Лучистая энергия солнца. Общие сведения о лучистой энергии солнца и их применение Общее биологическое действие ультрафиолетовых лучей на человека выражается трояко

Из излучаемой солнцем энергии электромагнитных волн до поверхности земли доходит только 1% ультрафиолетовых лучей, 39% видимых световых лучей и 60% инфракрасных лучей. Остальная часть отражается, рассеивается или воспринимается атмосферой. Напряжение солнечной радиации зависит от угла падения света и прозрачности атмосферы, от времени дня и года. При загрязнении атмосферного воздуха пылью, дымом задерживается до 20 — 40%, а оконным стеклом - до 90% наиболее ценного ультрафиолетового излучения.

Биологическое действие солнечной радиации на организм животного связано с ее качественным составом у поверхности Земли. Лучи Солнца оказывают тепловое и химическое воздействие. Тепловое воздействие больше исходит от инфракрасных, а химическое - от ультрафиолетовых лучей. Эти лучи имеют различную глубину проникновения в кожу и ткани организма животных. Наиболее глубоко (до 2 — 5 см) проникают инфракрасные лучи. Их используют в терапии для глубокого прогревания тканей или обогрева новорожденных и молодых животных.

Световые лучи проникают в толщу на несколько миллиметров, а ультрафиолетовые - только в кожу на десятые доли миллиметров.

Влияние на животных солнечного света очень важно и многообразно. Его лучи вызывают раздражение зрительного нерва, а также чувствительных нервных окончаний, заложенных в коже и слизистых оболочках. Кроме того, они возбуждают нервную систему и эндокринные железы и через них действуют на весь организм. Под влиянием солнечного освещения у животных возрастает активность окислительных ферментов, углубляется дыхание, они поглощают больше кислорода, выделяют больше углекислоты и водяных паров. В периферической крови увеличивается количество эритроцитов и гемоглобина. Усиливается также переваривание корма и отложение в тканях белка, жира и минеральных веществ.

При недостатке света организм испытывает световое голодание, что сильно отражается на обмене веществ. В результате значительно снижается продуктивность и сопротивляемость к болезням, отмечают вялое заживления ран, появление кожных заболеваний, отставание в росте у молодняка. Ранней весной в связи с ослаблением защитных сил организма, вызванным резким снижением интенсивности солнечного освещения в предшествующие зимние месяцы, у животных увеличивается число заболеваний органов дыхания, наблюдается распространение некоторых инфекций. Поэтому в зимние месяцы животных регулярно выпускают на прогулки под открытым небом в наиболее солнечные часы дня. Реже всего световое голодание наблюдается при беспривязном содержании крупного рогатого скота и свободновыгульном содержании свиней. Световые лучи оказывают существенное влияние и на воспроизводительные способности животных.

Однако не безразлично для животных и очень сильное освещение, поэтому откармливаемых животных содержат в умеренно освещенных и даже затемненных помещениях.

Слишком яркий солнечный свет оказывает на не привыкших к нему животных неблагоприятное воздействие в виде ожогов, а иногда и солнечного удара. Для защиты животных от солнечного удара устраивают теневые навесы, используют тень деревьев, отменяют тяжелые работы на лошадях в жаркие часы дня.

Животные, особенно птица, очень чувствительны к продолжительности и интенсивности светового режима. Поэтому в практике промышленного птицеводства четко отработан световой режим в соответствии с физиологическим состоянием птицы.

Большое значение для животных имеет ультрафиолетовая часть солнечного спектра. Ультрафиолетовые лучи улучшают функционирование органов дыхания и кровообращения, кислородное питание тканей. Они вызывают также общее стимулирующее действие за счет расширения кровеносных сосудов кожи. При этом усиливается рост волос, активизируется функция потовых и сальных желез, утолщается роговой слой, уплотняется эпидермис. В связи с этим повышается сопротивляемость кожи, усиливается рост и регенерация тканей, заживление ран и язв. Ультрафиолетовые лучи нормализуют фосфорно-кальциевый обмен, способствуют образованию витамина D. Ультрафиолетовое излучение служит мощным адаптогенным фактором, широко используемым в животноводческой практике для сохранения здоровья и повышения продуктивности животных и птицы.

Ультрафиолетовые лучи обладают бактерицидным - бактериоубивающим действием. Поэтому солнечную радиацию издавна считают мощным, надежным и бесплатным естественным дезинфектором внешней среды. Некоторые формы микробов и вирусов под прямыми лучами солнца погибают через 10 — 15 минут.

Большое значение в предупреждении светового голодания имеет искусственное ультрафиолетовое облучение с помощью ртутно-кварцевых ламп и использование для обогревания животных ламп инфракрасного излучения. Режим их использования, дозировки и порядок работы должны контролироваться зооветеринарными специалистами. Работникам, обслуживающим животных в момент облучения, необходимо соблюдать соответствующие меры безопасности. Разработаны и используются соответствующие нормативы применения ламп инфракрасного и ультрафиолетового излучения.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии проявляется по-разному. В основе действия лежат те или иные химические или физические изменения, происходящие в клетках микроорганизмов и в окружающей среде.

Воздействие лучистой энергии подчиняется общим законам фотохимии – изменения могут быть вызваны только поглощенными лучами. Следовательно, для эффективности облучения большое значение имеет проникающая способность лучей.

