Для понимания биологического действия излучения необходимо знать все его этапы: молекулярный уровень (физические процессы взаимодействия ионизирующего излучения с веществом), клеточный уровень (нарушение биохимии и морфологии клетки, ее генетического аппарата), уровень целостного организма (морфологические и функциональные изменения органов и систем).
Соответствующие сведения излагаются в курсах биофизики, патологической физиологии и патологической анатомии. Здесь мы лишь кратко повторим некоторые сведения, необходимые для уяснения биологических основ лучевой терапии.
На схеме ниже приведены происходящие под влиянием облучения явления и их последовательность.
Смотрите схему — Этапы биологического действия ионизирующих излучений
Все начинается с чисто физического процесса — поглощения энергии в биосубстрате. Заряженные частицы, нейтроны и фотоны вступают во взаимодействие с атомами биологического объекта и передают им частично или полностью свою энергию. Все ионизирующие излучения действуют в принципе одинаково: все они передают свою энергию атомам вещества, вызывая их возбуждение или ионизацию.
Задание 1
Можно ли после облучения каким-то образом воздействовать на физический этап — этап поглощения энергии в теле больного?
Смотрите — Ответ к заданию 1
Таким образом, физический процесс поглощения энергии заканчивается образованием ионизированных и возбужденных, т. е. очень активных в химическом отношении, атомов и молекул.
Поглощенная в тканях энергия излучения превращается в другие виды энергии (в тепло, в химическую энергию). Происходит изменение тех молекул, которые поглотили энергию.
Ведущий радиационно-химической реакцией является разрыв химических связей и возникновение активных радикалов.
В радиационно-химических процессах большую роль играет первичная ионизация воды, которая составляет около 70% массы человеческого тела. В воде образуются свободные радикалы Н и ОН, обладающие высокой химической активностью. В результате взаимодействия с ними происходит окисление или восстановление молекул и образование перекисных соединений.
Под действием излучения белки расщепляются на аминокислоты и гистаминоподобные соединения, токсичные для человека. Весьма сложные реакции происходят в липидах, углеводах, нуклеопротеидах.
Возникшие под влиянием ионизации атомов и молекул первичные реакции ведут к изменению структуры молекул, что приводит к нарушению биохимических процессов в органах и тканях. Это выражается в расстройстве тканевого дыхания, изменении действия ферментных систем, извращении синтеза белков и т. д.
Присутствие кислорода в облучаемом объекте сильно увеличивает выход многих радиационно-химических реакций. Ведь органические радикалы, возникающие при действии ионизирующего излучения на молекулы липидов, нуклеопротеидов, белков и других веществ, а также радикалы воды отличаются выраженной способностью соединяться с атомами кислорода.
Недостаток кислорода понижает чувствительность к излучению как нормальных, так и патологически измененных клеток и тканей.
Иначе говоря, степень лучевых реакций зависит от концентрации кислорода в биосубстрате. Это явление известно в радиобиологии под названием кислородного эффекта.
Задание 2
Васкуляризация различных участков злокачественной опухоли обычно неодинакова. Какие участки опухоли более чувствительны к облучению — с лучшим кровоснабжением или с нарушенным кровоснабжением? Разъясните Вашу точку зрения.
Смотрите — Ответ к заданию 2
«Медицинская радиология»,
Л.Д.Линденбратен, Ф.М.Лясс