Клеточная радиочувствительность

Ферментативная природа репарации определила и применение для ее изучения ингибиторов различных синтетических процессов. Однако при анализе их действия на молекулярном и клеточном уровнях получены весьма противоречивые результаты, что в основном определяется множеством метаболических процессов, обусловливающих репарацию особенно в клетках высших организмов.

Несмотря на многообразие репарационных процессов, весьма вероятно, что природа сублетальных и летальных повреждений одинакова. Согласно точке зрения М. Элкинда репарация в клетке начинается сразу после облучения, причем если повреждения не слишком тяжелы, то некоторые из них клетка может отрепарировать и, таким образом, сохранить жизнеспособность в смысле неограниченного размножения. Тяжелые же, множественные повреждения полностью отрепарировать клетке не удается. Если 2-е облучение отстоит во времени от 1-го, то таких тяжелых повреждений возникает меньше, ибо повреждения от 2-го облучения образуются в клетках, частично уже восстановившихся после 1-го облучения. В результате общее число повреждений оказывается меньшим, чем при эквивалентной дозе однократного облучения, и соответственно большим будет число выживших клеток. Следовательно, клетка, которая выживет после однократного облучения за счет репарации от потенциально летальных повреждений, вновь приобретает способность накапливать сублетальные повреждения, т.е. ее радиочувствительность становится такой же, как и у необлученной клетки.

Несмотря на привлекательность такого унитарного подхода и некоторые подтверждающие экспериментальные данные, нет достаточных оснований для его безоговорочного признания. Поэтому принятые термины остаются в силе, хотя может оказаться, что "отличия" сублетальных повреждений от потенциально летальных можно свести к различиям в методах их регистрации.

Выше было показано, что самые разнообразные лучевые реакции клетки (задержка митоза, индукция хромосомных аберраций, степень угнетения синтеза ДНК и др.) зависят от стадии ее жизненного цикла.

Теперь, завершая главу о клеточной радиочувствительности, следует ясно представлять, что вероятность летального исхода для облученной клетки определяется совокупностью многих факторов и процессов, а реализация последних, в свою очередь, зависит от ряда условий, в которых пребывает клетка в момент облучения, особенно от стадии клеточного цикла.

Выживаемость клеток при облучении их на разных стадиях цикла закономерно меняется, что свидетельствует о различии в радиочувствительности этих стадий. Самыми радиочувствительными клетки оказываются во время митоза. Дальнейшее изменение радиочувствительности несколько различно у разных видов клеток, однако, как правило, она минимальна (а выживаемость максимальна) при облучении в конце S-стадии, где радиочувствительность примерно на порядок ниже, чем при митозе (рис. III.17 А).

Такой характер изменения распределения радиочувствительности по циклу не универсален. Детальное изучение последствий облучения клеток китайского хомячка линии V-79, проведенное У. Синклером, обнаружило у них только один максимум радиорезистентности, приходящейся на конец S-периода (рис. III.17 Б). Выживаемость клеток, облученных в этот момент, в 40 раз выше, чем при облучении в митозе. Особняком находятся данные, полученные при изучении различных линий клеток L (фибробластов мыши), у которых период G₁ намного радиорезистентнее, чем периоды S и G₂.

Рис. III.17. Радиочувствительность клеток на разных стадиях цикла. A - клетки HeLa; Б -- китайского хомячка линии V-79 (по У. Сннклеру, 1970)

Рис. III.18. Радиочувствительность отдельных стадий цикла клеток китайского хомячка линии V-79 при разных дозах облучения (обозначены цифрами у кривых, Гр) (по У. Синклеру, 1970)

Рис. III.19. Кривые выживаемости клеток китайского хомячка линии V-79 при облучении на разных стадиях цикла (по У. Синклеру, 1970)

Таким образом, в обычной асинхронной популяции клетки могут быть подразделены на ряд субпопуляций с разной радиочувствительностью. Зная чувствительность клеток на разных фазах цикла и долю клеток в каждой из этих фаз, можно рассчитать радиочувствительность всей популяции. Следовательно, радиочувствительность ткани и клеточной популяции может быть изменена рядом факторов, меняющих распределение клеток по стадиям цикла (такое воздействие называется синхронизацией), даже если чувствительность самих клеток при этом не меняется. Следует иметь в виду еще одно обстоятельство, которое не всегда учитывается даже в специальной литературе. Оказывается, что различия в радиочувствительности отдельных фаз цикла выражены в разной степени при разных дозах облучения.

Причина этого явления состоит в изменении формы кривых выживаемости клеток, облученных на разных стадиях цикла. При переходе от митоза к стадии S способность к репарации возрастает - увеличиваются плечо и экстраполяционное число п и снижается радиочувствительность - уменьшается наклон кривой выживания и соответственно увеличивается D₀ (рис. III.19, табл. III.5).

Таблица III.5. Параметры кривых выживания клеток китайского хомячка при облучении на разных стадиях цикла (по У. Синклеру, 1970)

клетка радиоактивный облучение митоз

Различия в выживаемости сильно увеличиваются с возрастанием дозы облучения, что и приводит к зависимости, изображенной рис. III.18.

В настоящее время отсутствуют адекватные методы оценки основных радиобиологических параметров покоящихся клеток in vivo. Соответствующие данные об этих свойствах получены в основном путем экстраполяции результатов экспериментов с облучением стационарных культур, используемых в качестве модели покоящихся клеток. Согласно этим данным если и существуют различия в радиобиологических свойствах между клетками, покоящимися и находящимися в цикле, то они невелики. Например, есть сведения о том, что клетки в стационарном состоянии не восстанавливаются от сублетальных повреждений. Однако клетки приобретают эту способность в том случае, если после 1-го o6лучения их поместить в оптимальные условия развития -- в свежую полноценную среду с небольшой плотностью клеток. Известны данные и об отсутствии различий в лучевых реакциях покоящихся клеток in vivo. Например, установлена одинаковая степень радиочувствительности хромосом покоящихся и делящихся клеток печени. Анализ и оценка этих работ будут проведены в соответствующих главах при рассмотрении вопросов восстановления организма и отдаленных эффектов облучения.

Тому, кто упорно ищет, часто удается что-нибудь обнаружить, хотя и не всегда именно то, что он ищет.

А. Моруа

Можно ли искусственно модифицировать радиочувствительность биологических объектов: сделать их по желанию более устойчивыми к действию излучения или, напротив, усилить их поражение? Средства ослабления и усиления лучевых реакций; протекторы и сенсибилизаторы. Количественные критерии модификации радиочувствительности. Кислород - универсальный радиомодифицирующий агент. Кислородный эффект.

Размещено на Allbest.ru