„Джерела іонізуючого випромінювання.”


Назва„Джерела іонізуючого випромінювання.”
Сторінка7/9
Дата17.03.2013
Розмір1.37 Mb.
ТипЛекція
bibl.com.ua > Біологія > Лекція
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Тема: „Пізні ефекти опромінення та радіаційний канцерогенез.”

План

1. Види пізніх ефектів опромінення.

2. Вплив опромінення на процеси старіння, реакції поведінки, стресову реакцію організму.

3. Біологічні фактори модифікації реакцій ссавців на опромінення: вік, генетична конституція, стать, стан здоров’я, дієта, концентрація кисню в атмосфері, температура.

4. Вплив опромінення на процеси регенерації.

5. Радіаційний канцерогенез.
Вплив опромінення на процеси старіння

Гістопатологічні зміни, пов'язані з природним старінням, полягають у тому, що кількість і об'єм сполучної тканини з часом збільшуються, тоді як число клітин паренхіми і тонких кровоносних судин зменшується. Внаслідок зазначених явищ відбувається розростання сполучної тканини між клітинами паренхіми й кровоносними судинами: виникає так званий гістогематичний бар'єр, який перешкоджає обміну газами й метаболітами між кров'ю та клітинами інших тканин.

Під час довготривалих спостережень над опроміненими тваринами виявлено, що такі самі гістопатологічні зміни виникають у них більш ранньому віці, ніж у неопромінених контрольних особин, Цим і зумовлене раннє радіаційне старіння.

Найпоширеніша гіпотеза про механізм старіння організму вбачає причину старіння в нагромадженні в клітинах ушкоджень ДНК — одно- й двониткових розривів, делецій, утрат теломерних ділянок, зшивок ДНК — білок та ін.

Експерименти свідчать про те, що опромінені тварини, навіть коли відбувається відновлення клітин, тканин та їхніх функцій, гинуть раніше, ніж неопромінених. Для мишей установлено, що в разі гострого опромінення на кожен 1 Гр дози очікувана тривалість життя скоро­чується на 5,4 %.

Оскільки відмінних від притаманних природному старінню пато­логічних явищ як віддалених наслідків опромінення не було виявле­но, прискорення старіння дістало назву неспецифічною скорочення тривалості життя.

Чим вища загальна доза опромінення, тим більше скорочується тривалість життя тварини. При цьому ефект залежить від способу передавання дози: за фракціонування дози він істотно менший, ніж за гострого опромінення. Так само в разі хронічного опромінення скорочення тривалості життя менше, ніж за гострого опромінення в такій самій дозі.

В деяких експериментах з опроміненням у малих дозах виявляли, хоча й не дуже значне, але статистично достовірне, збільшення тривалості життя. Для пояснення причин цього явиш було вислов­лено такі припущення: опромінення може мати терапевтичний ефект за вже розвинутих захворювань або радіація діє як профілактичний засіб, запобігаючи новим захворюванням інфекційного характеру.

Показано, що під впливом опромінення в малих дозах активується ретикулоендотеліальна система, що спричиняє деяке зростання числа лімфоцитів і йейтрофілів, які циркулюють у крові.

Вплив опромінення на реакції поведінки

Умовно-рефлекторна функція вищої нервової системи дуже чутлива до дії іонізуючих випромінювань. У разі хронічного опромінення порушення цієї функції виявляється за доз порядку 5...20 сГр. Наприклад, за малих доз (порядку 5...15 сГр) на І...7-й дні після опромінення спостерігали зниження властивої нормі агресивності територіальної поведінки тварин, які ставали спокійнішими й менш активними, ніж звичайно. Проте такий ефект не виявляли за доз 25...35 сГр, Якщо опро­мінювали не все тіло тварини, а лише головний мозок, то ефект проявлявся повною мірою.

Водночас зі зміною поведінки зменшувалася концентрація в мозковій тканині серотоніну й 5-гідроксиінлолілоцтової кислоти.

За хронічного опромінення в синаптичних мембранах виявляють зменшення кількості фосфоліпідів, лізофоефтидилхоіину, фосфа-тащилетаналаміну, фосфатидилхоліну й холестерину.

Вилив опромінення на стресову реакцію організму. Вважають, що загальний адаптаційний синдром у ссавців пов'язаний із безпосе­редньою стимуляцією гіпоталамічних нервових центрів або з впливом на цих адреналіну. Гіпоталамічний контроль над передньою часткою гіпофіза супроводжується збільшенням секреції андренокортико-тропного гормону, який стимулює надниркову залозу, що спричиняє посилення секреції з неї. Опромінення стимулює цей процес, що проявляється в змінах кількісних характеристик стресових реакцій організму.

Стійкість тварин до хронічного опромінення

Узагальнення даних про вплив хронічного опромінення на ссавців показує, що за потуж­ності поглинутої дози 10 мГр на добу зміни в популяції тварин можна вважати достовірним явищем. .

Дуже часто реакція організму на хронічне опромінення харак­теризується наявністю плато в розвитку радіаційного ушкодження.

У разі хронічного опромінення тварини, яке спричиняє летальний кінець, час до смерті залежить від потужності поглинутої дози.

