Основные стадии в действии ионизирующих излучений на биологические системы

 

Стадия Процессы Продолжительность
  Физическая Поглощение энергии излучения; образо­вание ионизированных и возбужденных атомов и молекул  
Физико­ химическая Перераспределение поглоценной энергии внутри молекул и между ними, образова­ние свободных радикалов  
Химическая Реакции между свободными радикалами и между ними и интактными молекулами. Образование широкого спектра молекул с измененными структурой и функциональ­ными свойствами  
Биологическая Последовательное развитие поражения на всех уровнях биологической организации: от субклеточного до органнзменного; раз­витие процессов биологического усиления и репарационных процессов  

 

Процессы, развивающиеся на физической, физико-химической и химической стадиях действия излучений, могут в равной мере осуществляться как в живых, так и в неживых системах.

В живых структурах возникшие повреждения служат лишь основой для развития вторичных радиобиологических процессов, последовательно осуществляющихся на всех уровнях биологической организации, начиная с субклеточного и завершая организменным. Эти процессы и представляют собой содержание биологической стадии в действии излучений.

Повреждение и гибель клеток, нарушение их пролиферации лежат в основе лучевого поражения тканей, органов и организма в целом.

Во всех делящихся клетках сразу после облучения временно прекращается митотическая активность: развивается так называемый радиационный блок митозов.

Эффект воздействия облучения на живые клетки наиболее часто оценивается по способности вызывать их гибель.

Различают две основные формы гибели клеток: репродуктивную (митотическую, постмитотическую), связанную с процессом клеточного деления, и интерфазную, не зависящую от фаз клеточного цикла и наблюдаемую как в делящихся, так и в неделящихся клетках.

Отдельно выделяют нелетальные повреждения генома.

Основной ячейкой, в которой разыгрываются процессы, приводящие к лучевому поражению организма, является клетка. В зависимости от глубины и характера первичного повреждения биомолекул, от развития процессов биологического усиления и репарационных процессов, от особенностей метаболизма возможны различные варианты исхода лучевого поражения клетки. Крайними вариантами являются, с одной стороны, гибель клетки по интерфазному или репродуктивному типу, с другой - полная репарация возникших повреждений и сохранение жизнеспособности при восстановлении всех свойственных необлученной клетке функций. Возможны и промежуточные варианты, связанные с возникновением долгоживущих повреждений в различных структурах клетки. Они могут проявиться как нарушениями функций клетки, так и передающимися по наследству генетическими нарушениями.

К основным особенностям биологического действия ионизирующего излучения относятся:

• отсутствие субъективных ощущений и объективных изменений в момент контакта с излучением;

• наличие скрытого периода действия;

• несоответствие между тяжестью острой лучевой болезни и ничтожным количеством первично пораженных клеток;

• суммирование малых доз;

• генетический эффект (действие на потомство);

• различная радиочувствительность органов (наиболее чувствительна, хотя и менее радиопоражаема, нервная система, затем органы живота, таза, грудной клетки);

• высокая эффективность поглощенной энергии;

• тяжесть облучения зависит от времени получения суммарной дозы (однократное облучение в большой дозе вызывает более выраженные последствия, чем получение этой же дозы фракционно);

• влияние на развитие лучевого поражения обменных факторов (при снижении обменных процессов, особенно окислительных, перед облучением или во время него уменьшается его биологический эффект).

Детерминированные эффекты - клинически выявляемые вредные биологические эффекты, вызванные ИИ, в отношении которых предполагается существование порога, ниже которого эффект отсутствует, а выше - тяжесть эффекта зависит от дозы. Для детерминированных эффектов существует дозовый порог.