Действие ионизирующей радиации на организм. Коэффициент относительной биологической активности
Все виды ионизирующих излучений, прямо или косвенно попадая в организм или проходя через него, вызывают ионизацию, однако плотность последней может быть различной. Плотность ионизации зависит от энергии ионизирующей частицы и ряда других условий. Ионизация ведет к биологическим изменениям в тканях организма.
Первичные механизмы биологического действия различных видов проникающих излучений весьма близки и в ряде случаев идентичны. Различия в характере действия определяются степенью проникновения, способностью к ионизации, дозой облучения, временем действия, а также состоянием облучаемой ткани. Ионизация возникает либо непосредственно при действии а- и р-частиц, либо через посредство вторичных ионизирующих частиц при поглощении рентгеновых и у-лучей или нейтронов.
Для всех видов проникающего излучения, которые могут вызывать лучевые повреждения живых организмов, наиболее характерна их способность выбивать электроны из атомов или молекул облучаемых веществ и тем самым вызывать их ионизацию. Схематически этот процесс изображают в таком виде: А —> е + А+; е + В —> В-, т. е. молекула А, теряя электроны, становится положительно заряженным ионом (А+); выбитый электрон, присоединяясь к молекуле В, превращает ее в отрицательно заряженный ион (В-).
Действие рентгеновых и у-лучей связано с появлением вторичных электронов, образующихся при поглощении или рассеянии рентгеновых или у-квантов (фотонов). При действии быстрых нейтронов ионизация проявляется за счет протонов отдачи, образующихся при столкновении нейтронов с ядрами атомов водорода. Эффект действия медленных нейтронов обусловливается ионизирующим действием частиц, появляющихся при ядерных реакциях, вызываемых медленными нейтронами (Г. М. Франк).
После акта ионизации, т. с. образования положительно заряженной частицы - иона, и после присоединения свободного электрона к нейтральной молекуле с образованием отрицательного иона возникают последующие процессы, в которых участвуют образованные ионы. В живых организмах, состоящих почти на 75°/о из воды, значительная часть энергии излучения поглощается молекулами воды.
По мнению многих ученых, решающее значение приобретает действие, возникающее благодаря ионизации молекул воды. При взаимодействии ионизирующего излучения с молекулами воды образуются свободные радикалы: Н, ОН и Н02, которые могут реагировать с любым веществом, способным окисляться или восстанавливаться. Наряду с этим возможны и другие пути их взаимодействия или рекомбинации, приводящие к образованию перекиси водорода, атомарного кислорода и т. д..
Из этого следует, что и после рекомбинации радикалов в водной среде могут оставаться вещества пероксидного характера, которые обладают выраженными окислительными свойствами и высокой токсичностью по отношению к тканям.
Б. Н. Тарусов считает, что при реакциях взаимодействия активных радикалов с молекулами живого вещества образуются активные биологические продукты, принимающие участие в возникновении самоускоряющейся реакции, протекающей по цепному типу. По его мнению, эта цепная реакция идет через ряд промежуточных продуктов и приводит к накоплению токсинов. П. Д. Горизонтов указывает, что понимание особенностей биологического действия различных излучений вытекает из характера распределения их поглощаемой энергии в организме.
При одном и том же количестве поглощенной энергии а-лучи вызывают в 10, нейтроны тепловые в 5 и быстрые нейтроны различной энергии в 10—20 раз более интенсивный биологический эффект, чем рентгеновы и у-лучи. Биологическое действие большинства радиоактивных веществ связано также с их химическими свойствами.
