Энергия излучения передается тканям одним из двух способов: прямой или непрямой ионизацией. В процессе ионизации происходит отрыв наружных электронов атомов, в результате чего образуются положительно заряженные ионы. Прямая ионизация возникает вследствие воздействия заряженных частиц или фотонов. Прямую ионизацию вызывает корпускулярное излучение протонов и нейтронов.
В процессе непрямой ионизации образуются свободные радикалы молекул, а именно воды, которые диффундируют и повреждают критические биологические структуры. Свободный радикал имеет на внешней оболочке неспаренный электрон и поэтому химически нестабилен и весьма реакционно-способный.
Свободный гидроксильный радикал, возникающий при распаде Н20, может перемещаться на расстояние около 1 нм и разрывать химические связи клеточных белков и других ключевых соединений, таких как ДНК. Любой вид поглощения энергии приводит к ионизации молекул-мишеней. Ученые считают, что примерно 2/3 биологических повреждений клетки происходят вследствие непрямого воздействия ионизирующего рентгеновского или гамма-излучения.
Излучения с высокой ЛПЭ (нейтроны, отрицательно заряженные а-мезоны или «-частицы) передают больше энергии на единицу длины, чаще вызывают прямую ионизацию и менее зависимы от изменчивых параметров, таких как парциальное давление кислорода.
Это следует понимать следующим образом: все виды радиации приводят к однотипным реакциям в здоровых клетках, а излучение с высокой ЛПЭ обладает большей вероятностью (в 1,5—2,5 раза выше рентгеновского) вызвать гибель клеток, находящихся в условиях, далеких от идеальных, например опухолевых клеток в состоянии гипоксии, клеток в резистентной фазе клеточного цикла и т. д.
Прямое и непрямое действие радиации.
ДНК -мишень излучения, поражение которой наиболее часто приводит к летальному исходу, схематично показана в центре.
При прямом воздействии фотон отрывает электрон от молекулы-мишени (ДНК).
При непрямом механизме другая молекула, например вода, ионизируется, свободный электрон приближается к мишени и повреждает ДНК.