Визначення радіостійкості тварин за хронічного опромінення дає змогу передбачати фауністичні зміни, що можуть статися на те­риторіях з підвищеним радіоактивним фоном. Вплив хронічного опромінення на тварин досліджувався переважно на територіях із підвищеним рівнем радіоактивності вйо де були точкові джерела іонізуючого випромінювання. Наприклад, багаторічні дослідження біологічної дії хронічного опромінення здійснювалися в місцях ви­ходу на поверхню уранових руд, а останнім часом - у зоні аварії на ЧАЕС. Хронічне опромінення тварин здебільшого впливає на сукцесійні зміни в угрупованнях, що мешкають на забруднених радіо­нуклідами територіях.

Біологічні фактори модифікації реакцій ссавців на опромінення

Радіостійкість тварин і людини істотно залежить від стану ор­ганізму в момент опромінення, а отже, й від факторів фізіологічної активності, які називаються біологічними.

Вік. Радіостійкість організму залежить від його віку, причому ця залежність не є лінійною: радіочутливість збільшується в міру втрати клітинами здатності до репарації від ушкоджень, завданих опроміненням, а також до заміни уражених клітин і тканин.

Генетична конституція. Спостерігаються істотні відмінності в радіочутливості різних генетичних ліній тварин. Наприклад, для різних лабораторних ліній мишей значення LD50/30 варіює в межах від 5,44 до 6,65 Гр.

Стать. Як правило, особини жіночої статі є радіостійкішими порівняно з чоловічими особинами. У ссавців це пов'язують із впли­вом тестостерону (чоловічий гормон), що збільшує смертність опро­мінених рентгенівською радіацією мишей, тоді як естрадіолбензоат (жіночий гормон) зумовлює деяке зменшення загибелі опромінених

Стан здоров'я. Хворі тварини зазвичай радіочутливіші за здорових. Наприклад, криві кумулятивної смертності для мишей, інфікованих псевдомоцасом і опромінених, та для здорових (неінфікованих) тварин істотно відрізняються.

Дієта. Тварини, яких утримують на повноцінній, збалансованій дієті, характеризуються підвищеною радіостійкістю. Радіочутливість тварин істотно зростає за умов протеїнової недостатності раціону харчування. Наприклад, щури на безпротеїновій дієті були чут­ливішими до опромінення всього тіла, ніж тварини, які споживали їжу з протеїнами. Тварини, в раціоні яких жири рослинного похо­дження становили 2... 10 %, після опромінення жили довше, ніж ті, в раціоні яких містилося 20...30 % жирів або зовсім їх не було. Особливо важливим для збереження високої радіостійкості тварин є забезпе­чення їх усіма необхідними вітамінами. Тривалість життя опро­мінених тварин збільшувалась, якщо до раціону в значних кількостях входили також свіжі овочі.

Гормональний статус. Радіостійкість тварин істотно залежить від функціональної активності адренало-гіпофізарної системи. Спостерігається пряма залежність між радіостійкістю тварин та їхнім гормо­нальним статусом. Синдром, що пов'язаний із недостатністю адренокортикотропного гормону, подібний до гастроінтестидального: тварина гине внаслідок різкого порушення балансу між концент­рацією іонів натрію та рівнем оводнення тканин організму. Як відомо, саме ці параметри перебувають під контролем адреналіну.

Концентрація кисню в атмосфері. Оскільки кисневий ефект є дуже вагомим фактором, що модифікує радіаційне ураження клітин, варіювання кисню в атмосфері спричиняє істотні зміни радіочут­ливості Наприклад, для щурів у атмосфері, цю містить 5 % кисню і 95 % азоту, LD50/30 =12 - 14 Гр, в той час як в атмосфері звичайного газового складу - лише 7 Гр.

Температура. Вплив температури на радіочутливість організму пов'язують із кисневим ефектом, оскільки концентрація кисню в біологічних рідинах залежить від температури.

В теплокровних тварин охолодження тіла нижче за нормальну для них температуру супроводжується підвищенням радіостійкості. Так, унаслідок охолодження тіла новонароджених мишей до температури 5 0С під час опромінення спостерігали зменшення смертності тварин, причому виживаність їх була вдвоє вищою, ніж в опромінених у такій самій дозі тварин, що утримувалися за кімнатної температури. Охо­лодження тіла дорослих тварин також справляє радіозахисну дію. Це виявляється у збільшенні значення LD50/30 для селезінки й кісткового мозку. Певно, зниження температури впливає на радіочут­ливість опосередковано — через зменшення в тканинах концент­рації кисню.

Радіостійкість у холоднокровних тварин також може зростати в умовах низьких температур. Проте смертність цих тварин (наприклад, жаби), спричинена опроміненням, унаслідок зниження температури тіла під час опромінення не зменшується. Це пояснюють тим, що тканини холоднокровних тварин задовільно оксигенуються й за низь­ких температур.

Радіочутливість тварин у стані анабіозу

В разі опромінення тварин у стані анабіозу значення напівлегальної дози не зменшується, але прояв радіаційного ефекту відстрочується. Це було показано в дослідах із байбаком і ховрахом. Коли навесні з підвищенням температури відновлюється активність тварин, у них розвивається типовий променевий синдром. В анабіозі дихальні й циркуляторні процеси не гальмуються, а отже, тканини оксигенуються цілком задовільно, проте знижується метаболічна активність, що, певно, й відстрочує прояв радіаційних ушкоджень систем організму.

