4. БІОЛОГІЧНІ ЕФЕКТИ ІОНІЗУЮЧОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ НА РОСЛИН І ТВАРИН

Під променевою, або радіаційною, хворобою розуміють характерний комплекс проявів пошкоджуючої дії іонізуючих випромінювань на організм. Крім величини дози, різноманітність цих, як правило, неспецифічних реакцій залежить від багатьох факторів: способу опромінення – загальне чи локальне, зовнішнє чи внутрішнє; виду опромінення – одноразове, фракціоноване, гостре, хронічне; просторового фактору – рівномірне чи нерівномірне; від радіочутливості організму та інших.

Променеву хворобу рослин дуже важко охарактеризувати якоюсь сукупністю специфічних ознак. Безумовно, описані в попередньому розділі морфологічні зміни також можна віднести до ознак  променевої хвороби. Але в даному розділі увага буде акцентована на таких ознаках, як гальмування поділу клітки, затримання росту і розвитку, порушення різних фізіолого-біохімічних реакцій.

Гальмування поділу клітин меристематичних тканин – це перший, поряд з деякими швидко наступаючими біохімічними порушеннями ефект, що виявляється після опромінення рослин. По затримці вступу клітин в чергову фазу мітотичного циклу його можна зареєструвати раніше, ніж появу цитогенетичних пошкоджень. Настання затримки поділу залежить від видової радіочутливості  і від дози опромінення. У кінських бобів і гороху, наприклад, її вдається зареєструвати вже через декілька годин після γ-опромінення в дозі 0,5–2 Гр.

Прямим наслідком затримки клітинного поділу є гальмування росту рослини або окремих її органів. Це перший показник уражуючої дії випромінювань на рослину, який можна виявити візуально. Але, звичайно, як і інгібування клітинного поділу, гальмування росту є вторинною реакцією організму на опромінення.

Безумовно, від впливом іонізуючої радіації в рослині змінюється обмін речовин, у зв'язку з чим порушується багато біосинтетичних процесів. Але різноманітні порушення метаболізму, що призводять до променевої хвороби, в переважній більшості випадків неможливо звести до однієї причини. Є всі підстави вважати, що порушен­ня метаболізму, які звичайно виявляються на рівні тканин, органів і цілого організму, відображають або пряму дію радіації на диференційовані тканини, або опосередковану дію через пошкодження клітин меристем, які продукують аномальні тканини. Перший ефект звичайно досягається при більших дозах випромінювань, ніж другий. Обидва вони відрізняються також за часом прояву у післярадіаційний пе­ріод.

Порушення обміну речовин у рослин, які виросли з опроміненого насіння, може проявлятися тільки з розвитком проростків через зна­чний проміжок часу після опромінення. Безсумнівно, воно віддзеркалює первинно виникаючі пошкодження клітин зародка. У цьому випадку викривлення метаболізму буває зумовлене накопиченням соматич­них мутацій і порушеннями морфо­логічної та тканинної структури окремих органів рослини.

Біохімічні зміни при опроміненні вегетуючих рослин можуть бути зумовлені пошкодженням ферментативних систем і окремих органел диференційованих клітин, порушенням регуляторних зв'язків, які визначають супідрядність окремих органів, і в певній мірі, порушенням діяльності твірних тканин. Такі зміни про­являються вже через декілька годин після опромінення. Пошкодження апікальних меристем при цьому відіграє вирішальну роль у порушен­ні зв'язків не тільки між окремими групами клітин і тканин, але і між окремими органами,

При дозах, близьких до півлетальних (для бобових культур 4–12 Гр) ці порушення реєструються значно швидше, і у частини ро­слин вже через добу можна спостерігати практично повне припинення поділу клітин та ростових процесів. Проте протягом ще довгого пе­ріоду можуть підтримуватися процеси фотосинтезу, дихання, мінерального та водного обміну.

При променевій хворобі рослин підвищується їх чутливість до інфекційних хвороб, знижується стійкість до несприятливих чинників, зменшується потреба в елементах живлення, послаблюється відтворювальна здатність, зменшується продуктивність.

