Классификация радиобиологических эффектов.

II.По возможности наследования:

1.Соматические эффекты - возникающие в соматических клетках.

2.Генетические эффекты - индуцируемые при воздействии радиации на половые клетки

3.Тератогенные эффекты – развиваются у плода в результате лучевых повреждений во внутриутробном развитии.

Классификация радиобиологических эффектов.

III. По значению для судьбы обученного организма:

Как правило, радиобиологические эффекты неблагоприятным образом сказываются на биологическом объекте – патологические эффекты. Исключением из этого правила является горметический эффект.

Радиационный гормезис проявляется повышением жизнеспособности организмов под влиянием облучения в малых дозах.

Пример: облучение семян перед посевом повышает их всхожесть и устойчивость к действию неблагоприятных природных факторов, прием радоновых ванн обладает положительным влиянием на функциональное состояние организма.

Классификация радиобиологических эффектов.

IV. По срокам появления организменные и

популяционные радиобиологические эффекты подразделяют на ближайшие и отдаленные.

1.Ближайшие - проявляются в сроки до нескольких месяцев после облучения и связаны с развитием цитопенических состояний

вразличных тканевых системах организма (острая лучевая реакция, острая лучевая болезнь, лучевая алопеция, лучевой дерматит).

2.Отдаленные - возникают спустя годы после облучения, на фоне полной регрессии основных клинических проявлений острого поражения (опухоли, дистрофические и склеротические процессы, сокращение продолжительности жизни организма). Так,

вслучае общего однократного облучения млекопитающих данный эффект составляет 2 – 6% средней видовой продолжительности жизни на каждый грей.

Классификация радиобиологических эффектов.

V. По локализации радиобиологические эффекты могут классифицироваться в зависимости от органа или части тела, в которых они регистрируются.

Местное действие ИИ имеет решающее значение для возникновения не только ближайших, но и отдаленных радиобиологических эффектов. При локальном облучении органа или сегмента тела наиболее сильное поражающее действие ионизирующего излучения (ИИ) проявляется именно в нем (это местное действие ИИ). Однако изменения возникают и в необлученных тканях. В этом случае говорят о дистанционном действии ИИ.

Примером может служить уменьшение числа миелокариоцитов в костном мозге экранированной конечности после облучения животных.

Местное действие ИИ имеет решающее значение для возникновения не только ближайших, но и отдаленных радиобиологических эффектов.

Классификация радиобиологических эффектов.

VI. По характеру связи с дозой облучения

радиобиологические эффекты четко разграничены на стохастические (вероятностные) и не стохастические (детерминированные).

Признаками стохастического эффекта являются беспороговость и альтернативный характер.

Беспороговость стохастических эффектов означает, что сколь угодно малые дозы облучения способны влиять на частоту их возникновения.

Альтернативный характер проявляется в том, что стохастические эффекты, подчиняются закону «все или ничего», не могут быть охарактеризованы таким показателем, как «выраженность».

Примером стохастического эффекта облучения на клеточном уровне может служить гибель клетки; на уровне целостного организма – возникновение злокачественной опухоли.

Признаками не стохастического эффекта являются пороговый характер и градиентная связь амплитуды с дозой облучения.

Если доза облучения превышает пороговую величину, то не стохастический эффект возникает со 100% вероятностью и прямо пропорциональной зависимостью.

Основы биологического действия ионизирующих излучений.

События, происходящие в биологической системе (клетке) вовремя и после воздействия на нее, ионизирующего излучения условно разделяют на четыре стадии:

1.Физическая стадия. В течение очень короткого промежутка времени в пределах 10 -16 - 10 -15 с. происходит поглощение энергии, ионизирующего излучения биомолекулами и компонентами окружающей среды (молекулами воды и других веществ). В результате возникают возбужденные, сверхвозбужденные и ионизированные атомы и молекулы.

2.Физико-химическая стадия. Следующий промежуток времени - в пределах 10 -14 - 10 -11 с. происходят внутренние перестройки в облученных молекулах за счет миграции энергии и заряда внутри молекулы или между молекулами. Возникают первично поврежденные биомолекулы и продукты их деградации – ионы и химические радикалы. Радикалы имеют, как правило, неспаренные электроны и обладают поэтому высокой химической активностью. Примерно 50% всех возникающих радикалов образуется из молекул воды.

Основы биологического действия ионизирующих излучений.

3.Химическая стадия: ионы и химически активные радикалы по месту их образования и на некотором удалении от него атакуют биомолекулы, повреждая их. Это происходит также в течение короткого промежутка времени (10-6 – 10-3 с.) В результате возникают вторично (химически) поврежденные биомолекулы.

4.Стадия биологических реакций начинается вслед за химической. Сроки формирования ее находятся в широких пределах – от 10-3 сек. до многих лет. В основе развивающихся в этот период процессов лежат изменения внутриклеточного обмена веществ.

При высоких дозах облучения из-за расстройства метаболизма гибнет большое число клеток. Возникают морфологические и функциональные изменения в тканях, органах и системах. Это приводит к общему заболеванию организма.

Механизм передачи энергии биомолекулам

По механизму передачи энергии биомолекулам различают прямое и непрямое действие ионизирующего излучения.

Прямое действие – это действие излучения (точнее, вторичных электронов и других заряженных частиц, образующихся в момент облучения) непосредственно на биомолекулы, сопровождающейся передачей им кинетической энергии. Под действием этой энергии происходят местный (точечный), нагрев, ионизация, возбуждение и сверхвозбуждение молекул. В результате дальнейших процессов внутримолекулярного и межмолекулярного переноса энергии и электронной перестройки они переходят в стабильное состояние, но с другой конформацией, а соответственно и иными свойствами.

Это характеризуется как первичное поражение молекул.

Механизм передачи энергии биомолекулам

Непрямое действие – это действие на биомолекулы излучения при посредстве образующихся свободных радикалов, а также химические вещества являются сильными окислителями и восстановителями, способными вызвать деполимеризацию молекул, на которые они воздействуют.

К свободным радикалам относятся атомы или группы атомов, несущих на внешней стороне орбитали неспаренные электроны. Главную роль в непрямом действии ионизирующего излучения на биомолекулы играют супероксид-анион - радикалы – О2, гидроксид-радикалы ОН- и перекисные соединения НО2- и Н2О2 (обладающие окислительной способностью), а также радикалы Н+ и гидратированные электроны (обладающие восстановительной способностью).

Можно полагать, что супероксид-анион - радикалы играют особую роль в перекисном окислении липидов.