне значення для патогенезу багатьох патологічних станів, тому що вони призводять до ураження біологічних мембран, що в даному випадку становить біологічний етап дії випромінювань. Відомо, що біомембрани представляють собою "ліпідне озеро, в якому плавають айсберги білків". Ліпіди обумовлюють бар'єрну функцію зовнішніх (плазматичних) і внутрішніх (мітохондрії, лізосоми, ендоплазматичнийретикулум) мембран клітини для водорозчинних речовин.
Наслідки пошкодження бпомембран:- Підвищення проникності плазматичних мембран призводить до порушення мембранного потенціалу і виходу внутрішньоклітинних ферментів, вітамінів і мікроелементів в кров.
- Надходження всередину клітини натрію, набухання мітохондрій, порушення їх енергетичної функції.
- Перекисне окислення ліпідів мембран лізосом викликає збільшення їх проникності і вихід всередину клітини лізосомних ферментів, що є для клітини згубним тому
- лізосомні ферменти викликають подальший розпад макромолекул, в тому числі білка, нуклеїнових кислот;
- поряд з цим, відбувається і вихід із стовбурових клітин БАВ, що викликають порушення мікроциркуляції і кровообігу в органах і тканинах. Продукти розпаду тканин надають подальший токсичний ефект.
- Ядерні мембрани - пошкодження ядра і генетичного матеріалу.
Особливо добре дію випромінювання вивчено на генетичному матеріалі. При досить великих дозах відбувається пригнічення мітотичної активності клітин, що є одним з найважливіших проявів біологічної дії випромінювання. Звідси зрозуміла чутливість пухлинних і інших швидко проліферуючих тканин до дії випромінювань. В першу чергу, випромінювання зачіпає з цих швидко проліферуючих тканин лімфоїдну тканину, слизову тонкого кишечника, кістковий мозок, статеві залози, пухлинну тканину.
Клінічні безпосередні та віддалені наслідки- Безпосередньо після впливу. Наприклад, іонізуюча радіація викликає променеву хворобу, лазерне випромінювання - пошкодження сітківки ока, ультрафіолетове випромінювання - опік шкіри і склери очей, слизової оболонки ротової порожнини, губ.
- Віддалені наслідки. В результаті поразки соматичних клітин виникають соматичні мутації, що ведуть до утворення злоякісних пухлин. При мутації генофонду клітин статевих залоз виникають генетичні дефекти, що передаються у спадок.
3.4. Ультрафіолетове (УФ) випромінювання
УФ-випромінювання людина піддається від природних (сонце) і штучних джерел (в промисловості, лікарнях і біологічних лабораторіях, школах).
Види УФ випромінювання:- УФ-С (200-280 нм) - не робить серйозного шкідливої дії, тому що поглинається шаром озону в стратосфері;
- УФ-В (280-320 нм) - володіє найбільшим впливом на організм;
- УФ-А (280-400 їм) - про нього відомо найменше, саме по собі не виявляє біологічного ефекту, але в присутності ряду хімічних речовин (тетрациклін) надає фототоксичних, фотоалергічні, фотоконцерогенное дії.
3.4.1. Шкідливі ефекти УФ
3.4.1.1. Місцеві гострі.
До них відносяться "сонячний опік" шкіри, слизової порожнини ртa, кон'юнктиви і рогівки ока. Патогенез: УФ збільшує утворення вільних радикалів і активує перекисне окислення ліпідів, що викликає пошкодження мембран лізосом і вивільнення їх протеолітичних ферментів, а також пошкодження мембран мастоцитів (огрядних клітин) із звільненням біологічно активних речовин (гістаміну, лейкотрієнів), що викликають гіперемію, набряк, некроз клітин, тобто картину запалення.
Захисний механізм від дії УФ - це засмага, який представляє собою міграцію меланіну збазальних шарів шкіри в поверхневі, де він відображає світло.
Поразка очей протікає в формі фотокератиту і фотокон'юнктівіта (зварювальники, альпіністи). Характерний симптом - відчуття "піску" в оці. Патогенез той же. Але захисних механізмів, як у шкіри, немає. Клінічні прояви зазвичай проходять через 48 годин. 3.4.1.2. Місцеві хронічні.
До них зараховують "старіння" шкіри, запальні зміни губ (хейлітов). Працюючі на відкритому повітрі (рибалки, сельхозрабочие, дорожники) часто виглядають старше, ніж службовці. Патогенез: дегенерація колагену шкіри, слизової губ в результаті шкідливої дії УФ.
