Основы радиобиологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Предмет и задачи ветеринарной радиологии

Ветеринарная радиология изучает радиоактивные излучения и способы их регистрации, а также эффекты биологического действия радиации. Выясняет причины и особенности проявления радиопатологического состояния у животных. Включает в себя радиологическую (радиометрия и радиохимия) экспертизу объектов ветеринарного надзора и пр. Основной задачей является - обнаружение общих закономерностей биологического ответа на ионизирующие воздействия, на основе которых разрабатывают методы управления лучевыми реакциями организма. Радиобиология занимается: 1) поиском средств защиты организма от воздействия излучений и путей пострадиационного восстановления от повреждений; 2) прогнозированием опасности для человека и животных, вызванной повышением уровня радиации окружающей среды и радиоактивного загрязнения продуктов сельскохозяйственного производства; 3) разработкой методов использования ионизирующих излучений в качестве радиобиологической технологии в сельском хозяйстве, пищевой и микробиологической промышленности, а также для диагностики болезни и лечения больных животных.

2. Доза излучения и ее мощность

Доза излучения - в радиобиологии - величина, используемая для оценки степени воздействия ионизирующего излучения на любые вещества, живые организмы и их ткани.

Экспозиционная доза - это отношение суммарного заряда всех ионов одного знака в элементарном объёме воздуха к массе воздуха в этом объёме. В системе СИ единицей измерения экспозиционной дозы является кулон, деленный на килограмм (Кл/кг).

Поглощённая доза показывает, какое количество энергии излучения поглощено в единице массы облучаемого вещества и определяется отношением поглощенной энергии ионизирующего излучения к массе поглощающего вещества. (Гр)

Эквивалентная доза (биологическая доза) - рассчитывается путём умножения значения поглощенной дозы на специальный коэффициент, который учитывает биологический вид радиации (Влияние радиации на организм зависит от вида этой радиации).

Эффективная доза (E) - величина, используемая для определения риска возникновения отдаленных последствий облучения всего тела животного и отдельных его органов и тканей с учётом их радиочувствительности.

Мощность дозы (интенсивность облучения) - увеличение соответствующей дозы (эквивалентной и т.д.) под воздействием данного излучения за единицу времени.

3. Токсикология стронция -90

Sr-90 является долгоживущим изотопом, его период полураспада равен 28 годам. Особенностью действия Sr-90 является депонирование его в скелете, остается там длительное время, постоянно облучая ткани, и поэтому в костной ткани и кроветворном костном мозге происходят изменения в значительно большей степени, чем других органах и тканях организма. Характер патологического процесса и интенсивность его развития при попадании в организм радиоактивного стронция в основном зависят от дозы и времени поступления изотопа. Большие дозы стронция-90 вызывают лучевую болезнь, которая протекает остро и подостро. При длительном поступлении в организм стронция-90 в относительно малых дозах также может развиваться лучевая болезнь или же обнаруживаются радиационные поражения в виде торможения роста, укорочения продолжительности жизни животного, понижения продуктивности и других последствий. Животные постепенно слабеют, ухудшается аппетит, уменьшается масса животного, которая совпадает с развитием желудочно-кишечных расстройств. Шерсть становится взъерошенной, теряет блеск, выпадает. Кожа теряет эластичность. На слизистых оболочках появляются точечные кровоизлияния, в ротовой полости развиваются язвы. При отравлении радиоактивным стронцием отмечаются нарушения функционального состояния нервной системы. В острых и подострых случаях вначале развивается возбуждение, которое сменяется угнетением.

У растущих животных наиболее выраженные изменения проявляются в зонах роста костей, а у взрослых животных - в длинных трубчатых костях. Патологические процессы в скелете при поражении стронцием-90 имеют медленно прогрессирующее развитие.

4. История науки радиобиология

Радиобиология - наука о действии всех видов ионизирующих излучений на живые организмы и их сообщества.

В 1895 г. В. Рентген обнаружил лучи, которые возникали при пропускании тока высокого напряжения через стеклянный баллон с разреженным воздухом.

Первые сведения о повреждающем действии ионизирующих излучений, в частности рентгеновского, были опубликованы в 1896 г., когда у ряда больных, которым производились рентгеновские снимки, а также у врачей, работающих с этими лучами, были обнаружены дерматиты.

В этом же 1896 г. А. Беккерель открыл явление радиоактивности. Беккерель обнаружил, что соли урана самопроизвольно испускают невидимые лучи, вызывающие почернение фотопластинки и флуоресценцию некоторых веществ.

В1898 г. Пьер Кюри и Мария Складовская-Кюри открыли еще два элемента полоний и радий, которые давали подобные излучения, но интенсивность их во много раз превышала интенсивность излучения урана. Впоследствии были установлены свойства этих излучений и определена их природа. Кроме того, было обнаружено, что радиоактивные вещества непрерывно выделяют энергию в виде теплоты.

В 1903 Хейнеке впервые описал лучевую анемию и лейкопению.

Наиболее интенсивное развитие радиобиологических исследований началось после бомбардировки Хиросимы и Нагасаки. Последствие ядерной атаки вызвало необходимость детально изучить механизмы биологического действия ионизирующих излучений и патогенез болезни.

Значительный вклад в развитие радиобиологии в РФ в области ветеринарии и животноводства внесли ученые Московской ветеринарной академии им. К.И. Скрябина (Белов, Ильин и др.), Ленинградского ветеринарного института (Воккен и др.), и др.