Існує думка, що уражені променевою хворобою рослини не можна використовувати в їжу чи для годівлі тварин, так як вони, нібито, якщо і не можуть викликати променеву хворобу у людини та тварини, можуть, в усякому разі, призвести до певних ушкоджень організму. Це думка цілком хибна і ні на чому не базується. Зараз відомі і широко застосовуються десятки техно­логій дезинфекції, стерилізації, пастеризації, консервації продукції рослинництва та тваринництва, в основі яких лежить її опромінення іонізую­чою радіацією у великих дозах. Найретельніші медико-гігієнічні до­слідження опромінених продуктів показали їх повну нешкідливість. Деякі з цих технології будуть описані далы.

Променева хвороба тварин – це захворювання, яке виникає при дії іонізуючих випромінювань і характеризується конкретним комплексом ознак свого прояву в часі.

Найбільш повно вивчена променева хвороба у одомашнених ссав­ців, в тому числі і у сільськогосподарських тварин. Розрізняють її гостру та хронічну форми.

Гостра променева хвороба виникає при однора­зовому звичайно  загальному опроміненні у великій дозі. По тяжкості захворювання розрізня­ють чотири її ступені: перший – легка променева хвороба, наприклад, у свиней вини­кає при дозах 1–2 Гр, другий – середньої тяжкості розвивається при дозах 2–4 Гр, третій – тяжка – при дозах 4–6 Гр і четвертий – дуже тяжка, або надтяжка, спостерігається при дозах вищих за б Гр. Для більш радіочутливих видів тварин, наприклад, великої рогатої худоби, ці форми променевої хвороби спостерігаються в діапазоні доз, що зсуну­тий у бік менших величин – 0,5–5 Гр; для більш радіостійких, нап­риклад, кролів, навпаки, в бік більших – 6–12 Гр.

В розвитку гострої формі променевої хвороби виділяють чотири періоди або фази. Перший – період первинних реакцій може виявлятися вже через кілька годин, навіть півгодини, після опромінення і триває протягом 3–4 діб. Характерними його ознаками є порушення стану нервової систе­ми, що виявляється у формі збудження, яке змінюється пригніченням та слабкістю. Погіршується апетит тварин, порушується ритм роботи серця, з'являється задишка, понос, блювання, може підвищитися темпе­ратура тіла. У периферійній крові вже на першу добу після опромі­нення спостерігається нейтрофільний лейкоцитоз, абсолютна та відносна лімфопенія, збільшення кількості ретикулоцитів. На кінець пе­ріоду у стані тварини відмічається суб'єктивні покрашення.

Другий період – латентний (прихований), або фаза удаваного клінічного благополуччя, в залежності від тяжкості хвороби триває від декількох діб до двох тижнів та більше. Чим вище одержана доза, або ж чим тяжча форма променевої хвороби, тим він коротший. При дуже тяжкій формі променевої хвороби цей період взагалі може бути відсутнім. Стан тварин в цей період розвитку хвороби може здаватися зов­сім задовільним. Однак удаваність цього благополуччя легко виявля­ється при аналізі крові: виявляється чітка лімфопенія, тромбоцитопенія, зниження кількості нейтрофілів та ретикулоцитів. У кістковому мозку відмічається яскраво виявлена аплазія. В кінці періоду . можуть відмічатися крововиливи на слизових оболонках, порушення функцій шлунково-кишкового тракту, бронхіти, пневмонії, випадання шерсті. Але в кістковому мозку в другій половині періоду при легкій та середній формах хвороби з'являються ознаки регенерації.

Третій період – розпал хвороби, період виявлення клінічних ознак гострої променевої хвороби, який в залежності від її ступеня про­являється через 1–4 тижні. Знову загальний стан тварини різко погіршується: з'являється задишка, погіршується функціонування серцево-судинної системи, органів травлення, спостерігається втрата апетиту, поноси, дистрофічні процесі в слизовій оболонці рота, зни­ження масі тіла, може виникати короткочасна лихоманка, що періодично повторюється, підвищується температура тіла. Характерною ознакою цього періоду є геморагічний синдром - крововиливи під шкіру, слизові оболонки, шлунково-кишковий тракт, мозок, серце, легені та інші органи.

З залежності від одержаної дози та індивідуальної чутливості до опромінення тварин третій період триває від 1 до 3–4 ти­жнів. Наприкінці його з'являється прогресуюча анемія. При опромі­ненні у півлетальних дозах у половини тварин у кістковому мозку та лімфатичних вузлах спостерігається повна аплазія, що призводить до загибелі. У другої половини в цих органах відмічаються ознаки регенерації та перехід хвороби через 1–1,5 місяці в четвертий період.

