Negatywny wpływ promieniowania na organizmy żywe.
Promieniowanie jonizujące, mimo znacznych korzyści, które przynosi w takich dziedzinach życia jak energetyka jądrowa, czy medycyna, ma ujemny wpływ na organizmy żywe. Skutki biologiczne promieniowania zależą głównie od dawki oraz rodzaju tego promieniowania, którego wpływ nazywamy względną skutecznością biologiczną (WSB). (TABELA 1)
Promieniowanie, które wywołuje na poziomie komórkowym istotne zakłócenia w funkcjonowaniu komórki, włącznie z jej śmiercią, a następnie zmiany w funkcjonowaniu organów, nazywane jest deterministycznym. Wpływ tego promieniowania obserwuje się dopiero po przekroczeniu pewnej dawki promieniowania i wzrasta ono ze wzrostem dawki wyższej od progowej. Przekroczenie progu dawki powoduje śmierć tylu komórek danego organu lub tkanek, że ich dalsze normalne funkcjonowanie przestaje być możliwe. Typowymi objawami są tu oparzenia skóry, zmiany w liczbie krwinek czerwonych i białych oraz katarakty.
Dobrze znane są dziś skutki ostrego napromieniowania, tzw. skutki deterministyczne, powstałe w wyniku podania wysokiej dawki (nazywanej śmiertelną) w przeciągu paru sekund, minut, kilkudziesięciu godzin lub kilku dni. Efekty ostrego napromienienia można już wyraźnie zaobserwować w parę dni po jego zajściu. Przy wydłużeniu czasu naświetlania tą samą sumaryczną dawką, dawka śmiertelna będzie wyższa. Istotną jest więc nie tylko dawka, ale jej moc dawki, to znaczy dawka dostarczana w jednostce czasu.
Przyjmuje się, że najczęstszymi chorobami wywoływanymi promieniowaniem jonizującym są nowotwory. Sytuacja bynajmniej nie jest prosta z punktu widzenia zdobywania w pełni wiarygodnej informacji. Przede wszystkim trzeba wziąć pod uwagę, że czas utajnienia choroby nowotworowej jest na ogół długi, czasem 30-40 lat. Oznacza to, że należy prowadzić długotrwałe obserwacje zarówno narażonych, jak i odpowiedniej grupy kontrolnej. Z drugiej strony, istnieje trudność odróżnienia nowotworu wywołanego promieniowaniem od nowotworu wytworzonego z innych przyczyn. Jedyne na co można liczyć, to na pokazanie powiązania pomiędzy chorobą a konkretną przyczyną. Jednakże stwierdzone powiązanie może być przypadkowe, jeśli w badaniach nie uwzględni się istotnych czynników obciążających, a nawet zastosuje się nie najlepszą metodę analizy. Jednak, prowadząc analizę badań należy zachować ogromną ostrożność, szczególnie wtedy, jeśli wnioski w jakiś sposób przeczą dotychczasowej wiedzy, a w szczególności podstawom biologii.
Rakotwórczość promieniowania jonizującego nie różni się zasadniczo od rakotwórczości czynników chemicznych. W obu wypadkach podział komórki w wyniku działania tych dwóch czynników przyczynia się do powstania raka, na przykład tarczycy lub piersi, szczególnie u ludzi młodych.
Badania dowiodły, że u dziewcząt naświetlanych w trakcie leczenia choroby Hodgkina w okresie dojrzewania zauważono raptowne rozwijanie się i rozprzeszczenianie komórek piersi .
U dzieci poniżej 10 roku życia tarczyca jest organem najbardziej narażonym na rakotwórcze działanie promieniowania jonizującego, podczas gdy po przekroczeniu 20 roku, nawet w przypadkach stosunkowo ostrego napromieniowania, efekty rakotwórcze okazują się bardzo małe. Jest tak wskutek małej liczby podziałów komórek tarczycy w późniejszych latach życia, czyli po okresie dojrzewania, kiedy tarczyca jest bardzo aktywna.
U podstaw szkodliwego biologicznego działania promieniowania na organizmy leżą procesy jonizacji molekół organizmu wywoływane przez promieniowanie. W wyniku tych procesów w tkankach tworzą się pary jonów stanowiących wysokie aktywne chemicznie rodniki oraz następuje uszkodzenie struktury dużych cząstek przez ich rozrywanie lub zlepianie. Prowadzi to do zakłócenia przemian biochemicznych, warunkujących prawidłowe funkcjonowanie organizmu i do zmian strukturalnych komórek. Niektóre zakłócenia mogą być poprawione dzięki autoregulacyjnym właściwościom organizmu, jeśli ich rozmiary nie są zbyt wielkie. Inne zmiany, nieodwracalne, prowadzą do zwyrodnienia lub obumarcia komórek. Czułość tkanki ludzkiej na promieniowanie jonizujące zmienia się w szerokich granicach. Najczulsze są organy krwiotwórcze i tkanki rozrodcze, najmniej czułymi są mózg i mięśnie. Jeśli ułożyć tkanki według zmniejszającej się czułości, to otrzymamy kolejno następujący szereg: tkanka limfatyczna- nabłonek jąder, szpik kostny, nabłonek żołądkowo- jelitowy, jajniki, skóra, tkanka łączna, kości, wątroba, trzustka, nerki, nerwy, mózg i mięśnie. (TABELA 2)
Uszkodzenia popromienne, ze względu na rodzaj ich następstw dzielimy na uszkodzenia somatyczne tj. wpływające na procesy odpowiedzialne za utrzymanie organizmu przy życiu oraz genetyczne tj. naruszające zdolność organizmu do prawidłowego przekazywania cech swemu potomstwu.
