Иондаушы сәулелердің биологиялық әсерлері

ПРЕЗЕНТАЦИЯ

Жоспар

Кіріспе

Негізгі бөлім

Иондаушы сәулелердің клеткаға әсері

Иондаушы сәулелердің канға, қан түзейтін мүшелерге әсері

Сәуле түскеннен кейінгі лейкоциттер санының өзгерісі

Иондаушы сәулелердің ас қорыту мүшелеріне әсері

Қорытынды

Қолданылған әдебиеттер

Кіріспе

Иондаушы сәулелердің биологиялық жүйелерге әсері аса жоғары және күрделі, өйткені олар түскен тірі ортада иондау процесі жүріп, активтілігі жоғары еркін радикалдар түзіледі. Бұл радикалдар тірі жүйеге тән химиялық, биохимиялық реакциялардың ретін, жүру тәртібін бұзып, ағзаға тән емес функционалдық өзгерістер кіргізіп, соңында морфологиялық өзгерістерге душар етеді. Егер доза үлкен болса, тіршілік иесі өліп кетуі мумкін.

Иондаушы сәулелердің биологиялық әсерін екі кезеңге бөлуге болады:

1) Иондаушы сәулелердің биохимиялық реакцияларға клеткалар, ұлпаларға, мүшелерге тікелей әсері.

2) Әсерлерден жүйке клеткаларында, гуморальдық клеткаларда әртүрлі ығысу өзгерістер шақыруы.

Радиацияның бірінші ретті әсер механизмін түсіндіру үшін бірсыпыра гипотезалар, теориялар ұсынылған;

1) Иондаушы сәулелердің биологиялық жүйелерге тікелей және бөгде әсері.

2) Құрылым - зат алмасу теориясы.

Радиацияның тікелей әсерінен молекулаларда, атомдарда иондану болады, осының әсерінен иондаушы сәуле түскен орта зақымдалады. Биологиялық жүйелердегі ең көп зат су болғандықтан, радиацияның әсерінен ағзадағы су радиолизданып жоғары активті заттар түзіледі. Мысалы:

Н • + ОН => Н2О

Н • + Н • => Н2

OH + OH => H2O + О

ОН + ОН => Н2О2 немесе Н + О2 => НО2

НО2 + НО2=>Н2О2 + 20

НО2 + Н => Ң2О2 т. с. с.

Еркін радикалдардың ортамен өзара әсері тотығу реакциясы бойынша жүреді де - қосымша бөгде әсер туғызады. Иондаушы сәулелердің тікелей немесе бөгде әсерінің арасындағы айырмашылық, мына екі құбылыспен түсіндіріледі:

1) Сұйылту эффектісі. Берілген экспозициялық дозада зақымдалған молекулалар саны тұрақты және бастапқы молекулалардың концентрациясына тәуелді болмайды, өйткені ерітіндідегі еркін радикал сандарында тұрақты болады. Бұл құбылыс радиацияның бөгде әсерін көрсетеді.

2) Оттегі эффектісі. Алғашқы иондаушы сәуленің әсеріне жауап реакцияның дамуында оттегінің ролі зор. Егер қоршаған ортада, оттегінің мөлшері көп болса, биологиялық жүйенің зақымдалуы күшейеді. Сәуле түскен ортада оттегі мөлшері аз болса, онда жүйенің сәуле әсерінен зақымдалуы да төмендейді. Оттектілік эффект барлық радиобиологиялық құбылыстарға тән және қатерлі ісік ауруына ұшыраған адамдарды емдеуге қолданады.

Иондаушы сәулелердің клеткаға әсері

Иондаушы сәулеле әсеріне аса сезімтал - клетканың ядросы. Мысалы, ядросы радиацияның әсеріне шалдыққан клетка өледі. Клеткадағы өзгерістерді нақтылы және аз уақыт аралығында анықтау үшін дозасы 1000 рентгеннен артық сәуле беру керек. Алғашқы клеткадағы өзгеріс клетқаның мембранасында болады:

1. Мембрананың өткізгіштігі жоғарылайды;

2. Цитоплазманың тұтқырлығы өзгереді;

а) Доза жоғары болса, итоплазманың тұтқырлығы жоғарылайды;

б) Доза төмен болған кезде, цитоплазманың тұтқырлығы төмендейді;

3. Цитоплазмада вакуольдер түзеледі;

4. Жарықтың сынуы жоғарылайды, себебі белоктар иондаушы сәулелер әсерінен денатурацияланады;

5. Бояуды қабылдаудың өзгеруі.

