Механизм передачи энергии биомолекулам

Некоторые продукты деградации биомолекул, происходящей под влиянием сильных окислителей и восстановителей, обладают выраженными токсическими свойствами и усиливают поражающие действие ионизирующего излучения. Из называют

первичными радиотоксинами. К веществам, имеющим такие свойства, относятся продукты окисления высших ненасыщенных жирных кислот (липидные радиотоксины), органические гидроперекиси, продукты деградации белковых молекул и др.

Механизм передачи энергии биомолекулам

Помимо повреждения биомолекул химически активные радикалы перекисные соединения способны вызвать множество необычных химических реакций, препятствующих нормальному течению внутриклеточного обмена.

Доказательством значимости опосредованного действия ионизирующего излучения на биомолекулы является повышение эффективности облучения по мере уменьшения концентрации биомолекул в растворе (эффект разбавления) и повышения содержания кислорода в окружающей биомолекулы среде (кислородный эффект).

Деструктивные изменения в биомолекулах в результате прямого и опосредованного действия, ионизирующего излучения сводятся к разрушению вторичной структуры молекул, разрыву молекулярных цепей, образованию внутри- и межмолекулярных сшивок, разрушению отдельных аминокислот в белках и оснований в нуклеиновых кислотах.

Важно отметить, что прямое и опосредованное действие, ионизирующего излучения на биомолекулы не суммируются, а усиливают одно другое.

Радиационное поражение клетки

В настоящее время наиболее обоснованной является структурно - метаболическая гипотеза, радиационного поражения клетки, автором которой является А.М. Кузин.

По структурно-метаболической гипотезе основными этапами поражения клетки являются следующие:

1.Радиационные повреждения на молекулярном уровне;

2.Нарушение основных процессов клеточного обмена – синтеза ДНК, РНК, белков, процессов транспорта веществ через биомембраны, выработки энергии (окислительного фосфорилирование и др. – вследствие повреждения ферментных систем).

3.Нарушение жизнедеятельности клетки вследствие возникновения ошибок в системе функциональной взаимосвязи между цитоплазмой и ядром.

Радиочувствительность тканей

Необходимо отметить, что различные клетки и ткани в многоклеточном организме обладают не одинаковой

радиочувствительностью.

Наиболее чувствительными являются молодые, растущие, малодифференцированные клетки.

Особенности кинетики патологических изменений в различных тканях определяют последовательность, развертывания клинических проявлений поражения, остаточные явления и отдаленные последствия.

Имеется пять видов ткани: зародышевая, эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная.

Зародышевая, эпителиальная и соединительная ткани зрелого организма относятся к категории регенерирующих, мышечная и нервная ткани – к категории практически нерегенерирующих.

Радиочувствительность тканей

Реакция регенерирующей ткани на облучение определяется реакцией основных составляющих ее клеточных элементов.

Некоторая часть клеток гибнет при последующих делениях. Такой механизм гибели клеток носит название

репродуктивной или митотической гибели. Основу её составляют необратимые нарушения структуры хромосом. Исследования показали, что вероятность митотической гибели клеток является функцией дозы излучения, а так же числа делений, которое клетка претерпела после воздействия ионизирующих излучений.

Радиочувствительность тканей

Другой механизм постлучевой гибели клеток – интерфазный.

Интерфазная гибель наступает в результате повреждения цитоплазматических структур и прежде всего нарушения проницаемости ядерных и митохондриальных мембран, что в конечном счёте приводит к изменению баланса электролитов, потере ядрами клеток нуклеотидов и некоторых белков, а так же к высвобождению гидролитических ферментов их лизосом. Дозы излучения, вызывающие летальные нарушения метаболизма клетки, как правило, являются более высокими, чем дозы, которые приводят клетку к гибели в результате нарушения репродуктивной её способности.

Радиочувствительность тканей

Принято различать три степени тяжести лучевого поражения регенерирующей ткани: легкую, средней тяжести и тяжелую.

При небольших дозах облучения (легкая форма поражения) число погибших в ткани клеток невелико и они постепенно заменяются новыми за счет регенерации элементов той же гистологической структуры и функция ткани восстанавливается.

Эта форма поражения обратимая.

Радиочувствительность тканей

При воздействии более высоких доз излучения (средняя тяжесть поражения) число погибших клеток возрастает настолько, что восполнение клеточного состава ткани за счет процессов репаративной регенерации оказывается невозможным. В поврежденных участках развиваются рубцовые изменения. Число клеток оставшихся в ткани после облечения, может оказаться, однако, достаточным для поддержания ее функции.

Эта форма поражения является частично обратимой.

В случае воздействия больших доз (при тяжелых формах поражения) гибнет очень большое число клеток ткани это приводит к полной утрате свойственных ей функций и затем к ее репродуктивной гибели.

Эту форму поражения рассматривают как необратимую.