Вплив опромінення на регенерацію у тварин

Це явище досліджено на амфібіях (тритонах, саламандрах, аксо­лотлях). У разі ампутації хвоста в цих тварин за порівняно короткий період часу рана загоюється, й починається формування нового органа. Якщо ж перед ампутацією орган опромінювали у великій дозі, то регенерація не відбувалась. Якщо опромінювали дистальну (від­далену від тіла) частину хвоста, а ампутацію робили в проксимальній (близькій до тіла) частині, то орган повністю регенерувався завдяки активності клітин неопроміненої проксимальної частини. Разом із тим, у випадку опромінення проксимальної частини хвоста й ампу­тації екранованої дистальної частини остання знову відростала, хоча й межувала з опроміненою проксимальною частиною.

В разі опромінення органа, що регенерує після ампутації, процес не завершується формуванням морфологічно нормальної структури. Якщо ж орган відновився морфологічно цілком нормальним, то після ампутації вдруге він не регенеруватиме. Часом спостерігають процес дедиференціації клітин, що супроводжується руйнуванням новоутворених тканин, унаслідок чого орган скорочується до стану «бруньки»,

У найпростіших (Protozoa) після відрізування передньої половини клітини спостерігається її відновлення. В багатьох найпростіших у цій передній частині розташована ротова частина, й поява трофічної вакуолі є свідченням регенерації втраченої частини клітини. Якщо опромінювати задню частину розрізаної клітини, то розвиток тро­фічної вакуолі вповільнюється. Для чіткого ефекту треба застосову­вати дози 200...800 Гр, які досить близькі до летальної - 1000 Гр.

У ссавців зручним для дослідження регенерації органом є печінка, яка відновлюється після гепатектомії. Опромінення організму затримує й синтез ДНК, і мітози. Якщо здійснити гепатектомію навіть через кілька днів або тижнів після опромінення регенерація печінки вповільнюється.

Радіаційний канцерогенез у людини

Протягом ста років, що. минули після відкриття рентгенівських променів, нагромаджено багато різноманітних даних, які однозначно свідчать: опромінення людини спричиняє зростання частоти захво­рювань на злоякісні пухлини різної локалізації. Так, у радіологів початку XX сторіччя часто розвивався рак шкіри. Випромінювання радону та його дочірніх радіоактивних елементів є причиною під­вищеної частоти розвитку раку легенів у працівників уранових ко­палень. Серед радіологів частіше, ніж у середньому для людської популяції, трапляється й захворювання на лейкемію.

Злоякісні пухлини поділяють на два типи: карциноми — пухлини, що виникають унаслідок злоякісного переродження (малігнізації) епітеліальних тканин, і саркоми, які утворюються внаслідок малі­гнізації мезенхімних тканин (м'язи, хрящі, кістки, сполучні тканини). В межах цих типів розрізняють пухлини відповідно до їх гісто­логічного походження.

Більшість злоякісних пухлин виникає з однієї ініціальної клітини, яка зазнала злоякісної трансформації. Вважають, що початковим етапом у радіаційному канцерогенезі є поява мутації критичного онкогена або гена-супресора пухлини. Частота таких прямих мутацій доволі низька - 10-5...10-7. Виникають вони під час реплікації або репарації ушкодженої внаслідок опромінення ДНК. Крім того, в ініціальній клітині мають нагромадитися додаткові мутації шести— восьми генів, аби клітина стала цілком злоякісною. Оскільки такі мутації виникають незалежно одна від одної, і ймовірність їх появи також невелика, постає запитання: як одинична клітина може нагро­мадити всі ці мутації протягом життя організму? Висловлено при­пущення, що ініціальним критичним кроком у радіаційному кан­церогенезі є індукція генетичної нестабільності в досить значній частині клітинної популяції. За генетичної нестабільності зростає ймовірність появи в клітинній популяції повністю трансформо­ваних клітин.

Індукована опроміненням трансформація клітин відбувається під впливом деяких хімічних реагентів – коканцерогенів (наприклад, пірену).

Збільшення абсолютної частоти пухлиноутворення пов'язують із дійсною їх індукцією.

В радіаційному канцерогенезі проявляється кумулятивний ефект дози, коли відбувається сумація ефектів від послідовно здійснюваних опромінень. Так, чіткий прояв кумулятивності має індукована опро­міненням лімфома в мишей: одноразове опромінення в дозі 4,75 Гр виявилося значно менш ефективним, ніж фракціоноване чотириразове опромінення в однаковій дозі з чотириденними інтервалами часу між фракціями. Можливо, індукція пухлини цієї форми має пороговий характер, оскільки внаслідок опромінення мишей у дозі 2,83 Гр істотної відмінності частоти появи лімфоми від контролю не реєстрували, а за дози 4,75 Гр виявили 41 % лімфом. Фракціо­нування дози спричинило подвоєння частоти розвитку лімфом.

Щодо радіаційної індукції раку молочної залози в щурів пороговості не виявлено, й залежність частоти розвитку пухлин від дози має лінійний характер.

