Механизм воздействия ионизирующих излучений (ии).

В биологическом действии ИИ первым звеном является поглощение энергии излучения с последующим взаимодействием его с веществом ткани, которое протекает очень короткое время - доли секунды. В результате взаимодействия в клетках тканей и органов развивается цепь биофизических, биохимических, функциональных и морфологических изменений, которые в зависимости от конкретных условий протекают в различные сроки - минуты, дни, годы.

При взаимодействии излучений с веществом возникают ионизация и возбуждение атомов и молекул облучаемого вещества, и образуется тепло. При облучении процессы ионизации и возбуждения возникают только вдоль пути ионизирующей частицы. В результате ионизации атомов или молекул возникают ионы с положительным и отрицательным зарядом. Эти ионы нестабильны, химически активны и имеют выраженную тенденцию к соединению с центральными молекулами, при возбуждении которых меняется электронная конфигурация молекулы, что может привести к разрыву ее молекулярных связей. Продукты расщепления прореагировавших молекул также оказываются химически активными и, в свою очередь, вступают в химические реакции с нейтральными молекулами. Ионизация молекул воды, которой в организме более 80%, также ведет к ее расщеплению и образованию Н⁺, ОН, Н₂О₂, Н₂, обладающих значительной химической активностью и вызывающих окисление растворимых в воде веществ.

Таким образом, в первичном механизме биологического действия различают:

• прямое действие (изменения, возникающие в молекулах клеток в результате ионизации или возбуждения);

• непрямое действие ― объединяет все химические реакции, протекающие с химически активными продуктами диссоциации ионизированных молекул (непрямое действие излучений вызывает менее грубые, однако охватывающие большее число молекул поражения, в объеме, значительно превышающем размеры полей облучения).

Интенсивность реакций, связанных с прямым и непрямым механизмами действия ИИ, зависит:

• от исходного состояния организма

• от физических факторов (дозы и ее мощности и качества излучения т.к. эффект облучения обусловлен не только количеством поглощенной энергии, но и ее распределением в тканях).

• химических факторов (например, кислород).

Потенциально вредные эффекты ИИ подразделяются на: стохастические и детерминированные.

Стохастические эффекты (СЭ) - эффекты, вероятность возникновения которых возрастает с увеличением лучевой экспозиции. Примеры стохастических реакций — канцерогенез и генетические эф­фекты. Особенность этих эффектов состоит в том, что от дозы облучения зависит вероятность, но не тяжесть развивающегося состояния. Дозовый порог для стохастических эффектов не известен отсюда и мнение, что все лучевые нагрузки потенциально вредные.

Детерминированные эффекты - детерминированные эффекты связаны с понятием пороговой дозы ИИ, ниже которой эффект не наблюдается. Выше пороговой дозы вероятность возникновения эффекта составляет фактически 100 %, а тяжесть его проявления воз­растает с увеличением дозы.

Примеры детерминированных эффектов: кожные реакции (такие как эритема, эпиляция, десквамация), катаракта, фиброз и на­рушения гемопоэза. Если лучевая экспозиция растягивается во времени, пороговая доза становится выше, чем для ост­рого облучения, благодаря способности клеток репарировать нелетальные радиаци­онные повреждения.

Радиочувствительность (или радиорезистентность) — выражает скорость и степень реакции опухоли в ходе лечения.

Быстро размножающиеся клетки млекопитающих проходят четыре стадии цикла: митоз, I промежуточный период (G1), синтез ДНК и II промежуточный период (G2). Наиболее чувствительны к облучению клетки в фазах митоза и G2 (непосредственно предшествует митозу). Максимальная чувствительность к радиации наблюдается в период синтеза ДНК. Неделящиеся или слабо делящиеся клетки нашего организма более устойчивы к воздействию ионизирующего излучения (часть раковых клеток в момент облучения находится в интерфазе, т.е. в состоянии покоя по устойчивости приближаясь к обычным клеткам).

Различают два вида гибели клеток вследствие облучения:

• митотическая гибель (инактивация клетки вслед за облучением после первого или последующего митозов);

• интерфазная гибель (гибель до вступления ее в фазу митоза).

Распределение злокачественных опухолей по степени радио-чувствительности:

• высокая: гематосаркомы (ходжинские и неходжинские лимфомы), эмбриональные опухоли (семиномы, дисгерминомы), мелкоклеточные и низкодифференцированные формы рака;

• относительно высокая: (плоскоклеточный рак кожи, ротоглотки, пищевода, прямой кишки, шейки матки);

• средняя: железистый рак тела матки, молочной железы, бронхов, рак паренхимы почек, щитовидной железы, ангиосаркомы, астробластомы);

• низкая (аденокарциномы почек, печени, желудка, поджелудочной железы, саркомы костей и соединительной ткани);

• очень низкая (саркомы мышечной и нервной ткани).