SKUTKI ODDZIAŁYWANIA  PROMIENIOWANIA JONIZUJĄCEGO NA ORGANIZM LUDZKI

Skutki pochłonięcia dawki promieniowania jonizującego mogą się odnosić bezpośrednio do naświetlonej osoby, nazywamy je wtedy somatycznymi, lub mogą być genetyczne.
Te ostatnie będą ponoszone przez następne pokolenia. Inny sposób podziału możliwych skutków napromieniowania dzieli je na skutki niestochastyczne i stochastyczne.

Na czym polega szkodliwe działanie promieniowania jonizującego na organizmy żywe i jaki jest jego mechanizm? Jonizacja zachodząca we wnętrzu komórki może doprowadzić do bezpośredniego uszkodzenia kwasów nukleinowych w jądrze komórkowym, a co za tym idzie, do rozregulowania podstawowych funkcji komórki (synteza białek, w tym enzymów, zaburzenia podziału itd.). Pamiętajmy jednak, że komórki zarówno te najprostsze, np. bakterii, jak i komórki organizmów wyższych wyposażone są w układy naprawcze, które pozwalają na usunięcie uszkodzonych fragmentów DNA (m.in. dzięki enzymom zwanym restrykcyjnymi). Jeśli jednak uszkodzenia te są bardzo duże, to mechanizm ten nie zadziała prawidłowo i nie zdoła usunąć wszystkich uszkodzeń. Poza tym w płynach wewnątrzkomórkowych wskutek jonizacji zachodzą inne niekorzystne zmiany, takie jak: powstanie tzw. tleny aktywnego (H202 ),tworzenie się wolnych rodników, rozerwanie wiązań (elektrostatycznych czy van der Waalsa), co prowadzi do uszkodzenia struktury białek , w tym bardzo często do uszkodzenia centrum aktywnego enzymów.
    Mutacje zachodzące pod wpływem promieniowania jonizującego mają inny charakter niż zachodzące na skutek oddziaływania promieniowania ultrafioletowego (inna jest długość fali i energia). Nie można odnosić mutacji jakie zachodzą, np. u bakterii czy też u muszki Drosophila sp. Do organizmu ludzkiego. Wiadomo, że mutacje w gametach często są letalne, a więc nie mogą być dziedziczone. Mutacje w komórkach somatycznych mogą prowadzić do różnych schorzeń, w tym także nowotworowych. Wrażliwość na promieniowanie jonizujące jest cechą nie tylko osobniczą, ale także gatunkową.

Dla oszacowania biologicznych skutków naświetlania istotne są nie tylko fizyczne własności promieniowania, ale również rodzaj tkanki, jaka została naświetlona i droga jaka substancja promieniotwórcza dostała się do organizmu. Do organów wrażliwych na promieniowanie należą szpik kostny, węzły chłonne, śluzówka jamy ustnej i jelit oraz organy rodne. Tkanki wątroby i nerek są średnio wrażliwe, a do organów o najmniejszej wrażliwości należą mięśnie i tkanki nerwowe. Pewne pierwiastki mają swoje „ulubione organy”, i tak jod odkłada się w tarczycy, stront, uran i pluton  kościach, ruten głównie w płucach, tellur w jądrach i nerkach, a bar w płucach i kościach, natomiast cez odkłada się równomiernie w całym ciele. Stront należy do szczególnie groźnych pierwiastków, gdyż wypierając wapń odkłada się w kościach, skąd bombarduje cząsteczkami b szczególnie wrażliwy szpik kostny.
Pomijając dawkę od radonu i promieniowanie kosmiczne, pierwiastki promieniotwórcze dostają się do organizmu człowieka przede wszystkim drogą pokarmową.
Na czas przebywania pierwiastka promieniotwórczego w organizmie ludzkim mają wpływ dwa czynniki: fizyczny czas życia pierwiastka i biologiczny czas jego cyrkulacji w organizmie ( tzw. czas połówkowego zaniku, tzn. czas potrzebny na rozpad lub wydzielenie połowy rozpatrywanej ilości atomów).





Skutki: negatywne(-), pozytywne(+)

-Skutki stochastyczne to takie, w których skutek naświetlania nie zależy wprost od pochłoniętej dawki, a jej wielkość jedyni zwiększa prawdopodobieństwo zachorowania.
Typowym przykładem jest nowotwór nazwany białaczką. Wiadomo, że po naświetleniu powiedzmy 100 tysięcy osób pewna ich liczba zachoruje na białaczkę. Nie wiemy jednak które z nich. Można nawet powiedzieć, że zdarza się, iż osoba, która pochłonęła większą dawkę pozostanie zdrowa, podczas gdy osoba która pochłonęła mniejszą dawkę zachoruje. Nie zmienia to w niczym faktu, że osoba która pochłonęła większą dawkę  miała większą szansę zachorowania. Rozpatrując biologiczne skutki promieniowania jonizującego jedynie z naturalnych źródeł trzeba stwierdzić, że możemy oczekiwać tylko skutków genetycznych i stochastycznych. Wynika to z wielkości pochłanianych dawek. Nie ma tu możliwości wystąpienia takich niestochastycznych skutków jak np. choroba popromienna (zespół objawów wywołanych pochłonięciem bardzo dużych dawek promieniowania jonizującego).