Сәуле түскен клеткада ядро ісініп қабынады, көлемі ұлғаяды, үш-төрт ядролы үлкен ядролар пайда болады. Иондаушы сәуленің әсерінен ДНҚ молекулаларында ыдырау, хромосомдық аберрация болады. Клетка құрылымдарының өзгерістеріне байланысты клетканың ішіндегі органеллаларының функциялары өзгеріп, митохондриядағы энергия алмасу, зат алмасу процесі нашарлайды.

Радиацияның клетканың бөлінуне әсері күрделі және митоздың кезеңдеріне байланысты. Ғылыми деректер бойынша иондаушы сәулелер ұлпада тез бөлінетін жаңа клеткаларға қатты әсер етеді, әсіресе күрделі бөліну кезіндегі әсер дәрежесі аса жоғары болады.

Митоз /күрделі бөлінуі/ екі фазадан тұрады:

1. Интерфаза;

2. Кәдімгі митоз.

Интерфазаның өзі үш сатыдан тұрады:

1) түзілу алдындағы саты G;

2) ДНҚ молекулаларының түзілуі, хромосомның белоктары түзіледі - S;

3) түзілу болғаннан кейінгі саты - G2, бұл саты профазаға көшеді.

Митоз төрт сатыға бөлінеді:

1) профаза /бөлінудің басталуы/;

2) метофаза /хромосомның екі жартыға бөлінуі арасында саңылау пайда болады/;

3) анафаза /хромосомның екі полюске қарай ығысуы/;

4) телефаза /жаңа пайда болған клетканың тұрақталуы/.

Иондаушы сәулелердің осы фазалардың әрқайсысындағы әсер дәрежесі әртүрлі болады. Егер клеткаға радиация интерфаза кезінде әсер етсе, клетканың бөліну қабілеті төмендеп доза жоғары болса, шығынға ұшырайды. Француз оқымыстылары Бергонье және Трибонда бойынша клетканың иондаушы сәуле әсеріне сезімталдығы өтіп жатқан бөліну интенсивтігіне тура пропорционал да, олардың дифференциясына кері пропорционал болады. Осы ережеге сәйкес радиацияның сезімтал қан түзейтін мүшелері, қызыл қан кемігі, көк бауыр, жыныс бездері, ішек-қарынның кілегей қабаттары клеткалары жатады. Өйткені мұндағы ұлпалардың клеткаларындағы митоз интенсивті түрде жүреді. Кейінгі кезде бөлінбейтін жүйке, лимфоцит клеткалары да радиацияға өте сезімтал болатындығы анықталды.

Иондаушы сәулелердің клеткаға әсер механизмі өте күрделі, сондықтан да клеткадағы бір-екі өзгеріске қарап, толық мағлүмат алу мүмкін емес. Бірақ тәжірибеден алынған мағлұматтар бойынша сәуле жұтқан клеткалардың бөлінуіне мынадай себептер әсер етеді:

1) Иондаушы сәулелер әсерінен бөлінуді тездететін заттардың бұзылуы;

2) Клеткада бөлінуді тежейтін заттардың пайда болуы;

3) Клетка мембранасының өткізгіштігінің бұзылуы;

4) Нуклеин қышқылдарын түзеудің бұзылуы;

5) Хромосомның жарақаттануы.

Клетка ядросының, цитоплазмасының, функциясының, құрылымының өсу кезіндегі бұзылуы қайтымды және қайтымсыз болуы мүмкін. Егер бөліну, өсіп-өнуі кезіндегі әсер еткен доза төмен болса, онда бастапқы кезде бөліну ритмі төмендейді, бірақ біртіндеп қалпына келеді. Ал митоз кезінде әсер дозасы жоғары болса, онда митоз бұзылып клетканың өніп-өсуі процесі тоқталады.