3.4.2. Спільна дія УФ випромінювання
Інша патологічний стан, пов'язаний з дією УФ, набагато більш грізне і називається пігментна склеродермія, завершується летальним результатом уже в юнацькі роки. Це захворювання пов'язане з патологічною мутацією структурного гена, що кодує біосинтез ДНК-ендонуклеази.
Повернемося до механізмів генетичного гомеостазу, їх фактично два:- Ми вже говорили про систему імунного нагляду, яка розпізнає і елімінує мутував і стали чужорідними клітини.
- Крім цього механізму, діючого на рівні цілого організму, є інший, який працює безпосередньо на рівні ДНК - це ферментативний механізм ліквідацій пошкоджень ДНК. В ході еволюції виникли захисні механізми гомеостазу, серед яких значну роль відіграє спосіб ферментативної ліквідації пошкоджень, викликаних в ДНК людини УФ випромінюванням. Механізм цей функціонує за принципом "вирізати і зшити" (Рис. 5).
Так ось, розрізання мутованого ділянки ДНК, видалення продукції фотореакції УФ випромінювання і ДНК по кордоні з нормальним ділянкою ДНК здійснюється ендонуклеази. Потім виник в нитки ДНК проміжок відновлюється в ході ресинтезу ДНК-полімеразою, а кінці зшиваються лігази. В результаті неправильного функціонування цієї системи патологічні мутації, що виникають при дії УФ будуть збережені. Особливо високою чутливістю до УФ володіють люди, які страждають пігментного склеродермией. У них на відкритих ділянках шкіри утворюються опіки, в 50% переходять в карциному, від якої пацієнти і гинуть. А в фібробластах шкіри при пігментного склеродермії виявляється недостатність ДНК-ендонуклеази. Її активність становить 10-20% нормальної.
3.5. лазерне випромінювання
Дія лазерного випромінювання відбувається в стотисячні частки секунди і тому не викликає відчуття болю. Найбільшою чутливістю до лазерного випромінювання мають забарвлені, пігментовані тканини.
Механізми пошкодження дії лазерного випромінювання: на додаток до основного, свободнорадикальному (1), передбачається ще й термічне (2), а також кавітаційне дію (3).
Термічний опік, може бути пов'язаний з тим, що тканина просто поглинає енергію ІК частини спектру випромінювання, що може привести до теплової інактивації білка (втрата третинної структури - кип'ятіння).
Кавітаційне дію - пов'язано з швидким підвищенням температури до рівня, при якому відбувається швидке випаровування рідкої частини клітини. Це призводить до своєрідного вибуху - утворення мікропорожнини з підвищеним тиском і розповсюджується від неї в сторони ударної хвилі, що розриває тканини. Даний ефект лежить в основі роботи лазерного скальпеля.
У той же час, при дії газових (аргон, гелій, неон) оптико-квантових генераторів, теж володіють ушкоджувальним біологічною дією, відбувається збільшення температури тільки на 7 ° С, що виключає термічну природу пошкодження і фактор ударної хвилі.
Тому, найбільш імовірним є все-таки вільно-радикальний механізм шкідливої дії лазерного випромінювання. Освіта вільних радикалів було виявлено в меланінсодержащіх тканинах і шкірі чорних мишей, а також пігментних ділянках шкіри морських свинок.
3.5.1. Дія лазерного випромінювання на організм
Очі - найбільш чутливий орган. При дії лазерного випромінювання в області зображення променя на сітківці відбувається знебарвлення пігменту сітківки очного дна. При подальшому збільшенні енергії відбувається розрив судинної оболонки і виникнення подсетчаточних крововиливів. У міру збільшення енергії утворюється зона некрозу паличок і сітківки з її відшаруванням навколо дефекту і крововилив в склоподібне тіло. Через добу розвивається запальна реакція, що завершується утворенням рубця. При відшаруванні сітківки це явище використовується для її "приварювання". Короткий час експозиції виключає необхідність анестезії. Метод широко використовується в Красноярському міжобласному центрі мікрохірургії ока в клініці імені професора П.Г.Макарова.
Шкіра - інший критичний орган по відношенню до дії лазерного випромінювання, але менш чутливий, ніж очей. Спостерігається чітка пряма залежність ефекту від пігментації. Це явище використовується для видалення татуювань, лазерної рефлексотерапії (голкотерапія).