Кількісно радіаційний канцерогенез характеризують частотою прояву на одиницю дози. Цю величину називають ризиком канцеро­генезу.

В більшості пухлин людини є терапевтично резистентні гіпоксивні клітини, які не виявляються в анормальних тканинах. Ідентифіковано різні типи стресових гіпоксивних білків. У гіпоксивних клітинах виявлено різні фактори транскрипції, які сприяють експресії протоонкотенів та генів-супресорів пухлини.


Лекція 7

Тема: „Радіостійкість видів, що належать до різних таксонів. Радіочутливість рослин.”
План

1. Радіостійкість вірусів, бактеріофагів, бактерій, грибів, рослин та тварин.

2. Радіочутливість рослин. Критичні органи вищих рослин.

3. Надходження радіонуклідів у рослини з різних типів ґрунтів.

3. Радіоактивне забруднення тварин.

4. Радіостійкість видів і філогенез.

Найповніше досліджено вплив іонізуючих випромінювань на бактеріофаги, які порівняно легко виділяти й очищувати, дістаючи суспензії фагових частинок високих титрів. Розрізняють три основних типи негативного ефекту опромінення: інактивація вірусної частинки (летальний ефект); зміна властивостей культури вірусу щодо її віру­лентності без генетичних наслідків (нелетальний ефект); нелетальний мутагенний ефект.

Інактивація вірусів, яку характеризують залежністю виживаності від дози опромінення, в умовах прямої дії радіації здійснюється за експоненціальною кривою, що свідчить про одноударну інактивацію. Проте характер інактивації вірусів істотно залежить від умов опро­мінення, які визначають співвідношення між прямою та непрямою дією радіації. За опромінення в концентрованому бульйоні або в разі додавання в середовище радіопротекторів (цистеїну, цистеаміну), коли вільні радикали продуктів радіолізу води, що виникають, пере­хоплюються й не досягають вірусних частинок, переважає пряма дія радіації; за опромінення в буфері або у воді основну роль відіграє непряма дія радіації.

Криві лозових залежностей виживаності свідчать про те, що мішенню є нуклеїнова кислота вірусу. Тому відносні молекулярні маси вірусів, визначені за кривою дозової залежності виживаності, збігаються з добутими за допомогою інших фізико-хімічних методів (табл. 14.1). При цьому для бактеріофагів з односпіральними РНК або ДНК співвідношення між відносними молекулярними масами, визначеними за теорією мішені та іншими методами, дорівнює одиниці. У вірусі із двоспіральною ДНК це співвідношення менше за одиницю. Це свідчить про те, що однониткові розриви є по­тенційно летальними, й вони не всі реалізуються інактивацією вірус­ної частинки.

Радіостійкість бактерій та грибів

Бактерії є класичним об’єктом для генетичних, біохімічних та радіобіологічних досліджень, оскільки їхні біологічні властивості да­ють змогу з належною точністю з’ясовувати природу окремих елемен­тарних процесів, на які значно меншою мірою нашаровуються вторинні зміни, ніж це спостерігається в складніше організованих клітин.

Радіостійкість різних видів бактерій варіює в дуже широких межах, що видно з наведених нижче даних (за опромінення гамма- або рентгенівською радіацією):

Таблиця 7.1.

Радіостійкість різних видів бактерій

Вид бактерії

LD90, Гр

Micrococcus radiodurans

10 000

Rseudomonas aeruginosa

20

Streptomyces flaveolus

460

Haemophilus influence

120

E. coli В

110

E. coli В/г

100

E. coli Bs-2

36

Ці дані відносні, бо значення LD90 істотно залежить від стану культури в момент опромінення, й тому різні дослідники діставали неоднакові кількісні характеристики радіостійкості бактерій.

Характер дозових залежностей виживаності для різних видів бак­терій дуже відрізняється: для радіостійких видів на кривій виживаності є велике «плече», для радіочутливих — це прості експоненти. Радіостійкість клітин деяких видів взагалі залежить від умов, у яких перебувають клітини в момент опромінення. Найвищу радіостійкість клітини мають у замороженому стані (LDK = 21 кГр).

На бактерії Micrococcus radiodurans, що характеризується над­звичайно низькою радіочутливістю, досліджують природу тих про­цесів, від яких залежить унікально висока радіостійкість. Ця бактерія має досить великі клітини, З'єднані в групи по дві-чотири, й утворює рожеві колонії на твердому середовищі. Виявляють мікрокок у м'язах та шкірі тварин.

У стані спори бактеріальні клітини виявляють високу стійкість до різних факторів, зокрема й до іонізуючого випромінювання. Наприклад, для спор Bacillus subtilis летальна доза вдвоє вища, ніж для вегетативних клітин.

Численні дослідження, проведені на бактеріях, остаточно довели основне положення радіобіології про те, що ДНК хромосоми є мішенню для дії іонізуючого випромінювання. Разом із тим було показано, що радіостійкість контролюється генетичними системами. Так, з'ясувалося, що в культурах Е. coli спонтанно з частотою порядку 10 виникають радіостійкі мутанти, які відселектовуються внаслідок дії ультрафіолетового випромінювання, .

