Радіобіологія

1) стабільні (перманентні) - не здатні до оновлення; чисельність клітин у таких клітинних популяціях формується на початку їх диференціювання, після чого клітини втрачають здатність до поділу, перетворюються у перманентні клітини;

2) проліферуючі - здатні не тільки до оновлення, а і до збільшення чисельності клітин;

3) оновлювані - популяції, чисельність яких за рахунок поділу клітин постійно відновлюється, здійснюється клітинний гомеостаз.

Критичні тканини

Клітинні популяції різних типів істотно відрізняються радіостійкістю. Криві дозових залежностей виживаності клітин і клітинних популяцій не збігаються: виживаність клітинної популяції характеризується вищою радіостійкістю, ніж виживаність окремих клітин. Тому існують поняття клітинної і клітинно-популяційної виживаності. Причиною підвищеної радіостійкості клітинної популяції є здатність до відновлення чисельності за рахунок проліферації. Внаслідок того, що в багатоклітинному організмі радіостійкість різних клітинних популяцій і, відповідно, різних тканин різна, променевого ураження зазнають насамперед найрадіочутливіші тканини - тек звані критичні тканини. До критичних тканин у вищих тварин належать кістковий мозок, у рослин - меристеми.

Радіостійкість і клітинний цикл

У різні фази мітотичного циклу радіочутливість клітини істотно відрізняється, що було продемонстровано на багатьох еукаріотичних клітинах як тварин, так і рослин. Зміни радіочутливості клітини під час проходження нею шляху від поділу до поділу виявляють і в прокаріот. Для дослідження цих змін використовують клітинні популяції, в котрих у будь-який момент всі клітини перебувають в одному і тому ж самому пункті клітинного циклу. Такі клітинні популяції називають синхронними. Визначаючи D₀ для різних моментів клітинного циклу, дістають криві, які характеризують залежність радіочутливості клітин від їхнього положення в цьому циклі. Найвищу радіостійкість клітини мають у пресинтетичній фазі циклу, а найнижчу - в реплікативній. У клітинній популяції HeLa найвища радіостійкість властива клітинам, які в момент опромінення перебували на початку пресинтетичної фази, а найнижча - в момент переходу від пресинтетичної фази до синтетичної. Інший пункт у циклі, де клітини мають знижену радіостійкість - це початок мітозу. У китайського хом'ячка найбільш радіочутливими клітини виявилися в мітозі і у постреплікативній фазі, а найбільш радіостійкими - наприкінці фази S. У різних видів рослин залежності радіостійкості клітин від фази клітинного циклу неоднакові, але дуже виразні. Наприклад, клітини меристеми кореня гороху найбільш радіостійкі є у фазі G₁, а найбільш чутливими - під час переходу S - G₂. У водорості едогонії клітини найбільш радіостійкі на початку фази S, а найбільш чутливі - під час переходу G₂ - М. Клітини Т-1 людини характеризуються максимальною радіостійкістю в ранній пресинтетичній та пізній синтетичній фазах циклу. У випадку опромінення важкими ядрами неону та аргону ці максимуми спостерігаються дещо раніше, ніж за дії рентгенівських променів. Варіювання значень радіостійкості клітин у різні фази клітинного циклу виявляється не лише за змінами проліферативної виживаності клітин, а й за проявами інших радіобіологічних реакцій, наприклад, за інтенсивності індукції мутаційних змін. Так, у випадку опромінення клітин у синтетичній фазі збільшується кількість мутацій у чотири рази. Найбільша онкогенна дія іонізуючого випромінювання спостерігається у випадку опромінення клітин, які перебувають у досить вузькому інтервалі G₂-фази. Зміна радіочутливості клітин залежно від фаз клітинного циклу в момент дії випромінювання пояснюється зміною кількості і форми ДНК, зміною конденсації хроматину, зміною компактизації хромосом, зміною концентрації в ядрі природніх сульфогідрильних сполук, репараційними процесами, що мають різну активність у різні фази клітинного циклу.

