Краткие сведения о первичном механизме биологического действия ионизирующих излучений
С. Н. Ардашников, М. С. Беленький, Л. С. Вишневский и др. «Общая курортотерапия»
Изд-во «Медгиз», М., 1959 г. Приведено с сокращениями
Первичными актами взаимодействия ионизирующих излучений с живым веществом, за которыми следует ряд специфических физико-химических, биохимических, физиологических и других изменений в организме, являются в основном ионизация и возбуждение молекул. Ионизированы могут быть или непосредственно сложные молекулы белкового вещества организма — тогда говорят о прямом действии излучения, или же молекулы воды, входящей в состав живого организма, — тогда говорят о так называемом непрямом действии излучения. Ионизация воды, жидкой среды органов и тканей приводит к образованию свободных радикалов и промежуточных химических соединений, которые реагируют с белковыми молекулами и другими составными частями облучаемой ткани.
В обычных условиях длительность существования радикалов исчисляется миллионными долями секунды. Можно считать установленным, что при действии излучения на живой организм основную роль играет непрямое действие. Это понятно, если учесть, что среднее содержание воды в тканях составляет 75—80%, а в растущих тканях — еще больше. Вода служит растворителем для многих веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Действие излучения на воду состоит из возбуждения и ионизации молекул воды. При возбуждении молекула воды легко распадается на ОН и Н. Так как оба радикала находятся в непосредственном соседстве друг с другом, то они тотчас же вновь соединяются в молекулу воды. Иное наблюдается при ионизации воды. Ионизация молекулы воды превращает ее в положительный ион. Сам по себе ион Н2О+ стабилен, но в присутствии воды происходит диссоциация и образуется ион водорода и гидроксильный радикал: Н+ + ОН.
Судьба электрона, испущенного молекулой воды, может быть двоякой. Отлетев на некоторое расстояние в сторону от трека ионизирующей частицы и потеряв по пути значительную часть своей энергии, он либо захватывается молекулой воды, образуя отрицательный ион воды Н2О—, который немедленно вновь диссоциируется, либо захватывается положительным ионом водорода, образуя атомарный водород. Так облучение воды в конце концов приводит к образованию радикалов ОН и атомарного водорода, обладающих большой реакционной способностью. Однако этим не ограничивается цепь реакций, возникающих в воде под действием облучения и имеющих значение для биологического эффекта излучения. Наряду с реакционноспособными ОН и Н следует иметь в виду продукты их взаимодействия между собой, а именно: Н2О2 и Н2. Суммарным итогом процесса радиолиза воды является распад молекул воды на атом водорода и радикал ОН, а также образование перекиси водорода и молекулярного водорода. Последнее может, по-видимому, иметь место и при реагировании друг с другом возбужденных излучением молекул воды.
Часть атомов водорода и радикалов гидроксила может рекомбинировать, образуя снова молекулу воды. Молекулярные продукты реакции могут удаляться за счет их взаимодействия с радикалами, образующимися при реакции. Одновременно могут протекать реакции, приводящие к образованию кислорода. Кислород в свою очередь может вступать в реакцию с атомарным водородом. Радикал НО2, реагируя с атомом водорода, дает перекись водорода. В результате приведенных реакций в облучаемой среде образуются гидроксильные радикалы, перекись водорода и гидропереокись — все сильные окислители. Количественный выход этих веществ определяется кинетическими соотношениями между протекающими реакциями и зависит от свойств излучений и условий облучения. Одинаков ли описанный только что первичный механизм непрямого действия для разных видов ионизирующих излучений, в частности для альфа-, бета- и гамма-лучей, с которыми мы имеем дело при радонотера-пии? Что касается процессов ионизации и возбуждения молекул и атомов облучаемой среды, то они имеют место при всех видах ионизирующих излучений.
Однако это первичное звено механизма действия по-разному осуществляется при разных видах излучений, что обусловлено различиями в линейной плотности создаваемой ими ионизации, т. е. различиями в пространственном распределении образуемых ионов и возбужденных молекул. Бета- и гамма-лучи, у которых ионизирующей частицей является электрон, обладающий однократным зарядом и, как правило, большой скоростью, производят в общем редкую ионизацию в несколько единиц или десятков пар ионов на 1 м пути. Благодаря малой массе электронов пути их в облучаемой среде, особенно при небольших энергиях, оказываются сильно и разнообразно искривленными, что способствует равномерности распределения в пространстве ионов и возбужденных молекул. Указанный характер воздействия бета- и гамма-лучей приводит к тому, что и образовавшиеся в результате радиолиза воды радикалы также оказываются распределенными в облученном пространстве довольно редко и равномерно.
Совсем иной характер носит ионизация при альфа-лучах. Эти лучи обладают в обычном состоянии значительно меньшей скоростью, чем частицы редко-ионизирующих излучений. Это обстоятельство, а также двукратный заряд альфа-частиц и приводят к тому, что среднее число пар ионов, создаваемых ими на 1 м пути в тканях, достигает нескольких тысяч. Пути альфа-частиц благодаря их большей по сравнению с электронами массе оказываются прямыми. Это обстоятельство в соединении с количеством треков, во столько раз меньшим, чем у редко-ионизирующих излучений (при равных, разумеется, дозах излучения), во сколько раз их плотность ионизации больше, приводит к тому, что при альфа-излучении ионы оказываются распределенными в облучаемом пространстве крайне неравномерно. Не случайно такого рода ионизация получила название «колонной ионизации». Характер распределения в пространстве ионов, создаваемых ионизирующим излучением, определяет и характер распределения радикалов.