-Omawiane skutki oddziaływania promieniowania jonizującego na organizm człowieka są skutkami długoczasowymi. Liczba zarejestrowanych białaczek po ekspozycji na promieniowanie jonizujące narasta stopniowo, osiągając maksimum po około 5. latach i następnie maleje. Nowotwory w postaci guzów pojawiają się 10 do 30 lat po naświetleniu. Podane tu liczby są mało precyzyjne m. In. dlatego, że nie można odróżnić nowotworu wywołanego substancjami chemicznymi lub innymi czynnikami, od tych wywołanych przez promieniowanie jonizujące.

Aby określić ryzyko związane z pochłonięciem określonej dawki promieniowania jonizującego kreślimy zależność: pochłonięta dawka – wywołany przez nią skutek, np. zapadalność na białaczkę.
Znamy dobrze tę zależność dla dawek dużych. Informacje pochodzą głównie z badań nad osobami, które przeżyły bombardowania Hiroszimy i Nagasaki oraz osób poddawanych terapii radioizotopowej. Zależność tę z dobrym przybliżeniem oddaje linia prosta. Aby oszacować skutki oddziaływania bardzo małych dawek na organizm człowieka ekstrapolujemy tę prostą do obszaru małych dawek. Panuje obecnie wśród badaczy tych problemów zgodna opinia, że tak otrzymane oszacowania są nieco zawyżone. Otrzymany wynik mówi, że po pochłonięciu małych dawek następuje:
-1,7 zgonów na nowotwór na każde pochłonięte przez populację 100 Sivertów promieniowania jonizującego.

Efekt zdrowotny pochłonięcia promieniowania jonizującego nie zależy od sumarycznej dawki pochłoniętej przez daną populacje. Będzie on taki sam, jeśli każdy człowiek większej populacji pochłonie odpowiednio mniejsza dawkę. Należy jeszcze raz zdecydowanie podkreślić, że podane wielkości są oszacowaniami. Nie ma dotychczas nie budzących zastrzeżeń danych epidemiologicznych, z których można by skalkulować potrzebne liczby. Zachorowalność na nowotwory w wyniku ekspozycji na naturalne źródła promieniotwórcze jest na tyle mała, że jest silnie maskowana przez inne czynniki, takie jak palenie papierosów, skażona woda, nieodpowiednie odżywianie, stresy, spaliny z samochodów, picie alkoholu, stosowanie tworzyw sztucznych na ubrania i w mieszkaniu i wiele innych czynników, w tym zapewne choroby wirusowe.
Należy również pamiętać, że: na terenach o podwyższonej naturalnej promieniotwórczości nie zaobserwowano dotychczas wzrostu zachorowań na nowotwory, w porównaniu z innymi terenami o normalnym poziomie tła.

-To co powiedziano powyżej oznacza, że organizm ludzki ma duże możliwości przystosowawcze. Przejście cząstki jonizującej przez żywą tkankę powoduje rozbicie łańcuchów DNA i powstanie wolnych rodników. Przyjmuje się, że w przypadku, gdy w omawianym procesie komórka została zabita nie powoduje to przyszłych ujemnych skutków dla organizmu. Rozbite łańcuchy DNA ulegają naprawie przez odpowiednie enzymy. Zdarza się, że w procesie tym od czasu do czasu popełniane są błędy – powstają mutacje. Znakomita większość mutacji nie prowadzi do fatalnych dla zdrowia skutków. Wydaje się więc, że dokąd nie przekroczy się pewnego progu wydolności organizmu, nie obserwuje się drastycznych skutków oddziaływania promieniowania jonizującego na organizmy żywe. W tym sensie oddziaływanie promieniowania jonizującego na organizm nie jest czymś szczególnym. Wszystkie inne czynniki, takie jak oddziaływanie substancji chemicznych, nadmierne ciepło, promieniowanie nadfioletowe mogą powodować po określonej dawce, w określonych warunkach ujemne dla zdrowia skutki. Przez odpowiednie postępowanie możemy zwiększyć lub zmniejszyć nasze szanse, ale nigdy nie możemy całkowicie pozbyć się zagrożenia.

-Skutki niestochastuczne to takie, które zależą bezpośrednio od wielkości pochłoniętej dawki  i dotyczą określonej osoby, która pochłonęła promieniowanie. Mają więc charakter deterministyczny, przyczynowo skutkowy. Typowym przykładem jest rumień skóry. Cierpieli nań dawniej lekarze i fizycy, którzy nieświadomi istniejącego zagrożenia dotykali i przenosili nie osłoniętymi rękami źródła promieniotwórcze. Obecnie dostają go zwykle ci, którzy ukradli źródło promieniotwórcze i nieświadomi zagrożenia nosili je np. przez dłuższy czas w kieszeni. Innym przykładem, tym razem skutków opóźnionych, jest katarakta lub zmiany skóry, które mogą nastąpić w wiele lat po napromieniowaniu. Niestochastyczne skutki obserwujemy zwykle wtedy, gdy nastąpiło naświetlenie dużymi dawkami, np. w wyniku awarii instalacji jądrowych, użycia broni jądrowej itp.