Свет. В природе микроорганизмы постоянно подвергаются воздействию солнечной радиации. Свет необходим для жизни только фотосинтезирующих микробов, использующих световую энергию в процессе ассимиляции углекислого газа. Микроорганизмы, не способные к фотосинтезу, хорошо растут в темноте. Прямые солнечные лучи губительны для микроорганизмов; даже рассеянный свет подавляет в той или иной мере их рост. Однако развитие многих плесневых грибов в темноте протекает ненормально: при постоянном отсутствии света хорошо развивается только мицелий, а спорообразование тормозится.

Патогенные бактерии (за редким исключением) менее устойчивы к свету, чем сапрофитные.

Известно, что лучистая энергия переносится «порциями» – квантами. Действие кванта зависит от содержания в нем энергии. Количество энергии изменяется в зависимости от длины волны: чем она больше, тем меньше энергия кванта.

Инфракрасные лучи (ИК-лучи) обладают сравнительно большой длиной волны. Энергия этих излучений недостаточна, чтобы вызвать фотохимические изменения в поглощающих их веществах. В основном она превращается в тепло, что и оказывает губительное действие на микроорганизмы при использовании ИК-излучений для термической обработки продуктов.

Ультрафиолетовые лучи. Эти лучи являются наиболее активной частью солнечного спектра, обусловливающей его бактерицидное действие. Они обладают высокой энергией, доста-

точной для того, чтобы вызвать фотохимические изменения в поглощающих их молекулах субстрата и клетки.

Наибольшим бактерицидным действием обладают лучи с длиной волны 250–260 нм.

Эффективность воздействия УФ-лучей на микроорганизмы зависит от дозы облучения, т. е. от количества поглощенной энергии. Кроме того, имеет значение характер облучаемого субстрата: его рН, степень обсеменения микробами, а также температура.

Очень малые дозы облучения действуют даже стимулирующе на отдельные функции микроорганизмов. Более высокие,

но не приводящие к гибели дозы вызывают торможение отдельных процессов обмена, изменяют свойства микроорганизмов, вплоть до наследственных изменений. Это используется на практике для получения вариантов микроорганизмов с высокой способностью продуцировать антибиотики, ферменты и другие биологически активные вещества. Дальнейшее увеличение дозы" приводит к гибели. При ■ дозе ниже смертельной возможно восстановление (реактивация) нормальной жизнедеятельности.

Различные микроорганизмы неодинаково чувствительны к одной и той же дозе облучения (рис. 24, 25).

Среди бесспоровых бактерий особенно чувствительны к облучению пигментные бактерии, выделяющие пигмент в окру-

жающую среду. Пигментные бактерии, содержащие каротино-идные пигменты, чрезвычайно стойки, так как каротиноидные пигменты обладают защитными свойствами против УФ-лучей.

Споры бактерий значительно устойчивее к действию УФ-лучей, чем вегетативные клетки. Чтобы убить споры, требуется в 4–5 раз больше энергии (см. табл. 9). Споры грибов более выносливы, чем мицелий.

Гибель микроорганизмов может быть следствием как непосредственного воздействия УФ-лучей на клетки, так и неблагоприятного для них изменения облученного субстрата.

УФ-лучи инактивируют ферменты, они адсорбируются важнейшими веществами

клетки (белками, нуклеиновыми кислотами) и вызывают изменения – повреждение их молекул. В облучаемой среде могут образоваться вещества (перекись водорода, озон и др.), губительно действующие на микроорганизмы.

В настоящее время УФ-лучи довольно широко применяют на практике. Искусственным источником ультрафиолетового излучения чаще служат аргонно-ртутные лампы низкого давления, называемые бактерицидными (БУВ-15,

Ультрафиолетовыми лучами дезинфицируют воздух холодильных камер, лечебных и производственных помещений. Обработка УФ-лучами в течение 6 ч уничтожает до 80 % бактерий и плесеней, находящихся в воздухе. Такие лучи могут быть использованы для предотвращения инфекции извне при розливе, фасовке и упаковке пищевых продуктов, лечебных препаратов, а также для обеззараживания тары, упаковочных материалов, оборудования, посуды (в предприятиях общественного питания).

В последнее время бактерицидные свойства УФ-лучей успешно применяют для дезинфекции питьевой воды.

Стерилизация пищевых продуктов с помощью УФ-лучей затрудняется их низкой проникающей способностью, в связи с чем действие этих лучей проявляется только на поверхности или в очень тонком слое. Тем не менее известно, что облучение охлажденных мяса, мясопродуктов удлиняет срок их хранения в 2 –3 раза.

Ионизирующее излучение действует на организм как из внешних, так и из внутренних источников облучения (в случае проникания радиоактивных веществ в организм с пищей, водой, воздухом или через кожные покровы). Возможно комбинированное воздействие внешнего и внутреннего облучения.

Повреждающее действие различных видов радиоактивных лучей зависит от их проникающей активности и, следовательно, от плотности ионизации в тканях. Чем короче путь прохождения луча, тем больше плотность ионизации и сильнее повреждающее действие (табл. 7).

Однако физически одинаковые количества поглощенной энергии дают часто разный биологический эффект в зависимости от вида лучистой энергии. Поэтому для оценки степени повреждающего действия ионизирующей радиации на биологические объекты пользуются коэффициентом относительной биологической эффективности (ОБЭ).

Как видно из табл. 8, повреждающее действие альфа-лучей, нейтронов и протонов в 10 раз больше, чем рентгеновых лучей, биологическое действие которых условно принято за 1. Следует, однако, помнить, что эти коэффициенты условны. Многое зависит от выбора показателя, который берется для сравнения биологической эффективности. Например, ОБЭ можно устанавливать по проценту смертности, по степени гематогенных изменений, по стерилизующему действию на половые железы и т. д.