На основе эффектов биологического действия ионизирующей радиации радиобиология ведет разработку радиационно-биологической технологии (РБТ) в животноводстве, ветеринарии и других отраслях сельского хозяйства в следующих направлениях: 1) стимуляция хозяйственно полезных качеств у сельскохозяйственных животных под действием малых доз внешнего облучения; 2) стерилизация ветеринарных, лекарственных препаратов, биологических тканей, полимерных изделий, перевязочных материалов; 3) консервирование пищевых продуктов и обеззараживание сырья животного происхождения, а также отходов сельскохозяйственного производства (навозные стоки). Одновременно идет разработка методов радиоактивных изотопов в животноводстве и ветеринарии для изучения физиологии и биохимии животных, диагностики болезней и с лечебной целью, в селекционно-генетических исследованиях.



5. Радиочувствительность животных

Радиочувствительность - способность организма реагировать на малые дозы радиации, которая проявляется через нелетальные радиобиологические эффекты в организме.

Радиоустойчивость - способность организма переносить высокие уровни облучения (летальные и полулетальные дозы). Чем меньше дозы, вызывающие нелетальные радиобиологические эффекты, тем выше радиочувствительность организма. Чем больше доза, вызывающая гибель организма, тем выше его радиоустойчивость.

Известно, что млекопитающие (человек и животные) обладают наибольшей чувствительностью к облучению по сравнению с птицами, рыбами, земноводными.

Различие радиочувствительности проявляется также в органах, составляющих организм как целое. Клетки одного органа имеют неодинаковую радиочувствительность и способность к регенерации после лучевого повреждения. По радиочувствительности условно все органы и ткани можно разделить на три группы: К первой, наиболее чувствительной к излучениям группе, относятся красный костный мозг, половые железы, селезенка, лимфоидная ткань (до 10Гр.). Ко второй, более резистентной к излучениям группе, относятся пищеварительный тракт, печень, органы дыхания, органы выделения, органы зрения, мышечная ткань. Клетки этих тканей выдерживают дозу облучения до 40 Гр. К третьей группе относятся нервная ткань, кожные покровы, хрящевая и костная ткань, которые выдерживают дозу облучения до 80 - 100 Гр.

Наиболее радиочувствительные органы и системы называются критическими. С их поражением связана гибель организма в определенные сроки после облучения.

Самый высокорадиочувствительный орган - костный мозг, при общем облучении он поражается в первую очередь.

6. Пути поступления радионуклидов в организм животных

В организм животных радионуклиды поступают через желудочно-кишечный тракт, дыхательные пути и через поверхность кожи.

Превалирующее значение в накоплении радионуклидов в организме животных имеет фактор радиоактивного загрязнения кормов. Потребление же воды, даже из загрязнённых источников, не вносит столь значительного вклада в накопление радионуклидов в организме животных. Самое активное всасывание радионуклидов осуществляется в кишечнике, особенно в подвздошной кишке (более 50%), что обусловлено длительностью пребывания химуса и высокой скоростью всасывания нуклидов в данном отрезке кишечника.

Экскреция радионуклидов из организма животных осуществляется преимущественно через желудочно-кишечный тракт, и лишь изотопы йода выводятся в основном почками.

7. Масса ядра, дефект массы, ядерные силы

Масса ядра = протон+нейтрон

Минимальная энергия, необходимая для разделения ядра на составляющие его нуклоны, называется энергией связи ядра. Такая же по величине энергия освобождается, если свободные нейтроны и протоны соединяются и образуют ядро.

Дефект масс - это разность между суммарной массой всех нуклонов ядра и экспериментально измеренной массой ядра. Вычисляется по формуле

Дm= Z*m(p)+N*m(n) - m(я),



где Z - число протонов в ядре, m(p) - масса одного протона, N - число нейтронов в ядре, m(n) - масса одного нейтрона, m(я) - экспериментально измеренная масса ядра.

8. Принцип работы сцинтилляционного детектора

Принцип работы сцинтилляционного детектора следующий: под действием излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированных и возбужденных состояний в основное высвечивается энергия в виде вспышки света (сцинтилляции), которая может быть зарегистрирована различными способами. Лучший из них состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя. ИД-11

9. Клиническая и патоморфологическая картины при отравлении йодом 131, Sr-90, Cs-137

Йод-131 является активным биогенным элементом, при попадании в организм он полностью всасывается в кровь и до 60% откладывается в щитовидной железе. Период полураспада 8 дней. Токсическое действие радиоактивного йода проявляется, прежде всего, в поражении щитовидной железы. Большие дозы йода-131 у всех животных приводят к разрушению щитовидной железы и замещению ее паренхимы соединительной тканью (эндемический зоб). Изотопы йода в заметных количествах накапливаются в легких и обуславливают возникновение бронхитов и пневмоний. Отмечаются жировые перерождения печени, функциональные и морфологические изменения в почках, органах размножения и эндокринных железах. Нарушение функции паращитовидной железы приводит к нарушению кальциевого обмена.

Йод-131 вызывает изменения в кроветворных органах, которое проявляется нарушением картины крови, снижением количества лимфоцитов и развитием анемии.

Sr-90 (см. вопрос 3)

Cs-137 - период полураспада 30 лет. При попадании в организм с кормом, цезий-137 может всасываться в кровь полностью и равномерно распределяться по тканям и органам. Для радиоактивного Сs-137 критическим органом является мускулатура.

В период беременности цезий легко проникает из организма матери в плод. При хроническом поступлении изотопа в организм самки происходит относительное выравнивание концентрации цезия-137 в тканях матери и плода. Передача изотопа через молоко происходит более интенсивно в первый месяц вскармливания.

10. Ионизация и возбуждение

Известно, что атом состоит из положительного иона и электронов, число которых определяется номером элемента в периодической таблице Д.И. Менделеева. Электроны в атоме находятся на определенных энергетических уровнях. Если электрон получает извне некоторую энергию, он переходит на более высокий уровень, который называется уровнем возбуждения.

