Ведущим для большинства радиопротекторов (кроме аминотиолов, гормонов и некоторых др.) являетсягипоксический механизм действия. При этом радиопротектор приводит к уменьшению доставки кислорода к клеткам и снижению его напряжения в цитоплазме. Это состояние можно характеризовать как гипокситензию (снижение парциального давления кислорода в результате нарушения его доставки). Развивается, так называемый, «кислородный эффект» - повышение радиоустойчивости клеток и организма в целом (например, в ишемическом участке костного мозга снижается число клеток, гибнущих в первые часы после облучения, укорачивается период радиационной задержки клеточного деления-«блока митозов», уменьшается доля клеток с хромосомными абберациями). Все эти изменения на клеточном уровне создают условия для более легкого течения лучевого поражения на уровне целостного организма.
К средствам гипоксического действия относятся биологически активные амины (серотонин, мексамин), производные фенилтиазолов, бензотиазолов, дитиазинов, имидазолинов, а также метгемоглобинобразующие средства (нитрит натрия, метиленовая синь, аминопропофенон и др.). Радиопротекторы гипоксического действия приводят к различным видам гипоксии. Такие соединения, как индолилалкиламины (адреналин, норадреналин, эфедрин и др.), гистамин, вызывают циркуляторную гипоксию, метгемоглобинообразователи (нитрит натрия, парааминопропиофенон) -гемическую гипоксию, морфин, героин - дыхательную форму гипоксии.
К средствамнегипоксического действия относятся серосодержащие препараты (цистамин, цистеин, В-меркаптоэтиламин, цистафос, гаммафос и др.). Они оказывают комплексное действие на внутриклеточный обмен веществ, вызывая состояние «биохимического шока». Главным звеном механизма их защитного действия является обратимое соединение с белками с помощью смешано - дисульфидной связи. При этом происходит инактивация белков - ферментов и резкое угнетение внутриклеточного метаболизма. Воздействие радиации на клетку, находящуюся в таком состоянии, приводит к менее тяжелым последствиям. Определенную роль в радиозащитном действии играют: донорство водорода, сдвиг в сторону восстановления "Окислительно-восстановительного потенциала внутриклеточных реакций и активация системы ЦАМФ при посредстве простагландинов.