Механизмы действия ионизирующей радиации на живые организмы.

Этапы в процессе радиационного повреждающего действия:

1) первичное действие ионизирующего излучения;

2) влияние радиации на клетки;

3) действие радиации на целый организм.

Первичное действие ионизирующего излучения на живую ткань – проявляется ионизацией, возбуждением атомов и молекул НК, БЖУ, молекул воды и растворенных в ней органических и неорганических соединений и образованием при этом свободных радикалов (НО^•, НО₂^•,Н₂О₂, О₂^•–, Н₃О^•, Н^•) и гидратированных электронов (е^-_гидр), время существования которых не превышает 10^-5 –10^-6 с.

Прямое действие ионизирующего излучения – излучение, при котором биологические молекулы повреждаются при поглощении ими энергии излучения.

• Продукты радиолиза воды способны вызывать практически все виды повреждений.

Непрямое действие ионизирующего излучения – излучение, при котором биологические молекулы повреждаются при их взаимодействии с продуктами радиолиза воды.

• Изменения структуры ДНК, БЖУ и т.д. возникают при их взаимодействии с продуктами радиолиза воды или растворенных в ней веществ, обладающих высокой биохимической активностью и способных вызывать реакцию окисления по любым связям.

Действие ионизирующей радиации на клетки

Ионизирующие излучения вызывают различные реакции клеток – от временной задержки размножения до их гибели.

Радиочувствительность ткани (И. Бергонье и Л. Трибондо 1906г) – пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток.

• По радиочувствительности клеток ткани можно расположить в следующем убывающем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная железа), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочнокишечного тракта, эпителий кожи и др.

Радиочувствительность клеток зависит от:

• Объема генетического материала,

• Активности энергообеспечивающих систем,

• Интенсивности метаболизма,

• Активности и соотношения ферментов, обеспечивающих репарацию клетки,

• Устойчивости биологических мембран и их репарируемости,

• Наличия в клетке предшественников радиотоксинов.

⇒ В основе радиационного поражения клеток лежат нарушения ультраструктуры органелл и связанные с этим изменения обмена веществ.

Обратимые нелетальные изменения клетки – вызываются малыми дозами ионизирующего излучения. Они появляются сразу или через несколько минут после облучения (ингибирование нуклеинового обмена, изменение проницаемости клеточных мембран, возникновение липкости хромосом, образование зерен и глыбок в ядерном веществе, задержка митозов) и с течением времени исчезают.

Летальные изменения – наступают при больших дозах облучения в клетках, приводящие к их гибели до вступления в митоз (интерфазная гибель) либо в момент митотического деления (митотическая, или репродуктивная, гибель).

Интерфазной гибели предшествует:

1. Изменение проницаемости ядерной, митохондриальной и цитоплазматической мембран.

2. Изменение мембран лизосом приводит к освобождению и активации ДНКазы, РНКазы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и др.

3. Угнетается клеточное дыхание, наблюдается деградация дезоксирибонуклеинового комплекса в ядре.

⇒ Основная причина репродуктивной гибели клеток – структурные повреждения хромосом (структурные аберрации), возникающие под влиянием облучения.