Реакция организма на действие ионизирующего излучения зависит от полученной дозы облучения, продолжительности действия и общего состояния облученного организма (табл. 9).

Для человека абсолютная смертельная доза при однократном облучении составляет около 600 р.

Продолжительность облучения имеет определенное значение в развитии радиоактивного повреждения. При кратковременном воздействии, измеряемом секундами, степень повреждающего действия несколько уменьшается. При воздействии той же дозы излучения, но продолжительностью в несколько десятков минут повреждающее действие увеличивается. Дробное (фракционированное) действие уменьшает смертность. Суммарная доза многократных облучений может значительно превысить однократную смертельную.

Индивидуальная и видовая реактивность организма имеет также большое значение в определении тяжести радиоактивного поражения. В эксперименте на животных отмечаются широкие пределы индивидуальной чувствительности - одни собаки выживают при однократном облучении в 600 р, а другие погибают от 275 р. Молодые, а также беременные животные более чувствительны к ионизирующему облучению. Старые животные также менее резистентны вследствие ослабления у них процессов восстановления.

Механизмы болезнетворного действия ионизирующих излучений . В механизме лучевых повреждений организма человека и животных можно выделить три важных этапа:

• а) первичное действие радиоактивного излучения;
• б) влияние радиации на клетки;
• в) действие радиации на целый организм.

Механизм первичного действия ионизирующих излучений определяется физическими, физико-химическими и химическими процессами, которые возникают в любом биологическом субстрате, находящемся под воздействием радиации.

Физические процессы - ионизирующие излучения, обладая высокой энергией, выбивают на своем пути из атомов и молекул электроны или вызывают их перемещение. Это приводит в течение ничтожно короткого времени (10 -16 секунд) к ионизации и образованию возбужденных атомов и молекул. Физико-химические процессы заключаются в том, что ионизированные и возбужденные атомы и молекулы, обладая большой реактивностью, вызывают образование свободных радикалов. В живых структурах ионизации быстрее всего подвергается вода.

Ионизация сопровождается явлениями рекомбинации возникших частиц. Она особенно сильно выражена при действии таких видов облучения, которые обладают большой плотностью ионизации (альфа-лучи, нейтроны). В процессе радиации воды возникают следующие свободные атомы и радикалы: атомный водород (Н +), гидроксил (ОН +), гидропероксид (НО 2) и перекись водорода (Н 2 О 2).

Действие ионизирующей радиации на растворенные в воде вещества в основном осуществляется за счет продуктов радиолиза воды. Так, известна высокая радиоустойчивость веществ в замороженном состоянии или ферментов в высушенном порошкообразном состоянии.

Процесс ионизации касается и макромолекул. Поглощенная энергия может мигрировать по макромолекуле, реализуясь в наиболее уязвимых ее местах. В белках этими местами могут оказаться SH-группы, в ДНК - хромофорные группы тимина, в липидах - ненасыщенные связи.

Влияние радиации на клетки возникает в результате взаимодействия радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, водородом и др., когда вследствие всех этих процессов образуются органические перекиси и возникают быстропротекающие реакции окисления. Накапливается множество измененных молекул, в результате чего начальный радиационный эффект многократно усиливается. Все это отражается прежде всего на структуре биологических мембран, меняются их сорбционные свойства и повышается проницаемость (в том числе оболочек лизосом и митохондрий). Изменения в мембранах лизосом приводят к освобождению и активации ДНК-азы, РНК-азы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза муконблисахарида и ряда других ферментов.

Высвобождающиеся гидролитические ферменты могут путем простой диффузии достичь любой органеллы клетки, в которую они легко проникают благодаря повышению проницаемости мембран. Под действием этих ферментов происходит дальнейший распад макромолекулярных компонентов клетки, в том числе нуклеиновых кислот и белков. Разобщение окислительного фосфорилирования в результате выхода ряда ферментов из митохондрий в свою очередь приводит к угнетению синтеза АТФ, а отсюда и к нарушению биосинтеза белков.

Таким образом, в основе радиационного поражения клетки лежит нарушение ультраструктур клеточных органелл и связанные с этим изменения обмена веществ. Кроме того, ионизирующая радиация вызывает образование в тканях организма целого комплекса токсических продуктов, усиливающих лучевой эффект - так называемых радиотоксинов. Среди них наибольшей активностью обладают продукты окисления липоидов - перекиси, эпоксиды, альдегиды и кетоны. Образуясь тотчас после облучения, липидные радиотоксины стимулируют образование других биологически активных веществ - хинонов, холина, гистамина - и вызывают усиленный распад белков. Будучи введенными необлученным животным, липидные радиотоксины оказывают действие, напоминающее лучевое поражение.

При достаточно больших дозах облучения изменения в клетках и тканях определяются в основном развитием дегенеративно-деструктивных процессов и структурными изменениями хромосомного аппарата, что ведет к гибели клетки в процессе митоза или к возникновению нежизнеспособного потомства клетки. Угнетение митотической активности клеток является одним из специфических проявлений биологического действия ионизирующей радиации.

Ионизирующее излучение действует на клетки тем сильнее, чем больше их воспроизводящая способность, чем длительнее прохождение митотического процесса, чем клетки моложе и менее дифференцированы. На основании морфологических признаков поражаемости органы и ткани распределяются в следующем нисходящем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная железа, лимфоидная ткань других органов), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта. Еще меньше поражаются кожа с придатками, хрящи, растущие кости, эндотелий сосудов. Высокой радиоустойчивостью обладают паренхиматозные органы: печень, надпочечники, почки, слюнные железы, легкие.