Dawka (Gy)    objawy
500101-100,5-1,00,1-0,50,1   <0,1    Śmierć molekularna następuje prawie natychmiast w wyniku dezaktywacji molekuł biologicznychŚmierć w wyniku zaprzestania pracy głównego układu nerwowego. Objawy: konwulsje, drgawki, letarg. Okres krytyczny 1-48 godz. Śmiertelność 90-100% w ciągu 2 dni w wyniku niewydolności oddechowej i obrzęku mózgu Żołądkowo-jelitowy typ uszkodzenia organizmu, odwodnienie ustroju, objawy krwotoczne przewodu pokarmowego. Okres krytyczny po naświetleniu 5-14 dni. Rokowania beznadziejne, śmiertelność 90-100% po upływie 2 tygodni w wyniku zapaści krążeniowejCiężka białaczka, rokowania niepewne, śmiertelność 80-100% w ciągu 2 miesięcy. Okres krytyczny 4-6 tygodni po naświetleniu. Możliwość przeszczepu szpiku kostnegoNudności, wymioty, okresowe zmiany w obrazie krwi, umiarkowana białaczka. Rokowania bardzo dobre, okres rekonwalescencji kilka tygodni. Nie zanotowano wypadków śmiertelnych. Duże prawdopodobieństwo wystąpienia objawów późnychNudności, wymioty u 5-10% osób. Brak zgonówBrak objawów klinicznych

(-Narażenia zawodowe dotyczą głównie trzech grup pracowników. Górnicy wszystkich kopalń, a w Polsce głównie węgla kamiennego, narażeni są na wchłanianie zwiększonych dawek promieniowania od radonu. Następne dwie grupy narażonych zawodowo to obsługa pijalni pewnych wód mineralnych zawierających radon (np. Świeradów Zdrój) i personel obsługujący aparaturę rentgenowską i izotopową.
Osoby narażone zawodowo na promieniowanie jonizujące w sytuacji, gdy pochłoną już dopuszczalną dawkę promieniowania, są odsuwane od swych stanowisk pracy. Może to być odsunięcie na pewien okres lub nawet do końca życia. Górnicy czy tkaczki, gdy nawdychają się zbyt dużo pyłu, powinni być przesuwani do innej pracy lub posłani na rentę. )
Promieniowanie jonizujące jest jednym z czynników rakotwórczych, podobnie jak nasz sposób odżywiania się, palenie papierosów, ogólnie mówiąc, nasz styl życia.
Zachorowanie na nowotwór zależy od trzech czynników: genetycznego, środowiskowego i przypadku.

+Promieniowanie jonizujące jest nieodłącznym składnikiem naszego środowiska naturalnego i towarzyszyło życiu biologicznemu na Ziemi zawsze.
Istnieją publikacje dowodzące, że małe dawki promieniowania jonizującego mają skutek pozytywny, w tym sensie, że w populacji poddanej  lekkiemu napromieniowaniu ze źródeł  naturalnych, nieco mniej osób zapada na nowotwory niż w populacji nie napromieniowanej.

+Promieniowanie jest jednym z generatorów nowych mutacji, z których niektóre mogą okazać się cenne dla przyszłych pokoleń.

+Wpływ promieniowania jonizującego na inne niż człowiek organizmy żywe badany był w wielu ośrodkach. Chodziło głównie o stwierdzenie przeżywalności różnych organizmów przy bardzo dużych dawkach i generacje zmian genetycznych, np. dla otrzymywania nowych odmian roślin.

+Niszczące działanie promieniowania jądrowego jest wykorzystywane w terapii nowotworowej.

+ Promieniowanie jonizujące ma zastosowanie w rentgenowskich badaniach medycznych
     
  Rodzaj badania     Dawka (mSv)
Prześwietlenia:  klatka piersiowa  czaszka  przewód pokarmowyBadanie izotopowe:  tarczyca  serce  nerki     0,06 0,20 2,45  5,9 7,1 3,1
Dawki pochłaniane w badaniach medycznych.





Rodzaj badania    Gonady(mGy)    Szpik kostny (mGy)  mężczyźni                    kobiety
ZębyMostek, obojczyk, barkGłowaKręgosłup piersiowyŻołądekCholecystografiaKręgosłup lędźwiowyUrografiaBadania narządów rozrodczych    0,10,10,10,11,30,0510,012,0-    0,10,10,10,11,51,54,07,012,0    0,21,00,52,03,01,02,05,03,0
Dawki pochłaniane w prześwietleniach medycznych.






























Promieniowanie jonizujące a człowiek i środowisko A. Skłodowska, B. Gostowska
Fizyka zagrożeń środowiska  Marek Siemiński
Ilustrowana encyklopedia dla wszystkich Fizyka (wyd. Naukowo-Techniczne)
Podstawy ochrony środowiska J. Golimowski, S. Rubel, M. Siemiński



Anna Okruszko i Magdalena Karpowicz  kl.IV i                                                 2003-04-18