3.3 Теории механизма биологического действия ионизирующих излучений

Принцип попадания и мишеней

Эта теория появилась одной из первых и к настоящему времени считается опровергнутой. Согласно этой гипотезе биологический эффект облучения определяется не общим количеством поглощенной энергии, а формой ее передачи.

Принцип попаданий характеризует особенно­сти действующего агента — дискретность поглощения энергии. Принцип мишени учитывает особенность облучаемой клет­ки. Согласно ему в каждой клетке существует чрезвычайно малый чувствительный объем (мишень), который воспринимает поражающее действие облучения, в то время как остальная, наибольшая, часть клетки остается к нему нечувствительной. Мишени по их размерам неодинаковы, что и должно было бы объяснять различную радиочувствительность клеток. (6,55).

При этом количество попаданий должно быть прямо пропорцио­нальным дозе излучения. Эта зависимость сохраняется для малых доз излучений, когда число пораженных мишеней строго пропорционально дозе, или числу попаданий, так как поражается лишь небольшая их часть из общего количества.

По мере возрастания дозы из­лучения эффективность попаданий уменьшается, т.к. возможно поражение одной и той же мишени несколькими попаданиями. В конечном итоге, хотя общее число остается пропорциональным до­зе, но количество пораженных ми­шеней возрастает медленнее, постепенно приближаясь к 100% .

Теорию попадания и мишени используют лишь для количественной характери­стики первичных механизмов радиобиологического эффекта.

Стохастическая гипотеза

Стохастическая гипотеза рассматривает клетку, как лабильную динамическую систему, постоянно находящуюся в состоянии перехода из одного состоя­ния в другое. В процессе жизнедеятельности под влиянием разнообразных факторов в такой сложной системе возникает вероятность нарушений функционирования. Поэтому любое событие можно предсказать лишь с известной вероятностью.

При облуче­нии объекта стохастичность взаимодействия излучения с вещест­вом накладывается на стохастичность событий, происходящих в клетке как биологической системе. При этом увеличивается вероятность нарушения деятельности системы (6,55).

Вероятностная модель радиационного поражения клетки

Согласно этой модели разные клетки, подвергнутые облучению в одной и той же дозе, поражаются в разной степени в соответствии с принципом попадания, но любые повреждения проявляются с вероятностью меньше единицы. Реализованные повреждения наследуются при делении клеток и с некоторой вероятностью, зависящей от числа этих повреждений, приводят к неосуществлению клеточного деления.

С позиций же вероятностной модели процесс радиационного пора­жения клетки можно формально разделить на три этапа.

Первый этап — осуществление событий попадания, в результате которых формируются первичные потенциальные повреждения.

Второй этап радиационного поражения — реализация потен­циальных повреждений. Так как клетки способны восста­навливаться от лучевых повреждений, то реализованными оказываются не все возникшие потенциальные поврежде­ния, а лишь часть их. Следовательно, радиочувствитель­ность клетки определяется и вероятностью реализации потен­циального повреждения

Третий этап радиационного поражения — различные вторичные нарушения нормального протекания внутриклеточных процессов, вызываемые реализацией повреждений. На этом этапе также возможно восстановление клеток от последствий реализован­ных повреждений или их компенсация (6,55).

Изложенные выше гипотезы придают основное значение в процессах лучевого поражения клетки первичным повреждениям, т.е непосредственному воздействию квантов и частиц ионизирующих излучений на клетку. Однако, существует ряд гипотез, которые уделяют основное внимание непрямому действию радиоактивных агентов на клетку.