Степень радиационной поражаемости клеток одного и то же типа зависит от ряда факторов:

• 1) степени дифференцировки - эмбриональные и недифференцированные клетки поражаются в большей степени, чем образующиеся из них дифференцированные клетки;
• 2) обмена веществ - усиление интенсивности клеточного метаболизма сопровождается повышением радиочувствительности;
• 3) митотической активности - активно делящиеся клетки, как правило, более чувствительны, чем неделящиеся. Ядро клетки более чувствительно к радиации, чем цитоплазма;
• 4) стадии митоза - чувствительность клеток наиболее высока в стадии профазы и метафазы.

Радиочувствительность резко меняется на разных этапах филогенетического развития. Поражаемость животных излучением уменьшается в следующем порядке, эмбрион, плод, молодое животное, взрослый организм.

Действие ионизирующего излучения на организм в целом . Болезнетворный эффект ионизирующей радиации в целом определяется как непосредственным повреждающим действием на клетки и ткани организма, так и раздражением нервной системы и возникающими отсюда общими реакциями организма, обозначаемыми как лучевая болезнь.

Лучевая болезнь . По течению различают острую и хроническую лучевую болезнь. Острая лучевая болезнь может протекать в легкой, средней и тяжелой форме. В ее течении выделяют четыре периода.

Первый период - начальный (первичных реакций), наблюдается сразу после облучения, длится от нескольких часов до 1-2 суток. Признаком лучевого поражения в этот период является задержка митотической активности в кроветворных клетках. В этот период усиливаются обменные процессы и повышаются функции основных органов и систем.

Второй период - латентный, скрытый (период кажущегося благополучия), характеризуется изменениями в крови больного, связанными с начинающимся угнетением кроветворения. Длительность этого периода зависит от поглощенной дозы. Так, при дозах 20-100 рад этим периодом может закончиться заболевание. При дозе 150-200 рад скрытый период может длиться несколько недель, при 300-500 рад - всего несколько дней, а при дозе свыше 500 рад скрытый период продолжается всего несколько часов.

Третий период - выраженных явлений, или разгара болезни . В легких случаях он длится несколько дней, в тяжелых - 2-3 недели. Для этого периода характерны кровоизлияния во внутренние органы, резкое подавление кроветворения (рис. 5), повышение проницаемости клеточных мембран, угнетение иммунитета. Именно в этом периоде наступает смерть. Причинами смерти могут быть кровотечения, присоединившаяся инфекция и другие осложнения.

Четвертый период - период исхода или восстановления .

Хроническая лучевая болезнь возникает при слабом длительном облучении организма, может быть также исходом острой лучевой болезни. В течение хронической лучевой болезни выделяют три периода: период ранних изменений, развитие осложнений и период тяжелых, необратимых изменений со смертельным исходом.

Механизм развития лучевой болезни определяется наряду с непосредственным поражением клеток главным образом реакцией организма со стороны нервной, эндокринной и соединительнотканной систем на повреждающее радиоактивное излучение.

Реакцию нервной системы можно наблюдать во всех фазах развития лучевой болезни. В начале ее развития, когда происходит ионизация воды и биосубстратов организма, рецепторы нервной системы реагируют на изменения внутренней среды организма, приводя к возбуждению все звенья нервной системы.

Расстройства функции центральной нервной системы проявляются в нарушениях условнорефлекторных связей, ослаблении процесса внутреннего торможения. Функциональные изменения в коре головного мозга в различные сроки облучения связаны с увеличением импульсации, притекающей в высшие отделы нервной системы через ретикулярную формацию. Меняются функции и всех подкорковых центров. Так, проявлением повреждения вегетативных центров служит нарушение терморегуляции, регуляции тонуса сосудов, сердечного ритма в облученном организме. Таким образом, при лучевых заболеваниях в нервной системе обнаруживаются наиболее ранние и интенсивные функциональные изменения, а структурные нарушения в ней не так выражены, как, например, в костном мозге (П. Д. Горизонтов).

В развитии лучевой болезни немалое значение имеют и эндокринные расстройства. Функции всех эндокринных желез в той или иной мере нарушаются под влиянием ионизирующего излучения. Наиболее выраженные изменения наблюдаются в половых железах, гипофизе и надпочечниках. Эти изменения зависят от дозы излучения и могут проявляться как усилением секреции, так и угнетением ее. Большое значение, по-видимому, имеет и нарушение обычной согласованности в секреции различных эндокринных желез.

Лучевое повреждение половых желез при хронических воздействиях проникающей радиации может возникнуть очень рано - до появления клинических симптомов лучевой болезни. Изменения, наступающие в половых железах, ведут к стерильности, уменьшению потомства, повышению мертворождаемости.

Нарушение функции гипофиза, сопровождаясь изменением секреции ряда тройных гормонов, ведет к разнообразным вторичным последствиям из-за нарушения функции соответствующих желез. Особенно важна недостаточность надпочечных желез, резко снижающая реактивность организма и устойчивость ко всевозможным повреждающим воздействиям внешней среды.

Отдаленные последствия облучения . Среди отдаленных последствий облучения наиболее изучены (кроме хронической лучевой болезни) сокращение средней продолжительности жизни, развитие катаракт, нарушения эмбрионального развития, возникновение злокачественных опухолей.

Облучение повышает число злокачественных опухолей и ускоряет их возникновение (в эксперименте). Чаще всего образуются опухоли кроветворной ткани (лейкозы), молочной железы, кожи, печени, щитовидной железы.