Синхронні і асинхронні клітинні популяції мають різну радіостійкість. Асинхронізація клітинної популяції пояснюється різною тривалістю мітотичного циклу клітин у популяції. Слід розрізняти ідивідуальну й середню тривалості клітинного циклу. Зазвичай, експериментально визначають середню тривалість циклу. Зміни тривалості циклу найчастіше відбуваються за рахунок тривалості G₁-фази. Наприклад, в апікальній меристемі кореня кукурудзи тривалість G₁-фази коливається в межах від 0 до 135 год. За умов, коли тривалості клітинних циклів у популяції суттєво відрізняються, неминуча спонтанна асинхронізація клітинної популяції. Є і спеціальні механізми асинхронізації клітинних популяцій. Процес асинхронізації має винятково важливе значення - він підвищує стійкість клітинних популяцій за несприятливих умов. Різноманітність індивідуальних тривалостей клітинних циклів контролюється позиційною інформацією. Оскільки зі збільшенням тривалості G₁-фази радіостійкість клітини зростає, то висока ступінь забезпечення репопуляції може досягатися в тому випадку, коли є особливі клітини, які або мають дуже тривалу G₁-фазу, або, не втрачаючи властивостей камбіальності, перебувають поза клітинним циклом, тобто, залишаючись меристемними, не зазнають ні поділів, ні диференціації. Стан клітини поза циклом є оборотним припиненням їх руху мітотичним циклом. Вважають, що в стан поза циклом клітини можуть переходити відразу після мітозу, на початку G₁-фази. Такі клітини називають G₀-клітинами. Як клітини, що перебувають у стані відносного спокою, вони характеризуються підвищеною радіостійкістю і можуть забезпечувати репопуляційне відновлення клітинної популяції. G₀-клітини містяться в більшості твірних тканин, і це зумовлює їх підвищену радіостійкість. Наявність G₀-клітин у злоякісних пухлинах ускладнює радіаційне пригнічення їх росту, бо ці клітини у відповідь на інактивацію клітин, що активно проліферують, повертаються в цикл і спричинюють репопуляційне відновлення тканини. У нормі клітинні потоки в твірній тканині після мітозу роздвоюються: одна частина клітин не виходить з клітинного циклу, інша - просувається в напрямку до диференціації. У стаціонарному стані клітинний гомеостаз досягається тоді, коли є співвідношення клітин, які просуваються двома зазначеними шляхами, становить 1:1. У цьому випадку підтримується постійна чисельність клітин у твірній тканині та інтенсивність клітинного потоку в бік диференціації. За рахунок деякої частини клітин підтримується запас G₀-клітин. Внаслідок опромінення, коли інактивуються клітини, що перебувають у більш радіочутливих фазах клітинного циклу, індукується процес репопуляції, який розпочинається входженням G₀-клітин у клітинний цикл і відновленням чисельності клітин, що активно проліферують (таку групу клітин називають клітинний пул або компартмент). У деяких меристемах виявлено сукупчення G₀-клітин в окремі острівці. Ці сукупчення, що називаються центри спокою, часом налічують тисячі клітин кожен і становлять спеціалізований орган репопуляційного відновлення. Формування цього органа відбувається у найпочатковіші моменти утворення меристеми в зародковому кореню. У випадку загибелі ініціалей апікальної меристеми, що активно проліферують, клітини центру спокою перебирають на себе їхні функції, переходячи до активного поділу і забезпечують репопуляційне відновлення меристеми. Це було доведено дослідами з використанням трансплантації. У меристемах виявлено і клітини з подвоєним генетичним матеріалом, які тривалий час не вступають в мітоз. Це G₂-клітини, які затримались у своїй фазі, перебувають у стані спокою. Ці клітини забезпечують більш термінове відновлення чисельності клітин, що активно проліферують. Репопуляція дуже поширена в природі як спосіб швидкого збільшення чисельності клітин у твірній тканині після відповідного ушкодження. Так висока радіостійкість синьо-зелених водоростей частково зумовлена дуже щедрим резервуванням репопуляційного відновлення. Є два механізми регулювання репопуляційного процесу - безперервний і пороговий. За безперервної регуляції малі зменшення чисельності субпопуляції, компартменту клітин, що активно проліферують, спричинюють залучення в репопуляцію відповідної кількості G₀-клітин. Пороговий механізм регуляції полягає в тому, що для спонукання G₀-клітин до переходу в проліферативний компартмент необхідно, аби в останньому залишилася певна частина активних клітин від їх початкової кількості. Ця частина клітин і визначає появу сигналу, що провокує репопуляцію. В регуляції репопуляції є поріг, який визначається числом клітин, що зберегли здатність до проліферації. Відповідну порогову чисельність клітин називають критичною масою популяції проліферативного компартменту.

