Тема: Теоретичні уявлення про механізм дії іонізуючого випромінювання на клітини

Етіологія.

Основною властивістю іонізуючого випромінювання є здатність проникати в середовище, що опромінюється, і здійснювати іонізацію. Такою здатністю володіють промені високої енергії (рентгенівські і γ -промені); а також α и β - частинки (радіонукліди).

Розрізняють опромінення зовнішнє, коли джерело променів знаходиться поза організмом, і внутрішнє (інкорпороване), коли радіоактивні речовини потрапляють всередину організму. Інкорпороване опромінення вважається більш небезпечним. Можливе комбіноване опромінення.

Відомо, що ступінь і характер радіаційного ураження організму перебуває в прямій залежності від дози опромінення. Але така пряма залежність встановлена тільки для великих і середніх доз поглинутої радіації. Дія малих доз випромінювання базується на інших закономірностях.

Патогенез.

Результатом впливу енергії іонізуючого випромінювання є іонізація, розриви найменш міцних зв'язків у молекулах, оскільки енергія іонізуючого випромінювання перевищує енергію внутрішньомолекулярних і внутрішньоатомних зв'язків. Ця дія носить назву прямої дія радіації. Первинною мішенню для її впливу стають високомолекулярні сполуки (білки, ферменти, нуклеїнові кислоти, ліпіди, нуклеопротеїдні комплекси, ліпопротеїди). Якщо мішенню для дії іонізуючих променів виявляється молекула ДНК, то це може спричинити порушення генетичного коду організму.

З усіх первинних радіохімічних перетворень у відповідь на дію іонізуючої радіації найбільше значення має радіоліз води, під чим розуміють іонізацію молекул води. Вода вважається основним розчинником у біологічних середовищах і складає 67 - 70 % від маси тіла. Дія іонізуючих променів, обумовлена продуктами радіолізу води, називається непрямою дією радіації.

· У результаті іонізації молекули води утворяться вільні радикали (ОН , Н ), що вступають у взаємодію зі збудженою молекулою води, киснем тканин і утворюють перекис водню, радикал гідропероксиду, атомарний кисень (Н₂О₂, НО₂^•, О).

· Далі здійснюється перехоплення енергії вільних радикалів найбільш активними відновниками.

· Продукти радіолізу води мають дуже високу біохімічну активність.

· Хімічні і біохімічні реакції швидко наростають, набуваючи характеру ланцюгових реакцій.

Вільні радикали і перекиси здатні змінювати хімічну будову ДНК.

При опроміненні розчинів нуклеїнових кислот має місце радіаційно-хімічне окислення піримідинових і дезамінування пуринових основ.

Окисленню піддаються також і ненасичені жирні кислоти, феноли, у результаті чого утворяться ліпідні (ЛРТ) і хінонові радіотоксини (ХРТ). Ймовірними попередниками ХРТ в організмі є тирозин, триптофан, серотонін, катехоламіни. Радіотоксини пригнічують синтез нуклеїнових кислот, діють на молекулу ДНК як хімічні мутагени, змінюють активність ферментів.

Отже, первинні радіохімічні реакції полягають у прямому й опосередкованому (через продукти радіолізу води і радіотоксини) ушкодженні найважливіших компонентів клітини – нуклеїнових кислот, білків, ферментів. Надалі активно і динамічно змінюються ферментативні реакції ‑ знижується синтез ДНК, підсилюється ферментативний розпад білків і нуклеїнових кислот, порушується біосинтез білків, у тому числі, білків- ферментів.

Структурні порушення клітини.

Описані вище біохімічні і фізико-хімічні зміни приводять до порушення проявів життєдіяльності клітини. Ушкоджуються всі органели клітини. Іонізуюче випромінювання пошкоджує внутрішньоклітинні мембрани - мембрани ядра, лізосом, мітохондрій, ендоплазматичного ретикулуму. З ушкоджених лізосом вивільняються ферменти, які пошкоджують нуклеїнові кислоти, цитоплазматичні і ядерні білки. Порушується окисне фосфорилювання у мембранах мітохондрій. Порушення енергетичного обміну клітини вважається однією з найбільш ймовірних причин зупинки синтезу нуклеїнових кислот і ядерних білків, гальмування мітозу. Отже, радіаційне ушкодження ядра пов'язане не тільки з безпосередньою дією іонізуючої радіації на структуру хромосом і молекули ДНК, але і з пошкоджуючими процесами в інших органеллах клітини.

Ядро клітини володіє особливо високою радіочутливістю в порівнянні з цитоплазмою. Порушення ядерних структур більш істотно позначається на життєздатності і життєдіяльності клітини.

Встановлено, що тканини організму володіють неоднаковою радіочутливістю. Встановлено, що найвищою радіочутливістю володіють ті тканини, у яких процеси розподілу клітин виражені найінтенсивніше і при опроміненні навіть малими дозами спостерігається їхня загибель (тимус, статеві залози, кровотворна і лімфоїдна тканина). Наступна в цьому ряду епітеліальна тканина, особливо залозистий епітелій травних і статевих залоз, а також покривний епітелій шкіри, потім ендотелій судин. Є ряд тканин, які вважаються радіорезистентними (Хрящова тканина, Кісткова тканина, М'язова тканина, Нервова тканина). Найвищу стійкість має нервова тканина. Нервові клітини не мають здатності до поділу і тому гинуть тільки при дії на них радіації у великих дозах (так звана інтерфазна загибель). Виключення з цього правила складають зрілі лімфоцити, що гинуть навіть при опроміненні в дозі 0,01 Гр.