Опухоли могут возникать как при общем, так и местном облучении.

Воздействие ионизирующим излучением применяется и как мощное противоопухолевое средство. Облучение при этом всегда проводится локально. Режим воздействия подбирается таким образом, чтобы большая часть энергии излучения поглощалась в опухоли и вблизи ее. Действие радиоизлучения наиболее эффективно в случае опухолей с повышенной митотической активностью, обладающих пониженной радиорезистентностью.

Солнечные лучи

Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) . Ультрафиолетовые лучи (длина волны от 1880 до 3800 А) проникают только в самые поверхностные слои кожи и оказывают биологическое и патологическое действие на организм.

Общее биологическое действие ультрафиолетовых лучей на человека выражается трояко:

1. Реакция со стороны кожи - ультрафиолетовые лучи средневолнового диапазона (2800-3150 А) вызывают эритему. Эритема возникает в результате образования в месте облучения гистамина, являющегося сильным сосудорасширителем. Она имеет резко очерченные границы, наступает через определенный промежуток времени (от десятков минут до нескольких часов) и, как правило, переходит и пигментацию - загар с образованием и отложением в коже пигмента меланина. Загар вызывают преимущественно длинноволновые ультрафиолетовые лучи (3150-3800 А).

• 2. Под влиянием ультрафиолетовых лучей в коже из провитамина 7-дегидрохолестерина фотохимическим путем образуется витамин D 3 . Минимальное необходимое для этого количество ультрафиолетовых лучей составляет 1/8-1/10 эритемной дозы в день.

• 3. Бактерицидный эффект ультрафиолетовых лучей наиболее выражен в пределах длины волны от 2000 до 2800 А (коротковолновой ультрафиолет). Бактерицидный эффект сопровождается и стимуляцией иммунологической реактивности: усиливается выработка антител, повышается комплементарная активность сыворотки крови.

Ультрафиолетовые лучи самого короткого диапазона (менее 2000 А) оказывают озонирующее действие (вакуумный ультрафиолет).

Патогенное действие УФЛ проявляется при избыточном облучении организма или при наличии повышенной чувствительности (фотосенсибилизация).

Солнечные ожоги строго на месте облучения возникают в силу химического действия УФЛ - избыточного образования гистамина и других биологически активных веществ в облучаемых тканях и их последующего токсического действия как местного, так и общего характера.

Поражение глаз УФЛ - фотоофтальмия - возникает чаще при отсутствии защиты склеры глаз в условиях усиленной радиации (у электросварщиков, при работе в светолечебных кабинетах, в арктических и высокогорных районах и пр.); появляется через 2-6 часов, выражается в боли в глазах, гиперемии, отеке конъюнктивы и век, снижении остроты зрения. Наблюдается и общая реакция организма - головная боль, разбитость, бессонница, тахикардия. Обычно через 5-6 дней эти симптомы исчезают.

Общее действие УФЛ может проявиться и общими реакциями при ведущей роли местных симптомов, а также как самостоятельная реакция на общее ультрафиолетовое облучение - солнечный удар, где ведущим является нарушение общего состояния организма, прежде всего функции центральной нервной системы и органов кровообращения.

В механизме общего патогенного действия УФЛ наибольшее значение имеют два пути: гуморальный и неврогенный .

Гуморальные механизмы . На месте облучения под влиянием УФЛ образуются токсические продукты - гистамин, ацетилхолин, облученный холестерин, эргостерин, белково-липоидные комплексы, оказывающие токсическое действие на стенку капилляров в месте их образования, на нервные клетки и чувствительные нервные окончания вследствие всасывания в общий кровоток.

Интенсивное облучение кожи УФЛ вызывает гемолиз эритроцитов - так называемый фотогемолиз, который особенно усиливается в присутствии фотосенсибилизаторов. Фотосенсибилизаторы - некоторые краски (эозин, флюоресцеин), порфирины, лецитин, холестерин - усиливают повреждающее действие УФЛ.

У некоторых людей с нарушенным обменом порфирина (порфирия) уже при незначительном солнечном облучении возникают ожоги и состояние тяжелого коллапса вследствие отравления токсическими продуктами облученного порфирина.

Неврогениые механизмы . Возможно рефлекторное возбуждение некоторых вегетативных центров (сосудодвигательного, вагусного, центров терморегуляции) через рецепторы кожи, раздражаемые химическими веществами на месте их образования.

Возможно и центрогенное действие этих же токсических продуктов на жизненно важные нервные центры в результате всасывания в ток крови, лимфы и спинномозговую жидкость - отсюда расстройства кровообращения типа коллапса, который иногда может закончиться смертью (солнечный удар).

Бластомогенное действие на человека могут оказывать УФЛ с длиной волны от 2900 до 3841 А при длительном воздействии. У животных опухоли могут быть вызваны радиацией с более широким диапазоном волны. Поглощением УФЛ верхними слоями кожи определяется в известной степени локализация развивающихся под их действием опухолей у человека, например плоско- и базальноклеточный рак кожи. У животных, у которых кожа тоньше, в значительном проценте случаев возникают и саркомы. У человека опухоли развиваются на открытых, незащищенных участках тела, а у экспериментальных животных - на частях тела, лишенных шерсти.

Частота опухолей кожи возрастает с увеличением количества поглощенной энергии. Так, подсчитано, что в США между 42° и 30° северной широты частота рака кожи удваивается с приближением к экватору на каждые 4°. Рак кожи под воздействием УФЛ возникает после длительного латентного периода. Появлению рака предшествуют длительные деструктивно-воспалительные изменения кожи, называемые солнечным кератозом.

