5. Начальные этапы биологической стадии в действии ионизирующих излучений. Прямое и непрямое действие ионизирующего излучения на биомолекулы.

Биологическое усиление: нарушения структуры нуклеотидов и их последовательностей в ДНК и РНК приводят к дефициту необходимых для нормальной жизнедеятельности продуктов матричного синтеза, а также к наработке несвойственных клетке, чужих и вредных для нее продуктов. Нарушение структуры белков-ферментов приводит к замедлению или извращению ферментативных реакций, накоплению аномальных метаболитов, которые могут оказаться токсичными для клетки. Повреждения липидов внутриклеточных мембран инициируют нарушения проницаемости этих мембран, и приводят к снижению внутриклеточных градиентов концентраций различных метаболитов, подавлению функций связанных с мембранами ферментов. В результате всей совокупности этих процессов возникают серьезные нарушения жизнедеятельности и даже гибель клетки.

В результате прямого действия в клетке происходит ионизация и возбуждение сложных молекул с последующей их диссоциацией, разрывом химических связей и т.п.

В простых веществах, молекулы которых состоят из атомов одного и того же элемента (газа, металла и т.п.), процессу ионизации сопутствует процесс рекомбинации. Ионизованный атом присоединяет к себе один из свободных электронов, которые всегда имеются в среде, в результате вновь образуется нейтральный атом. То же происходит и с возбужденным атомом, который возвращается в нормальное состояние в процессе перехода электрона с внешних оболочек атома на освободившееся место на ближних к ядру оболочках. При этом происходит испускание одного или нескольких фотонов характеристического излучения.

Результатом ионизации является скачкообразное изменение электромагнитного поля молекулы, в результате чего возможен разрыв 15-20 химических связей.

Непрямое действие связано с радиационно-химическими процессами, обусловленными продуктами радиолиза воды, которая, как известно, составляет 60-70% от общей массы биологической ткани. Образующиеся при этом свободные радикалы и сильные окислители отличаются очень высокой химической активностью. Они вступают в реакции с молекулами ткани, вызывая биохимические сдвиги (подавление активности ферментов, образование токсинов и др.), повреждение клеточных структур, нарушение обменных процессов, замедление и прекращение роста клеток, а в конечном счете - расстройство жизнедеятельности организма в целом. Индуцированные продуктами радиолиза воды химические реакции распространяются на многие сотни и тысячи молекул, первично не затронутых излучением.

6. Реакции клеток на облучение: механизмы и формы лучевой гибели, нелетальных повреждений клеток. Механизмы репарации лучевых повреждений клеток.

Изменения митотической активности. Во всех делящихся клетках сразу после облучения временно прекращается митотическая активность: развивается так называемый "радиационный блок митозов". Длительность задержки деления тем больше, чем выше доза. Тем не менее, обычно радиационный блок митозов продолжается не дольше суток. Кроме прекращения клеточного деления (блок М-фазы) может также наблюдаться задержка перехода клетки из фазы G₁ в S-фазу (блок G₁) и из фазы G₂ в M-фазу (блок G₂). Последний встречается чаще. Репродуктивная форма лучевой гибели клеток. Нерепарированные повреждения ядерной ДНК (как возникающие на физико-химической и химической стадиях, так и образовавшиеся позже ферментативным путем) и неправильно воссоединенные разрывы цепей этого биополимера при формировании хромосом в процессе клеточного деления могут проявиться в качестве хромосомных аберраций. Наибольшее значение для возникновения аберраций придают двойным разрывам ДНК, повреждениям ДНК-мембранного комплекса, а также сшивкам между противоположными цепочками.Наступление гибели по репродуктивному типу во времени связано с прохождением клетки через фазу митоза. Интерфазная форма лучевой гибели клеток:

- Интерфазная гибель неделящихся клеток или клеток с ограниченной способностью к делению после облучения малыми дозами, порядка десятых долей - единиц грей. Так погибают малые лимфоциты, тимоциты, ооциты.

- Интерфазная гибель после облучения в дозах порядка десятков и сотен грей неделящихся (нейроны, миоциты) или редкоделящихся (гепатоциты) клеток.</li>

- Интерфазная гибель делящихся клеток после облучения высокими дозами до вступления в митоз. Интерфазная гибель клеток после облучения может развиваться по двум основным типам: некроза и апоптоза.

Если в возникновении репродуктивной формы клеточной гибели первопричиной представляется повреждение уникальных структур ядерной ДНК, при интерфазной гибели в начальных проявлениях существенна роль повреждений множественных структур - внутриклеточных мембран, нарушений клеточного метаболизма. Но и здесь непосредственной причиной гибели клеток является деградация ядерного хроматина, то есть повреждение генетического материала.