Обычно электрон находится на уровне возбуждения непродолжительное время, порядка 10-8 с. При получении электроном значительной энергии он удаляется от ядра на столь большое расстояние, что может потерять с ним связь и становится свободным. Наименее связанными с ядром являются валентные электроны, которые находятся на более высоких энергетических уровнях и поэтому легче отрываются от атома. Процесс отрыва электрона от атома называется ионизацией.



11. Состояние и обмен радионуклидов в органах и тканях животных

Поведение всосавшихся в кровь радионуклидов зависит от физико-химических свойств радионуклидов и их биологического значения для организма, возраста и физиологического состояния животных, кратности и длительности поступления радионуклидов в организм.

Радионуклиды I группы периодической системы, относящиеся к щелочным элементам, т.е. натрий, калий, цезий не связываются с белками крови, мышц, печени, почек, поэтому 90 и более процентов их находится в свободном состоянии. В связи с этим для них характерна высокая скорость обмена в организме и сравнительно равномерное распределение. Цезий-137 накапливается преимущественно в мышечной ткани и во внутренних органах.

Радионуклиды II группы периодической системы, относящиеся к щелочно-земельным элементам, т.е. кальций, барий, стронций связываются в организме с белками крови и тканей. Установлено, что кальций и стронций связываются с альбуминами. Естественные комплексообразователи организма - молочная, глутаминовая и лимонная кислоты - легко «отрывают» стронций от белка, образуя со стронцием комплексы. В тканях под действием ферментов комплексы разрушаются, при этом возникают свободные катионы стронция и фосфаты стронция, которые включаются в процессы формирования костной ткани. Стронций вначале накапливается в каллогене, откуда путем диффузии переходит в кристаллы, т.е. в костную ткань. Максимальная концентрация стронция в губчатых и компактных костях, а минимальная - в трубчатых. Кальций может вытеснять стронций из каллогена, что следует помнить при составлении рациона кормления животных.

Йод-131 относится к короткоживущим радионуклидам. По прочности связи с белками организма йод-131 превосходит все радионуклиды. Более 70% поступившего йода-131 связывается с белками крови и с тиреоидными гормонами, причем в крови йод-131 связывается с эритроцитами.

По типу распределения в организме радионуклиды разделяются на 4 основные группы: 1-я группа - равномерный - элементы 1 группы периодической системы: водород, литий, натрий, калий, рубидий, цезий, рутений; 2-я группа - скелетный (остеотропный) - щелочноземельные элементы: бериллий, кальций, стронций, барий, радий цирконий, иттрий; 3-я группа - печеночный: лантан, церий, плутоний, марганец, торий; 4-я группа - почечный: висмут, сурьма, мышьяк, уран. В особую группу с тиреотропным типом распределения выделяют йод, астат, бром.

12. Принцип работы фотографического детектора

Ионизирующие излучения воздействуют на чувствительные фотоматериалы, подобно видимому свету, вызывают их почернение. Поглощенная энергия излучения определяется по плотности почернения. На этом принципе основаны фотографические детекторы.

При действии излучения: на фотоэмульсию происходит выбивание валентного электрона, связывающего атом серебра и, например, брома. Образуются свободные молекулы этих элементов. Чем больше молекул серебра, тем больше чернеет пленка. По плотности почернения производят оценку излучения.

13. Типы ядерных превращений. Закон радиоактивного распада

Существуют следующие виды ядерных превращений: альфа-распад, бета-распад (электронный и позитронный), электронный захват, внутренняя конверсия.

Альфа-распад - состоит в самопроизвольном превращении ядра с испусканием б-частицы.

Бета-распад - заключается во внутриядерном взаимном превращении нейтрона и протона.

Электронный захват - один из протонов ядра забирает электрон с одной из оболочек атома, чаще всего с ближайшего к нему слоя и превращается в нейтрон.

Внутренняя конверсия - ядро передаёт энергию возбуждения одному из электронов внутренних слоёв, который в результате этого удаляется за пределы атома.

Период полураспада - основная величина, определяющая скорость радиоактивного распада. Чем меньше период полураспада, тем меньше времени «живут» ядра, тем быстрее происходит распад. Для разных веществ период полураспада имеет сильно различающиеся значения. Закон: в единицу времени распадается 1 и та же доля ядер конкретного изотопа радиоактивного вещества.

14. Принцип работы счетчика Гейгера-Мюллера

Как известно, в обычном состоянии газ тока не проводит. Однако если подвергнуть его потоку радиации (ионизирующего излучения), в газе возникают заряженные частицы (ионы) и возникает импульсная проводимость.

Счётчик Гейгера-Мюллера представляет собой колбу с нейтральным газом, по краям которой имеются два электрода с подведённым к ним высоким напряжением. При попадании ионизирующего излучения в колбу, газ в ней ионизируется и начинает кратковременно проводить ток - счётчик регистрирует это щелчком, звонком или подёргиванием стрелки. Число таких щелчков (импульсов тока) прямо пропорционально интенсивности проходящей через колбу радиации.



15. Применение ионизирующего излучения для диагностики болезней и лечения животных

Рентген для диагностики используется более 100 лет и остаётся наиболее широко используемым средством. Определение дозовых нагрузок на пациента при различных процедурах затруднительно, так как они зависят от характеристики излучателя, проводимой процедуры, параметров пациента и т.д.

Радионуклиды и ионизирующие излучения для диагностических и лечебных целей успешно и широко применяются в медицине. Так, меченый радионуклидом фармпрепарат биологическими путями распределяется по органам. Фиксируя распределение активности по органу или организму, можно судить о функционировании органа или ткани. В ветеринарии эти способы пока еще малодоступны для практического использования. Лечебное применение радиоизотопов и излучений основано на их биологическом действии. Поскольку наиболее радиопоражаемы молодые, энергично размножающиеся клетки, то радиотерапия оказалась эффективна при злокачественных новообразованиях.