Було виділено й надчутливі до дії іонізуючих випромінювань (ультрафіолетового, гамма- й рентгенівського) мутанти цієї бактерії. Підвищена радіочутливість клітин корелює з порушеннями процесів життєдіяльності. Згідно з класифікацією радіочутливих мутантів Е. coli розрізняють такі типи мутантів:

• після опромінення втрачають здатність до поділу, й клітини утворюють довгі ниткоподібні форми — філаменти;

• після опромінення втрачають здатність реактивувати фаги, інактивовані ультрафіолетовим випромінюванням;

• характеризуються підвищеною чутливістю до дії ультрафіолетового випромінювання;

• мають підвищену чутливість як до ультрафіолетових променів, так і до більш жорсткого іонізуючого випро­мінювання;

• мають підвищену чутливість до ультрафіолетового й гамма-випромінювання; для них характерне порушення механізму генетичної рекомбінації.

Особливості розмноження грибів та організації ядерного апарату їхніх клітин зумовлюють досить високу радіостійкість цих організмів.
Радіоактивне забруднення рослин

Радіоактивне ураження рослин проявляється в гальмуванні росту, зниженні врожайності, репродуктивної якості насіння, а при великих дозах викликає загибель рослин.

Рослини можуть забруднюватися двома шляхами: аеро­зольним (некореневий шлях) і кореневим (ґрунтовий шлях надходження).

Особливість некореневого шляху надходження полягає в тому, що при безпосередньому осіданні радіоактивних части­нок з різних шарів атмосфери відбувається забруднення над­земної маси рослин усіма РН, що випадають.

Радіоактивні частинки неповністю затримуються на рос­линах. Ступінь затримання радіоактивних частинок росли­нами характеризується величиною первинного затримання: відношенням кількості осілих на рослинах радіоактивних частинок до загальної їх кількості, яка випала з атмосфери на даній площі.

Коефіцієнт первинного утримання Кпу:



де - густота випадань (кількості радіоактивності, що випала на одиницю площі посіву або травостою); - густота радіо­активного забруднення надземної маси рослин (кількості радіоактивності в надземній масі з одиниці площі посіву).

Різні сільськогосподарські культури мають неоднакову здатність до утримання радіоактивних опадів з атмосфери, що зумовлено як специфікою морфологічної будови рослин, так і ступенем розвитку надземної маси. (Морфологія та бу­дова рослин - форма, розміри, розташування листя, ступінь шорсткості їх поверхні.)

Коефіцієнт первинного утримання Кпy може змінюватися в дуже широких межах - від кількох до 95%.

Так, Кпу мають: пшениця яра - 71%, просо - 51%, горох -74%, гречка - 39%, картопля - 25%.

Неоднаковою здатністю до утримання радіоактивних опадів характеризуються не тільки різні види сільськогоспо­дарських культур, але й різні частини і органи однієї і тієї ж рослини. Так, для ярої пшениці первинне утримання складає:

для листя - 41%, для стебел - 18%, для полови - 11%, для зерна - 0,6%.

Вміст РН в одиниці маси зерна залежить від строків їх випадання. Найбільша концентрація РН у зерні спостерігаєть­ся при їх випаданні в період цвітіння і молочної спілості, більш низька - при випаданні їх у фазі кущіння і виходу в трубку.

Найбільш чутливі до радіації в різних фазах розвитку квасоля, кукурудза, жито, пшениця; більш стійкі – льон, ко­нюшина, люцерна, рис, томати.

Це зумовлено перш за все тим, що колосся, яке вже з'яви­лося, має високу здатність до утримання радіоактивних опадів, і частково тим, що в період наливання зерна відбувається відтікання поживних речовин з вегетативних органів у зерно.

Випадання 90Sr з атмосфери на поверхню рослин прак­тично не забруднює зерно сільськогосподарських культур із закритим насінням (горох, кукурудза). Бульби картоплі і ко­ренеплоди столового і цукрового буряку також виявляються практично чистими, тому що стронцій при попаданні на лис­тя дуже слабко проникає всередину рослин.

Однак випадання аерозольних частинок 90Sr з атмосфери на деякі рослини дуже небезпечне. Це перш за все овочеві культури. Томати, огірки, капуста, листкові овочі можуть силь­но забруднюватися.

При випаданні з атмосфери 137Cs не тільки механічно за­бруднює урожай, але й інтенсивно проникає в тканини назем­них органів рослин, включається в метаболізм, переміщується всередині рослини і накопичується в урожаї. Досить інтен­сивно рухається всередині рослини при попаданні на її по­верхню 131І. Незважаючи на порівняно короткий період піврозпаду, цей РН може проникати з кормом тварин у молоко, а через молоко - в організм людини.

Надходження РН у рослини залежно від їхніх фізико-хімічних

властивостей

Механізм засвоєння РН корінням рослин подібний до по­глинання основних поживних речовин макро- і мікроеле­ментів.

Головна відмінність полягає в тому, що здебільшого РН у зовнішньому середовищі наявні в гранично низьких концен­траціях. Наприклад, стронцію 90 міститься 1,4 • 10-12 г-кг-1 ґрунту, а маса 1 Кі 90Sr складає 7 • 10-3г.

