ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ НА КЛЕТОЧНОМ УРОВНЕ
Восстановление после облучения происходит и на клеточном уровне. Это связано с тем, что повреждения, которые могут привести клетку к гибели, при определенных условиях имеют вероятность быть восстановлены системами ферментативной репарации. Такие повреждения часто называют потенциальными. В дальнейшем они либо репарируются, и тогда клетка выживает, либо не реализуются, и тогда она гибнет.
Однако термин «потенциальное повреждение» — чисто формальный, так как не определяет какой-либо конкретный вид или механизм молекулярного повреждения. Он может применяться к любому виду радиационных поражений. Для характеристики репродуктивной гибели клеток используют два понятия — сублетальные и потенциально летальные повреждения, различающиеся по способу их обнаружения. Первые выявляются родом фракционированного облучения, а вторые — по изменению выживаемости клеток под влиянием изменения условий, в которых они находятся в первые часы после облучения. Однако и эти понятия являются также довольно условными. Например, не исключено, что часть двойных разрывов ДНК, образовавшихся при облучении клеток до начала синтетического периода, может быть восстановлена за оставшееся до репликации ДНК время. Но те из них, что клетка не успела «залечить» до момента синтеза ДНК, становятся уже летальными и вызывают ее гибель, проявляясь а виде хромосомных нарушений. Очевидно, что эффективность репарации, которая характеризуется в данном случае долей выживших клеток, можно увеличить, если искусственно удлинить период перед синтезом.
|
|
|
Эффективность восстановления (ЭВ) от сублетальных повреждений оценивают фактором восстановления, который характеризует отношение выживаемости клеток при фракционированном облучении к выживаемости при однократном облучении или по разности доз двукратного и однократного облучения, требуемых для достижения одинакового эффекта. Фактор восстановления определяется интенсивностью восстановления и скоростью перехода клеток в более чувствительные фазы цикла, причем эти процессы противоположно влияют на радиочувствительность клеток в момент второго облучения. Повторное облучение может послужить толчком для проявления нерепарированных и «незаконно» репарированных повреждений, помимо того, что оно вызовет новые повреждения. Однако хотя деление повреждений на сублетальные и потенциально летальные достаточно условно, этими понятиями часто пользуются для предсказания степени тяжести поражения различных тканей при повторных облучениях. Замедление процессов репарации или образования нерепарируемых повреждений может быть обнаружено при исследовании параметров кривой выживаемости. Как правило, в тканях взрослого организма значительная часть клеток находится в фазе покоя 
, сохраняя способность к размножению. Если часть клеточной популяции погибла, то покоящиеся клетки могут активизироваться и размножаться, заменяя погибшие клетки. Оценить основные радиобиологические параметры покоящихся клеток in vivo довольно трудно.
|
|
|
Степень поражения клеточной популяции зависит от интенсивности процессов восстановления в клетке и от их результата. В случае, когда перед новым облучением клетки успели восстановиться, повреждения, возникшие при повторном облучении, будут менее ощутимы. Кроме того, степень поражения зависит от дозы и времени ее действия. При определенной мощности дозы облучения, которая зависит от многих параметров, в том числе и от вида клетки, может наступить такой момент, когда скорость образования повреждений превысит скорость репарации.
Динамика таких конкурирующих процессов пока не изучена. Нет ни теоретических моделей, ни экспериментальных исследований. Очевидно, что подобная модель обязательно должна включать такой параметр, как время клеточного цикла, фактор накоплений повреждений и т.д. Случай однократного облучения должен получаться из этой модели при такой форме функции мощности дозы, когда она резко возрастает до некоторого значения, а потом резко падает до уровня естественного фона. Случаю многократного фракционированного облучения соответствует функция мощности дозы, имеющая множество таких «импульсов».
|
|
|
В общем же случае функция мощности произвольна, хотя и ограничена снизу естественным фоном, а сверху некоторым максимальным значением, при котором наступает летальный исход для большинства клеток исследуемой популяции. Случай, когда функция мощности дозы находится между двумя крайними значениями и представляет собой плавную кривую, соответствует случаю, когда исследуемую популяцию клеток поместили в среду, содержащую радионуклиды в концентрациях выше естественных. Рассмотрение этого случая может оказаться полезным для оценки последствий проживания на загрязненных территориях или использования загрязненных продуктов.
Здесь ни в коем случае не имеется в виду, что можно использовать загрязненные продукты. Любое превышение естественного уровня недопустимо. Однако реальность такова, что это все-таки происходит, и поэтому необходимо знать, какие медицинские проблемы встанут перед обществом и каковы масштабы последствий.
|
|
|
Итак, подведем некоторые итоги нашего рассмотрения. Основной причиной гибели клеток, а также отдаленных последствий лучевого поражения, в том числе и образования раковых опухолей, является поражение ДНК. Уже при дозе облучения 1 Гр в каждой клетке человека повреждаются 5000 оснований молекул ДНК, возникают 1000 одиночных и 10–100 двойных разрывов, каждый из которых может стать причиной возникновения аберрации.
Цезий-137 имеет пик гамма-излучения около 1,06·10-13 Дж. Энергия бета-частиц, испускаемых стронцием-89 — 0,9·10-13 Дж (средняя) и 1,3·10-12 Дж (максимальная), стронцием-90 — 3,1·10-14 Дж (средняя) и 8,7·10-14 Дж (максимальная), а для другой линии — 1,5·10-13 Дж (средняя) и 3,6·10-14 Дж (максимальная).
Показано, что число одиночных разрывов, линейно зависит от дозы облучения в очень широком диапазоне: от менее чем 0,2 Гр до 60000 Гр. Другими, словами, как бы ни мала была доза облучения, должно возникать некоторое число одиночных разрывов. Эффективность их образования изменяется в .зависимости от многих биохимических факторов, но средняя энергия на 1 разрыв для излучения с низкой ЛПЭ составляет 1,6·10-18 
3,2·10-18 Дж. Поэтому особенно опасно внутреннее облучение, так как в этом случае происходит полное поглощение, т.е. если в организм попал стронций-96, то при испускании бета-частицы с энергией 0,9·10-13 Дж может возникнуть порядка 28300–56600 одиночных разрывов ДНК. Дальнейшая судьба этих разрывов будет зависеть от многих факторов, в том числе от состояния клетки и ее способности к восстановлению.
Дата добавления: 2020-12-12; просмотров: 61; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!