Біологічна дія іонізуючого випромінювання

Розрізняють пряму дію радіації (наприклад, розрив молекули ДНК в результаті проходження елементарної частинки), та непряму, коли, наприклад, іонізується вода, що входить до складу клітин (відбувається радіоліз). Ці первинні фізико-хімічні процеси діють паралельно й призводять до складних взаємопов'язаних змін, що порушують функціонування систем організму. У разі дії обох видів радіації головними об'єктами опромінення є великі білкові молекули.

Під час проходження елементарної частинки крізь живу клітину руйнуються хімічні зв'язки молекул (пряма дія). З утворених вільних радикалів виникають нові хімічні сполуки (непряма дія). Непряма дія іонізуючого випромінювання набагато більша, тому що утворені вільні радикали надзвичайно «агресивні», а під час проходження елементарних частинок крізь клітину утворюється цілий трек з таких радикалів.

Дуже небезпечний радіоліз води, під час якого утворюється супероксидний оксиген О₂, який завдає значних пошкоджень оточуючим органічним молекулам. Пошкоджуються також окремі ділянки ДНК внаслідок дезамінування основ амінокислот чи розривів карбонових зв'язків. Це призводить до генетичних та соматичних ефектів. Якщо радіація діє на білки, спостерігається їх часткова денатурація, вони втрачають свої функції. Таким чином, навіть дуже незначна кількість енергії, що потрапила в організм, призводить до значних змін у ньому. Це явище дістало назву радіобіологічного парадоксу — невідповідності між експозиційною дозою та ефектом її дії.

Найвищою радіочутливістю характеризуються клітини, що мають велику швидкість поділу. До них належать клітини кісткового мозку, лімфоїдної тканини, статеві, епітелій шлунково-кишкового тракту. Найменш уразливі нервові волокна, кістки, хрящі. Неоднакова чутливість до радіації організмів різного віку. Чим молодший організм — тим він чутливіший.

Виділяють три групи органів за їх чутливістю до дії радіації:

1) все тіло, статеві органи, червоний кістковий мозок;

2) м'язи, щитовидна залоза, жирові тканини, печінка, селезінка, шлунково-кишковий тракт, легені, кришталик ока тощо;

3) кісткова тканина, шкіра, кисті, литки, стопи.

Сила впливу радіонуклідів, які потрапляють усередину тіла, визначається їх фізико-хімічними властивостями, способами й часом проникнення, швидкістю виведення. При цьому має значення розмір частинок, що містять радіонукліди. Наприклад, більші частинки затримуються у верхніх дихальних шляхах і можуть швидко видалитися. Також можуть бути швидко видалені, не потрапивши у кров, частинки, які надійшли з їжею. Ступінь видалення радіонуклідів з організму залежить від загальної швидкості метаболічних процесів (у молодшого організму вони швидші).

Розраховуючи дози опромінення, варто також враховувати і природний радіаційний фон.