Первичные стадии в действии излучений

В действии ионизирующих излучений на биологический объект выделя­ют несколько стадий.

В стадии физических процессов образуются ионизированные и возбуж­денные атомы и молекулы, случайным образом распределенные в веще­стве, поскольку вероятность поглощения энергии тем или иным атомом, из которых построены биологические молекулы, практически одинакова.

На стадии физико-химических явлений поглощенная энергия мигриру­ет по макромолекулярным структурам и распределяется между отдельны­ми биомолекулами, что сопровождается разрывами химических связей там, где эти связи менее прочны. Поэтому, хотя на физической стадии поглощение энергии различными молекулярными структурами было не избирательным, по окончании физико-химической стадии разрывы свя­зей обнаруживаются преимущественно в определенных структурах. В белковых молекулах — это аминокислоты, содержащие спаренные ариль-ные радикалы (например, триптофан), а также тиоловые и дисульфидные группировки; в нуклеиновых кислотах — это азотистые (в первую оче­редь, пиримидиновые) основания. Разрывы химических связей приводят к образованию свободных радикалов, отличающихся очень высокой хи­мической активностью.

Во время химической стадии образовавшиеся свободные радикалы вступают в химические реакции как между собой, так и с другими моле­кулами.

Названные эффекты могут быть следствием поглощения энергии из­лучения самими макромолекулами белков, нуклеопротеидов, структура­ми внутриклеточных мембран. В этом случае говорят о прямом действии излучения. Энергия излучения может также поглощаться молекулами воды, которые подвергаются радиолизу. Повреждение биомолекул хими­чески высокоактивными продуктами радиолиза воды называют непрямым действием излучения.

Рассмотренные стадии в действии излучений получили наименование первичных. Они осуществляются в течение чрезвычайно короткого про­межутка времени (в пределах 1 миллисекунды) и являются общими для действия излучений как на живую, так и на неживую материю.

фоэфирных связей в макромолекуле, распад дезоксирибозы. Кроме того, наблюдаются повреждения ДНК-мембранного комплекса, разрушение связей ДНК—белок, повышающее уязвимость ДНК при атаке вторич­ными радикалами и ферментами, сшивки ДНК—ДНК и ДНК—белок, нарушения вторичной, третичной и четвертичной структур этого биопо­лимера.

В липидной фракции в присутствии кислорода вследствие активации свободнорадикальных процессов накапливаются продукты перекисного окисления, в первую очередь перекиси и гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот. В ряде случаев окислительные процессы в липидах могут принять цепной характер. Липиды являются структурными компонента­ми внутриклеточных мембран, и их повреждение приводит к существен­ному нарушению метаболических процессов в клетке, вносит значимый вклад в патогенез лучевого поражения. Некоторые продукты перекисного окисления липидов (гидроперекиси, перекиси, эпоксиды, альдегиды, кетоны) обладают выраженными радиомиметическими свойствами: под их влиянием в клетках возникают повреждения, во многом сходные с теми, которые вызываются самим облучением. Такие продукты получили наи­менование первичных радиотоксинов. Липидные радиотоксины, в частно­сти, изменяют свойства внутриклеточных мембран, их проницаемость, способствуют высвобождению ферментов. Они нарушают регуляцию биохимических процессов, вызывают глубокие нарушения ультраструк­туры клеток.

Активации процессов перекисного окисления липидов способствует снижение активности собственных антиокислительных систем клетки. Это обусловлено как радиационным разрушением естественных анти­окислителей в клетке, которыми являются в первую очередь фосфолипи-ды, так и разрушением фосфолипидов в результате активации цепной окислительной реакции.

К первичным радиотоксинам относят также образующиеся в облучен­ных клетках продукты окисления фенолов — хиноны и семихиноны.

Изменения обнаруживаются и в других молекулярных компонентах клетки. Наблюдаются повреждения азотистых оснований и разрывы це­пей РНК, распад мукополисахаридов, в частности гиалуроновой кисло­ты, нарушения первичной (вследствие избирательного поражения отде­льных аминокислот) и вторичной структур ферментов, изменения их функциональных свойств и химических характеристик и т. п.