2.8.2. Механизмы действия ионизирующей радиации на живые организмы. Общие вопросы патогенеза

Биологическое действие ионизирующей радиации выражается в развитии местных лучевых реакций (ожоги и катаракты) и особого генерализованного процесса - лучевой болезни. В процессе радиационного повреждающего действия условно можно вы­делить три этапа: а) первичное действие ионизирующего излучения; б) влияние радиа­ции на клетки; в) действие радиации на целый организм.

Первичное действие ионизирующего из­лучения на живую ткань проявляется иони­зацией, возбуждением атомов и молекул и образованием при этом свободных радикалов НО•, НО2• и перекиси водорода (Н2О2), время существования которых не превышает 10-5 - 10-6 с (прямое действие радиации). Ионизация и возбуждение атомов и моле­кул облученной ткани обусловливают пуско­вой механизм биологического действия из­лучений.

Свободные радикалы вызывают цепные химические реакции, вступают во взаимо­действие с наиболее реактивными белко­выми структурами ферментных систем (SH-группами) и переводят их в неактив­ные дисульфидные группы (S = S).

Непрямое (косвенное) действие ионизи­рующей радиации связано с радиационно-химическими изменениями структуры ДНК, ферментов, белков и т. д., вызываемыми продуктами радиолиза воды или растворен­ных в ней веществ, обладающими высокой биохимической активностью и способными вызывать реакцию окисления по любым связям.

При окислении ненасыщенных жирных кислот и фенолов образуются липидные (пе­рекиси, эпоксиды, альдегиды, кетоны) и хиноновые первичные радиотоксины, угнетающие синтез нуклеиновых кислот, подавляющие активность различных ферментов, повышаю­щие проницаемость биологических мембран и изменяющие диффузионные процессы в клетке. В результате этого возникают нару­шения процессов обмена, функциональные и структурные повреждения клеток, органов и систем организма.

2.8.3. Действие ионизирующей радиации на клетки

Ионизирующие излучения вызывают различные реакции клеток - от временной задержки размножения до их гибели. Еще в 1906 г. И. Бергонье и Л. Трибондо отмечали, что радиочувствительность ткани пропорциональна пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени дифференцированности составляющих ее клеток. По радиочувствительности клеток ткани можно расположить в следующем убывающем порядке: лимфоидные органы (лимфатические узлы, селезенка, зобная же­леза), костный мозг, семенники, яичники, слизистая оболочка желудочно-кишечного тракта, эпителий кожи и др.

Радиочувствительность клеток зависит от объема генетического материала, активности энергообеспечивающих систем, интенсив­ности метаболизма, активности и соотноше­ния ферментов, обеспечивающих репарацию клетки, от устойчивости биологических мем­бран и их репарируемости, а также от нали­чия в клетке предшественников радиоток­синов. В основе радиационного поражения клеток лежат нарушения ультраструктуры органелл и связанные с этим изменения обмена веществ.

Малые дозы ионизирующего излучения вызывают обратимые, не летальные измене­ния клетки. Они появляются сразу или через несколько минут после облучения (ингибирование нуклеинового обмена, изменения проницаемости клеточных мембран, возник­новение липкости хромосом, образование зерен и глыбок в ядерном веществе, за­держка митозов) и с течением времени исчезают.

При больших дозах облучения в клетках наступают летальные изменения, приводя­щие к их гибели до вступления в митоз (интерфазная гибель) либо в момент митотического деления (митотическая, или репро­дуктивная, гибель). Интерфазной гибели предшествует изменение проницаемости ядерной, митохондриальной и цитоплазматической мембран. Изменение мембран лизосом приво­дит к освобождению и активации ДНК-азы, РНК-азы, катепсинов, фосфатазы, ферментов гидролиза мукополисахаридов и др. Угнета­ется клеточное дыхание, наблюдается дегра­дация дезоксирибонуклеинового комплекса в ядре. Основной причиной репродуктивной ги­бели клеток являются структурные повреж­дения хромосом (структурные аберрации), возникающие под влиянием облучения.

Считается, что радиочувствительность яд­ра значительно выше, нежели цитоплазмы. Это и играет решающую роль в исходе облучения клетки. Гибель клеток ведет к опустошению тканей, нарушению их струк­туры и функции.