Биологическое действие ионизирующего излучения. Радиочувствительность разных тканей организма презентация

ТКАНЕЙ ОРГАНИЗМА. Лекция доцента Туманской Натальи Валериевны

в различные ткани, клетки и субклеточные структуры.

Одна из важнейших характеристик ИИ, определяющая его поражающие особенности — проникающая способность, т.е. глубина проникновения в биологический материал. Зависит от природы излучения, заряда и энергии частиц, состава и плотности облучаемого вещества.

Важнейшая характеристика ионизирующих излучений — их доза.

С её помощью определяют количество энергии, падающей на объект за период облучения (экспозиционная доза), и величину энергии излучения, переданной облучаемому веществу (поглощённая доза или доза облучения).

количеством образованных зарядов в воздухе, выражают в Кл в кг воздуха или в рентгенах .

ПОГЛОЩЁННАЯ ДОЗА — величина энергии ионизирующего излучения, передаваемая облучённому веществу. Выражают в радах или греях.

ЭКВИВАЛЕНТНАЯ ДОЗА - мера выраженности эффекта облучения и равна поглощенной дозе, умноженной на коэффициент качества данного вида излучения.

ЭФФЕКТИВНАЯ ДОЗА - представляет собой сумму взвешенных эквивалентных доз во всех тканях и органах тела. Выражают в зивертах и бэрах.

различных видов ионизирующего излучения.
Количественная оценка ОБЭ — её коэффициент (К0БЭ):
отношение дозы данного и «стандартного» (рентгеновского) излучения, обладающих равным биологическим эффектом при одинаковой поглощённой дозе.
Увеличение ОБЭ, т.е повышение поражаемости клеток и угнетение их способности к восстановлению, отмечают при возрастании ЛПЭ излучений до определённой пороговой величины (100-120 кэВ).
При дальнейшем повышении ЛПЭ относительная биологическая эффективность излучений быстро снижается, так как избыток энергии расходуется «вхолостую», поглощаясь в уже поражённых структурах клетки.
Величина ОБЭ зависит не только от вида излучения и его ЛПЭ, но и от избранного критерия оценки тяжести лучевого поражения и условий действия радиации (величина и мощность дозы, наличие или отсутствие кислорода и т.д.).

её молекул.

Длительность 10-16 с

связи,а в микроокружении появляются новые ионы и свобод-ные радикалы. На процессы радиолиза расходуется до 30%
поглощённой энергии. Помимо воды, радиолизу подвержены молекулы биоорганических
веществ клетки — фосфолипи-
ды, ДНК, белки, что ведёт к
возникновению органических
радикалов, также обладающих
неспаренными электронами и,
следовательно, чрезвычайно
реакционноспособных.

другими молекулами. Образуются— супероксидный анион, гидропероксид, пероксид водорода, атомарный и синглетный кислород— сильные окислители органических веществ.

При воздействии продуктов радиолиза воды на аминокислоты, белки, углеводы, нуклеотиды, фосфолипиды, ДНК образуются органические свободные радикалы.

ДНК
сшивок ДНК—ДНК и ДНК—белок
нарушений комплексов ДНК с другими молекулами
Большая часть поглощённой
энергии ионизации расходует-
ся на разрушение структуры
оснований ДНК, около 10-20%
— на разрыв её сахаро-
фосфатного остова.

действия радиации .
Под прямым действием понимают пострадиационные эффекты, которые возникают в результате поглощения энергии ионизирующих излучений молекулами — «мишенями», происходит инактивация непосредственно поглотивших энергию молекул.
Косвенные эффекты радиации реализуются через воздействие на биосубстрат продуктов радиационного разложения воды и органических веществ клетки, в основном свободных радикалов.
Происходит пов­реждение реакционноспособными соединениями, возникшими при радиационно-химических реакциях.
Для биомоле­кул количественный вклад непрямого действия радиации в конечный радиобиологический эффект — 50—80%.

молекул в присутствии кислорода и металлов переменной валентности: число повреждений оснований ДНК увели­чивается в 3 раза; в 2,5 раза увеличивается количество однонитевых и двойных разрывов ДНК.
В реализации «кислородного эффекта» важнейшую роль играют активные кислородсодержащие соеди­нения: активные формы кислорода, активные соеди­нения азота
и продукты ПОЛ.
Кислород ведёт себя
двояко: усиливая
первичные процессы
повреждения в момент
воздействия излу-
чения, он одновре-
менно стиму-
лирует процессы
внутриклеточного
восстановления
после облучения.