16. Естественная радиоактивность. Радиоактивные семейства

Естественная радиоактивность это превращение атомных ядер одного химического элемента в ядра атомов другого элемента. Этот процесс всегда сопровождается радиоактивным излучением. Большой вклад в изучение данного вопроса внесла выдающийся ученый-физик Мария Склодовская-Кюри. Именно она в 1898 году открыла элементы радий и полоний.

Ученые-физики доказали, что естественная радиоактивность не подвержена изменениям под воздействием внешних условий. Она может быть двух видов: протонная, а также двухпротонная.

Естественная радиоактивность включает в состав несколько компонентов. К ним относятся: космическое излучение, радиоактивные вещества, постоянно находящиеся в земле, а также источник излучения, который находится в строительных материалах, в пище и воде.

17. Прогнозирование поступления радионуклидов в продукцию животноводства

Для прогнозирования поступления радионуклидов в корма и продукцию животноводства необходимо прежде всего установить, какими радионуклидами загрязнены воздух и территории сельскохозяйственных угодий и каковы плотность и равномерность этих загрязнений. Другие важнейшие показатели - биологическая доступность и способность радионуклидов мигрировать по пищевым цепочкам.

Содержание радионуклидов в сельскохозяйственной продукции зависит как от плотности загрязнений, так и от типа почв, от их гранулометрического состава и агрохимических свойств. Так, при повышении содержания в почве физической глины от 5 до 30% переход радионуклидов в растения снижается в 1,5-2 раза.

Прогноза радионуклидной загрязненности базируется на следующих показателях:

1. Оценка загрязненности радионуклидами объекта вет. надзора. 2. Определение ПДК. 3. Выбор оптимального режима кормления и содержания. 4. Определение максимального возраста использования животных. 5. Учет эффективности мер, направленных на снижение радионуклидной загрязненности продукции. 6. Учет эффективности технологической обработки.

Еще в большей степени на накопление радионуклидов влияет режим увлажнения почвы. ПДК (предельно допустимая концентрация радионуклидов) - это максимально возможное количество радионуклидов в единице объема воздуха, воды и т.д. или в единице массы, которая при ежедневном воздействие в течении продолжительно количества времени не вызывает в организме каких либо пат. отклонений и неблагоприятных изменений в потомстве. Для установления ПДК исп. расчетные методы и биологические эксперименты.

18. Лучевая болезнь КРС. Видовые особенности течения

Острая лучевая болезнь - это общее заболевание, возникающее после однократного или повторного облучения значительными дозами в относительно короткий промежуток времени. К однократному облучению при ядерных взрывах принято относить непрерывное облучение в течение первых четырех дней после взрыва.

1-ый период (1-3 дня) - начальный. Возбуждение и дрожь, повышение температуры на 10 С, иногда до 41 - 420 С. Нередко животные с такой температурой погибают через 4-7 дней после начала лихорадки.

2-ой период (3-5 дней) - латентный. Легкие признаки диареи, с кровянистыми выделениями.

3-й период (1-3 нед.) - выраженных клинических признаков. Лихорадка, общая слабость, отеки тазовых конечностей, депрессия, снижение или потеря аппетита, учащение сердцебиения и дыхания, хрипы, отек легких, глотки, гортани, из носовых отверстий - тягучие, прозрачные или светло-желтые выделения, диарея, иногда с обильной примесью крови.

4-ый период - восстановления. У выживших животных за 30 дней болезни масса снижается на 10% и более. Процесс выздоровления может быть через 30 - 40 дней после облучения. При патологоанатомическом вскрытии наблюдаются некрозы и обильные кровоизлияния в миокарде, в стенках ЖКТ, селезенке, легких, печени, желчном и мочевом пузырях, брюшине, плевре, подкожной клетчатке и других органах. Наиболее характерными патолого-морфологическими изменениями являются геморрагический диатез, пневмония, изъязвления слизистой оболочки ЖКТ.

19. Естественные и искусственные источники ионизирующих излучений

А) Естественными источниками ионизирующих излучений являются высокоэнергетические космические частицы, а также рассеянные в земной коре долгоживущие радиоизотопы, являющиеся источниками альфа- и бета-частиц, гамма-квантов и т.д. Долгоживущие радиоизотопы - калий-40, уран-238, уран-235, торий-232 и др.

Распад урана и тория сопровождается образованием радиоактивного газа радона, который из горных пород постоянно поступает в атмосферу и гидросферу и присутствует в небольших концентрациях повсеместно.

Б) Искусственные источники ионизирующих излучений: радиоактивные выпадения от ядерных взрывов, выбросы атомных электростанций, выбросы от заводов по переработке ядерного топлива, выбросы тепловыми электростанциями золы, содержащей естественные радиоактивные элементы - торий и радий, различные приборы - аппараты для лучевой терапии (радиационные дефектоскопы; измерители и сигнализаторы; нейтрализаторы статического электричества; пожарные извещатели и др.), утилизации радиоактивных отходов.

20. Токсикология Cs-137

Cs-137 - период полураспада 30 лет. При попадании в организм с кормом, цезий-137 может всасываться в кровь полностью и равномерно распределяться по тканям и органам. Для радиоактивного Сs-137 критическим органом является мускулатура.

В период беременности цезий легко проникает из организма матери в плод. При хроническом поступлении изотопа в организм самки происходит относительное выравнивание концентрации цезия-137 в тканях матери и плода. Передача изотопа через молоко происходит более интенсивно в первый месяц вскармливания.

21. Хроническая лучевая болезнь

Данная патология развивается у животных в результате многократно повторяющегося в течение длительного времени внешнего облучения малыми дозами или при попадании внутрь радионуклидов продолжительно находящихся в тканях организма. Хроническая лучевая болезнь может быть следствием острой лучевой болезни.

