Механізми дії іонізуючого випромінювання

• Пряма дія іонізуючого випромінювання – випадки, коли радіація безпосередньо викликає зміни: іонізацію, збудження, радіоліз води і утворення радикалів. Пряма дія радіації пояснюється тим, що променеве ушкодження клітини є наслідком безпосереднього впливу іонізуючої частки або γ-кванту на особливо чутливий об’єм клітини, перш за все на ядро клітини, що призведе до її інактивації та загибелі. Це можуть бути і інші органели клітин.

Непряма (опосередкована) дія іонізуючого випромінювання – коли фрагменти молекул, окислюючі радикали ОН, Н2О2, НО2, іони, первинні радіотоксини типу ліпідних перекисних та гідроперекисних сполук, хінонів вступають у взаємодію з непошкодженими молекулами, приєднуючись до них і змінюючи їх структуру та властивості. Окислювальній дії радикалів легко піддаються сульфгідрильні групи ферментів і ДНК. А це може привести до їх розриву не в місти приєднання, а в іншому з утворенням двох активних радикалів. В результаті можлива ланцюгова самоприскорююча реакція. Наприклад, розпалась 1 молекула і утворилось 2 радикали. Вони взаємодіють з 2 інтактними молекулами, ті в свою чергу розпадаються на 4 радикали і т.д. Тому незначна кількість первинної енергії викликає такі великі наслідки в організмі. Це фізичний, хімічний і біохімічний рівні пошкоджень. Ці процеси протікають в клітинах організму, тканинах і органах.

• Таким чином функціональні і морфологічні зміни в клітинах живого організму, що виникають під дією іонізуючих випромінювань, можуть бути викликані двома механізмами:

прямою дією випромінювань / - іонізація і збудження атомів і молекул опромінених клітин організму/ і непрямим - дією радикалів, які утворилися в зоні опромінення.

• Кажучи про механізм непрямої дії іонізуючого випромінювання, необхідно підкреслити, що радіаційні реакції води значною мірою залежать від вмісту в ній кисню. Установлено, що відсутність кисню має велике значення під час безпосереднього опромінення, тобто в момент коли утворюються і існують вільні радикали. Відсутність кисню або пониження його парціального тиску в тканинах знижує ефективність дії іонізуючого випромінювання. Таким чином, ступінь променевих реакцій залежить від концентрації кисню в біологічному субстраті. Це явище відоме в радіобіології" під назвою кисневого ефекту.

• Отже, можна припустити, що дія радіації на водне середовище живих істот викликає утворення в тканинах речовин пероксидного характеру /Н2О2/, які володіють вираженими окислювальними властивостями і токсичністю. Радикали води, як нуклеопротеїди, ліпопротеїди, глюкопротеїди, приводять до зміни їх молекул. Змінюються молекули, що отримали енергію не прямо, а шляхом передачі від інших молекул. Цей радіаційно-хімічний процес приводить до порушення розташування і структури молекул і, отже, до порушення біохімії клітини.

Проникаюча здатність випромінювання.

• Здатність випромінювання проникати через різні тіла і тканини неоднакова для різного роду випромінювань, але для кожного випромінення вона збільшується з наростанням його енергії, причому, для елементарних частинок проникаюча здатність збільшується із зменшенням маси частинки, а для випромінювань електромагнітної природи із зменшенням довжини хвилі фотонів.

• Чим легше частинка і чим більше її енергія, тим більше її проникаюча здатність і менше щільність іонізації. Найбільш мала проникаюча здатність альфа-частки: вони поглинаються в перших мікронах товщі тіла людини. Середня проникаюча здатність бета-часток більше; вона досягає 3-4 мм. Проникаюча здатність жорстких рентгенівських і гамма-променів досягає декілька десятків сантиметрів.

• Із збільшенням проникаючої здатності випромінювання збільшується опромінюваний об'єм і величина поглиненої в нім дози.

• У міру збільшення щільності іонізації збільшується ступінь біологічного ефекту. Для того, щоб можна було порівняти біологічну дію різного роду випромінювань, запропоновано рахувати за одиницю відносну біологічну ефективність /ОБЕ/ рентгенівського або гамма-випромінювання, що створюють найменшу щільність іонізації.

• До випромінювань, що викликають найбільшу щільність іонізації, відносяться: швидкі нейтрони з енергією в декілька мегаелектрон-вольт, альфа-частки радіоактивних елементів. Від щільності іонізації залежить і біологічний ефект.

• Випромінювання, що створюють велику щільність іонізації при однаковій поглиненій енергії, викликають більш виражену біологічну дію, ніж випромінювання з меншою щільністю іонізації.