Механизмы повреждающего действия ионизирующей радиации

Общие вопросы патогенеза

Биологическое действие ионизирующей радиации выражается в развитии местных лучевых реакций (ожоги и катаракты) и особого генерализованногр 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' , НО' г) и перекись 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 (8Н-группами) и переводят их в неактив­ные дисульфидные группы (8 = 8). Непрямое (косвенное) действие .ионизи­рующей радиации связано с радиационно-химическими изменениями структуры ДНК, ферментов,,белков и т. д., вызываемыми продуктами радиолиза воды или растворен-йых в ней веществ, обладающими высокой биохимической активностью и способными вызывать реакцию окисления дю ддобым, связям.

При окислении ненасыщенных жирных кислот и фенолов образуются липидные (пе­рекиси, эпрксиды, альдегиды, кетоны) и хино-новые первичные радиотоксины, угнетающие синтез нуклеиновых кислот, подавляющие активность различный 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.

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 радчувствителънрсть ткани пропорциональна пролиферативной ак­тивности и обратно пропорциональна сте­пени дифференцированности составляющих ее клеток. По радирчувствительности 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 энёргооб1ес_печивающих систем, итенсив-ностй мётЖолизма(фктивности и Ъоотноше-нйя ферментов, обеспечивающих репарацию клёткиТЬт устойчивости биологических мем­бран итос репарируемАЭСТиЛа также от нали-чия~1Г1клетке 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 сраау- -или через несколько минут после облучения (ин-гибирование 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 мито-тического деления (митотическая, или репро­дуктивная гибель). Интерфазной гибели пред-'шествует 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, чт о дадиочувствител ьность яд-ра значительно роль в исходе облучения клетки. Гибель клеток ведет к опустошению тканей, нарушению, их струк­туры и функции.

Действие ионизирующей радиации на организм

Действие ионизирующей радиации может быть местным • (луЧевхе он4оги„ некрозы, катаракты) и общим,, '(лучевая болезнь).

Местное действие ионизирующей радиа­ции (переоблучение тканей при лучевой те­рапии, попадание на кожу радиоактивных изотопов) чаще проявляется в виде лучевых ожогов. Мягкое рентгеновское и {-излучение, проникающие в ткани на незначительную глубину, вызывают ожоги кожи, высокоэнер-гётическое тормозное у-излучение и нейтро­ны, обладающие большей проникающей спо­собностью, могут поражать и глубоко лежа­щие ткани. Течение лучевых ожогов харак­теризуется развитием последовательно сме­няющихся периодов (ранняя лучевая реак­ция, скрытое, острое воспаление, восстанов­ление), длительность и выраженность прояв­ления которых зависят от тяжести пора­жения (I степени — 8—12 Гр — легкие; II степени — 12—20 Гр — средней тяжести; III степени — более 20 Гр — тяжелые). При об­лучении дозами более 20 Грпогибает~ не только кожаГ но и подкожная клетчатка, фасции, мышцы и даже кости. У больных развиваются лихорадка, высокий лейкоцитоз, тяжелый болевой синдром.