Биологическое действие ионизирующей радиации на организм

История изучения биологического эффекта ионизирующего излучения. О биологическом действии ионизирующей радиации и ее влиянии на организм человека и животных стало известно еще в конце прошлаго столетия. Тогда во многих странах мира ученые — физики, химики, инженеры, врачи и биологи — занялись исследованиями с помощью рентгеновских и гамма-лучей. Многие из них вначале не подозревали о том, что радиация обладает биологическим действием, и получили лучевые ожоги кожи. Среди пострадавших был и Томас Эдисон, пытавшийся изобрести прибор для просвечивания рентгеновскими лучами — криптоскоп. В печати то и дело появлялись сообщения о вредном биологическом действии рентгеновских и ядерных излучений: наблюдались изменения кожи кистей рук, изменение состава крови, выпадение волос, общее недомогание с тошнотой, головными болями и другими патологическими признаками. У рентгенологов, работавших с первыми низковольтными рентгеновскими аппаратами, возникали тяжелые лучевые ожоги. Они развивались медленно и излечивались с трудом, оставляя после себя неизгладимые рубцы.

Становление отечественной школы радиобиологии и медицинской радиологии. В 1896 году в печати впервые появилось сообщение об экспериментальных исследованиях профессора Санкт-Петербургской военно-медицинской академии И. Р. Тарханова. Русский ученый доказал, что рефлекторная деятельность лягушки при общем ее облучении рентгеновскими лучами заметно снижается. Таким образом, приоритет в открытии биологического действия радиации принадлежит русским ученым. Отрасль медицины, которая изучает влияние радиации на человеческий организм и ее применение в медицине, называется медицинской радиологией. Эта отрасль, в свою очередь, объединяет ныне несколько крупных самостоятельных разделов и направлений — таких, как рентгенология, медицинская радиобиология, лучевая терапия, радиоизотопная диагностика, клиника лучевых поражений (в том числе и лучевая болезнь), радионуклидная гигиена, противолучевая защита и др.

Двойственная природа радиационного воздействия и эволюционное значение. Радиация — всегда добро, если ее используют на благо человека: в народном хозяйстве, в науке, медицине. Радиация — величайшее зло, когда ее применяют для разрушения, для уничтожения людей и всего живого. Прошло много лет после атомной бомбардировки Хиросимы и Нагасаки, а результаты вредного биологического действия радиации на население этих городов, на его потомство ощущаются до сих пор. И сейчас в Японии рождаются дети с врожденными аномалиями развития, до сих пор сердца матерей не спокойны за судьбы детей.

Роль естественного радиационного фона в эволюции биосферы. Роль радиации в эволюции жизни, в том числе в происхождении и развитии организмов животных и человека, огромна. Естественный радиоактивный фон радиации, создаваемый радиоактивными веществами, находящимися в почве, воде и атмосфере, а также космическим излучением, существовал с момента рождения нашей планеты и на протяжении многих миллионов лет, в течение которых появилась жизнь и возникли высокоорганизованные существа. Можно утверждать, что в процессе эволюции растения и животные приспособились к этому радиоактивному фону, и он стал совершенно необходимым для их существования и развития.

Космические факторы и генетическая изменчивость. Очевидно и другое: интенсивность естественной радиации постепенно уменьшалась вследствие распада многих радиоактивных элементов Земли, тогда как уровень радиации, испускаемой Солнцем и другими небесными телами (то есть космическое излучение), не изменился. Самый мощный источник излучения — вспышки сверхновых звезд. Некоторые ученые считают, что интенсивная радиация сверхновой звезды, вспыхнувшей сравнительно недалеко от Земли, могла вызвать генетические изменения, послужившие причиной гибели гигантских ящеров мелового периода или внезапного распространения растительности в каменноугольный период. Существуют также некоторые данные, указывающие на связь между вспышками сверхновых звезд в исторические времена и эпидемиями.

Молекулярные механизмы поражения и адаптационный потенциал. Повреждающее действие радиация может оказать на различные органы и системы человека. Это действие проявляется не только в ближайший период, но и в отдаленные сроки. Нередко оно может передаваться потомству, ибо радиация повреждает хромосомный аппарат, вследствие чего возникают нежелательные мутации, то есть изменения наследственных свойств. Весьма вероятно, что с течением времени у человека может выработаться устойчивость к радиации. Живому организму свойственна приспособляемость и большая пластичность. Но речь, безусловно, идет не о жизни одного или нескольких поколений. Выработка такого иммунитета потребует тысячи и даже миллионы лет. И это только в том случае, если интенсивность радиации на Земле будет возрастать крайне медленно и незначительно.

Радиационная безопасность в современном обществе и радиоэкологический мониторинг. Не несет ли современная цивилизация усиливающуюся опасность лучевого поражения человека? Скажем, на улицах больших городов, у экранов телевизоров. Такой опасности не существует. Эффект облучения от телевизора на расстоянии 1 м от экрана равен нулю. Что касается лучевого поражения от источников излучения (рентгеновские и гамма-установки, бетатроны, линейные ускорители и т. п.), которые применяются в научно-исследовательских и лечебных учреждениях, то их вредное действие по существующим в нашей стране жестким санитарным нормам полностью исключается. Защитные мероприятия в полной мере обеспечивают радиоактивную безопасность для населения.

Динамика техногенного радионуклидного загрязнения. Результаты Московского договора о частичном запрещении испытаний ядерного оружия ощутимы довольно отчетливо. Так, уровень содержания цезия-137 в организме человека в 1963 году составлял 100—150 пикокюри на 1 г калия, а к 1970 году этот уровень снизился до 60—68 пикокюри на 1 г калия. Снижение почти вдвое содержания этого изотопа в теле человека следует рассматривать как благотворный результат прекращения испытаний атомного оружия в атмосфере.

Сведения об авторах и источниках:

Авторы: Е. А. Безденежных, И. С. Брикман

Источник: Физика в живой природе и медицине

Данные публикации будут полезны учащимся старших классов общеобразовательных школ, учителям физики и биологии, учащимся и преподавателям средних медицинских учебных заведений, а также студентам первых курсов медицинских институтов, биологических факультетов университетов и педагогических институтов.