Поражение клеток

Мерой радиочувствительности является доза облучения, вызывающая гибель 50 % клеток или организмов за определенный промежуток времени – ЛД50/время. У разных биологических объектов этот показатель может отличаться в десятки, сотни, тысячи раз.

Радиочувствительность зависит от:

 объема и структуры генома: чем больше ДНК, чем сложнее ее структура, тем радиочувствительность выше (у бактерий ЛД50 – 1800 Гр, у человека – 2,5 Гр);

 активности ферментов репарации;

 уровня антиоксидантов;

 количества предшественников радиотоксинов;

 способности организма (органа, клеток, ткани) накапливать радиоактивные вещества;

 уровня процессов пролиферации (активно пролиферирующие ткани называются критическими, например, клетки эпителия, кроветворная ткань);

 времени суток (ночью выше);

 величины дозы излучения и характера его действия (прерывистое действие излучения снижает радиочувствительность по сравнению с однократным: однократное облучение обусловливает 100 %-ую гибель при 10 Гр, прерывистое – 100 %-ую при 85 Гр);

 периода онтогенеза: особенно высока радиочувствительность в критические периоды внутриутробного развития (оплодотворение, имплантация, органогенез), постнатального развития (новорожденность, первый год жизни, пубертатный возраст, старение);

 фазы клеточного цикла (G1-период высокорадиочувствителен, S-фаза — устойчива).

Радиационное поражение клетки проходит ряд этапов:

 первичные радиационно-физические процессы (образование свободных радикалов, радиационное повреждение углеводов, липидов, радиационное поражение нуклеиновых кислот);

 радиационное поражение биохимических процессов, опосредованное усиление радиационного эффекта;

 вторичное поражение генома;

 гибель клетки.

Помимо прямого влияния, ионизирующее излучение оказывает на ткани также косвенное воздействие, выражающееся в радиолизе воды и последующем накоплении в организме атомов или групп атомов, обладающих высокой химической активностью – свободных и перекисных радикалов. Такие радикалы изменяют в клетках баланс кальция, увеличивают проницаемость мембран, нарушают биосинтез белков, что сказывается на активности различных ферментов, нарушается обмен веществ, происходят изменения в составе крови – снижается уровень эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и нейтрофилов. Свободные и перекисные радикалы вовлекают в процесс повреждения даже те молекулы, которые не затронуты прямым действием радиации. Производимый излучением эффект создается не столько количеством поглощенной энергии, сколько формой, в которой эта энергия передается.

Радиационно-химическое превращение липидов приводит к изменению структуры и функций всех мембран, в результате чего нарушаются такие процессы в клетке, как транспорт ионов, биоэнергетические процессы, репликация ДНК, синтез белка и другие, происходят выход ферментов из лизосом и вторичное поражение клетки. При высоких дозах могут быть инактивированы системы антиоксидантов.