пероксид водорода и кислород.
Супероксид —осуществляет своё повреж­дающее действие на биомолекулы через вторичные фор­мы: гидроксильный радикал, пероксид водорода, и кислород. Супероксид, активно взаимодействуя с моноксидом азота (N0), образует чрезвычайно ток­сичный пероксинитрит, с которым связаны цитотоксические и цитогенетические эффекты. Пероксинитрит способствует необратимому повреждению мембранных липидов, молекул ДНК, белков и углеводов. Активные соединения азота, взаимодействуя с липидами, активируют самоускоряющиеся цеп­ные реакции их перекисного окисления. Продукты ПОЛ (аллоксил- и пероксилрадикалы, эпоксиды, кетоны, альдегиды) взаимодействуют с основаниями ДНК, образуя оксиаддукты, которые ведут к измене­ниям структуры хроматина, обладают цито-, генотоксическим
и кан­церогенным действием.
ПЕРВИЧНЫЕ РАДИОТОКСИНЫ: гидроксильный радикал, пероксид водорода, пероксинитрит, акролеин, кротоновый альдегид, играющие основную роль в непрямом повреждающем действии ИИ на ДНК и биологические мемб­раны.

образование сшивок между пептидными цепями.

барьерной
лизосом рецепторносигальной
эндоплазматического регуляторной
ретикулума транспортной

АКТИВАЦИЯ ПОЛ

ранние сроки после облучения активации процессов протеолиза.

Нарушается активность ингибиторов протеаз.

нарушающие её пространствен­ную непрерывность (однонитевые разрывы, повреждения осно­ваний и др.);

повреждения, приводящие к нарушению пространственной (ин­формационной) непрерывности молекулы (двухнитевые или двойные разрывы);

нарушения вторичной структуры и надмолекулярной организации.

отдаленных последствий облучения. Длительность
этой стадии - часы, недели, годы – сотни лет…

ДНК, прежде всего двойные разрывы цепей
и повреждения ДНК-мембранно-
го комплекса. Некоторые типы
аберраций механически препят-
ствуют делению клетки, другие
ведут к неравномерному разде-
лению хромосомы, утрате гене-
тического материала и гибели
клетки из-за нехватки метабо-
литов, чей синтез кодировался
утраченным фрагментом –
летальные.

характерна для быстроделящихся
малодифференцированных клеток

это малые лимфоциты, тимоциты, ооциты и неделящихся (нервных и мышечных) или редкоделящихся (гепатоциты).
Три типа интерфазной гибели клеток:
- гибель неделящихся или ограниченно делящихся клеток типа лимфоцитов при облучении «малыми» дозами (порядка нескольких десятков сГр - нескольких Гр);
гибель неделящихся (нейроциты, миоциты) или редкоделящих­ся (гепатоциты) клеток, облучённых дозами порядка десятков и сотен Гр;
гибель делящихся клеток после облучения очень высокими дозами (десятки — сотни Гр) до вступления в митоз.

в цитоплазму и проникновение их в ядро
-деградация нуклеопротеидных комплексов в ядре
-пикноз ядра
-цитолиз с выходом содержимого клетки за пределы клеточной мембраны

хроматина, проявляющаяся позднее фрагментацией ядра. Распад цитоплазмы с образованием «апоптотических телец»

обусловлена
высокой чувствительностью малодифференцированных тканей плода, что проявляется: врожденными пороками развития, - цитогенетическими и сомато-стохастическими эффектами,
- нарушением физического и умственного развития,
- снижением адаптационных возможностей организма.

данном диапазоне доз,
что обусловливает гибель организма в определенные сроки после облучения.

именно их повреждение определяет:

- преимущественный тип лучевых реакций
специфику и время их проявления
значимость для выживания или гибели организма в определенные сроки после облучения.

— с повреждением
дермы и подлежащих слоёв кожи.
В эпидермисе на­иболее радиочувствительны стволовые клетки базального слоя и клетки эндотелия сосудов дермы.

Облучение блокирует деление стволовых клеток, вследствие чего прекращается поступление новых элементов в пос­ледующие слои эпидермиса. Поскольку продвижение созревающих и функционирующих клеток и их физиологическая потеря с поверхнос­ти кожи продолжаются после облучения с прежней скоростью, то по мере того, как число стволовых клеток падает до нуля, происходят отслаивание эпидермиса и оголение дермы.