137Cs є хімічним аналогом калію, a 90Sr - кальцію, тому спостерігається певна подібність поглинання рослинами і пересування по них К, Са і їх хімічних аналогів Cs і Sr.

Найбільше поглинається рослинами з поживного розчи­ну 137Cs, значно менше - 90Sr. Таких РН, як 60Со, 106Ru, 144Ce, 147Рm, надходить з водного розчину в наземну масу рослин у 10 разів менше, ніж Cs і Sr.

При просуванні РН по різних органах надземної частини рослин зберігається певна закономірність. РН, що надійшли в надземну частину рослин, переважно концентруються в со­ломі (листя, стебла), менше - у полові (колосся, волоття зерна) і в невеликих кількостях - у зерні. Деякий виняток з цієї закономірності складає цезій, відносний вміст якого в насінні може досягати 10% і вище загальної кількості його в над­земній частині.

Загалом накопичення РН і їх вміст на одиницю маси сухої речовини в процесі росту рослин має таку ж зако­номірність, як і накопичення біологічно важливих елементів: з віком рослини у надземних органах збільшується абсо­лютна кількість РН і знижується вміст на одиницю маси сухої речовини.

При збільшенні врожаю, як правило, зменшується вміст РН на одиницю маси.

Надходження РН у рослини з різних типів ґрунтів

Забруднення продукції рослинництва (ступінь засвоєння) РР залежить від специфіки шару ґрунту, тобто від типу і власти­востей ґрунтів, на яких зростають рослини.

Найбільш високі рівні забруднення стронцієм спостеріга­ються на дерново-підзолистих ґрунтах, менші - на сірих лісових ґрунтах і сіроземах і найнижчі - на чорноземах. Аналогічна залежність установлена і для цезію.

Велика різноманітність ґрунтів у нашій країні визначає значну різницю в поведінці РН у ґрунтах і накопиченні їх у рослинах. Тому концентрація РН у рослинах на різних ґрун­тах в різних ґрунтово-кліматичних зонах країни при одному й тому ж рівні забруднення може різнитися в 10 разів.

Існує прямо пропорційна залежність між щільністю за­бруднення місцевості і накопиченням РН у рослинній про­дукції.

Надходження РН у рослини залежно від їхніх

біологічних особливостей

Розмір накопичення РН у рослинах залежить від їхніх видо­вих і сортових особливостей. Рослини, які утримують більше кальцію, накопичують 90Sr більше, а рослини, що відрізняють­ся високим вмістом калію, накопичують більше 137Cs.

У товарній частині рослинницької продукції найбільше 90Sr і 137Cs містять коренеплоди (столовий буряк, морква) і бобові культури (горох, соя, вика), далі картопля, менше РН - у зернових .злаках.

За накопиченням 90Sr на одиницю сухої речовини овочеві культури можна розташувати в такому порядку: буряк, огір­ки, морква, капуста, томати, картопля.

Дослідженнями установлено, що діапазон накопичення 137Cs в зерні різних сільськогосподарських культур різкий. Так, у зерні квасолі цезію на одиницю маси міститься в 3,-5 разів менше, ніж у зерні гороху і вівса. Видова відмінність у накопичуванні цезію окремими сортами пшениці, вівса, ква­солі і гороху на одиницю маси зерна може досягати 10, а сортова - складає 1,5-2 рази.

Значно відрізняються вмістом РН озимі і ярові зернові культури. Озимі (пшениця, жито), як правило, накопичують у 2-2,5 рази менше 90Sr і 137Cs, ніж ярові зернові культури (пшениця, овес, ячмінь). Це пояснюється більш високим урожаєм озимих порівняно з яровими.

Овочі здебільшого надходять у їжу без переробки, тому їх споживання становить певну небезпеку. 90Sr найбільше на­копичується в коренеплодах степового буряку, моркви, огір­ках і найменше -г у плодах томатів і бульбах картоплі, що певною мірою пов'язано з концентрацією кальцію в цих час­тинах урожаю.

Менший вміст 90Sr в бульбах картоплі, ніж у коренепло­дах буряку і моркви, пояснюється, очевидно, тим, що коре­неплід - це видозмінений корінь, через який РН надходять з ґрунту в рослину; бульба ж картоплі - видозмінене стебло, і РН можуть надходити з ґрунту в надземну частину рослини, обминаючи бульби. У зовнішній частині бульби картоплі (кор­кова тканина) міститься в 3 рази більше 90Sr на 1 г сухої маси, ніж у решті бульби.

У природних умовах у багатьох продуктах харчування містяться PP. Наприклад, в 1 кг свіжої картоплі міститься близько 2,9 • 10-9 Кі радіоактивного калію.

Забруднення харчових продуктів рослинництва, що ста­лося при засвоєнні РН кореневою системою і проникненні з атмосфери через поверхню, можна визначити кількісно. Кон­центрацію (3) РН у рослинних продуктах визначають за фор­мулою:

З = Сґ Kґ – Сп Kn ,

де Сґ - вміст РН у ґрунті, мКі • м-2; Сп - інтенсивність осідання РН з атмосфери, мКі • м-2; Kґ і Кп - ґрунтовий і повітряний коефіцієнти, що встановлюються шляхом дослідів.