Вступ клітини в мітоз регулюється фактором сприяння мітозу (MPF) - комплексом двох протеїнів - р34^cdc2 та цикліну В. Фактор сприяння мітозу фосфорилює ключові білки - гістони та інші ядерні білки, які беруть участь у конденсації хромосом і розчиненні ядерної оболонки. Протеїн р34^cdc2 причетний до контролю переходу клітини від постсинтетичної фази до мітозу. В цьому беруть участь і два протеїни - цикліни А і В, вміст яких осцилює протягом мітотичного циклу. Концентрація цикліну А досягає максимуму дещо раніше, ніж цикліну В. Циклін А відіграє дуже важливу роль у реплікативному синтезі ДНК (хоча механізм його участі в цьому процесі остаточно не з'ясовано), крім того, циклін А причетний до G₂-M переходу. У подальшому, під час переходу від метафази до анафази, циклін В деградує, а причетні до регуляції руху клітини циклом протеїни зазнають дефосфорилювання. Внаслідок дії іонізуючої радіації блокується або вповільнюється перехід G₂-M, і клітини зупиняються у фазі G₂. Це спричинюється гальмуванням синтезу цикліну В і втратою кіназної активності комплексу з протеїном р34^cdc2 щодо фосфорилювання гістону Н1. Експресія цикліну А не стримується опроміненням. Індукція блокування клітин у фазі G₂ зумовлюється також інактивацією фактора MPF, пов'язаного з блокуванням експресії цикліну В. У клітинах різного типу спостерігаються різні комбінації процесів, внаслідок яких у постсинтетичній фазі опромінення гальмує просування циклом. У дріжджів мутація Rad 9 не спричинює зупинки клітин у переході G₂-M. Вважають, що функція гена Rad 9 полягає у сигналізації про появу ушкоджень, ліквідація яких вимагає зупинки просування клітини мітотичним циклом. До зупинки клітин у фазі G₁ причетні гени р53 і gadd45. Якщо має місце мутація гена р53, опромінення не зупиняє клітини в пресинтетичній фазі циклу. Функція цього гена пов'язана із сигналізацією переходу клітин до апоптозу або до репарації ДНК для запобігання нестабільності геному й трансформації клітини. Ген р53 - це свого роду “охоронець геному” і “молекулярний полісмен”. Під впливом опромінення посилюється експресія гена gadd45, що також визначає зупинку в просуванні клітин циклом у G₁-фазі. Внаслідок дії іонізуючої радіації на клітини спостерігається також затримка S-фази, що спричинена депресією синтезу ДНК, яка має двофазний характер і складається з радіочутливої та радіостійкої компонент. Швидкість нарощування волокна ДНК зменшується в міру зростання дози. Розміри мішені збігаються з об'ємом кластеру репліконів. Відомо, що продукти Rad-генів регулюють ініціацію репліконів ДНК. Оскільки в мутантних за цими генами клітин опромінення навіть у дуже високих дозах не вповільнює S-фазу, ці гени причетні до радіаційного пролонгування синтетичної фази саме через блокування ініціації репліконів. Проходження треку через ядро блокує ініціацію цілого кластеру репліконів. До гальмування синтезу ДНК опроміненням причетний ген ras, який бере участь у трансдукції сигналу, котрий впливає на реплікативний синтез ДНК. Всі ці явища є наслідком впливу радіації на регуляторні системи мітотичного циклу, а не відповіддю на прямі ушкодження певних ультраструктур. Це підтверджується відсутністю згаданих ефектів у мутантних форм клітин, дефектних за генами, що відповідають за регуляцію клітинного циклу.

