Связь коэффициента кислородного усиления с ЛПЭ излучений. Действие на клетки радиосенсибилизаторов и радиопротекторов.

ККУ-это отношение равноэффективных доз в опыте и контроле. При этом, как при усилении, так и при ослаблении лучевого эффекта берется отношение большей дозы к меньшей. Подробно зависимость ККУ от ЛПЭ ионизирующего облучения при облучении культивируемых клеток почки человека представлена на рисунке.

Радиомодифицирующий эффект кислорода зависит от ЛПЭ излучений. Эффект максимален при действии редкоионизирующих излучений (1-2 кэВ/мкм) и снижается до 1 при ЛПЭ = 150 кэВ/мкм

Существует несколько объяснений снижения кислородного эффекта при действии плотноионизирующего излучения на клетки:

а. При действии плотноионизирующего излучения количество одномоментно происходящих попаданий в мишень так велико, что поражение мишени достигает максимального уровня и становится необратимым даже в бескислородных условиях (т.е. усиливать радиационный эффект уже некуда, он и так максимальный).

б. При действии плотноионизирующего излучения в результате дополнительных реакций вторичных продуктов радиолиза воды образуется кислород. Это приводит к тому, что реальных аноксических условий при облучении плотноионизирующим излучением создать невозможно. Дополнительные реакции с участием вторичных продуктов радиолиза воды становятся возможны, поскольку плотность радикалов, возникающих при действии плотноионизирующего излучения гораздо выше, чем при действии редкоионизирующего излучения. Так, в частности, повышается вероятность осуществления реакции рекомбинации 2-х гидроксильных радикалов и реакции гидроксильного радикала с перекисью водорода с образованием перекисного радикала.

Радиопротекторы — это химические соединения, применяемые для ослабления вредного действия ионизирующей радиации на организм. Используются лишь с целью профилактики и облегчают течение лучевой болезни. Введение после облучения оказывается неэффективным. Условно разделяют на:

1) радиопротекторы кратковременного, одномоментного действия, которые вводят в организм за короткий промежуток времени до облучения (серосодержащие радиозащитные вещества-цистамин; производные индолилалкиламинов- серотонин и мексамин).

2) радиопротекторы пролонгированного действия, которые вводят многократно, обычно небольшими дозами до лучевого воздействия.

Гипотезы механизма действия на клетку:

· Вызывают временное снижение концентрации кислорода в ткани. При этом уменьшается возможность образования окисляющих радикалов и перекисей в процессе облучения. Это должно привести к повышению радиоустойчивости.

· Серосодержащие радиопротекторы способны связывать радикалы, образующиеся при радиационном воздействии. В результате этого процесса окисляющие радикалы не поражают молекулы клеток.

· В результате химических реакций серосодержащие радиопротекторы реагируют с сульфгидрильными группами биологически важных молекул и тем самым «прикрывают» их от действия ионизирующей радиации.

· Радиозащитный эффект только в том случае, если их вводят в субтоксических дозах. При этом тормозятся различные радиочувствительные биохимические системы, например, биосинтез ДНК, окислительное фосфорилирование в микроструктурах клеток, образование макроэргических соединений в ядре клетки и т. д. Механизм временного торможения биохимических систем в свою очередь основывается на способности радиопротекторов вступать в химические связи с молекулами ферментов. Существенную роль при этом играет временное образование смешанно-дисульфидной связи между радиопротекторами и содержащими сульфгидрильную группу молекулами белков-ферментов.

Механизм радиозащитного действия радиопротекторов пролонгированного действия типа биогенных стимуляторов (например, витамины) связан с постепенным увеличением радиорезистентности организма и повышением активности компенсаторных и восстановительных процессов.

Радиосенсибилизаторы — средства, применяемые для усиления биологического действия ионизирующего излучения. Радисенсибилизирующим эффектом обладают йодуксусная кислота, кетоальдегиды, фторурацил, актиномицин Д.

По механизму действия на живые системы их можно подразделить на 2 группы:

· усиливающие первичные радиационные повреждения макромолекул (соединения с ярко выраженными окислительными свойствами, которые спосбны отбирать электроны у атомов и молекул и способствовать, таким образом, образованию ионов и свободных радикалов)

· ингибирующие процессы пострадиационного восстановления (действуют различные аналоги азотистых оснований и антибиотики. В частности, аналоги азотиситых оснований, повышают количество поврежденых молекул ДНК при облучении за счет ингибирования процессов репарации макромолекул)