Механизм бластомогенного действия ультрафиолетовых лучей далеко не ясен. Можно предполагать два пути этого действия:

• а) УФЛ, как и радиоактивная радиация, обладают мутагенным свойством (см. «Роль наследственности, конституции и возраста в патологии»);
• б) под влиянием УФЛ в коже могут образоваться какие-то канцерогенные вещества.

Фиолетовые лучи (3800-4500 А) могут оказывать на организм, наподобие ультрафиолетовых, химическое действие, но значительно менее выраженное.

Видимые лучи солнечного спектра с длиной волны 5000-7000 А значительным повреждающим действием не обладают, так как в основном поглощаются кожей и не проходят в глубь организма.

Через посредство глаза - органа, специализированного для восприятия лучей солнечного спектра в пределах от 4000 до 7600 А, световые раздражения могут оказывать влияние на весь организм. Раздражение зрительных рецепторов световыми лучами передается, кроме зрительных центров, в вегетативные центры гипоталамуса и приводит их в состояние слабого возбуждения, что в свою очередь способствует усилению окислительных процессов, повышению кровяного давления и даже возникновению некоторой эйфории (в яркий, солнечный день люди более улыбчивы и общительны, чем в хмурые, пасмурные дни).

Естественный ритм освещения определяет суточный ритм активности животных и человека, ритм целого ряда физиологических процессов, теснейшим образом связанных рефлекторными и условнорефлекторными механизмами с ритмом смены дня и ночи, ритмом сезонных колебаний освещенности. Нарушения нормального ритма физиологических функций, связанных с ритмом естественной смены дня и ночи, в ряде случаев ведут к развитию болезненных состояний (неврозов), лечение которых требует восстановления нормального ритма световых раздражений. Такие нарушения могут быть результатом неправильного построения рабочего и бытового режима, круглосуточного дня и круглосуточной ночи за полярным кругом и т. д.

Инфракрасные лучи . Инфракрасные лучи оказывают на организм в основном тепловое действие. Лучи длиной волны от 7600 до 14 000 А обладают большой проникающей способностью и прогревают ткани как бы изнутри. Лучи длиной волны более 14 000 А поглощаются поверхностными тканями и могут давать обжигающий эффект.

Повышение температуры в результате поглощения тканями энергии инфракрасных лучей сопровождается ускорением различных физико-химических и физиологических реакций организма как местного (повышение проницаемости сосудов, расширение их - пассивная гиперемия, экссудация и пр.), так и общего (повышение обмена веществ, температуры тела, в тяжелых случаях - нарушения механизмов терморегуляции и тепловой удар) характера.

Излучения лазера

Лазер, или оптический квантовый генератор, - физический прибор, позволяющий излучать монохроматические пучки света необычайной интенсивности с малым углом их расхождения. Нефокусированный луч лазера имеет ширину 1-2 см, а с наведенным фокусом от 1 до 0,01 мм и меньше. Поэтому можно концентрировать огромную световую энергию на площадь в несколько микронов и достигать при этом очень высоких температур. Энергия каждой вспышки лазера может измеряться сотнями и тысячами джоулей. Луч лазера способен плавить алмаз, сталь и другие материалы.

Различают лазеры импульсного и непрерывного действия; и те и другие находят применение в медицине. Действие луча лазера на живые ткани происходит в течение очень коротких интервалов (стотысячные доли секунды), и, по-видимому, поэтому не возникает ощущения боли. Глубина проникания может регулироваться при помощи оптической системы и обычно достигает 20-25 мм.

Степень поглощения лучей лазера зависит от окраски облучаемого объекта. Больше всего они поглощаются пигментированными тканями, эритроцитами, меланомами и пр. Лучи лазера разрушают, расплавляют живые ткани; особенно к ним чувствительны опухолевые ткани.

Механизм повреждающего действия лучей лазера на биологические объекты складывается из ряда факторов:

• 1) термическое действие самого луча и вторичное повышение температуры подлежащих тканей в результате поглощения тепловой энергии;
• 2) механическое действие в результате возникновения упругих колебаний типа ультразвуковых или даже ударной волны. Возникает своеобразный «взрывной эффект» вследствие мгновенного перехода твердых и жидких веществ организма в газообразное состояние и резкого повышения внутритканевого давления (до нескольких десятков и сотен атмосфер):
• 3) биологическое действие - в тканях и клетках после действия на них луча лазера образуются токсические вещества. Возможно, от них зависит прогрессирующий некроз клеток после облучения;
• 4) инактивация или изменение специфического действия тканевых энзимов.

Допускается возможность ионизации составных элементов тканей и возникновение магнитных полей.

Степень и результат воздействия луча лазера зависят от особенностей самого излучения (тип лазера, мощность, длительность действия, плотность излучения, частота импульсов), физико-химических и биологических особенностей облучаемых тканей (степень пигментации, кровообращение, гетерогенность тканей, их эластичность, теплопроводность и пр.).

Вследствие своих биологических и физико-химических особенностей опухолевые клетки более чувствительны к лучу лазера, чем здоровые. Именно в онкологии этот вид излучения и находит пока наибольшее применение. Кроме того, лазер используется для бескровных операций в хирургии, офтальмологии и др.