Отже, внаслідок дії радіації в клітині формується сигнал тривоги. Основним наслідком реалізації сигналу тривоги є поява ДНК-залежних протеїнкіназ. р53 є головним субстратом фосфорилювання і активує різні події: входження клітини в апоптоз, утворення блоків у мітотичному циклі шляхом індукції синтезу фактора зупинки росту (gadd45) протеїну р21, який внаслідок інгібіювання циклінзалежних кіназ спричинює зупинку клітин у пункті G₁-S і запобігає фосфорилюванню протеїну pRb, що гальмує активність необхідного для здійснення S-фази специфічного фактора транскрипції.

Клітинна селекція

Для організму в цілому і клітинної популяції зокрема важливо вилучити клітини з генетичними вадами з клітинних потоків. Якщо клітини з генетичними вадами не поступаються за здатністю до поділу нормальним клітинам, то клітинна популяція є носієм генетичного вантажу, який може бути небезпечним як для організму так і для виду в цілому. Позбавлення клітин участі в підтриманні безперервності клітинних ліній називають клітинною селекцією або елімінацією ушкоджених клітин. Розрізняють гаплонтну і диплонтну клітинні селекції - селекції відповідно гамет і соматичних клітин. Суть гаплонтної селекції полягає в тому, що гамета, яка є носієм генетичних вад, стає нежиттєздатною, тому не бере участі в процесі запліднення. У соматичних клітинах рецесивні мутації накопичуються і елімінація при цьому не відбувається, бо життєздатність забезпечується домінантним алелем. Вилучення соматичних клітин з клітинних потоків досягається хромосомними абераціями, які роблять неможливим поділ клітин. Таким чином, диплонтна селекція є менш радикальною стосовно очищення клітинних популяцій від клітин з генетичними вадами.

До важливих характеристик твірної тканини належать клітинні втрати. Фактор клітинних втрат (ФКВ) можна обчислити за формулою:

ФКВ = 1 - Т_р / Т_d

Де Т_р - час подвоєння числа клітин, визначений за тривалістю клітинного циклу окремої клітини й фракції росту;

Т_d - час, що витрачається на подвоєння об'єму тканини або пухлини.

ФКВ характеризує втрату потенціалу росту для твірної тканини або пухлини.

Дозу, летальну для клітин, що перебувають у найрадіочутливішій фазі клітинного циклу, називають кондиціонуючою. Внаслідок опромінення в кондиціонуючій дозі відбувається часткова синхронізація проходження циклу клітинами, що вижили після опромінення. Якщо під час другого опромінення клітини перебувають у радіочутливій фазі циклу, то вся клітинна популяція може загинути. Проте, якщо друге опромінення збігається з перебуванням синхронізованої клітинної популяції в радіостійкій фазі циклу, то ця популяція збережеться.

Вихід генетичних ушкоджень внаслідок дії іонізуючого випромінювання в малих дозах не можна вважати наслідком прямої дії радіації на ДНК клітини, бо радіаційно-хімічні виходи відповідних реакцій значно нижчі за частоту мутаційних змін. Крім того, крива дозової залежності виходу генетичних ушкоджень має мінімум у зоні малих доз. Отже, є підстави вважати, що опромінення в малих дозах певним чином впливає на процес формування мутаційних змін у клітинах. Ця обставина зумовила формування концепцій програмованої ініціації генетичних дефектів у спеціалізованій субпопуляції клітин, яку названо клітинами еволюційного резерву. При цьому вважалося, що генетично запрограмована ініціація генетичних ушкоджень є еволюційно закріпленим способом збільшення мінливості на фоні достатньо високої надійності геному, яка властива більшості диплоїдних клітин еукаріот.