Хроническая лучевая болезнь протекает в три периода: период формирования заболевания; период восстановления; период последствий и исхода болезни.

Период формирования заболевания соответствует времени накопления основной доли суммарной лучевой нагрузки. В этот период формируются клинические признаки хронической лучевой болезни с характерными для нее проявлениями.

Период восстановления наступает при прекращении облучения.

Период последствий хронической лучевой болезни длится наиболее долго. В эти сроки может развиться ряд патологических состояний и заболеваний: лейкоз, опухоли и т.п.

Лечение: Улучшают условия содержания животных и обеспечивают их полноценным рационом кормления с применением микро- и макродобавок. Развитию геморрагического синдрома препятствует применение кальция хлорида, витаминов Р и К, С.



22. Пути поступление радионуклидов во внешнюю среду

Радиоактивные вещества поступают во внешнюю среду в результате: см. 19.

Радиоактивные продукты ядерного деления, выпадают либо сами по себе («сухие» осадки) или с атмосферными осадками («мокрые» осадки). Также радиоактивные отходы включаются в компоненты биосферы - абиотические (почва, вода) и биотические (флора, фауна) и принимают участие в биологическом цикле круговорота веществ. Наиболее короткий путь поступления радиоактивных продуктов в организм человека, кроме непосредственного попадания из атмосферы, - через сельскохозяйственных растений и животных.

Из радиоактивных продуктов деления в первый период наибольшую опасность представляют изотопы йода вследствие высокого содержания и значительной биологической токсичности. Далее изотопы Sr и Cs из-за их относительно высокой энергии излучения, большого периода полураспада и способности активно включаться в биологический круговорот веществ (почва - растения - животные - человек). Эти изотопы способны надолго задерживаться в организме человека и животных.

23. Типы распределения радионуклидов в организме животных

Наиболее важным и потенциально опасным является скелетный тип (остеотропные вещества). Он характерен для щелочноземельных металлов - кальция, стронция, бария, радия, а также иттрия, циркония, цитратов плутония. Эти радионуклиды накапливаются в минеральной части скелета, т.е. в костной ткани, концентрируются по соседству с красным костным мозгом, самым радиочувствительным органом человеческого тела. При этом поражается система кроветворения, страдает иммунитет и могут развиться злокачественные перерождения крови - лейкозы.

Ретикулоэндотелиальный тип распределения характерен для радионуклидов редкоземельных элементов - лантана, церия, празеодима, прометия, а также цинка, америция, тория, плутония, калифорния и др. Все они концентрируются в селезенке, лимфатических узлах, где образуются лейкоциты (лимфоциты). В результате уменьшения количества лимфоцитов снижается иммунитет.

Равномерное (диффузное) распределение характерно для щелочных элементов - лития, калия, натрия, цезия, рубидия, а также для трития, азота, углерода, полония и некоторых других элементов. Такие радионуклиды, как цезий, калий, рубидий накапливаются в основном в мышечной ткани.

По печеночному типу распределяются такие радионуклиды, как лантан, церий, прометий, нитраты плутония и др. В печени накапливается до 60% этих радионуклидов.

По тиреотропному (щитовидному) типу накапливается йод, астат, рений, теллур, технеций. Йод избирательно накапливается в щитовидной железе, концентрация его в железе в 100-200 раз больше, чем в других тканях. При облучении в больших дозах происходит дегерация, потеря функции щитовидной железы и склероз сосудов ее. В дальнейшем увеличивается частота доброкачественных и злокачественных опухолей железы.

Указанные типы распределения в организме касаются только той части радионуклидов, которые поступают в кровь. Совсем другой тип распределения в организме радионуклидов наблюдается при их ингаляционном поступлении. В этом случае, как правило, содержание и концентрация радионуклидов максимальны в легких. Это обусловлено тем, что поступившие в организм радионуклиды медленно удаляются из легких, а при всасывании задерживаются в лимфатических узлах (стронций-89, цирконий-95, уран-235).



24. Лучевые травмы и их отличие от лучевой болезни

Под лучевой травмой понимают воздействие на организм животного ионизирующей радиации, которая приводит либо к развитию лучевой болезни, либо к лучевым ожогам.

Внешнее излучение альфа - и бета-частиц, слабо проникающих в ткани, вызывает главным образом поражение кожи, в то время как облучение рентгеновыми и гамма-лучами или нейтронами, обладающими большой проникающей способностью, чаще вызывает общее поражение организма - лучевую болезнь. Однако при попадании радиоактивных веществ (РВ) внутрь организма наибольшим повреждающим действием на живые ткани обладают альфа - и бета-частицы вследствие ионизирующей способности.

В основе механизма действия ионизирующей радиации на животный организм лежит процесс ионизации воды во всех его тканях и средах, сопровождающийся образованием токсических активных радикалов (гидроксила, атомарного водорода, гидропероксида, перекиси водорода).

Первый период (первичной реакции) проявляется через несколько часов или суток после воздействия и продолжается до 2…3 сут. Наиболее ярко он выражен у слабо защищенных волосяным покровом (свиньи) и с депигментированной кожей животных в виде гиперемии и отека пораженных участков. Места животные расчесывают кусают зубами.

Второй период от нескольких часов до двух недель. Характеризуется повышенной потливостью и зудом пораженных участков. Третий период выраженной воспалительной реакции кожи. Легкая степень поражения проявляется умеренной эритемой, а затем незначительной эпиляцией и шелушением поверхностных слоев эпидермиса. При облучении слизистых оболочек развиваются гиперемия и отек.

Четвертый период - восстановление. При легкой степени процесс заканчивается полным выздоровлением через 1…2 мес, при средней - через 3…4 мес, однако у последних еще длительное время наблюдаются атрофия кожи и повышенная болевая реакция.

25. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом

Заряженные частицы и г-фотоны, распространяясь в веществе, взаимодействуют с электронами и ядрами, в результате чего изменяется состояние как вещества, так и частиц.

Основным механизмом потерь энергии заряженной частицы (б и в) при прохождении через вещество является ионизационное торможение. При этом ее кинетическая энергия расходуется на возбуждение и ионизацию атомов среды. Взаимодействие частицы с веществом количественно оценивается линейной плотностью ионизации, линейной тормозной способностью вещества и средним линейным пробегом частицы.

Под линейной плотностью ионизации i понимают отношение числа dn пар ионов, образованных заряженной ионизирующей частицей на элементарном пути dl, к этому пути: i = dn/dl. Размерность - пар ионов/м.

Линейной тормозной способностью вещества S называют отношение энергии dE, теряемой заряженной ионизирующей частицей при прохождении элементарного пути dl в веществе, к длине этого пути: S = dE/dl. Размерность - Дж/м.

Средним линейным пробегом заряженной ионизирующей частицы R является среднее значение расстояния, проходимого частицей в данном веществе до потери ионизирующей способности.

26. Принцип работы химического детектора

Химический метод. Его сущность состоит в том, что молекулы некоторых веществ в результате воздействия ионизирующих излучений распадаются, образуя новые химические соединения. Количество вновь образованных химических веществ можно определить различными способами. Наиболее удобным для этого является способ, основанный на изменении плотности окраски реактива, с которым вновь образованное химическое соединение вступает в реакцию. На этом методе основан принцип работы химического дозиметра гамма- и нейтронного излучения ДП-70 МП.

Химические детекторы редко используются по отдельности, чаще они входят в состав аналитических микропроцессорных систем.

27. Острая лучевая болезнь при относительно равномерном облучении

Примерно тоже самое, что в 18.

28. Методы обнаружении и регистрации ионизирующих излучений

В основе работы дозиметрических и радиометрических приборов применяют следующие методы индикации: фотографический, сцинтилляционный, химический, ионизационный, калориметрический, нейтронно-активизацийний.

Химический метод. (см. 26), Сцинтилляционный метод. (см. 8), Ионизационный метод. (см. 14), Фотографический. (см. 12.).

Калориметрический метод базируюется на измерении количества теплоты, выделяемой в детекторе при поглощении энергии ионизирующих излучений.

В биологических методах дозиметрии использована способность излучений изменять биологические объекты. Величину дозы оценивают по уровню летальности животных, степени лейкопении, количеству хромосомных аббераций, изменению окраски и гиперемии кожи, выпадению волос и т.д.

Приборы, используемые для измерения ионизирующих излучений, классифицируют по различным признакам. Их классифицируют по назначению:

1. Индикаторы - простейшие, регистрируют факт наличия излучения. Детектор в них чаще всего газоразрядный счетчик (для регистрации бета-излучения СТС-5, СТС-6, СБМ-10, гамма-излучения СИ11Г, 13 Г., 19…25Г).

2. Дозиметры - служат для получения измерительной информации о поглощенной дозе или мощности дозы (ДП-70МП, комплект индивидуальных измерителей доз ИД-11).

3. Рентгенометры - измеряют мощность дозы гамма- и рентгеновского излучения. Детектор в них - ионизационный счетчик (измеритель мощности дозы ДП-5В (А, Б), бортовой рентгенметр ДП-ЗБ, измерители мощности дозы ИМД-21, ИМД-22).

4. Радиометры - измеряют активность (удельную, поверхностную, объемную). Детекторы в них - ионизационные и сцинтилляционные счетчики (портативный радиометр РКБ-05П, сцинтилляционный СРП-88Н, портативный сигнальный интеллектуальный дозиметр-радиометр МКС-09П).

5. Спектрометры - определяют энергию частиц, энергетический спектр, тип радионуклидов. (б-, в-, ц-спектрометры. На практике чаще всего - комбинированные).

Кроме того, существуют универсальные приборы, которые совмещают функции дозиметра, радиометра и спектрометра.

29. Альфа распад. Происхождение альфа частиц

Альфа и бета-излучения в общем случае называются радиоактивными распадами. Это процесс, представляющий собой испускание субатомных частиц из ядра, происходящий с огромной скоростью. В результате атом или его изотоп может превратиться из одного химического элемента в другой. Альфа и бета-распады ядер характерны для нестабильных элементов. К ним относятся все атомы с зарядовым числом больше 83 и массовым числом, превышающим 209.

Распад, подобно другим радиоактивным превращениям, бывает естественным и искусственным. Последний происходит из-за попадания в ядро какой-либо посторонней частицы.

Альфа-распад - это вид радиоактивной реакции. Характерен для естественных элементов из шестого и седьмого периода таблицы химических элементов Менделеева. В особенности для искусственных или трансурановых элементов. При альфа-распаде начинается испускание из ядра частиц, состоящих из 2 протонов и пары нейтронов. Сама выделяемая частица является ядром атома гелия, с массой 4 единицы и зарядом +2.

В итоге появляется новый элемент, который расположен на две клетки левее исходного в периодической таблице. Такое расположение определяется тем, что исходный атом потерял 2 протона и вместе с этим - начальный заряд. В итоге масса возникшего изотопа на 4 массовые единицы уменьшается по сравнению с первоначальным состоянием. Во время такого распада из урана образуется торий. Из тория появляется радий, из него - радон, который в итоге дает полоний, и в конце - свинец.

30. Действие ионизирующего излучения на эмбрион и плод. Возможные уродства

Радиочувствительность плода высокая, и она тем выше, чем плод моложе. Пороки развития и уродства, возникающие вследствие облучения in utero, объединяются термином тератогенные эффекты.

