Механизмы взаимодействия НИЛИ с биологическими объектами

НИЛИ взаимодействует с биологическими объектами в соответствии со следующими 4 физическими процессами: отражение излучения тканью; рассеивание излучения тканью; прохождение излучения сквозь ткань и поглощение излучения тканью. Из перечисленных типов взаимодействия НИЛИ с живой тканью наиболее важным является поглощение. Именно этот процесс способствует возбуждению клеточных рецепторов ткани, которые могут передавать избыток энергии другим молекулам. Так возникает фотодинамическая или фоточувствительная реакция, способствующая фотобиоактивации – изменению скорости метаболизма в сторону усиления или замедления. Изменение биохимических реакций в тканях организма после облучения зависит от длины волны и мощности используемого НИЛИ. Наибольшее применение в медицине получили лазеры, работающие в диапазоне невидимого инфракрасного света (ИК НИЛИ, Ga-Al-As лазер, λ=830 нм, СО₂–лазер, λ=1060 нм) и видимого красного света (He-Ne лазер, λ=632,8 нм). Фотобиоактивация в тканях организма под действием НИЛИ происходит согласно свободнорадикальной гипотезе, в соответствии с которой первичным акцептором излучения служат порфирины. В ответ на облучение они индуцируют продукцию активных форм кислорода, которые, запускают вторичные свободнорадикальные реакции, наиболее важной из которых является перекисное окисление липидов клеточных мембран. Это способствует увеличению проницаемости мембран для ионов кальция, что приводит к усилению кальций-зависимых процессов, один из которых – активация или ингибирование клеток иммунной системы. Кроме того, активные формы кислорода влияют на реакции матричного синтеза в ядре, что приводит к подавлению/усилению (в зависимости от дозы НИЛИ) синтеза белков и факторов клеточного роста. Обзор данных по механизмам взаимодействия γ-излучения и НИЛИ с биологическими объектами показал, что ионизирующее излучение оказывает разрушающее действие на клетки и ткани, тогда как влияние НИЛИ в зависимости от его параметров может оказывать как ингибирующие, но обратимое, воздействие на клетки, так и стимулировать ее метаболизм. Повреждающее действие γ-излучения в первую очередь связано с нарушением целостности ДНК делящихся клеток и их гибелью, что подтверждает необратимые изменения в ткани тимуса под действием ионизирующего излучения. НИЛИ, в отличие от γ-излучения, не оказывает воздействие на ДНК, а только на ферментную систему клетки, чем, вероятно, объясняется обратимость вызываемых им эффектов. Анализ взаимодействия ионизирующего излучения и НИЛИ на органном, клеточном и молекулярном уровнях подтверждает перспективность применения лазерного облучения для создания модели ускоренного старения тимуса без возникновения его необратимых повреждений.