Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Ульрих облучал яйца беспозвоночных микропучками рентгеновского излучения — для достижения летального эффекта достаточно было облучить ядро дозой в 500—950 Р, такой же эффект достигался при облучении цитоплазмы в дозе 90 000—140 000 Р.
В работах Орда и .Даниелли раздельно облучали ядра, выделенные из амебы, и безъядерную цитоплазму. После облучения
ядро пересаживали в необлученную цитоплазму и, наоборот, необ-лученное ядро подсаживали в облученную цитоплазму. Затем определяли выживаемость простейших. Значение LD50 для клеток с облученным ядром и необлученной цитоплазмой в два раза меньше, чем для клеток, в которых облучена была лишь цитоплазма.
Существует корреляция между содержанием ДНК и радиочувствительностью клеток. По данным Каплан и Мозес, логарифм числа нуклеотидов на геном линейно связан с логарифмом дозы
Dzt.
В летально пораженных клетках выявляются различные типы повреждений молекул ДНК- Выявление радиационных повреждений ДНК сразу же после облучения стало возможным благодаря развитию современных методов биохимии, например метода ультрацентрифугирования лизированных клеток в градиенте плотности. Показано, что при облучении в дозе D0 на клетку приходится от 500 до 900 однонитевых разрывов полинуклеотидной цепи ДНК и около 60 двойных разрывов. На некоторых клеточных линиях показано, что факторы, модифицирующие репродуктивную гибель клеток, изменяют выход одно- и двухнитевых разрывов ДНК.
Прямые доказательства летальности разрывов, возникающих в ДНК, были получены в опытах с радиоактивными предшественниками тимина и других азотистых оснований. Их включение в ДНК приводит в дальнейшем к появлению одно- и двухнитевых разрывов и, как следствие, к репродуктивной гибели клеток.
. Воздействия, увеличивающие активность систем, репарирующих повреждения ДНК, повышают выживаемость летально облученных клеток. На различных типах клеток показано, что активация системы репарации ДНК повышает выживаемость. Напротив, ингибирование систем, воссоединяющих разрывы ДНК или репарирующих другие типы повреждений, сенсибилизирует клетку к действию радиации.
Интерфазная гибель клеток
Различные типы клеток, по-видимому, получают сходные начальные повреждения при действии сравнимых доз излучения, однако характер их гибели существенно различается. Клетки с высокой пролиферативной активностью гибнут после пострадиационного митоза. От момента облучения до деления их метаболическая активность сохраняется.
Медленно делящиеся клетки, клетки с ограниченной способностью к делению или неделящиеся клетки гибнут вскоре после облучения (в первые несколько часов или^же в первые сутки), и их гибель не связана с процессами клеточного деления — она
происходит в интерфазе. Важность изучения интерфазной гибели для радиобиологии объясняется той ролью, которую играет этот тип гибели в радиационном поражении млекопитающих. Лимфопе-ния,, инволюция органов, богатых лимфоидными элементами, гибель стволовых клеток костного мозга и эпителия крипт кишечника, поражение центральной нервной системы и другие проявления лучевой болезни возникают вследствие интерфазной гибели соответствующих типов клеток.
Погибшие клгтки выявляют на основании окрашиваемости специальными красителями (погибшие клетки теряют способность выводить эритрозин В), поглощения 51Сг, потребления кислорода, появления пикнозов ядер, подсчета ядросодержащих элементов и др. В зависимости от используемого метода тестируются различные этапы гибели клеток. Поэтому время появления погибших клеток, оцениваемое различными методами, может существенно отличаться.
Зависимость гибели от времени, прошедшего с момента облучения, подробно изучена в опытах с лимфоцитами и тимоцитами. Большая часть клеток в популяции гибнет в первые 2—3 ч после облучения, доля погибших клеток увеличивается со временем, т. е. одни облученные клетки погибают раньше других. Причины гетерогенности клеточной популяции по радиочувствительности неизвестны. Не исключено, что неодинаковая радиочувствительность связана с различным размером и возрастом, а значит, степенью дифференцировки тимоцитов и лимфоцитов.
Зависимость от дозы облучения интерфазной гибели отличае^л от доэовой зависимости репродуктивной гибели. Для быстроделя щихся клеток характерны сигмоидальные кривые «доза — эффект». В случае интерфазной гибели отмечают резкий излом кривых при переходе от малых к высоким дозам облучения: в области малых доз (вплоть до нескольких сотен рад) выживаемось резке падает с ростом дозы; в области больших доз с увеличением дозы облучения выживаемость уменьшается значительно медленнее.
Биохимические изменения в гибнущих клетках отражены в табл. V—1. Их принято разделять на три группы: изменения, связанные с механизмом образования АТФ; эффекты, обусловленные нарушением проницаемости мембран; биохимические изменения, связанные с дезорганизацией ядерных структур.
Наблюдаемые биохимические изменения представляют собой конечные звенья сложной цепи процессов, протекающих с того момента, как клетка получила начальное радиационное повреждение. До настоящего времени окончательно не установлена природа физико-химических процессов, приводящих к биохимическим и морфологическим изменениям и в конечном счете к интер-фазной гибели облученных клеток. Для решения этой проблемы необходимо выявить ведущие биохимические изменения, определяющие интерфазную гибель, исследовать физико-химические механизмы, лежащие в основе этой группы эффектов.