Typowym skutkiem poważnych uszkodzeń somatycznych jest ostra choroba popromienna. Składają się na nią m.in. mdłości, bóle i zawroty głowy, ogólne osłabienia, zmiany we krwi, a następnie biegunki, czasami krwawe z powodu owrzodzeń jelit, skłonności do krwawych wybroczyn w tkankach, niedokrwistość, wrzodziejące zapalenie gardła, obniżenie odporności organizmu i wypadanie włosów. W zależności od stopnia uszkodzeń choroba popromienna może zakończyć się śmiercią lub przejść w fazę przewlekłą ze stopniowym wyniszczeniem organizmu zakończonym najczęściej białaczką lub anemią aplastyczną i ostatecznie śmiercią. W wypadku mniejszych uszkodzeń jest szansa na powrót do zdrowia. Możemy pomóc organizmowi poprzez przeszczep szpiku kostnego.
Jednakże nawet po bardzo słabych objawach choroby popromiennej mogą po wielu latach wystąpić tzw. skutki opóźnione. Są to:
- przedwczesne starzenie
- skrócenie życia
- niedokrwistość
- białaczka
- nowotwory
- zaćma
Uszkodzenia genetyczne polegają na zmianie struktury chromosomów wchodzących w skład komórek rozrodczych. Ich następstwem są mutację przejawiające się w zmianie dziedziczonych przez potomstwo cech ustroju. Uszkodzenia chromosomów, a właściwie zmiany w składających się na nie genach, są kopiowane przez następne generację komórek.
Zmieniony nieprawidłowy kod genetyczny może być tak samo stabilny i czynny jak jego poprawny odpowiednik. Powoduje to różnego rodzaju wady dziedziczne potomstwa w kolejnych pokoleniach.
Wpływ promieniowania jonizującego na organizmy żywe jest w naturalny sposób związany z oddziaływaniem tego promieniowania na komórki. Ma on charakter statystyczny: ten sam rodzaj promieniowania i taka sama dawka w komórce za każdym razem może wywołać inną reakcję lub też brak jakiejkolwiek reakcji. Jednakże im więcej promieniowania dotrze do komórki, tym prawdopodobieństwo pojawienia się efektu promieniowania wzrasta.
Jeśli promieniowanie dotrze do cząsteczek istotnych z punktu widzenia funkcji życiowych, jak np. cząsteczki DNA, uszkodzenie komórki będzie z reguły większe niż w przypadku, gdy będzie oddziaływało z mniej istotnymi cząsteczkami, jak np. cząsteczki wody. Najbardziej podatne na wpływ promieniowania są te komórki, które się szybko rozmnażają.
Komórki mają pewną zdolność regeneracji uszkodzeń. Jednak, jeśli komórka podzieli się zanim zdoła zregenerować swe uszkodzenia popromienne, nowe komórki mogą nie być identycznymi kopiami komórki wyjściowej.
W kontakcie żywej komórki z promieniowaniem jonizującym możemy mieć do czynienia z czterema różnymi efektami:
1. Zniszczenie komórki jest tak duże, że nie będzie ona w stanie pełnić swych dotychczasowych funkcji, z czym wiąże się jej śmierć
2. Komórka, choć żywa, traci swą zdolność do reprodukcji, co prowadzi do opóźnionej śmierci komórki bez uprzedniego powielenia się
3. Kod DNA zostanie uszkodzony w ten sposób, że powstające kopie komórek będą się różnić od komórki pierwotnej, czego skutkiem będą liczne mutacje prowadzące do chorób ujawnionych dopiero u potomstwa
4. Promieniowanie może nie mieć wpływu na komórkę.
Promieniowanie jest więc bardzo negatywnym czynnikiem, ponieważ prawie każda jego dawka wywołuje jakieś efekty. To właśnie te dawki są generowane po wybuchu bomby atomowej, lub elektrownii jądrowej, takiej jak w Czarnobylu.
Dlatego też nie powinniśmy lekceważyć ryzyka związanego z promieniowaniem jonizującym, ponieważ każda katastrofa, czy to będzie wybuch bomby atomowej, czy elektrownii, wiąże się z śmiercią tysięcy, a nawet milionów ludzi, oraz przynosi ogromne straty dla świata roślin i zwierząt, który nas otacza.