При плотноионизирующих излучениях картина изначального распределения радикалов может изменяться за счет пространственного перераспределения их в результате диффузии, образования электрического поля и т. п. Вначале вдоль трека альфа-частицы образуется первая зона (колонка) с очень большой концентрацией гидроксильных радикалов ОН, непосредственно возникающих при первичной ионизации и от медленных электронов. Далее располагается зона действия более быстрых электронов, в которой образуются свободные водородные атомы, составляющие как бы цилиндрическую оболочку для первой колонки. Таким образом, при ионизации альфа-лучами распределение радикалов ОН и Н в облучаемом пространстве оказывается крайне неравномерным. Расстояния между радикалами ОН, расположенными вдоль треков альфа-частиц, с одной стороны, и между атомами водорода, расположенными во внешней части колонки, с другой стороны, оказываются весьма малыми, расстояния же между радикалами ОН и Н, наоборот, оказываются значительными.
Подводя итоги всему сказанному о плотности ионизации разных видов излучений, можно сказать, что у излучений с малой линейной плотностью ионизации радикалы Н и ОН распределены равномерно, т. е. расстояния между радикалами ОН и ОН, Н и Н, Н и ОН в среднем одинаковы. У излучений с большой линейной плотностью ионизации распределение этих радикалов неравномерно, причем расстояния между радикалами Н и Н, ОН и ОН в среднем значительно меньше, чем расстояние между радикалами ОН и Н. Это в свою очередь обусловливает разный выход межуточных продуктов радиолиза и не может не сказаться на эффективности биологического действия излучения. В частности, этим, по-видимому, можно объяснить большую биологическую эффективность альфа-лучей по сравнению с бета- и гамма-лучами.
Таким образом, вряд ли приходится сомневаться в том, что при приеме радоновых ванн и других радонотерапевтических процедур основное лечебное действие следует приписывать биологическому действию на организм альфа-лучей радона и продуктов его распада, тем более, что на долю этих лучей приходится более 90% общей энергии излучения. Описанные выше процессы (ионизация, образование радикалов, реакции между ними и т. д.) составляют то, что принято называть первичным звеном механизма действия излучений. Все более и более накапливающиеся за последнее время факты из области биологического действия излучений показывают, что именно окислительные (отчасти, впрочем, и восстановительные) процессы, вызываемые продуктами расщепления воды, входящей в состав живого организма, играют, по-видимому, решающую роль в воздействии излучений на основные структурные элементы живого вещества.
Многопрофильная клиника «Герцлия Медикал Центр», расположенная неподалеку от Тель-Авива на побережье Средиземного моря, по праву является одной из лучших больниц Израиля, принимающей на лечение пациентов со всего мира. Читать полностью >>
Онкологическая клиника «Бад Триссль» была одним из первых медучреждений Германии, занимающихся лечением онкобольных. Здесь пациентам оказывается максимально эффективная помощь. Читать полностью >>
Клиника «Пираварт» - одна из крупнейших клиник Австрии, чьей специализией является восстановление здоровья после заболеваний нервной системы и опорно-двигательного аппарата. В клинике используют уникальные методы. Читать полностью >>
Баден-Баден является одним из самых знаменитых бальнеологических курортов Германии. Уникальность этого курорта заключается в том целебном и омолаживающем
эффекте, которым характеризуются воды его источников. Читать полностью >>
Лечение на Мертвом море является уникальным видом терапии, который невозможно получить больше ни в одном уголке мира. Здесь излечивают нервные болезни,
импотенцию, бесплодие, заболевания суставов и др. Читать полностью >>
Курорт Карловы Вары один из наиболее известных курортов Чехии. Здесь уже многие годы отдыхают и проходят лечение люди, имеющие проблемы с желудочно-кишечным трактом, опорно-двигательным аппаратом и пр. Читать полностью >>
Санаторий «Мисхор» один из самых известных и крупнейших в Крыму. В нем могут отдыхать и принимать лечение до 2000 человек одновременно. Санаторий находится в 15 км от центра города Ялта, рядом с берегом моря. Читать полностью >>
Санаторий «Императорский» находится в центре чешского города-курорта Теплице. Здание здравницы - одно из самых красивых в городе. Пройти курс
лечения термальными водами сюда ежегодно приезжают тысячи гостей. Читать полностью >>
Оздоровительный комплекс «Рогнер Бад Блюмау» находится на юго-востоке Австрии. Комплекс предлагает комфортабельные условия проживания и располагает
серьезной лечебной базой. Это идеальное место для релаксации. Читать полностью >>
ЛЕЧЕНИЕ ЗА РУБЕЖОМ
Выбор клиники
Организация лечения
Авиаперелет
Страхование
Стоимость лечения
Справки и документы
Ответственность
Австрия
Беларусь
Болгария
Бразилия
Великобритания
Венгрия
Германия
Греция
Израиль
Индия
Испания
Италия
Казахстан
Канада
Кипр
Китай
Куба
Латвия
Литва
Польша
Сербия
Сингапур
США
Таиланд
Турция
Украина
Финляндия
Франция
Черногория
Чехия
Швейцария
Эстония
Южная Корея
Япония
Египет
Иордания
Крым
Румыния
Словакия
Словения
Хорватия