Различают три основных периода внутриутробного развития организма, в течение которых изучают повреждающее действие ионизирующих излучений: до имплантации, период основного органогенеза, плодный период.

Облучение на ранних стадиях (до имплантации и в начале органогенеза), как правило, заканчивается внутриутробной гибелью. Воздействие в период основного органогенеза вызывает уродства, а облучение плода - лучевую болезнь новорожденного.

Организм эмбриона и плода обладает крайне высокой радиочувствительностью, так как в это время он представляет собой конгломерат из делящихся и дифференцирующихся клеток, обладающих наибольшей радиочувствительностью.

При облучении беременных выделяют четыре классических эффекта у потомства:

1. Эмбриональная, неонатальная и постнатальная гибель плода. Наиболее высокий риск внутриутробной смерти наблюдается при облучении в преимплантационный период.

2. Врожденные пороки развития:

· Нарушение строения головы: черепно-мозговая грыжа, нарушения строения формы черепа, расщепление верхнего неба и губы, нарушения строения уха;

* ЦНС - анэнцефалия, микроцефалия, гидроцефалия;

* Орган зрения - микроофтальмия, анофтальмия;

* Скелет - полидактилия, уменьшение роста и веса плода.

3. Нарушения роста и физического развития; Наряду со снижением веса и размеров тела обнаружено уменьшение массы внутренних органов (особенно селезенки и головного мозга), уменьшение окружности головы.

4. Нарушение функции центральной нервной системы могут возникать в результате гибели незрелых нейронов. Кроме того, при высоких дозах (1,8 -5,5 Гр) может наступать поражение красного костного мозга и снижение эритропоэза с уменьшением транспорта кислорода к головному мозгу плода.



31. Основные факторы, обуславливающие токсичность радионуклидов

Радиоактивные изотопы любого химического элемента периодической системы Д.И. Менделеева при попадании в организм участвуют в обмене веществ точно так же, как стабильные изотопы данного элемента. Особенностью радионуклидов является то, что они, включаясь в обмен веществ, могут оставаться в тканях длительное время. Активность радионуклидов нельзя погасить ни химическими, ни физическими средствами.

Токсичность радионуклидов зависит от следующих факторов:

1. Вид и энергия излучения. Степень биологического действия различных видов излучений зависит от их линейной передачи энергии (ЛПЭ). Излучения с высокой ЛПЭ обладают большой биологической эффективностью. Это свидетельствует о том, что степень действия различных видов излучения зависит не только от общего количества поглощенной энергии, но и от геометрических характеристик распределения ее в органах, тканях и клетках.

2. Период полураспада радионуклида - важная характеристика его биологической активности. Наибольшую опасность для млекопитающих и птиц представляют изотопы с периодом полураспада от нескольких дней до нескольких десятков лет. Это объясняется тем, что при коротком периоде полураспада, измеряемом секундами-минутами, основная масса радионуклида распадается, не достигнув тканей организма, и, следовательно, не создает опасной концентрации.

3. Физико-химические свойства вещества, в составе которого радионуклид попадает в организм. Биологическое действие радионуклида определяется агрегатным состоянием вещества. Наибольшее действие оказывают те радионуклиды, которые легко образуют газы и водораство­римые соединения (интенсивно и в большом количестве вса­сываются в кровь, быстро распространяются по всему организму или концентрируются в соответствующих органах).

32. Срп-68-01: назначение, принцип работы

Прибор СПР -68-01: 1 - переключатель диапазонов 2 - ручка звуковой сигнализации 3 - переключатель режима работы 4 - корректор стрелки прибора, 5 - шкала прибора, 6 - контрольный источник, 7 - батарейный отсек, 8 - блок детек ктирование, 9 - резиновый колпачок блока детектирования, 10 - ручка блока детектирования; 11 - кабели

(Сцинтилляционный радиометрический прибор.) Данный измерительный прибор используются как радиометр для контроля внешней среды. Кроме того, контрольно-измерительные приборы СРП-68-01 используются также для контроля продуктов сельского хозяйства и различных химикатов, для поиска радиоактивных руд по их гамма-излучению и для радиометрической съемки местности.

Под действием излучений происходит ионизация и возбуждение атомов. При переходе атомов из ионизированных и возбужденных состояний в основное высвечивается энергия в виде вспышки света (сцинтилляции), которая может быть зарегистрирована различными способами. Лучший из них состоит в преобразовании энергии света в электрический сигнал с помощью оптически связанного со сцинтиллятором фотоэлектронного умножителя. (8)

33. Лучевая болезнь овец и коз

1-ый период (1-3 дня) - начальный. Раздражительность, понижение аппетита, редко диарея.

2-ой период (10-15 дней) - латентный. Без клинических признаков.

3-й период (1- 3 нед) - выраженных клинических признаков. Угнетение, понижение аппетита, болезненность кожи, у овец местами выпадает шерсть. Оголенные участки кожи гиперемированы, с точечными и диффузными кровоизлияниями. Серозный ринит, нарушение функции желудочно-кишечного тракта, повышается температура тела, снижается упитанность. У коз - более высокий диапазон породной радиочувствительности.

34. ДП-5: назначение и принцип работы

Предназначен для измерения уровней гамма-радиации и радиоактивной зараженности различных предметов по гамма-излучению.

Газоразрядные счетчики используются для измерения радиоактивных излучений малой интенсивности. Высокая чувствительность счетчика позволяет измерять интенсивность излучения в десятки тысяч раз меньше той, которую удается измерить ионизационной камерой.

Газоразрядный счетчик представляет собой полый герметичный металлический или стеклянный цилиндр, заполненный смесью инертных газов (аргон, неон). К электродам подводится напряжение постоянного тока значительно большее по сравнению с ионизационной камерой.

