В променевій терапії

У біологічній дії ІВ першою ланкою є поглинання енергії випромінювання з наступною взаємодією його з речовиною тканини, що протікає дуже короткий час - частки секунди. У результаті такої взаємодії в клітках тканин і органів розвивається цілий ланцюг біофізичних, біохімічних, функціональних і морфологічних змін, що у залежності від конкретних умов протікають у різний термін - хвилини, дні, роки.

Первинні фізичні процеси - іонізація і порушення атомів і молекул - приводять до хімічної перебудови опромінених молекул. У первинному механізмі біологічної дії розрізняють пряму дію (зміни, що виникають у молекулах кліток у результаті чи іонізації порушення) і непряме (поєднує всі хімічні реакції, що протікають з хімічно активними, але не іонізованими продуктами дисоціації іонізованих молекул).

Процеси іонізації і порушення є пусковими механізмами, що визначають усі наступні зміни в тканинах, що опромінюються. Можливість іонізації залежить від розмірів молекули: чим більше її розміри, тим більше імовірність її взаємодії з іонізуючою часткою. Усі найбільш важливі молекули мають великий обсяг. Прикладом можуть служити молекули ДНК, що беруть участь у передачі спадковості, у процесах розмноження і регуляції обміну в клітці. Опромінення приводить до розриву молекул, порушенню структури ДНК. В опроміненій клітці порушуються процеси регуляції і діяльності її окремих складових (мембрани, мітохондрії й ін.). Загибель кліток, навіть при опроміненні великими дозами, може розтягуватися на тривалий час. Розрізняють два види загибелі кліток внаслідок опромінення: мітотична загибель (інактивація клітки слідом за опроміненням після першого чи наступного мітозів) і інтерфазна загибель (загибель до вступу її у фазу мітозу).

Непряма дія випромінювань викликає менш грубі порушення, часто оборотні, але вони охоплюють більшу кількість молекул в тканині, значно перевищуючі розміри полів опромінення. Прикладом непрямої дії може служити загальна реакція організму, лейкопенія, що розвивається й у тих випадках, коли кістковий мозок виключений із зони опромінення.

Інтенсивність реакцій, зв'язаних із прямим і непрямим механізмами дії ІВ, залежить крім вихідного стану організму від ряду фізичних і хімічних факторів. До фізичних факторів відносяться доза і її потужність - з їх збільшенням біологічний ефект підсилюється. Також біологічний ефект залежить від якості випромінювання, тому що ефект опромінення обумовлений не тільки кількістю поглиненої енергії, але і її макро- і мікророзподілом у тканинах.

З хімічних факторів, що впливають на біологічний ефект, найбільш виразний вплив кисню. У присутності кисню виникає велика кількість хімічно активних радикалів і перекисів, що підсилюють процеси окислювання в тканинах, що опромінюються. Тривалість життя первинних радикалів не перевищує секунди, а знову утворені окислювачі існують більш тривалий час. При цьому можуть виникати ланцюгові реакції, а виникаючі ланцюги тим довші, чим вище вміст кисню. Кисень може вступати в реакцію з деякими іонізованими молекулами і сприяти їх зміні, що могло б не проявитися під час відсутності кисню. Збільшуючи інтенсивність первинних реакцій, що розвиваються під впливом опромінення, кисень підвищує радіочутливість клітки, причому підвищення це настає миттєво слідом за збільшенням вмісту кисню. Кисневий ефект найбільш виражений для випромінювань електромагнітної природи, і вище при фракціонованому, чим при однократному опроміненні. Це модифікатори.

Введення кисню в тканини після опромінення не впливає на радіочутливість кліток, напроти, сприяє більш швидкому відновленню їх після променевого впливу. Протилежна дія - зниження радіочутливості тканин - роблять так звані протектори - речовини, що зв'язують кисень і радикальні групи і, таким чином, пригнічують розвиток реакції непрямої дії.

Зміни хімічної структури атомів і молекул під впливом опромінення ведуть до розвитку в клітках біохімічних реакцій, не властивих їм у нормальному стані. Біохімічні зміни дуже різноманітні, і значення їх для життя клітки неоднаково. Порушуються окисні процеси, білковий, жировий, вуглицевий обміни, інактивуються ензими і ферменти.