Иондаушы сәулелердің канға, қан түзейтін мүшелерге әсері

Организмдегі қан, жылы қан иелерінің өмір сүруі үшін үлкен қызмет атқарады. Ағзаны жылу және оттегімен қамтамасыз етіп әр түрлі ауруларға қарсы күрес жүргізіп, жануарлардың шыққан тегін, өнімділігін алдын-ала болжап тіршілікке икемділігін анықтауға көмектеседі. Тіршілік иелерінің ең алғашқы радиацияға жауабын сыртқы қан жүйесіндегі өзгерістерден байқауға болады. Доза ӨД 100/30 болғанда лейкоцит қатарындары лимфоциттердің санының өзгерісі алғашқы 2-4 сағатта белгілі болады.

Қан элементтерінің, жасаушы клеткалардың әрбір түрлерінің радиацияға сезімталдығы әртүрлі бірақ, қан түзейтін клеткалардың сезімталдық дәрежесі қандай екендігі бұл әлі күнге белгісіз. Көптеген зерттеулер мен ізденуден кейін жілік-май бөлімдерімен миелоид қатары клеткалары радиацияға өте сезімтал екені анықталды. Сонымен қатар эритробласт, миелоид қатарындағы клеткалардың радиацияға сезімталдық деңгейі жануарлардың түріне байланысты.

Сәуле түскеннен кейінгі лейкоциттер санының өзгерісі

Орташа өлім дозасы немесе доза жоғарылаған сайын лейкоциттердің саны әсердің алғашқы минутында-ақ, аз уақыт аралығында кемиді /I кезең /. Дәл осы лейкоциттердің бояуға, акредин қызғылт сары түске боялуы өзгереді. Бұл клеткадағы нуклейндік зат алмасуы өзгергенін көрсетеді. Лейкоциттердің алғашқы санының төмендеуінен кейін 6-8 сағаттан кейін олардың саны бастапқы деңгейден 10-15% өседі /II кезең/. Бірақ тәулік соңында лейкоциттер саны кілт төмендеп, ұзақ уақыт бойы төменгі деңгей сақталады /III кезең/. Лейкоциттердің қайтадан қалыптасуы өзара байланысты болады. ӨД 100/30, ӨД 50/30 дозаларда лейкоциттер қалыптаспайды, ал төменгі дозаларда лейкоциттер санының көбеюі 3-5 күнге созылады. Жартылай ӨД 50/30-мен кәрі ірі-қара малға әсер етсек лейкоциттердің санының анық төмендеуі 3 аптадан кейін басталады. Осы кезде лейкоциттердің саны қалыпты жағдаймен салыстырғанда 3 есе немесе одан да көп кемиді. Қайтадан қалыптасу уақыты 2-3 айға созылады.

Лейкоциттер санының алғашқы 1-2 сағатта төмендеуі вегетативтік тамырда Қанның қайтадан бөлінуіне әсер етеді, өйткені қан клеткаларының сәуле әсерінен өлгендері аз болады, Ал кейінгі /П-ІІІ/ кезеңдердегі лейкоциттердің азаюы, қан түзейтін жілікмайдың қызметінің бұзылуы. Лейкоциттердің иондаушы радиацияның әсерінен сандық-сапалық өзгеріс негізінен дозаға тікелей байланысты. Доза жоғары болғанда I және II кезең болмай /көрінбей/, ІІІ-і кезең анық және тез өтеді. Жас малдарда радиацияның әсерінен лейкоциттер санының төмендеуі тез, бірақ қайтадан қалыптасуы жылдам жүреді.

Лимфоциттер санының өзгеруі

Лейкоцит қатарындағы радиацияға сезімтал лимфоциттер. Көп жағдайда сәуле әсерінен болған ауруды анықтау үшін лимфоциттерді есептеуте тура келеді. Бірақ қан құрамындағы лимфоциттердің сау жануар бойындағы өмір сүру уақыты бірнеше сағаттан 1-2 күнге ғана созылатын болғандықтан бұл жағдайды есепке алуға тура келеді. Лимфоциттердің азаюы 100 рентгеннен басталады және доза өскен сайын лимфопения эффектісі күшейе түседі. Лимфоциттердің өте азаюы ӨД 50/30-дан басталады да 1-3 тәулікке созылады. Лимфоциттерде радиацияның әсерінен морфологиялық өзгерістер, кіші, орташа және үлкен лимфоциттер арасындағы қатынастар бұзылып, кіші лимфоциттер көбейіп, екі ядролы, ядрода протоплазмада вакуольдер пайда болады, ферменттердің активтілігі өзгереді. Лимфоциттердің бұл өзгерістері көк бауыр, лимфа торабы, ішек қабырғасы фолликуларында, қалқанша безінде және басқа мүшелерде болады.