Лучистой энергией называется со­вокупность всех электромагнитных волн, возникающих и распро­страняющихся в пространстве со скоростью, приближающейся к 300 тыс. км/с. Патологическое влияние на организм оказывает преимущественно излучение, способное вызывать ионизацию в тка­нях. Причем болезнетворное действие лучей обратно пропорцио­нально длине их волн.

Различные виды лучистой энергии обладают неодинаковым дей­ствием. В одних случаях лучистая энергия, поглощаясь тканями, переходит в тепловую, в результате чего происходит перегревание животных; в других она оказывает химическое влияние на ткани, вызывает ряд химических превращений в организме, дает так назы­ваемый фотохимический эффект.

В возникновении патологических процессов в организме опре­деленную роль могут играть солнечные лучи и в первую очередь ультрафиолетовые солнечного спектра. Эти лучи обла­дают химическим действием, и чем короче длина волны, тем они ин­тенсивнее. Эффект влияния лучей на организм зависит от длитель­ности действия, их угла падения, толщины атмосферного слоя, че­рез который лучи проходят, а также от проницаемости тканей и от общей реактивности организма. При длительном действии ультра­фиолетовых лучей у животного расширяются сосуды, падзет кро­вяное давление, нарушается обмен веществ (в основном белковый), усиливаются процессы распада в тканях.

При интенсивном и длительном облучении больших посерхиос-тей тела у животного могут возникнуть резкие расстройства гемо­динамики - типа шока, что иногда приводит даже к летальному исходу. Патогенное воздействие ультрафиолетовых лучей на цен­тральную нервную систему развивается в двух направлениях: с одной стороны, происходит торможение ее деятельности вследст­вие раздражения рецепторного аппарата (лучами и токсическими продуктами распада тканей); с другой стороны, появляется токси­ческое воздействие на нее (гуморальным путем) облученного холе­стерина и белково-липоидных комплексов крови.

Длинные волны солнечного спектра, крас­ные и инфракрасные лучи оказывают на организм тепловое влияние. От чрезмерного действия этих лучей наблюда­ется перегревание организма или возникают различной степени ожоги.

Под влиянием прямых солнечных лучей, если они попадают на незащищенную голову животного, может возникнуть солнечный удар. При этом происходит расширение сосудов центральной нерв­ной системы (мозговых оболочек) и повреждение вазомоторов. Иног­да отмечают разрывы капилляров и кровоизлияния в нервную ткань. Вначале животные сильно возбуждаются, дыхание и пульс у них учащаются, начинаются судороги, затем наступает стадия угнетения. Животные нередко гибнут от паралича центров дыха­ния или кровообращения. Влияние солнечных лучей на организм может наступить не сразу, а спустя несколько часов, то есть когда ультрафиолетовая химическая часть спектра начинает проявлять свое действие. В отличие от теплового удара при солнечном ударе необязательно предварительное перегревание организма: повыше­ние температуры тела при солнечном ударе считается вторичным фактором в результате раздражения нервных теплорегулирующих центров. Нарушение функции высших нервных центров, возбуж­дение коры головного мозга при солнечном ударе более вариабель­ны и стойки, чем при тепловом.

Излучение лазера. Лазер способен излучить монохроматические пучки света с ма­лым углом расхождения. Лу­чи действуют на ткань очень короткий промежуток времени (сто­тысячные доли секунды), поглощаются они пигментированными тканями, эритроцитами, меланомами и пр. Лучи лазера разрушают живые ткани, особенно чувствительны к ним опухоли. Поврежде­ние биологического объекта происходит в результате термическо­го действия луча на ткани и поглощения ими тепловой энергии. В тканях и клетках одновременно образуются токсические вещест­ва и изменяется действие тканевых ферментов. Кроме того, возмож­но механическое действие вследствие мгновенного перехода твердых и жидких веществ в газообразное состояние и повышения внутри­клеточного давления (до нескольких десятков и сотен атмосфер).

Действие ионизирующего излучения . Ос­новной источник ионизирующего излучения - рентгеновское и радиоактивное. Биологическое действие этой радиации зависит от многих факторов: вида излучения, дозы общего или местного воздействия, внешнего или внутреннего облучения, однократного или повторного, а также от индивидуальной и видовой чувстви­тельности организма.

Различные ткани обладают разной чувствительностью к радиа­ционному создействию. По степени поражаемосги их можно рас­положить следующим образом" кроветворные органы, кишечные же­лезы, эпителий половых органов, эпителий кожи и хрусталика, эндотелий, фиброзная ткань, внутренние эпителиальные органы, хрящи, кости, мышцы, нервная ткань. Функциональные и струк­турные изменения в нервной системе, наблюдающиеся при радиа­ционных воздействиях, приводят к нарушению регуляции деятель­ности всего организма, к понижению устойчивости его к инфек­ционным заболеваниям.

Лучевая болезнь - общее поражение организма в ре­зультате действия больших доз ионизирующих лучей. Возникает она как при наружном действии радиации (при аварии во время ра­боты с генераторами, способными производить ионизирующие излу­чения, при атомном взрыве, при неправильном применении лучевой терапии), так и при внутреннем облучении (при попадании внутрь организма с пищей, с вдыхаемым воздухом различных радчоактив-ных веществ).

Течение лучевой болезни может быть острое (при дейс^ии на организм больших доз ионизирующей радиации) и хроническое (на организм действуют малые дозы, но длительное время).

Отдаленные последствия ионизирующих излучений - их кан­церогенное влияние и поражение хромосомного аппарата половых клеток. При тяжелых лучевых поражениях в результате пони­жения резистентности организма отмечают аутоинфекцию, а при накоплеьин в крови токсических веществ - явления гоксеучи.

