При действии ионизирующей радиации на липиды образуются свободные радикалы, которые, взаимодействуя с кислородом, образуют перекисные соединения, обладающие высокой химической активностью и играющие важную роль в развитии лучевого поражения. В результате этих процессов, протекающих практически мгновенно, образуются новые химические соединения (радиотоксины), не свойственные организму в норме. Все это приводит к нарушению сложных биохимических процессов обмена веществ и жизнедеятельности клеток и тканей, то есть к развитию лучевой болезни.
Проблема радиочувствительности структур клеток, клеток, тканей, организмов занимает центральное место в радиобиологии. Наиболее чувствительными к облучению структурами клеток организма человека являются: ядро и митохондрии. Повреждение этих структур происходит при достаточно малых дозах, и проявляются они в самые ранние сроки.
В ядрах чувствительных в разной степени клеток почти сразу после облучения угнетаются энергетические процессы, происходит выброс в цитоплазму ионов натрия и калия, нарушается нормальная функция мембран; одновременно возможны перестройки в ДНК, на уровне генов (генные мутации) или хромосом (хромосомные и геномные мутации).
В митохондриях наблюдается: набухание, деструкция крист и просветление матрикса; повреждение мембран митохондрий, эти изменения митохондрий проявляются, прежде всего, в резком угнетении процессов окислительного фосфорилирования (синтезе АТФ).
В реакции организма на поступление радионуклидов можно выделить три стадии радиационного поражения клетки (Кузин А. М., 1970):
1. Физическая стадия – на этой стадии излучение воздействует на сложные макромолекулярные образования, ионизируя и возбуждая их, образуя высокоактивные радикалы. Эта стадия длится на протяжении всего периода нахождения радионуклидов в органах и тканях (до их физического распада и выведения из организма).
2. Химические преобразования. Они соответствуют процессам взаимодействия белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов с водой, кислородом, радикалами воды. Это приводит к возникновению органических перекисей вызывающих быстрое протекание реакций окисления, которые приводят к появлению множества измененных молекул. Радикалы, возникающие в слоях упорядоченно расположенных белковых молекул, взаимодействуют с образованием «сшивок», в результате чего нарушается структура биологических мембран. Повреждения мембран приводят к высвобождению ряда ферментов (ДНК-азы; фосфатазы, РНК-азы и др.)