Эритроцитгер санының өзгеруі

Лейкоцит қатарындағы клеткалармен салыстырғанда эритроциттердің иондаушы сәулелер әсеріне сезімталдығы төмен. Қызыл қан түйіршіктерінде өзгерістер тек жартылай өлім дозасында басталады. Алғашқы үш тәулікте эритроциттер саны көбеюмен қатар 1 мм3 қандағы гемоглобиннің мөлшері 10-15% жоғарылайды. Соңынан қан азаю /анемия/ басталып, гемоглобиннің, эритроциттің мөлшері 2-3 есе кемиді. Эритроциттерде сан озгеруімен қатар морфологиялық, биохимиялық өзгерістер басталады. Анемия кезінде поикилоциттер, анизоциттер, екі ядролы, ядрода цитоплазмада вакуольдер және уытты түйіршіктер пайда болады. Эритроциттердің мөлшері /көлемі/ өзгереді, қанда эритронормабластар пайда болады. Эритроциттердің қайтадан қалыптасуы ұзақ созылмалы, 2-5 айға созылады.

Тромбоциттер санының өзгеруі

Иондаушы сәулелер әсеріне сезімталдық жағынан тромбоциттер лимфоциттер мен эритроциттер аралығында орналасқан. Орташа өлім дозасымен әсер еткенде тромбоциттер саны алғашқы 5 күнде бір деңгейде болғанымен 9-10 күннен кейін күрт төмендейді Иондаушы сәуле әсері ауруына шалдыққан жануарларда қан ұюы басталып, үлкен дозаларда геморрагиялық синдром басталады. Тромбоциттердің саны өзгерумен қатар проторомбинд жұту, қанның ұю қасиеті өзгеріп, плазмада калий түзеу өзгереді. Ал, тромбоциттердің қайтадан қалыптасуы 35 - 45 күнге дейін созылады.

Қан түзейтін мүшелердің иондаушы сәуле әсеріне жауабы

Сыртқы қан жолындағы қан түйіршіктеріндегі өзгерістер радиацияның әсерінен қан түзейтін мүшелерде өзгерістер болғанын бірден көрсетеді. Жілік майы радиацияның әсерінен тез өзгеріске ұшырайды. Үлкен доза әсер еткенде қан клеткаларында бөліну тоқталып, ағзада эритробласт, миелобласт және мегакариоциттер пайда болады. Жануарларға жартылай өлім дозасымен әсер етсек, алдымен эритробластар соңынан пронормобласт - нормобласт - ретикулоцит - эритроциттер зақымданады. Пронормобластар саны сәуле түскенінен бастап 16-18 сағат ішінде,, ал қалған клеткалар саны 1-3 күннің ішінде төмендейді. Бірақ ретикулоциттер мен нормоциттердің мөлшері бұл кезеңде көп болады.

Демек, бұл клеткаларда сәуле әсерінен кейін өсіп жетілген түрлер бар. Ал, эритроциттердің азаюы олардың қан тамырларында өліп, олардың орнын басатын, ауыстыратын басқа клеткалар жоқ болғаны радиацияның әсерінен кейін қан азаюы 2-3 аптадан соң білінеді. Доза ұлғайған сайын жілік майындағы эритроцитарлық клеткаларда азған клеткалар көбейіп, өсіп жетілмеген қантүйіршіктері көбейеді.

Жілік майындағы ретикулярлық және май клеткалары радиацияға төзімді, сондықтан оларда көрнекті өзгерістер бола қоймайды. Сүйектің ортасындағы жатқан жілік майға қарағанда, шеміршекке тиіп жатқан сүйек ұлпалары иондаушы сәуле әсеріне қатты ұшырайды. Сүйек майының ерте зақымдалуы ақ, қызыл қан түйіршіктерінің, тромбоциттердің азаюына, ал сегментоядролық грануоциттердің көбеюінен әкеледі. Бұл өзгерістерден басқа сүйек майында нуклейн қышқылдары ДНК, РНК-ның саны азаяды.

