28. Прямое и опосредованное действие ионизирующего излучения.
Ионизирующее излучение обладает прямым и опосредованным (непрямым) действием на биологические структуры.
Прямое действие заключается прежде всего в возбуждении атомов или молекул, суть которого заключается в изменении орбиты движения электрона на большую, хотя электроны и остаются под действием кулоновских сил. В результате перехода электронов на большую орбиту движения (более высокий энергетический уровень) происходит возбуждение атомов и молекул, как бы увеличение их объема, что, безусловно, изменяет функцию тех структур, в состав которых они входят.
Опосредованное действие ионизирующего излучения в первую очередь связано с высокой реактогенностью различных ионов, особенно радикалов воды. Они способны, с одной стороны, взаимодействовать с различными молекулами, вызывая их повреждение, а с другой, вступая в реакции с кислородом, образовывать перекиси, которые, участвуя в различных реакциях окисления, также вызывают повреждение различных молекул.
Особенно необходимо указать на образование перекиси водорода, гипероксида (Н2О2), а также атомарного кислорода.
В результате взаимодействия с ненасыщенными жирными кислотами образуются липидные радиотоксины, которые представлены в виде липидных перекисей, альдегидов, кетонов, эпоксидов. Они способны оказывать токсические и повреждающие эффекты на различные компоненты клетки, особенно ее мембрану.
Из тирозина, катехоламинов, триптофана, серотонина образуются так называемые хиноидные радиотоксины.
Таким образом, опосредованное действие ионизирующего излучения заключается в образовании химических веществ типа перекисей, липидных и хиноидных радиотоксинов, которые сами обладают высокой способностью повреждать различные структуры клетки.
Таким образом, в результате прямых эффектов ионизирующего излучения, а также косвенных происходит повреждение нуклеиновых кислот, белков, липидов, нуклеопротеидов и других соединений.
Липиды (составная часть клеточных мембран) --повреждение липидов ведет к повышению клеточной проницаемости--следствием этого будут водно-электролитные расстройства, которые возникают в клетке, нарушение ряда органелл клетки ( митохондрии, что ведет к дефициту энергетического обеспечения биологических процессов клетки, а также лизосом с выходом за пределы их мембран большого количества ферментов с последующей их активацией и последующими эффектами в виде лизиса клетки).
29. Понятие о радиочувствительности и радиорезистентности.
Способность ионизирующих излучений вызывать повреждение облучаемы объектов получила название радиочувствительности.
Устойчивость биологических объектов к повреждающему действию ионизирующих излучений называется радиорезистентностью.
Радиочувствительность может проявляться на различных уровнях — клеточном, тканевом и органном, системном и организменном.
Радиочувствительность на уровне клетки неодинакова для различных клеточных элементов. По степени убывания радиочувствительности и возрастания радиорезистентности все клеточные элементы можно расположить в следующем порядке: клетки лимфоидных узлов и костного мозга, эпителий половых желез, кишечника, эндотелий сосудов, мышечные, костные, хрящевые и нервные клетки.
Французские исследователи Бергонье и Трибандо установили зависимость радиочувствительности от интенсивности деления (митоза) и степени дифференцировки клетки. Причем чем более интенсивно происходит деление, чем клетка менее дифференцирована, тем она более радиочувствительна, а следовательно, и радиопоражаема.
Радиочувствительность клетки различна в зависимости от того, находится ли она в интерфазном состоянии или вступает в митотический цикл. Более чувствительна к повреждающим влияниям ионизирующего излучения клетка, находящаяся в митотическом делении. Причем чувствительность всех фаз митотического цикла — пресинтетической, синтетической, постсинтетической и митоза — значительно выше, чем у клетки, находящейся в немитотическом цикле. Самой радиочувствительной является фаза митоза, ибо в связи со сложными изменениями в клетке нарушаются процессы деления хромосом, а следовательно, генетического аппарата. Радиочувствительность клеток, находящихся в интерфазном состоянии, значительно ниже, чем делящихся.
Биологические эффекты ионизирующиего излучения на уровне клетки проявляются в виде торможения митоза, интерфазной гибели клетки, мутационных изменений с последующим нарушением детородной функции или возникновением злокачественных клеток. На тканевом и органном уровне повреждающие эффекты ионизирующих излучений зависят от интенсивности метаболизма, концентрации кислорода, расстройств регуляции — нервных и эндокринных влияний. На уровне различных систем организма-особенно нарушается система иммунитета (в связи с наибольшей чувствительностью клеток костного мозга и лимфоидных узлов происходит опустошение костного мозга, уменьшение количества лимфоцитов). Возникает явление вторичного иммунодефицита, для которого характерны ослабления как неспецифических факторов защиты (фагоцитоза, комплемента), так и иммунологических механизмов. Нарушения системы гемостаза связаны с расстройствами основных гемостатических механизмов — тромбоцитарного, сосудистого и фибринового. В результате угнетения, а в некоторых случаях опустошения костного мозга, возникает тромбоцитопения различной интенсивности, следствием которой являются нарушения первой фазы свертывания крови — образование протромбиназы. Одновременно с этим имеют место нарушения функций печени и снижение образования фибриногена, протромбина, проконвертина. В результате чего нарушается превращение фибриногена в фибрин, и таким образом страдает фибриновый механизм свертывания.. Таким образом, в результате нарушения тромбоцитарного, фибринового и сосудистого механизмов, активации фибринолиза возникает расстройство гемостаза, проявляющееся замедлением свертывания крови и возникновением кровоизлияний различной интенсивности, вплоть до формирования профузных кровотечений, которые нередко являются причиной гибели больных (тромбогеморрагический синдром).
Нервные клетки- являются самыми радиорезистентными, но в то же время в ходе эволюции нервная система сформировалась и выполняет интегративную функцию, а также обеспечивает анализ и синтез изменений, происходящих в органах. Учитывая это, следует ожидать быстрых и ранних функциональных изменений со стороны нервной системы. Действительно, было доказано, что уже через несколько минут после действия ионизирующих излучений на организм изменяется биоэлектрическая активность кожных, блуждающих, депрессорных, чревных нервов, а также коры мозга. Эти изменения свидетельствуют о рефлекторных влияниях как самих ионизирующих излучений, так и продуктов нарушенного обмена веществ и расстройств гомеостаза. Следствием подобных изменений являются возможные нарушения интегрирующего и регулирующего влияния нервной системы.
Эндокринная система. Первоначальное изменение характеризуется общими сдвигами, характерными для стресса, которые характеризуются первоначальной активацией симпато-адреналовой и гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой систем с последующим достаточно быстрым их истощением.