Ионизирующая радиация и витамины

Под действием ионизирующей радиации биомолекулы преобразуются в заряженные частицы - ионы. К ионизирующим излучениям относятся потоки электронов, позитронов, протонов, нейтронов, α-частиц, рентгеновские и γ-лучи. Источниками ионизирующего излучения являются естественные и искусственные радиоактивные вещества, космические лучи, ядерные реакции, рентгеновские трубки и ускорители заряженных частиц.

За последние годы общий фон радиоактивности окружающей среды значительно возрос в связи с широким распространением АЭС и неизбежной утечкой радиоактивных веществ в процессе их работы. Аварии на Чернобыльской и других АЭС, испытания атомного оружия в атмосфере, диффузия радиоактивных веществ из мест захоронения отходов АЭС способствуют дальнейшему повышению радиоактивного фона.

Биологическое действие ионизирующих излучений зависит от вида и дозы излучения, а также от функционального состояния организма. Их влияние на животные ткани бывает прямым и косвенным. Прямое действие ионизирующих излучений вызывает разрушение и потерю биологических свойств различных белков, в том числе и ферментов, белков биологических мембран и других надмолекулярных структур.

Косвенное влияние вызывается, например, образованием в воде свободных радикалов и перекиси водорода, которые обладают высокой химической активностью и вступают в соединения с различными веществами тканей, приводя к их деструкции. Согласно гипотезе Н. М. Эмануэля, в развитии лучевого повреждения важную роль играют свободнорадикальные процессы. Особенно чувствительны к действию ионизирующих излучений макромолекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК, при повреждении которых нарушаются хромосомный аппарат и системы биосинтеза белков, что приводит к гибели соответствующих клеток.

Наиболее радиочувствительными являются клетки, для которых характерны интенсивные процессы митотического деления и высокий уровень энергетического и пластического обмена: кроветворная ткань, кишечный эпителий, половые железы, эпителий кожи и др.

В 1977 г. Международная комиссия по радиационной защите (МКРЗ) разработала новый принцип нормирования предельно допустимых доз излучения, в основе которого лежит представление о беспороговом действии ионизирующего излучения в отношении стохастических (наследственных и онкогенных) и нестохастических пороговых эффектов, которые возникают в результате превышения определенных доз. Радиационная защита направлена на предупреждение вредных нестохастических и всемерное ограничение вероятности стохастических эффектов до приемлемого уровня.

Известно, что и малые дозы ионизирующего излучения нарушают деятельность ряда систем организма. Уже при дозах 10 рад наблюдаются сдвиги в биоэлектрической активности головного мозга и условнорефлекторной деятельности. При внешнем облучении человека дозой в 150-400 рад развивается лучевая болезнь легкой и средней тяжести, а при дозах в 400-600 рад - тяжелая лучевая болезнь. Облучение в дозе выше 600 рад является абсолютно смертельным, если не используются методы профилактики и лечения.

При лучевой болезни резко нарушаются процессы энергетического и пластического обмена в клетках. Отмечается сдвиг в сторону катаболизма - преобладает распад мембран и других клеточных структур, макромолекул белков и нуклеиновых кислот. Сужается эффективность энергетического обмена и образования АТФ в результате нарушения аэробных процессов - трикарбонового цикла и окислительного фосфорилирования. В результате разрушения ферментов увеличивается выведение витаминов и продуктов их распада. Возникает эндогенный гиповитаминоз.

Многочисленными экспериментальными исследованиями и клиническими наблюдениями установлено, что при воздействии на организм ионизирующего излучения в крови и тканях снижается содержание витаминов С, А, Е, Р, В1, В2, РР, фолиевой кислоты, а также их производных коферментов. Особенно резко падает содержание аскорбиновой кислоты. Облучение рентгеновскими лучами морских свинок в дозе 10 Гр приводило в течение суток к снижению содержания аскорбиновой кислоты в надпочечниках на 20,3%, на пятые сутки - на 40, а на седьмые - на 68%.

Рентгеновское облучение экспериментальных животных в дозе 9 Гр вызывало на четвертый день существенное снижение содержания витамина В1 в печени с 8,8 (в норме) до 5,5 мкг/г. Важно отметить, что при введении тиамина облученным животным его содержание в печени нормализовалось.

Результаты исследования содержания аскорбиновой кислоты в крови у людей, подвергшихся воздействию взрыва атомных бомб в Хиросиме и Нагасаки, показали резкое падение уровня витамина, развитие С-витаминной недостаточности.

Витамины широко используются в комплексном лечении лучевой болезни. При этом назначается аскорбиновая кислота, витамин Р, препарат витаминов С и Р галаскорбин, пиридоксин, рибофлавин, витамин Е, препарат витамина К - викасол, витаминно-аминокислотные комплексы.

В условиях воздействия ионизирующей радиации суммируются эффекты онкогенных факторов, таких, как источники гепатотоксических нитросоединений - нитраты и нитриты, полициклические ароматические углеводороды, выхлопные газы автотранспорта и табачный дым, различные загрязнители пищевых продуктов, образуемые при кулинарной обработке (особенно интенсивно - при копчении или сильном прожаривании, а также при длительном кипячении растительного масла). Опасность возникновения злокачественных новообразований резко увеличивается при сочетанном действии ионизирующей радиации и названных выше онкогенных факторов.

Среди наиболее активных веществ, способных увеличивать устойчивость организма к ионизирующей радиации, относятся следующие витамины: α-токоферол, ретинол, каротины и особенно Р-каротин (желтый пигмент растений), витамины С, В, и др.

Защитным действием обладает также клетчатка и пектины, содержащиеся в овощах, фруктах, хлебе грубого помола и других растительных продуктах. При этом действие клетчатки следует рассматривать не только с точки зрения ее способности адсорбировать и выводить из организма с калом различные тяжелые металлы и другие токсические продукты. Клетчатка служит средой развития полезной микрофлоры кишечника, синтезирующей в небольшом количестве некоторые витамины (В1, К) и паравитамины.

Таким образом, в системе методов и средств противолучевой защиты, направленных на обеспечение безопасности условий труда персонала и жизни населения в условиях возможного воздействия ионизирующего излучения, важную роль играют способы повышения радиорезистентности организма, среди которых одним из наиболее эффективных является применение богатых витаминами продуктов и витаминных препаратов.