2) редко- и частоионизирующее
3) редко- и плотноионизирующее (+)
4) редко-, часто и непрерывноионизирующее
Ионизирующее излучение по механизму формирования радиационного повреждения подразделяют на редкоионизирующее и плотноионизирующее. Основой классификации служит линейная передача энергии (ЛПЭ, LET) — количество энергии, переданное веществу на единицу длины трека частицы. При редкоионизирующем излучении ионизации распределены относительно разреженно, а при плотноионизирующем формируют концентрированный трек с множественными повреждениями в небольшом объёме.
Для редкоионизирующего излучения, к которому относятся рентгеновское и гамма-излучение, а также электроны, характерен преимущественно непрямой механизм повреждения ДНК: радиолиз воды приводит к образованию гидроксильных радикалов и других активных форм кислорода. Плотноионизирующее излучение, например альфа-частицы, тяжёлые ионы и вторичные заряженные частицы при воздействии нейтронов, чаще вызывает прямую ионизацию молекул ДНК и кластерные повреждения — сочетание разрывов обеих цепей, повреждений оснований и участков с множественными ионизациями.
Плотность ионизации определяет биологическую эффективность излучения. При одинаковой поглощённой дозе плотноионизирующее излучение обычно вызывает более выраженную гибель клеток, имеет повышенную относительную биологическую эффективность и меньшую зависимость действия от кислорода, поскольку повреждения формируются непосредственно в критических мишенях. Поэтому правильной является классификация на редко- и плотноионизирующее излучение.
| Критерий | Редкоионизирующее излучение | Плотноионизирующее излучение |
|---|---|---|
| Характер трека | Ионизации расположены разреженно, между отдельными событиями имеются значительные интервалы | Ионизации концентрируются вдоль короткого трека с высокой плотностью энерговыделения |
| Линейная передача энергии | Низкая ЛПЭ, обычно менее 10 кэВ/мкм | Высокая ЛПЭ, обычно более 10 кэВ/мкм |
| Преобладающий механизм повреждения | Непрямое действие через радиолиз воды и свободные радикалы | Прямое повреждение ДНК и образование локально кластеризованных повреждений |
| Типичные повреждения ДНК | Преимущественно одиночные разрывы цепи и разрозненные повреждения оснований; часть повреждений репарируется | Сложные двунитевые разрывы, множественные повреждения оснований и сахаро-фосфатного остова |
| Относительная биологическая эффективность | Обычно ниже; стандартным эталоном считается воздействие рентгеновского или гамма-излучения | Как правило, выше при той же поглощённой дозе; величина зависит от типа излучения, дозы и биологической системы |
| Зависимость от кислорода | Выраженная: кислород фиксирует свободнорадикальные повреждения и усиливает радиобиологический эффект | Менее выраженная, поскольку значительная часть повреждений возникает непосредственно в молекулах-мишенях |
| Примеры | Рентгеновское и гамма-излучение, электроны и бета-излучение | Альфа-частицы, тяжёлые ионы; при нейтронном облучении — вторичные заряженные частицы с высокой ЛПЭ |
Поглощённая доза сама по себе не полностью отражает биологический эффект, поэтому для сравнения разных видов излучения используют взвешивающие коэффициенты и эквивалентную дозу. ЛПЭ неодинакова по всему треку: например, у протонов она возрастает в области пика Брэгга, что имеет значение для лучевой терапии. Степень повреждения также зависит от мощности дозы, фазы клеточного цикла, способности тканей к репарации и радиочувствительности клеток.