Четвертий період – період відновлення при легкому ступені гострої променевої хвороби проходить досить швидко і, як вважається, в повній мі­рі. Він характеризується покращенням загального стану тварини, відновленням апетиту, нормалізацією температури. Зникає кровоточи­вість, диспептичні явища, як наслідок відміченої вище ре­генерації в кістковому мозку відбувається поступове відновлення показників крові.

При середній тяжкості хвороби тривалість періоду відновлення досягає 2–2,5 місяці і в цілому одужання завершується через 3–6 місяців. При тяжкій формі хвороби період відновлення може за­тягуватись до 7–9 місяців. Більш того, повного видужування тва­рин, як правило, не відбуваєтеся: відмічається зниження імуніте­ту, послаблення відтворювальної здатності, можливе скорочення три­валості життя, нерідко гостра форма променевої хвороби переходить у хронічну.

Дуже тяжкий ступінь гострої променевої хвороби у великих сі­льськогосподарських тварин триває від кількох днів до кіль­кох тижнів і, звичайно, завершується загибеллю в першому або третьому періоді. При опроміненні в дозах, що перевищують летальні, рання смерть може настати вже через 2–4 доби. А при дозах, вищих за летальні в два-три рази, загибель може настати під час оп­ромінення або в найближчі години після нього – так звана "смерть під променем". Причиною загибелі тварин є киснева недостатність, що розвивається внаслідок зменшення кількості гемоглобіну в крові та розвитку токсемії, набряку легенів.

При середньому і тяжкому ступені гострої променевої хвороби тварин загибель, як правило, відбувається в третьому періоді. Го­ловною її причиною звичайно є описані вище геморагичні явища, ди­строфічні процеси. Більш детально характерні ознаки гострої проме­невої хвороби сільськогосподарських тварин наведені у наступній таблиці.

Хронічна променева хвороба тварин розвивається внаслідок тривалого, як правило, загального опромінення організму у малих дозах іонізуючої радіації  або надходження всередину організму радіоактивних речовин. Розрізняють три форми хронічної променевої хвороби: легку, середню та тяжку. Як і в гострій формі променевої хвороби, у неї виділяють періодичність протікання.

Легкий ступінь хронічної про­меневої хвороби, що проявляється при опроміненні в порівняно не­великих дозах і протягом невеликого періоду, характеризується звичайно функціональними порушеннями переважно нервоворефлекторного характеру. Після припинення опромінення вони можуть швидко минати.

Для середнього ступеня хвороби властиві порушення регуляторних си­стем, функціональна недостатність органів травлення, нервової, се­рцево-судинної систем і, особливо, крові. Але після припинення опромінення також настає відновлення, яке характеризується репаративними та регенеративними процесами в найбільш уразливих критичних тканинах, і також норма­лізацією функціональних порушень, іноді з тим чи іншим ступенем їх недостатності. Тяжкий ступінь хронічної променевої хвороби, який спостерігається при тривалому опроміненні, характеризується глибо­кими морфологічними порушеннями деструктивного порядку в органах кровотворення, шлунково-кишковому тракті, нервовій та інших систе­мах. Порушуються функції залоз внутрішньої секреції, поступово послаблюється діяльність сер­ця, розвивається виснаження, послабленням опору інфекційним хворобам.

При надходженні радіоактивних речовин всередину організму тварин хронічна променева хвороба часто буває зумовлена тривалим локальним опроміненням окремих органів та систем, викликаним вибір­ковим розподілом їх в тілі та накопиченням в окремих органах. Наприклад, ¹³¹І концентрується переважно в щитовидній залозі, зумо­влюючи опромінення цього важливого органу ендокринної системи ссавців і викликаючи його тяжкі захворювання; ⁹⁰Sr накопичується в основному у кістяку, піддаючи опроміненню червоний кістко­вий мозок – основний кровотворний орган тварин, який має надзвичайно високу чутливість до іонізуючої радіації.

Не треба підкреслювати, що променева хвороба людини усіх форм характеризується проявом таких самих ознак і протікає цілком аналогічно.

Зрештою, хоча ознаки променевої хвороби тварин описуються специфічною симптоматикою, здебільш не зрівняною з такою для про­меневої хвороби рослин, причини, що лежать в основі цього типу ра­діобіологічного ефекту, спільні і для рослин і для тварин.