Биологическое действие ионизирующего излучения


В биологическом действии ионизирующего излучения первым звеном является поглощение энергии излучения с последующим взаимодействием его с веществом ткани, которое протекает очень короткое время — доли секунды. В результате такого взаимодействия в клетках тканей и органов развивается целая цепь биофизических, биохимических, функциональных и морфологических изменений, которые в зависимости от конкретных условий протекают в различные сроки — минуты, дни, годы.

При взаимодействии излучений с веществом возникают ионизация и возбуждение атомов и молекул облучаемого вещества и образуется тепло.

При облучении процессы ионизации и возбуждения возникают только вдоль пути ионизирующей частицы. Этот пробег ионизирующей частицы может быть прямолинейным (альфа-частицы) или ветвистым (бета-частицы, рентгеновское излучение, гамма-излучение).

Частота процессов ионизации и возбуждения невелика. В результате ионизации атома или молекулы возникает два иона с положительным и отрицательным зарядом. Оба иона нестабильны, химически активны, имеют выраженную тенденцию к соединению с нейтральными молекулами. При возбуждении молекул меняется электронная конфигурация молекулы, что может привести к разрыву ее молекулярных связей.

«Лучевая терапия злокачественных опухолей»,
А.В.Козлова

Продукты расщепления прореагировавших молекул также оказываются химически активными и в свою очередь вступают в химические реакции с нейтральными молекулами. Ионизация молекул воды, которой в организме более 80%, ведет к ее расщеплению и образованию Н+, ОН, Н2О2, Н2, обладающих значительной химической активностью и вызывающих чаще окисление растворимых в воде веществ.   Таким образом, первичные физические процессы…


Фактор времени определяется отношением дозы протяженного или дробного облучения к дозе однократного кратковременного облучения, вызывающей тот же самый биологический эффект. Это соотношение неодинаково и зависит от биологического объекта, избранных показателей, диапазона доз, их мощности и рода излучения. Для физиологически активных тканей по мере уменьшения мощности дозы или при фракционировании повреждающий эффект ослабляется, так как физиологическая…


Непрямое действие излучений вызывает менее грубые нарушения, часто обратимые, но они охватывают большее число молекул в объеме тканей, значительно превышающем размеры облучаемых полей. Иллюстрацией непрямого действия может служить общая реакция организма, лейкопения, развивающаяся и в тех случаях, когда костный мозг исключен из зоны облучения. Интенсивность реакций, связанных с прямым и непрямым механизмами действия ионизирующей радиации,…


С увеличением плотности ионизации способность организма к регенерации лучевого повреждения уменьшается, вместе с этим уменьшается и значение фактора времени. Фактор времени может быть равен единице, если распределение дозы во времени не оказывает влияния на биологический эффект (генетический эффект, действие на хрусталик). Фактор времени может быть больше единицы, если увеличение продолжительности облучения требует увеличения общей дозы…


Помимо физических факторов, на биологический эффект оказывают влияние химические факторы. Наиболее отчетливо влияние кислорода. В присутствии кислорода возникает большее количество химически активных радикалов и перекисей, усиливающих процессы окисления в облучаемых тканях, и в меньшей степени гидроксилирование, дезаминирование и разрыв углеводных связей нейтральных молекул. Продолжительность жизни первичных радикалов не превышает долей секунды, а вновь образованные окислители…


С целью создания условий для более полной регенерации нормальных тканей и вместе с тем для повышения радиочувствительности опухоли путем восстановления в ней кровообращения предложены расщепленные курсы лучевой терапии. Курс делят на две части с перерывами около 3 нед или на три части с перерывом около 2 нед. Общая доза при расщепленном курсе повышается на 15%…


Изменение химической структуры атомов и молекул под влиянием облучения ведет к развитию в клетках биохимических реакций, не свойственных им в нормальном состоянии. Развивающиеся биохимические изменения весьма разнообразны, и значение их для жизни клетки неодинаково. Нарушаются окислительные процессы, белковый, жировой, углеводный обмен, инактивируются энзимы и ферменты. Все эти изменения являются следствием нарушения первичных механизмов, определяющих нормальное…


Современная лучевая терапия злокачественных опухолей основана на наших знаниях закономерностей биологического действия ионизирующих излучений, характера роста и распространения опухолевого процесса, а также тех изменений, которые развиваются в организме под влиянием растущей опухоли. Злокачественная опухоль, как правило, развивается в тканях, измененных длительным хроническим воспалительным или дистрофическим процессом, который нарушает обменные процессы и снижает потребление ими кислорода….


Разрушение молекул РНК может приостановить синтез энзимов определенного типа и привести к гибели клетку только в том случае, если имеющийся запас этих энзимов будет израсходован прежде, чем образуется новая молекула РНК, способная синтезировать этот энзим. Разрушение нескольких энзимов вызывает обратимое повреждение клетки, так как энзимов много и они взаимозаменяемы. Помимо этого, биохимические изменения в клетке…


Опухоль часто развивается из множественных зачатков в одном и том же органе. Как правило, развивается одна опухоль, остальные сохраняются в зачаточном состоянии до удаления или облучения первой опухоли. Мультицентрический рост опухоли указывает на нецелесообразность частичных резекций или облучения части пораженного органа. Рецидивы после такого лечения часто являются не истинными рецидивами, а проявлением мультицентрического роста опухоли….