Теорії непрямої дії іонізуючих випромінювань
При непрямій дії іонізуючих випромінювань найбільш виражений процес радіолізу (радіаційного руйнування) води, бо вода становить основу найважливіших структур клітини (80 - 90%). Саме у воді розчинені білки, нуклеїнові кислоти, ферменти, гормони і інші життєво важливі речовини, котрі являються основними компонентами клітини, яким легко може бути передана енергія, спочатку поглинена водою. В результаті радіолізу в тканинах утворюються хімічно активні вільні радикали, які в свою чергу можуть руйнувати структуру тканин і їх функціональність.
Процес радіолізу води відбувається в три фази:
1. у фізична - триває 10-13 ... 10-16 с;
2. в фаза первинних фізико-хімічних перетворень - 10-6 ... 10-9с;
3. в фаза хімічних реакцій - 10-5 ... 10-6с.
У фізичній фазі відбувається взаємодія іонізуючого випромінювання з молекулою води, в результаті чого вибивається електрон із зовнішньої орбіти атома і утворюється позитивно заряджений іон води:
1) γ→Н2О→ +Н2О+.
Також, при ефекті збудження може утворитися нейтрально заряджена молекула води з надлишком енергії, привнесеної іонізуючим випромінюванням:
2) g → Н2О → Н2О*.
Тривалість існування таких молекул дуже коротка, вони розпадаються (дисоціюють), утворюючи високореактівні вільні радикали водню і гідроксилу (Н • і ОН •);
Фаза радіолізу води - фаза первинних фізико-хімічних реакцій:
1) Н2О+ → Н+ + ОН·
2) «Вирваний» електрон приєднується до нейтральної молекули води, утворюючи від'ємний іон води:
+Н2О→Н2О–.
Н2О– →Н·+ ОН–
3) Вирваний з молекули води під дією випромінювання електрон може приєднатися і до позитивно зарядженого йону води з утворенням збудженої молекули:
Н2О++→Н2О*.
Надлишкова енергія цієї молекули витрачається на її розщеплення з утворенням вільних радикалів водню і гідроксилу:
Н2О*→ Н·+ ОН·.
4) Н2О* →Н·+ ОН·
5) Іонізована молекула води (Н2О+) може реагувати з другою нейтральною молекулою води (Н2О), в результаті чого утворюється високо реактивний радикал гідроксилу (ОН •):
Н2О+ + Н2О→Н3О+ + ОН·
Третя фаза дії іонізуючого випромінювання - фаза хімічних реакцій.
Гідроксильні радикали (ОН •) - сильні окислювачі, а радикал водню (Н •) - відновник.
Володіючи дуже високою хімічною активністю за рахунок начвного неспареного електрона, вільні радикали взаємодіють один з одним або з розчиненими у воді речовинами. Реакції можуть йти наступними шляхами:
1) Н • + ОН • → Н2О (рекомбінація, відновлення води);
2) Н • + Н • → Н2 (утворення молекул водню);
3) ОН • + ОН • → Н2О + О (утворення молекул води і виділення кисню, який є сильним окислювачем);
4) ОН • + ОН * → Н2О2 (утворення пероксиду водню).
При наявності в середовищі розчиненого кисню О2 можлива реакція утворення гідро пероксидів:
5) Н * + О2 → НО•2 (гідропероксідний радикал). Ця реакція вказує на роль кисню в ушкоджувальному ефекті іонізуючого випромінювання.
Гідропероксиди можуть взаємодіяти між собою, утворюючи пероксиди водню і вищі пероксиди, які мають високу токсичність, але вони дуже швидко розкладаються в організмі ферментом каталазою на воду і кисень:
5.1), НО•2 + НО•2 → Н2О2 + О2;
5.2), НО•2 + Н• → Н2О2 (пероксид водню);
5.3), НО•2 + НО•2 → Н2О4 (вищий пероксид).
Взаємодія вільних радикалів з органічними і неорганічними речовинами йде по типу окисно-відновних реакцій і складає ефект непрямого (опосередкованого) впливу.
Величина прямої і непрямої дії в первинних радіобіологічних ефектах різних систем неоднакова. В абсолютно чистих сухих речовинах буде переважати пряма, а в слабо-розчинених - побічна дія радіації. У тварин, по даним А. М. Кузіна, приблизно 45% поглиненої енергії випромінювання діє безпосередньо на молекулярні структури - пряма дія, а інші 55% енергії викликаються непрямою дію.
Про відмінність прямої і непрямої дії радіації на біологічні об'єкти і величиною їх впливу на розвиток променевого ураження, на думку авторів теорії, можна судити по двох феноменам - ефекту розведення і кисневого ефекту.
Кисневий ефект. У розвитку первинних реакцій при опроміненні біооб'єктів велике значення має концентрація кисню в середовищі. З підвищенням його концентрації в навколишньому середовищі і об'єкті опромінення посилюється ефект променевого ураження, і, навпаки, при зниженні концентрації кисню спостерігається зменшення ступеня променевого ураження.
Рис. 3. Прояв кисневого ефекту при впливі:
а - рентгенівськими променями, б - нейтронами і в - альфа-частинками;
1 - у присутності кисню, 2 - у відсутності кисню.
Кисневий ефект нерідко застосовується при лікуванні хворих із злоякісними новоутвореннями. Для посилення променевого ураження клітин пухлини створюють умови підвищеного отримання кисню в ній і одночасно для зменшення радіаційного пошкодження здорових клітин забезпечують гіпооксичний стан навколишніх тканин.
У ссавців максимальна радіочутливість тканин відзначається при нормальному парціальному тиску кисню (30 - 45 гПа). Знижуючи насиченість тканин киснем, можна підвищити радіорезистентність тварини. Підвищення вмісту кисню в навколишньому середовищі і в об'єкті опромінення після променевого впливу позитивно впливає на процеси пострадіаційної відновлення.
Крім того існують теорії:
ЛІПІДНИХ РАДІОТОКСИНІВ;
СТРУКТУРНО-МЕТАБОЛІЧНА ТЕОРІЯ РАДІАЦІЙНОГО УРАЖЕННЯ
Поділіться з Вашими друзьями: | 