Действие электричества.

Патологическое влияние электрической энергии на организм животного произойдет, если оно непосредствен­но соприкасается с токонесущим предметом или если организм под­вергся разрядам атмосферного элекгричеава (при ударе молнии). Патологические изменения в организме зависят от свойств электри­ческого тока, реактивности организма и его тканей, а также от ряда частных сопутствующих моментов. Действие электрического тока на организм определяется его напряжением и силой, длительностью воздействия, характером тока (постоянный, переменный), сопротив­лением тканей, направлением тока и индивидуальными особенно­стями животного Пагогенность тока обусловливается и продолжи­тельностью прохождения его через организм, с увеличением вре­мени действия тока увеличивается и его вредность.

Последствие от электрического тока зависит от жизненной важ­ности органов, через которые он прошел. Наиболее опасно для жизни, если ток проходит через сердце Происходит медленный и необратимый его паралич, развиваются явления мерцательной арит­мии желудочков, и наступает остановка сердца в состоянии диасто­лы. Нервные центры у животных некоторых видов менее чувстви­тельны к электрическому току по сравнению с сердцем.

Различают местное и общее действие электрического тока. При местном действии получается ожог, имеющий иногда фор­му того проводника, который оказал свое действие. На месте входа и выхода тока из организма образуются раны, а вокруг них из-за паралича кожных сосудов - ветвистые фигуры красного цвета. Спустя некоторое время (несколько дней, недель) после воздейст­вия электрического тока на месте поражения нередко наблюдают омертвение наружных покровов и нижележащих тканей. Иногда на коже остаются небольшие серовато-белого цвета твердые участ­ки овальной или круглой формы, окаймленные валикообразными возвышениями. Это так называемые электрические знаки; гистоло­гически они имеют вид палисадообразно расположенных клеток мальпигиевого слоя кожи. Этим же тканям свойственно ячеистое строение, причем в некоторых ячейках бывает газ, образовавший­ся, по-видимому, в результате электрохимического действия тока.

При общем действии электрического тока в первую оче­редь поражаются нервная и сердечно-сосудистая системы. Измене­ния в центральной нервной системе протекают двухфазно: в виде кратковременного возбуждения и более длительного угнетения, или торможения. Фаза возбуждения резко выражена при действии тока небольшой силы При прохождении же тока в 100 А и выше фаза возбуждения весьма короткая, но за ней быстро следует фаза тормо­жения, проявляющаяся нередко падением кровяного давления, прекращением дыхания. В результате наступает так называемая мнимая смерть.

Нарушение кровообращения и дыхания при электротравме так­же протекает двухфазно. В первую фазу повышается артериальное и венозное давление, учащается дыхание. Изменения гемодинами­ки и ритма дыхания обусловлены электрораздражи гелем рецепто­ров, а также судорожным сокращением поперечнополосатой муску­латуры. Во время повышения кровяного давления сердечные сокращения становятся реже вслед­ствие раздражения током блуждающего нерва. Во второй фазе, которая наступает довольно быстро, кровяное давление резко пада­ет и дыхание останавливается.

У животных, перенесших электротравму, отмечают тяжелые поражения нервной системы, параличи поперечнополосатых мышц, поражение кишечника, мочевого пузыря, почек, отеки, водянку суставов. Последствия электротравмы также зависят от исходного функционального состояния центральной нервной системы, о чем свидетельствует тог факт, что у наркотизированных животных дейст­вие электротока понижено. Сильный электрический ток может вызвать состояние парабиоза тканей; этим, по всей вероятности, обусловлено отсутствие болезненности пораженных тканей.

Механизм действия электрического тока. Электрический ток действует на ор1анизм в трех направлениях: элек!рохимическом, электротермическом и элект­ромеханическом.

Электрохимическое действие выражается в возникновении процесса электролиза в тканях, в нарушении их коллоидных структур; происхо­дит, в частности, образование жирных кислот от разложения кожного сала. Электрохимический процесс является причиной образования элект­рических знаков на месте входа и выхода элект­ротока.

Электротермическое действие вызывается тем, что электрическая энергия, пройдя через ткани организма, переходит в тепловую (джоулева теп­лота). Особенно много тепла образуется при про­хождении тока высокого напряжения через кост­ную ткань, из-за чего на костях появляются так называемые костяные бусы; они белого цвета, шарообразной или яйцевидной формы, величиной с просяное зерно или горошину, состоят из фос­форнокислой извести с последующим превраще­нием ее (после прекращения действия тока и ох­лаждении массы) в твердое тело. Повышение температуры тканей особенно заметно в местах входа и выхода тока; оно вызывает раздражение нервных рецепторов, в результате чего возникают болевые ощущения и рефлекторное нарушение дея­тельности различных органов. При электротравме повышается и температура тела.

Электромеханическое действие обусловлено непосредственным переходом электрической энергии в механическую, а также дейст­вием образовавшихся на месте травмы газа и пара; указанные фак­торы вызывают в тканях структурные изменения типа резаных ран, переломов, костных трабекул и др.

Действие атмосферного электричества (молнии). Удар молнии в голову обычно влечет за собой смерть от паралича дыхания. Из местных изменений при ударе молнии возни­кают ожоги с разрывом тканей, на наружных покровах, вследствие паралича сосудистых нервов и самих сосудов появляются красные зигзагообразные фигуры. Язвы, образовавшиеся от удара молнии, плохо заживают. При несмертельном поражении молнией наблюда­ют потерю сознания, судороги, а иногда стойкие параличи.

Похожая информация.