Ґрунтовий коефіцієнт Кґ виражає концентрацію відповід­них РН у рослинній продукції на одиницю щільності забруд­нення ґрунту. Наприклад, Kґ 90Sr для основних харчових про­дуктів рослинного походження має такі значення: для пше­ниці - 7, картоплі - 16, цукрового буряку - 6. Середньоквадратичне відхилення від наведених цифр не перевищує 25%. Величина Kґ значною мірою залежить від природи РН.

Для відносної оцінки вмісту РН у раціоні людини і в кор­мах тварин необхідно знати розміри порівняльного їх нако­пичення в господарсько-цінній частині врожаю.
Радіоактивне забруднення тварин

РН можуть надходити в організм тварин через органи ди­хання, шлунково-кишковий тракт (ШКТ) і поверхню шкіри. Однак потенційний внесок кожного із зазначених шляхів да­леко не однаковий.

Якщо в період радіоактивних опадів худоба знаходиться на пасовищі, то надходження РН може скласти (у відносних одиницях): через ШКТ - 1000, органи дихання - 1, шкіру -0,0001.

На пасовищі корова протягом доби з'їдає траву з площі 100-300 м2. При цьому з травою вода споживає велику кількість радіонуклідів.

Науковий комітет ООН щодо дії атомної радіації підкрес­лює, що продукти тваринництва відносяться до основних джерел надходження РН до організму людини.

У багатьох країнах молоко виявлялося головним джере­лом (на 70-90%) надходження 131І.

Молоко, м'ясо і продукти їх переробок служать основним постачальником 137Cs (на 60-80%) до організму людини. Про­дукти тваринництва містять звичайно до 40-60% 90Sr, що надходить до організму людини з раціоном.

Основне значення має фактор радіоактивного забруднен­ня кормів. На забрудненій території споживання питної води не вносить істотних змін у загальне надходження РН до ШКТ тварин. Як приклад можна навести матеріали, опубліковані після аварії на ЧАЕС. В період аерозольного викиду (квітень - травень 1986 р.) максимальна концентрація РН у воді р. Прип'ять, яка протікала на відстані 1,5-2 км від проммайданчика АЕС, дорівнювала 10-7 Кі • л-1, а після закінчення ра­діоактивних викидів (липень - серпень 1986 р.) концентрація бета-випромінювання у воді знизилася до 10-9-10-10 Кі-л-1.

Іншими словами, в зоні радіоактивного забруднення над­ходження РН з питною водою завжди буде на декілька по­рядків нижчим, ніж із кормами, одержаними на прилеглій водозбиральній території.

При однаковій щільності забруднення території (1 Кі • км-2) забруднення кормів 90Sr на порядок вище, ніж 137Cs.

Накопичування і розподіл РН в організмі тварин

Враховуючи те, що 90Sr і 137Cs є хімічними аналогами кальцію і калію, накопичення їх в основному визначається розподі­лом цих елементів в організмі тварин.

Найбільш висока концентрація 90Sr виявляється в ске­леті, тоді як у м'яких тканинах і органах вона в десятки разів нижча. При цьому концентрація в таких органах, як печінка, легені, нирки у 2-5 разів вища, ніж у м'язах.

На відміну від 90Sr РН I37Cs розподіляються в організмі більш-менш рівномірно. З урахуванням введеної кількості на 1 кг тканини його трохи більше відкладається в печінці і нирках. Характерна його особливість - висока швидкість обміну в організмі. Так, 55% РН цезію-137 виводиться з м'язів з ефективним періодом напіввиведення - 46,2 діб.

Радіонуклід 132І концентрується в щитовидній залозі. Вва­жається, що при пероральному надходженні РН йоду щитовидній залозі затримується близько 30% введеної кіль­кості. Приблизно така ж кількість РН йоду затримується в організмі, і 60-70% РН затримується в м'яких органах і тканинах, частково виводиться з організму, а частково пере­ходить у щитовидну залозу. Врешті-решт на 144-й день у щитовидній залозі виявляється близько 18% введеної кількості йоду (з урахуванням розпаду), а в інших органах і тканинах - близько 14%.

Тривале надходження РН - це поширений варіант над­ходження РН. Найбільш інтенсивно РН накопичуються в мо­лодому віці. Відкладення 90Sr залежить від рівня кальцієвого харчування. Насичення кальцієм раціону дозволяє, знизити накопичування 90Sr в скелеті приблизно в 2-4 рази. Законо­мірності накопичування 137Cs в організмі тварин мають бага­то спільного із закономірностями відкладення 90Sr.

При хронічному надходженні РН їх відкладення в організмі поступово збільшується, далі настає стан рівноваги.

На відміну від 90Sr, для 137Cs характерне швидке встановлен­ня рівноважного стану, приблизно протягом 1-2 місяців після початку надходження (для 90Sr - 3-4 місяці).

Рівноважний стан - це стан, коли кожна нова порція РН при надходженні в органи і тканини зрівноважується РН, які виділяються з організму.

Різні види організмів значно відрізняються за своєю здат­ністю витримувати великі дози опромінення. На рис. 3.2 показана порівняльна чутливість представників трьох різних типів організмів до доз рентгенівського або гамма-випромі­нювання.

