6.3. Действие ионизирующих излучений на клетку.

Клетка является слаженной динамической системой биологически важных макромолекул, которые скомпанованы в субклеточных образованиях, выполняющих определенные физиологические функции. Эффект действия ионизирующих излучений на клетку необходимо рассматривать, принимая во внимание изменения, которые происходят как в самих клеточных органеллах, так и во взаимоотношениях между ними.

Наиболее чувствительными к облучению органеллами клеток организма млекопитающих являются ядро и митохондрии. Повреждения этих структур происходят при малых дозах и проявляются в ранние сроки. Исследования показали, что при облучении митохондрий лимфатических клеток дозой 0,5 Гр наблюдается угнетение процессов окислительного фосфорилирования в ближайший период времени после облучения и обнаруживаются изменения физико-химических свойств нуклеопротеидных комплексов. В ядрах радиочувствительных клеток почти сразу же после облучения угнетаются энергетические процессы, происходит выброс в цитоплазму ионов натрия и калия, нарушается функция мембран. Возможны также разрывы хромосом и хромосомные аберрации.

Эффект воздействия ионизирующих излучений на клетку, это результат комплексных взаимосвязанных и взаимообусловленных преобразований. При облучении в клетке возникают такие повреждения, которые могут привести ее к гибели и явиться причиной ряда отдаленные последствий лучевого поражения, в том числе и образования раковых опухолей. Облучение клетки в дозах более 10 Гр может вызвать мгновенное прекращение метаболизма и даже разрушение клетки. В этом случае говорят о метаболической гибели клетки. При облучении в дозах менее 10 Гр клетка остается живой, но измененной. В органеллах клетки наблюдаются существенные изменения: нарушается проницаемость мембран, угнетаются процессы клеточного дыхания. Клеточная гибель в данном случае наступает в первые часы и также является метаболической.

Клетка после облучения может терять способность к делению даже при сохранении ее функций, тогда имеет место репродуктивная гибель. Последняя характерна, как для клеток делящихся, но постепенно деградируюших после облучения умеренными дозами, так и клеток полностью утративших репродуктивную способность. Основной причиной репродуктивной гибели клетки при облучении является структурное повреждение хромосом. В результате чего, поврежденные молекулы ДНК теряют способность к восстановлению, клетка утрачивает возможность делиться и гибнет. Менее выраженные повреждения могут проявиться в форме мутаций, которые в последующих делениях передаются следующим клеточным поколениям. Мутации, затрагивающие структуру хромосом, называются хромосомными аберрациями. Они характеризуются разрывами и различными перестройками хромосом. При разрывах образуются отдельные фрагменты хромосом, которые могут соединиться, восстанавливая свою первоначальную структуру. Однако, данные воссоединения могут быть неправильными (нарушается последовательность генетического кода), что приводит к образованию перестроек. Выживаемость клеток обратно пропорциональна числу хромосомных нарушений. Необходимо отметить, что при увеличении дозы облучения увеличивается не степень поражения облученных клеток, а доля пораженных клеток.

Радиационное поражение клеток в значительной мере зависит от скорости, протекающих в них обменных процессов. Клетки, для которых характерны интенсивно протекающие биосинтетические процессы, высокий уровень окислительного фосфорилирования и значительная скорость роста, обладают более высокой радиочувствительностью, чем клетки, пребывающие в стационарной фазе.

Конечный эффект облучения клеток является результатом не только первичного их повреждения, но и последующих процессов восстановления. Предполагается, что значительная часть первичных повреждений в клетке возникает в виде так называемых потенциальных повреждений, которые могут осуществиться при отсутствии восстановительных процессов. И пока реализация потенциальных повреждений не произошла клетка может ликвидировать радиационные нарушения с помощью восстановительных механизмов.