В газоразрядных счетчиках используется принцип усиления газового разряда. В отсутствие радиоактивного излучения свободных ионов в объеме счетчика нет. Следовательно, в цепи счетчика электрического тока также нет. При воздействии радиоактивных излучений в рабочем объеме счетчика образуются ионы. Электроны, двигаясь в электрическом поле к аноду (тонкая металлическая нить), площадь которого значительно меньше площади катода (тонкий слой металла, нанесенный на внутреннюю поверхность стеклянного корпуса счетчика.), приобретают кинетическую энергию, достаточную для дополнительной ионизации молекул и атомов газовой среды. Таким образом, один квант энергии радиоактивного излучения, попавший в объем смеси газового счетчика, вызывает образование лавины свободных электронов. На нити счетчика собирается большое количество электронов. В результате этого положительный потенциал резко уменьшается и возникает электрический импульс.

35. Миграция радионуклидов по сельскохозяйственным цепочкам

У травянистых видов идет значительное накопление изотопов цезия и стронция. Растения естественных кормовых угодий всегда характеризуются более высокой удельной радиоактивностью, чем сеяные травы и различные сельскохозяйственные культуры. Объясняется это тем, что радионуклиды в почвах естественных кормовых угодий сосредоточены в основном в слое до 5 см, создавая там высокую концентрацию радиоактивных изотопов в единице объема почвы.

При перепашке почвы концентрация радионуклидов снижается и создаются условия для их меньшей усвояемости растениями. Это подсказывает путь улучшения естественных кормовых угодий в условиях радиационного загрязнения.

Переход радионуклидов из почвы в растения во многом определяется их видовыми и сортовыми особенностями (строение корневой системы, характер метаболизма). Наибольшей способностью накапливать Cs отличаются травостои естественных пастбищ и сенокосов. Поглощение радионуклидов растениями из почвы зависит также от ее состава. Почвы тяжелого гранулометрического состава отличаются большей поглотительной способностью, чем легкие. Поступление Cs в растения из торфянистых почв больше, чем из минеральных, в несколько раз.

При пастбищном содержании и кормлении коров поступление изотопов в молоко происходит наиболее интенсивно, особенно в условиях внешнего загрязнения растений.

Так как содержание радионуклидов в продукции животноводства находится в прямой зависимости от содержания их в растениях и почвах, то для составления прогноза вероятного поступления радионуклидов в рационы животных необходимо знать количество радионуклидов в почвах, кормах и продукции животноводства. Эта связь осуществляется с помощью коэффициента перехода, под которым понимают отношение содержания радионуклида в каждом последующем звене пищевой цепочки к предыдущему. При одинаковом содержании Sr и Cs в почве концентрация стронция в траве получается примерно в 10 раз выше, чем цезия.

36. Лучевая болезнь свиней

1-ый период (1-3 дня) - начальный. Беспокойство, мышечная дрожь, отказ от корма, жажда, пугливость, диарея, рвота с кровью, реакции на внешние раздражители повышенные, угнетение, слизистые оболочки бледные, кал разжижен.

2-ой период (3-5 дней) - латентный. На 3-4 сутки первична реакция на облучение затухает. К концу 2 го периода появляются кровоизлияния на коже, за ушами, в паху, на брюшной стенке.

3-й период (1-3 нед) - выраженных клинических признаков. Понижение аппетита, угнетение, множественные точечные кровоизлияния, отек ушей, морды, конечностей, хромота. Сгустки крови в кале, моче, кровотечение из ноздрей. Моча розового цвета. Диарея. При патологоанатомическом вскрытии трупов устанавливают выраженное окоченение. В коже и подкожной клетчатке имеются множественные кровоизлияния сине-багрового цвета. Кровь свернувшаяся. В органах грудной полости множественные точечные, пятнистые кровоизлияния. Лимфоузлы увеличены, отечные, кровенаполнены. Верхние дыхательные пути заполнены пенистой розовой массой. Легкие мраморного цвета. Сердце расширено. Селезенка уменьшена. Печень часто увеличена, дряблая. Желчный пузырь растянут, в стенке его кровоизлияния.

4-ый период - восстановления. Животные, прожившие 45 дней, обычно остаются живыми. Выздоровление идет относительно быстро - 3-4 мес., однако некоторые функции организма, например, воспроизводительная, восстанавливаются медленно и не всегда полноценно.

37. Современные представления о механизме биологического действия ионизирующих излучений

До конца он пока не выяснен. Однако результаты многочисленных исследований свидетельствуют о том, что у различных излучений он в основном одинаковый, начиная от исходных актов поглощения и переноса энергии излучения и кончая физиологическими и морфологическими изменениями в облученном организме.

Особенности биологического действия радиации, во-первых, в том, что у животных отсутствуют специальные анализаторы для восприятия излучения, и, во-вторых, оно в основном связано с формой передачи энергии клеткам.

В механизме биологического действия ионизирующих излучений на живые объекты условно можно выделить два основных этапа. Первый этап - первичное (непосредственное) действие излучения на биохимические процессы, функции и структуры органов и тканей; второй - опосредованное действие, которое обусловливается нейрогенными и гуморальными сдвигами, возникающими в организме под влиянием радиации.

Было доказано, что при прохождении излучения через вещество или макромолекулы биологического субстрата энергия радиоактив?ных излучений передается атомам вещества, вызывая в них возбуж?дение и ионизацию. Этот первый этап воздействия излучения характеризует акт прямого их взаимодействия.

Под косвенным (непрямым) действием радиоактивных излучений понимают изменение молекул клеток и тканей, обусловленных радиолизом воды и растворенных в ней веществ, а не энергией из?лучения, поглощенной самими молекулами.

38. Репарация радиационных повреждений ДНК. Лучевая болезнь лошадей

...