Вертикальні риски ліворуч вказують рівні, при яких у більш чутливих видів даної групи можуть виникнути серйозні порушення функції розмноження. Риски праворуч вказують рівні, що викликають негайну загибель більшої частини організмів (осіб). Стрілки, направлені ліворуч, вказують нижні межі доз, які можуть викликати загибель або ушкодження чутливих стадій життєвого циклу, наприклад ембріонів.

Загалом ссавці мають найбільшу чутливість. А мікроорганізми - найбільш стійкі.

Найбільш чутливі до опромінення - клітини, які діляться (цим пояснюється зниження чутливості з віком).

Радіостійкість видів і філогенез

Попри різноманітність рівнів радіочутливості видів у межах будь-якого таксона, все ж простежуються відмінності між великими таксонами щодо властивих їхнім представникам рівнів радіостійкості. Наприклад, найрадіостійкіші види трапляються серед бактерій і синьозелених водоростей. Висока радіостійкість властива частині видів найпростіших.

Розглядаючи загальноприйняту схему еволюції живого світу, можна побачити, що в давніх таксонів, які сформувалися на почат­кових етапах еволюції, радіостійкість видів, котрі до них належать, вища, ніж у видів більш просунутих таксонів. Це пов'язують і із тим, що становлення давніх таксонів відбувалося за тих часів історії Землі, коли природна радіоактивність земної кори була вищою, ніж в останній мільярд років.

У дуже давні періоди історії нашої планети радіоактивність була вищою за рахунок переважно ізотопу калію К (що достатньо просто обчислити за константою його розпаду), а також частково — за рахунок важких радіоактивних елементів. Є підстави вважати, що через несформованість атмосфери в ті часи була істотно більшою інтенсивність ультрафіолетових і космічних променів.

За умов підвищених рівнів іонізуючого, ультрафіолетового, кос­мічного випромінювання й радіоактивності відбувався доклітинний етап біохімічної еволюції, коли виникали первинні біомакромолекули, ускладнювалась їхня структура й функції та робилися перші кроки в еволюції протобіонтів і прокаріот. Певно, за тих дуже давніх часів доклітинної й початкової клітинної еволюції виникла й система репарації ДНК, яка є необхідною для закріплення й стабілізації нуклеотидних послідовностей, що виникли в ході еволюції й спри­яють удосконаленню біологічних систем. Не виключено, що й по­двійна спіраль ДНК усталилась як така структурна організація геному, котра вможливлює репарацію. Оскільки формування систем репарації ДНК підвищувало рівень організації та життєздатність живих систем; його слід розглядати як важливий ароморфоз — перетворення будови й функцій систем клітини й організму, що зумовив прогрес в еволюції видів. У пізніші часи такими ароморфо­зами, крім зазначених, були формування ядра в еукаріот, ускладнення структури хроматину й геному виникнення поліалельності та систем міжклітинних взаємодій, що регулюють репопуляційне відновлення,тощо.
Лекція 8

1   2   3   4   5   6   7   8   9

Схожі:

ЗАТВЕРДЖУЮ” Начальник Управління цивільного захисту ГУМНС України...
Вимірник потужності дози ДП-5В призначений для виміру рівнів гамма-радіації і радіоактивного забруднення різних поверхонь по гамма-випромінюванню...
Рентгенівське та радіоактивне випромінювання Історія відкриття х променів
Рентгенівське випромінювання – це електромагнітні хвилі з довжиною хвилі від 80 нм до нм і займає спектральну область між гамма і...
Рентге́нівське випромі́нювання
Рентге́нівське випромі́нювання, - пулюївське випромінюванняабо Х-промені — короткохвильове електромагнітне випромінювання з довжиною...
Тема: «Джерела електричного струму». Варіант №1
При зарядці акумуляторів позитивний полюс акумулятора з’єднають з … полюсом джерела струму, а від’ємний полюс – з … полюсом джерела...
Розділ Проектування та виготовлення комплексного виробу
Джерела та споживачі електричної енергії. Альтернативні джерела електричної енергії
Тема: 3 Джерела фінансового права. Фінансове законодавство
Традиційно джерелами права вважаються нормативно-правові акти, санкціоновані звичаї, прецеденти (судові чи адміністративні), міжнародні...
Тема: «КВАНТОВІ ВЛАСТИВОСТІ ВИПРОМІНЮВАННЯ»
Фотоефект. Дослідження О. Г. Столєтова. Квантова теорія фотоефекту. Фотоелементи та їх застосування
Тест з охорони праці
Метеорологічні умови (температура, вологість, швидкість руху повітря, теплове випромінювання) внутрішнього середовища приміщень
Закон України про загальнообов’язкове соціальне страхування від нещасного випадку
Характеристики впливу рентгенівського випромінювання на організм людини. Принципи нормування
Випуску: Іонізуюче випромінювання ефективний засіб лікування злоякісних пухлин 13
Українське незалежне інформаційне агентство новин (УНІАН). Засновано в березні 1993 року
Додайте кнопку на своєму сайті:
Портал навчання


При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання © 2013
звернутися до адміністрації
bibl.com.ua
Головна сторінка