Лучевое поражение клеток

Понятие радиочувствительности

Биологическое действие ионизирующей радиации

Радиочувствительность – это мера чувствительности живых организмов к действию ионизирующей радиации. Вскоре после открытия биологического действия ионизирующих излучений было установлено, что любой живой объект может быть убит этим агентом. Однако летальные дозы излучения различаются в очень широких пределах: от нескольких десятков до тысяч грей. Мерой радиочувствительности, как правило, является доза вызывающая гибель 50% особей за 30 суток (ЛД 50/30). Например, для разных видов млекопитающих этот параметр колеблется в пределах от 1,5 до 10 Гр, для птиц и рыб– от 8 до 20 Гр, для змей – от 80 до 200 Гр, для растений - от 10 до 1500 Гр, для простейших – от 1000 до 3000 Гр. Бактерии обладают еще большей радиоустойчивостью. Выявлен вид Micrococcus radiodurens — микрококк радиоустойчивый, который обитает в каналах реактора АЭС и в сутки получает поглощенную дозу около 10⁶ Гр.

Рисунок 6. Micrococcus radiodurens (микрококк радиоустойчивый)

Радиочувствительность значительно колеблется и в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность). Кроме того она зависит от пола и возраста индивидуума. Молодые особи характеризуются меньшей устойчивостью, чем пожилые. Внутри одного организма клетки и ткани также характеризуются разной радиочувствительностью.

Таким образом, для большинства многоклеточных организмов поглощённая доза, способная вызвать летальный эффект не превышает 10 Гр. Это несоответствие между ничтожной дозой поглощенный энергии и крайней степенью выраженности реакций биологического объекта отмечал в первой четверти прошлого века Н.В. Тимофеев-Ресовский. Он назвал это явление «радиобиологическим парадоксом» (95).

При действии ионизирующих излучений повреждаются практически все структуры клетки, но некоторые из них имеют большее значение для поддержания жизнеспособности. Наибольшее значение имеют повреждения ДНК и ее комплексов, такие как разрывы молекулы ДНК, изменение состава оснований, нарушения связей ДНК с белками и другими молекулами. Некоторые из этих повреждений клетка способна репарировать, другие приводят к гибели. Например, при небольших поглощенных дозах возникают одиночные разрывы молекулы ДНК. При этом участки поврежденной нити молекулы ДНК прочно удерживаются на месте за счет второй неповрежденной нити и могут быть быстро восстановлены репарационными системами клетки. При увеличении дозы возрастает вероятность того, что однонитевые разрывы возникнут друг напротив друга, при этом молекула ДНК распадется на части (двунитевой разрыв).

Рисунок 7. Взаимодействие излучения с молекулой ДНК (118)

Редкоионизирующие излучения вызывают 1 двунитевой разрыв на 20 – 100 однонитевых, а для плотноионизирующих число двойных разрывов значительно выше.

Нарушением последовательности оснований в ДНК определятся мутагенное действие ионизирующих излучений. Нарушение целостности ДНК- мембранного комплекса приводит к нарушению пространственной организации молекул ДНК и ошибкам при делении клетки. В его состав помимо ДНК входят белки и липиды, и распад комплекса происходит при дозе всего в 2 Гр. Кроме того, под действием излучений происходит нарушение целостности мембран, что приводит к инактивации ферментных комплексов клетки и нарушениям выдачи в цитоплазму информации с ДНК. Как следствие – сбой основных процессов жизнедеятельности клетки. Еще одним следствием облучения является повреждение внехромосомных молекул ДНК, которые локализованы в некоторых цитоплазматических органоидах. Это может снижать функциональную активность дочерних клеток (54).

Рис. 8. Основные виды лучевого поражения клетки (схема) (55):

I — однонитевые (одиночные) разрывы в молекуле ДНК. 2—двунитевые (двойные) разрывы ДНК. 3 — нарушение связи ДНК с белком, 4 — повреждение структуры ДНК-мембранного комплекса, 5 — разру­шение ядерной мембраны, 6 — повреждение митохондриальной мембраны.

Дата добавления: 2014-12-26