Молекулярный этап БДИИ.

На первом, молекулярном этапе выделяют физическую, физико-химическую и химическую фазы. В первую, физическую, фазу, которая чрезвычайно коротка (около 10^–12 сек), происходит процесс поглощения энергии излучения, который расходуется на возбуждение и ионизацию атомов и молекул облучаемых тканей. Возбужденные атомы и молекулы обладают повышенной биохимической активностью, однако считается, что процесс возбуждения играет очень незначительную роль в повреждающем действии ионизирующих излучений. Другое дело процесс ионизации. Для разрушения одной молекулы достаточно одного акта ионизации, но это не значит, что каждый акт ионизации сопровождается повреждением молекулы. И тем не менее, чем больше актов ионизации происходит по ходу пробега ионизирующих частиц, тем большая вероятность повреждения молекул биосубстрата.

В связи с тем, что вода составляет более 70% массы тела человека, важное биологическое значение приобретает ионизация молекул воды, так как большая часть поглощенной энергии расходуется на взаимодействие с молекулами воды, и лишь меньшая часть будет поглощена органическими соединениями. Процесс ионизации молекул воды можно записать следующим уравнением:

Ro-лучи, Y-лучи à Н₂О = Н₂О⁺ + е^-

е^- + Н₂О = Н₂О^-

Естественно, что аналогичные акты ионизации происходят и с органическими молекулами.

Во второй, физико-химической фазе, продолжительностью около 10^-6 сек., положительно заряженный ион молекулы воды диссоциирует на ион водорода (Н⁺) и свободный гидроксильный радикал (ОН^·), а отрицательно заряженный ион молекулы воды - на ион гидроксила (ОН^-) и радикал водорода (Н^.):

Н₂О⁺ à Н⁺ + ОН^·

Н₂О^- à Н^· + ОН^-

Свобоные радикалы формируются и из ионов органических молекул, если исходной энергии излучения достаточно, чтобы разрушить внутривалентные их связи. Свободные радикалы содержат свободные валентные связи, поэтому обладают высокой реактивной способностью, а потому могут претерпевать многочисленные превращения. Например, два радикала ОН^· могут образовать перекись водорода (Н₂О₂), радикал Н, соединяясь с растворенным в воде кислородом, которого всегда много в биосубстрате, образует гидропероксид (НО₂), а две молекулы гидропероксида могут трансформироваться в высшую перекись водорода (Н₂О₄):

ОН^·+ОН^·àН₂О₂

Н^. + О₂ = НО₂

НО₂ + НО₂ = Н₂О₄

Пероксидные соединения могут сформироваться и из радикалов органических молекул, образуя еще одну фракцию пероксидных соединений. Таким образом, во второй фазе молекулярного этапа в тканях образуется ряд пероксидных веществ, которые, как известно, обладают токсичностью и выраженными окислительными свойствами. Взаимодействуя с органическими молекулами внутри клеток (нуклеопротеидами, липопротеиды, гюкопротеидами), пероксидные соединения приводят к фрагментации (деполимеризации) молекул или к их перестройке. Это уже будет третья, химическая фаза, молекулярного этапа, более продолжительная нежели первые две, в которой происходит перестройка и поражение биологически важных макромолекул, образование гистаминоподобных веществ, подавление активности ферментных систем клеток, изменение структур молекулярных поверхностей многофазной среды клеток. Это, в свою очередь, ведет к повышению проницаемости мембран клеток, денатурации внутриклеточных белков, дегидратации внутриклеточной среды и нарушение ее химизма.

Важно отметить, что хотя все реакци молекулярного этапа идут в зоне облучения, и это может быть очень ограниченный участок облучения, пероксидные соединения молекул воды и органических веществ разносятося по всему организму, оказывая воздействие на радиочувствительные клетки в других органах и структурах человеческого организма. Они же включают в ответные реакции и центральную нервную систему, ибо нервные рецепторы в клеточных структурах чутко реагируют на изменение биохимизма клеток и межклеточных пространствах.