В області впливу лазерного випромінювання виникає ефект, що нагадує опік. Дуже мало відомо про хронічних впливах лазерного випромінювання на шкіру. Разом з тим, лазерне випромінювання використовується при хронічних афтозних стоматитах, при гострих запальних процесах (ангіні і т.д.) з метою стимуляції регенерації.
Пухлини - в дослідах на культурах клітин і тканин, на перещеплюваних штамах пухлин тварин і людини, які ви видалили з організму і in situ пухлинах людини показано, що при дії лазерних променів спостерігається їх негайне руйнування, або регресія. Вважається, що причиною може бути руйнування мембран, інактивація ферментів. Наявні, хоча і мізерні факти вказують на те, що особи, які можуть бути під впливом лазерного випромінювання, повинні проходити регулярний медогляд, до складу якого ретельне обстеження органу зору.
3.6. Дія іонізуючого випромінювання на організм
Променева терапія, аварії атомних реакторів, ядерний вибух викликають променеву хворобу, що вказує на наявність загальних реакцій організму на променеву дію. Іонізуюче випромінювання діє на клітини тим сильніше, ніж клітини молодше і менш диференційовані, чим довший вони знаходяться в стані мітозу. Тому найбільш чутливі кроветворная система, лімфовузли, селезінка, кістковий мозок, статеві залози, слизова шлунково-кишкового тракту, в тому числі слизова порожнини рота. Високої радіостійких володіє печінку, скелет, нирки і центральну нервову систему. Так, наприклад, абсолютно смертельної одноразовою дозою для людини є 600 рентген, а церебральна форма променевої хвороби виникає від застосування дуже великих доз, починаючи з 10000 рентген і більше. Під час вибуху атомної і нейтронної бомб на відстані 5 км від епіцентру можливе виникнення церебральної форми (різке збільшення проникності біомембран клітин ЦНС - судоми, негайний параліч).
3.6.1. Стадії променевої хвороби: формування - відновлення - наслідки
3.6.1.2. стадія відновлення
Стадія відновлення характеризується відновленням нормальних тканин за рахунок "острівців" регенерації, т.е.сохранівшейся тканини.
3.6.1.3. Стадія віддалених наслідків
- В результаті поразки лімфоїдної системи можливий розвиток вторинного імунодефіциту - онкогенні небезпечна ситуація (тому що не буде розпізнавання і елімінування мутацій), мінімальна опірність інфекції;
- Ураження кісткового мозку - стійкі зміни в кровотворних органах, що ведуть до анемії, тромбоцитопенії, лейкопенії;
- Вплив на статеві залози - стерилізація, спадкові захворювання.
З урахуванням стадії наслідків програма моніторингу (спостереження) за здоров'ям населення в регіоні Чорнобиля розробляється на 100 років.
3.6.2. Використання випромінювань в медицині
На нашому форумі ви можете задати питання про проблеми свого здоров'я, отримати підтримку і безкоштовну професійну рекомендацію фахівця, знайти нових знайомих і поговорити на хвилюючі вас теми. Це дозволить вам зробити власний вибір на підставі отриманих фактів.
Зверніть увагу! Діагностика і лікування віртуально не проводяться! Обговорюються тільки можливі шляхи збереження вашого здоров'я.
Бесіди з досвідченим психологом по Skype. Консультації, психотерапія.
Вартість 1 години - 500 руб. (З 02:00 до 16:00, час московський)
З 16:00 до 02:00 - 800 р / год.
Реальний консультативний прийом обмежений.
Раніше зверталися пацієнти можуть знайти мене по відомим їм реквізитами.
Нотатки на полях
Натисни на картинку -
дізнайся подробиці!
Посилання на зовнішні сторінки
Тема від 05.09.08 актуальна!
Залишився неоціфрованним 3-й тому МКБ. Бажаючі надати допомогу можуть заявити про це на нашому форумі
05.09.08
В даний час на сайті готується повна HTML-версія МКБ-10 - Міжнародної класифікації хвороб, 10-я редакція.
Бажаючі взяти участь можуть заявити про це на нашому форумі
25.04.08
Повідомлення про зміни на сайті можна отримати через розділ форуму "Компас здоров'я" - Бібліотека сайту "Острівець здоров'я"