Лимфа ұлпалары радиация әсеріне төзімді. Бірақ лимфа торабындағы лимфоциттердегі өзгерістер кейбір жануарлар үшін 50 Р басталса, ал олардың күйзелуі, бұзылуы 400 Р басталады. Жартылай өлім, өлім дозасымен әсер еткенде тамырдың бұзылуы, лимфотораптарының өлуі, анастомоздардың пайда болуы, тамыр сыртына қатқан қанның пайда болуы, лимфа тораптарын жіңішкертіп, паренхималық ұлпаларды тығыздап, ақ сұйық заттардың қозғалысын нашарлатады.

Көк бауыр. Көк бауыр клеткалары сәуле әсеріне өте ерте шалдығады және клетканың бұзылуына байланысты көк бауырдың көлемі, массасы азаяды. Жартылай өлім дозасы әсep еткенде митоз тоқталып, лимфоциттердің бір бөлігі өледі, ұлпалардағы ДНК, РНК-ның мөлшері азайып, пигмент саны артады. Ретикулярлық ұлпалар радиацияға өте төзімді, сондықтан сан жағынан тек аздап көбейгені байқалады.

Бұғақ безі. Бұғақ безінің клеткалары - тимоциттер радиация әсеріне өте сезімтал. Жартылай өлім дозасымен әсер еткенде алғашқы күннің өзінде лимфоциттердің саны төмендейді, ауру асқындаған кезде аздаған лимфоциттер қалады. Лимфоциттер қайтадан қалпына алдымен жілік-майда түзіліп, соңынан қыртысты қабат безіне ауысады. Ал басқа клеткалар иондаушы сәуле әсеріне төзімді.

Иондаушы сәулелердің ас қорыту мүшелеріне әсері

Ac қорыту мүшелеріне радиация аса-күшті әсер етеді, сезімталдығы мына тәртіп бойынша орналасады: ащы ішек, сілекей бездері, қарын, тоқ ішек, асқазан асты және бауыр. Организмге үлкен дозамен жалтылай, әсер еткенд ең, алдымен ащы ішек зақымданып, артынан ішек-қарын ауруы өрбиді. Орташа өлім дозасымен, одан да жоғары дозамен әсер еткенде ішек қабырғаларында морфологиялық өзгерістер пайда болады. Радиацияға аса сезімталдықты эпителия бездері білдіреді. Зақымдалған эпителий қабатында клеткалардың бөлінуі тоқталып, клеткалар өледі.

Мұндай процестер сілекей қабаттың сыртын ашып, ішіндегі клеткаларды жалаңаштағаннан кейін, қан плазмасы ішекке шығады. Ал, қан плазмасының азаюы жүректің жұмысын төмендетеді. Жоғарыда айтылғандармен қатар сәуле әсері ауруына шалдыққан жануарлар организмінде улану, бактериемия болады, өйткені ішектің қабырғаларының микроорганизмдерге кедергі әрекеті тоқталады. Ішек-қарын ауруының белгілері доза үлкен болғанда алғашқы 3-4 сағат ішінде іш өту, құсу, лоқсудан басталады да 1-3 күнде беті қайтады, бірақ ауру аса асқынған кезде қайта қайталанады.

Сілекей бездері. Радиацияның әсерінен сілекей бездері сандық және сапалық өзгерістерге ұшырайды. Өзгеріс интенсивтілігі толқынды түрде болады және сонымен қатар сілекейде жаңа зат пайда болады. Мысалы иондаушы сәуле түскен иттердің сілекейінде амилаза пайда болады.

Қарын. Қарын бездерінің секрециясы аз дозада жануарлардың бастапқы жағдайына байланысты: гиперсекрецияда төмендейді, гипосекрецияда жоғарылайды. Жоғары дозалар қарынның ас қорыту қызметін төмендетіп, үлкен морфологиялық өзгерістер туғызады. Дозасы 0, 96 және 3, 84 Грей иондаушы сәулемен ұлтабардың ащы ішекке жалғасқан жеріне әсер еткенде, алғашқы сағаттың өзінде-ақ қан сарысуында гастриннің 2-3 есе азайғанын байқауға болады. Бірақ алғашқы үш күн ішінде гастрин түзейтін мүшелерде ешқандай құрылым өзгерістері байқалмайды.