Биологическое действие ионизирующих излучений

На клеточном уровне различают 3 этапа изменений.

1 этап (физический) – взаимодействие ионизирующих излучений с веществом клетки с образованием химически активных центров («активных радикалов»), обладающих высоким окислительным потенциалом. При ионизации воды образуются радикалы: Н, ОН, ОН^-, Н₂О₂, НО₂, О₂. Первичные радикалы, взаимодействуя с растворенными молекулами веществ, образуют вторичные активные радикалы. На эти процессы расходуется до 80% энергии ионизирующего излучения.

2 этап (химический) – взаимодействие радикалов белков, нуклеиновых кислот и липидов с водой, кислородом, радикалами воды и биомолекулами, что ведет к изменениям липидов, белков и углеводов в клетках. При действии ионизирующей радиации на липиды возникают цепные реакции и образуются перекиси, играющие большую роль в развитии лучевого поражения. Начальные липидные радикалы: ROOH-R^-, ROOH-ROO^-; продукты цепных реакций: R^-+ O₂  RO^-₂; ROO^-+ RH  ROOH + R^-.

Происходит деструкция белков, резкое уменьшение серосодержащих аминокислот (метионина, триптофана); один из наиболее чувствительных к радиации процессов в клетке – снижение окислительного фосфорилирования и генерирования АТФ: разрушаются дезоксирибонуклеиновые комплексы. Наблюдается распад полисахаридов, в том числе гиалуроновой кислоты и гепарина; нарушается анаэробный гликолиз.

3 этап – биохимические изменения в клетке. В результате химических преобразований нарушается структура биологических мембран, вследствие чего возрастает активность многих ферментов, которые, проникая в органеллы клетки (митохондрии, лизосомы), вызывают распад нуклеиновых кислот и белков, выход гидролитических ферментов из лизосом, а также синтез ферментов с измененной активностью.

В результате физического, химического и биохимического усиления радиационного эффекта даже ничтожно малая поглощенная энергия губительна для отдельных клеток.

Радиочувствительность клеток зависит от скорости протекающих в них обменных процессов. Одновременно в клетке могут происходить восстановительные процессы, связанные с ферментативными реакциями.

Наиболее чувствительны к ионизирующему облучению клетки гонад и красного костного мозга. Затем следуют легкие, желудок и толстая кишка. Менее чувствительны мочевой пузырь, молочная железа, печень, пищевод, щитовидная железа. Затем кожа, костные поверхности и другие органы.