3. Клеточный этап бдии.

Обозначенные выше процессы начинают сказываться на жизнеспособности клеток -наступает клеточный этап биологического действия ионизирующих излучений, самый продолжительный и наиболее вариабельный по масштабу времени. Некоторые повреждающие эффекты в клетках могут развиваться в течение нескольких часов, в то время как другие, например трансформация нормальной клетки в злокачественную, требуют много лет.

Повреждающее действие ионизирующего излучения на клетку осуществляется в двух вариантах. Первый – это механизм непрямого действия ионизирующего излучения. Он заключается в том, что повреждающими агентами на клетку (клетки) являются продукты химической фазы молекулярного этапа радиобиологии. Второй вариант – механизм прямого действия, или теория мишени. Теория мишени заключается в том, что в клетке имеется некое чувствительное объёмное образование (например, ДНК), попадание в которое ионизирующей частицы и ведет к вредным последствиям для клетки. Учитывая несоразмерность, например, той же молекулы ДНК и ионизирующей частицы, вероятность их столкновения невелика, что и объясняет, с точки зрения сторонников этой теории, разный эффект от воздействия одних и тех же доз. Тем не менее, чтобы разрушить любую молекулу, достаточно одного акта ионизации или одного попадания ионизирующей частицы. Учитывая высокое содержание молекул воды в биосубтрате, основным механизмом в повреждающем действии ионизирующего излучения всё же считается непрямой.

Необходимо различать понятия «радиочувствительность» и «радиопоражаемость». Радиочувствительность это ответная, функциональная реакция клетки на облучение, не ведущая к её гибели. Радиопоражаемость это реакция клетки на облучение, ведущая к резкому изменению генома клетки вплоть до её гибели. Для одних клеток эти реакции очень разнятся: например, нервная клетка в человеческом организме самая радиочувствительная, то есть она реагирует уже на малые дозы, но в то же время, она самая радиоустойчивая, то есть гибель её наступает при очень болших дозах, в несколько раз превышающих дозы для гибели других клеток человеческого организма. Для других клеток радиочувствительность и радиопоражаемость означает практически одно и то же, то есть уже при малых дозах наступает повреждающее действие ионизирующего излучения, например клетки красного костного мозга. Так, гемопоэтические клетки реагируют уже на небольшие дозы – 10-15 р, и эти же дозы приводят к их гибели, в то время как нервные клетки, реагируя на эти же дозы, погибают лишь при дозах 500-700 р. На практике чаще пользуются термином радиочувствительности, вкладывая в него и понятие радиопоражаемости, однако необходимо помнить это существенное различие.

Радиочувствительность протоплазмы и ядра клетки одинакова, однако повреждение ядра клетки имеет больший эффект, что определяется его биологической значимостью. И, в первую очередь, в ядре клетки на повреждающее воздействие излучения реагирует хромосомный аппарат в виде структурных повреждений - хромосомных перестроек (аберраций). Это, в свою очередь, проявляется в торможении митотического процесса по трём вариантам (.

В первом варианте после торможения или остановки митоза клетка восстанавливает его в обычном направлении, без каких-либо отклонений. Это благоприятный вариант воздействия ионизирующего излучения, и процентный вклад его тем больше, чем меньше доза воздействующего излучения. То есть, в данном случае о вредном воздействии ионизирующего излучения речь не идет.

Во втором варианте после торможения или остановки митоз восстанавливается, но в дочерних клетках появляются новые структурные или функциаонльные характеристики, вследствие чего они приобретают новые, не свойственные материнской клетке свойства – мутации. Радиационные мутации развиваются в тех случаях, когда энергия излучения поглощается в хромосомах (носители дезоксирибонуклеиновых кислот – ДНК). Они могут возникнуть в любых клетках человеческого организма, и если они возникают в клетках, составляющих тело (сому) человека, речь идет о соматических мутациях, если же они возникают в половых клетках, говорят о генетических мутациях. Соматические мутации могут быть как полезные, то есть усливают радиоустойчивость клеток, согласно теории гормезиса, но, как правило, ведут к патологическим изменениям, клеток, что проявляется или сокращением срока существования данной клеточной популяции, или к формированию заболевания, могущего, в конечном итоге, также привести к гибели клеток или самого организма, а в случае наступления патологических отклонений в половых клеток, к нежелательным проявлениям в последующих поколениях. Имеются данные, что клетки с соматическими мутациями представляют собой благоприятную основу для развития лейкоза и злокачественных опухолей в отдаленном (спустя многие годы) периоде. Генетические мутации проявляются в виде наследственных заболеваний, причем это может происходить как по доминантному, так и по рецессивному типу. Так, например, оценки, проведенные специалистами, показали, что облучение 1 миллиона человек дозой в 1 р приводит, в среднем, к развитию в трёх случаях злокачественных новообразований в год (естественная частота появления злокачественных новообразований – 2000 случаев). Среди 1 миллиона новорожденных в первом поколении популяции, облученной дозой в 1 р, будет насчитываться 60 детей с генетическими дефектами (естественная частота таких дефектов – 30 тысяч). Необходимо отметить, что число радиационных мутаций возрастает с увеличением дозы облучения, но далеко не пропорционально. И здесь основную роль играет механизм непрямого действия ионизирующего излучения. Однако мутации могут возникать и при воздействии очень малых доз, о чем говорят выше приведенные цифры, но здесь уже проявляется, в основном, механизм прямого действия ионизирующего излучения.

Третий вариант заключается в полной остановке митоза без его восстановления, что быстро ведет к гибели облученной клетки (клеток).

Второй и третий варианты реакций клеток на облучение и составляют суть радиопоражаемости клетки. Утрату клеткой способности к пролиферации в радиобиологии называют летальной дозой. В зависимости от связи летального эффекта с фазами митотического цикла, различают две формы радиационной гибели клеток: интерфазную (гибель клетки наступают в фазу покоя) и репродуктивную (гибель наступает после одного или нескольких актов деления). Для большинства клеток человеческого организма характерна репродуктивная форма лучевой гибели клеток.

Поражаемость клетки (клеток) зависит от ряда факторов, но основными являются интенсивность митоза, степень дифференциации и уровень их обменных процессов. Согласно основному закону радиобиологии – закону Бергонье-Трибондо, радиопоражаемость клеток прямо пропорцианальна митотической активности и интенсивности обменных процессов, но обратно пропорциальна степени их дифференциации. Согласно этому закону все клетки (ткани) по радиопоражаемости делят на три группы:

1. ткани с высокой степенью радиопоражаемости – гемопоэтические клетки (эритробласты миелоциты, мегакариоциты), лимфоидная ткань (лимфоузлы, селезенка, зобная железа, ретикулоэндотелиальная система), половые клетки (сперматогонии, яйцеклетки (в незрелом фолликуле), цилиндрический эпителий тонкой кишки;

2) ткани со средней степенью радиопоражаемости – эпителий хрусталика, клетки герментативного слоя кожи и слизистых, клетки сальных и потовых желез, клетки волосяных мешочков, хрящевые клетки и остеобласты растущих костей, эндотелий сосудов;

3. ткани с низкой степенью радиопоражаемости – нервная ткань и клетки глии ЦНС, эпителий желез внутренней секреции, гепатоциты, эпителий почечных канльцев, альвеолярный эпителий легких, мышечные клетки скелетной и гладкой мускулатуры, миокард.