РАДІАЦІЙНИЙ СИНДРОМ

Реакція вищих тварин і людини на дію іонізуючого випромінювання розпочинається з радіаційного ушкодження клітин, що проявляється в проліферативній загибелі клітин у твірних тканинах або в порушенні функцій клітин у диференційованих спеціалізованих тканинах. Якщо клітина, яка стала мішенню для влучання випромінювання, але не зазнала повної репарації чи елімінації, започатковує клітинну лінію, яка або призведе до утворення гамет, або ж проявить наслідки індукованої опроміненням трасформації, то реакція на опромінення виражатиметься в стохастичному віддаленому ефекті - генетичних змінах або канцерогенезі. Критичні тканини, радіаційне ушкодження яких внаслідок опромінення спричинює розвиток радіаційного ураження, можна виявити, досліджуючи залежність між дозою опромінення та проміжком часу від моменту опромінення до загибелі організму. Це класична радіобіологічна дозова функція. Крива такої залежності має складний, багатоступінчастий характер. За зростанням дози від 0 до 2 Гр життя опромінених щурів не зазнає змін. Цей інтервал доз відповідає їхнім допороговим значенням. Подальше зростання доз супроводжується дуже різким скороченням тривалості життя тварин, яке за дози 4 Гр становить лише 20 діб. За ще вищих доз тривалість життя опромінених тварин залишається на такому самому рівні, але за дози 8 Гр вона знову різко скорочується до 3-4 діб. За подальшого зростання дози до 50 Гр тривалість життя така сама, як і за опромінення в дозі 8 Гр. Якщо ж доза перевищує 50 Гр, то тривалість життя знову різко скорочується. За дуже високої дози порядку 1000 Гр тварина гине в момент опромінення. Як видно, на кривій виділяються три компоненти радіаційного ураження. Кожній з них відповідає сукупність ознак хворобливого стану - синдромів радіаційного ураження, в основі кожного з яких лежать ушкодження клітин певних тканин. Розбіжності інтервалів доз, у межах яких проявляються зазначені синдроми радіаційного ураження, пояснюється тим, що істотно відрізняється радіочутливість клітин, інактивація яких спричинює загибель тварини внаслідок прояву відповідного синдрому. Так, найчутливішими є клітини, із загибеллю яких пов'язаний синдром І; найменш чутливими є ті клітини, інактивація яких супроводжується синдромом ІІІ. Загибель тварин внаслідок розвитку синдрому ІІІ настає скоріше, ніж за синдрому ІІ, а тим паче за синдрому І, а тому в результаті опромінення у великих дозах тварина гине, демонструючи прояв синдрому ІІІ, бо синдроми І і ІІ не встигають реалізуватися. Синдром І спричинений інактивацією клітин кровотворної тканини кісткового мозку, тому його називають кістково-мозковим або гемопоетичним синдромом. Синдром ІІ відображає наслідки променевого ураження клітин, функція яких полягає в забезпеченні оновлення клітин епітелію кишківника, тому його називають гастроінтестинальним синдромом. Синдром ІІІ розвивається внаслідок ушкодження нервових клітин центральної нервової системи, тому його називають нервово-паралітичним синдромом або синдромом центральної нервової системи (ЦНС-синдром). Загибель тварин безпосередньо в момент опромінення в дуже високій дозі зумовлена масовим радіаційно-хімічним перетворенням молекул, що робить неможливим функціонування будь-яких клітин. Цю форму загибелі називають молекулярною або смертю під променем.

Кістково-мозковий синдром

Причиною розвитку цього синдрому є ушкодження популяції стовбурових клітин системи кровотворення, розташованих у кістковому мозку. Розрізняють червоний кістковий мозок, в якому переважає кровотворна мієлоїдна тканина, та жовтий, що складається в основному з жирової тканини. До складу кісткового мозку входять стовбурові кровотворні клітини, які дають початок усім формам кров'яних та лімфоїдних клітин. Частка стовбурових клітин у червоному кістковому мозку не перевищує 0,1 % всіх його клітин. Основу кісткового мозку становить ретикулярна тканина, яка утворює так зване кровотворне мікрооточення - комплекс мікроанатомічних, гуморальних та інших факторів, що забезпечують розмноження і диференціювання клітин крові. Найчутливішими до дії випромінювання є стовбурові клітини органів кровотворення, клітини-попередники цих органів та лімфоїдні клітини. За відсутності факторів росту строми ці клітини приречені на загибель. Продуцентами гемопоетичних факторів росту є В-лімфоцити, які гинуть після гострого опромінення кісткового мозку. Некротизовані рештки клітин захоплюються локальними фагоцитами. Ці процеси спричинюють ослаблення міжклітинних взаємодій, зокрема контактів між гемопоетичними стовбуровими клітинами й клітинами строми, а також зниження забезпечення стовбурових клітин факторами росту, зокрема інтерлейкіном І. Дещо стійкішими є мієлоїдні клітини, що дозрівають - мегакаріоцити, моноцити, макрофаги. Після опромінення чисельність клітин у периферійній крові поступово зменшується. Зниження клітинної репродукції тим більше, чим вища доза опромінення. Для проходження етапів формування зрілої клітини крові в паростку потрібен деякий час, який називають транзитним. Якщо наявне перевищення певного значення дози репопуляційне відновлення клітинної репродукції не відбувається. Процес розвитку радіаційного кістково-мозкового синдрому поділяють на два етапи: 1) від моменту опромінення до виникнення вторинної аплазії - недостатності чисельності клітин периферійної крові; 2) розвиток аплазії та післярадіаційне відновлення. Наявність цих етапів пояснюється розвитком індукованих опроміненням процесів у двох здатних до самопідтримання клітинних систем кісткового мозку. Перший етап пов'язаний з тим, що клітини, які дозрівають, втратили здатність до активного самовідтворення, другий - охоплює процеси, зумовлені функціонуванням стовбурових клітин, котрі мають високий потенціал щодо самовідтворення, а отже, до відновлення кровотворної тканини. Для еритроцитів людини транзитний час t_tr мало залежить від дози. Так, за експериментальними даними:

t_tr = 33,9 е^-0,0919D

Стовбурова клітина здатна сприймати сигнал на формування певного типу клітин периферійної крові, і цей процес, який називається комітацією, визначає інтенсивність потоків клітин за різними напрямами диференціації. Опромінення впливає на комітацію, що проявляється в зміні співвідношення між різними типами клітин периферійної крові. З усіх клітин кісткового мозку найрадіочутливіші - еритробласти (попередники еритроцитів). За кілька годин після опромінення спостерігається зменшення їх чисельності, яка досягає мінімуму на третій день після опромінення. Мієлоцити дещо стійкіші за еритробласти. Їхня радіочутливість змінюється в різних фазах дозрівання. Мітоз пригнічується в молодих мієлоцитах. Помітні зміни кількості тромбоцитів відбуваються внаслідок опромінення в дозах понад 0,5 Гр. Спостерігаються також зміни концентрації протеїнів у плазмі: зростає вміст б₁-, б₂-, б₃-фракцій глобулінів, підвищується співвідношення між глобулінами та альбумінами. Швидкість надходження еритроцитів у периферійну кров (g_D) за опромінення пропорційна числу комітованих клітин червоного паростка крові, які залишилися неушкодженими після опромінення:

g_D = g_N e^-D/D₀

де g_N - темп загибелі еритроцитів у нормі.

Вважають, що темп виходу еритроцитів з периферійної крові при опроміненні такий самий як і в нормі. Тоді швидкість зменшення чисельності еритроцитів у периферійній крові:

dy/dt = g_D - g_N = g_N e^-D/D₀ - g_N = g_N (e^-D/D₀ - 1)

Причина загибелі тварин і людини внаслідок кістково-мозкового синдрому полягає в нашаруванні вторинних захворювань у відповідь на зменшення клітин периферійної крові. В загальному випадку загибель внаслідок ураження системи кровотворення відбувається за такою схемою: ушкодження кісткового мозку > втрата кістковим мозком спроможності генерувати білі кров'яні клітини і тромбоцити > зменшення кількості лейкоцитів і тромбоцитів у периферійній крові > втрата клітинного механізму протибактеріального захисту, крихкість кров'яних судин та геморагія > бактеріальна інфекція та кровотеча > смерть.

Гастроінтестинальний синдром

Причиною розвитку цього синдрому є радіаційне ураження клітинної популяції вистильного епітелію шлунка і кишківника. Радіаційне ушкодження шлунково-кишківникового тракту супроводжується дуже істотними порушеннями функцій інтестини. Це проявляється в розвитку низки патологічних станів, оскільки вповільнюється або зовсім припиняється оновлення інтестинальних клітин. В епітелії тонкого кишківника виділяють 5 основних типів клітин: циліндричні (або всмоктувальні), келихоподібні, екзокриноцити, клітини Панета, ентерохромофіноцити. Початок усім популяціям цих клітин (ентероцитів) дають крипти, в базальній частині яких є стовбурові клітини. Внаслідок опромінення стовбурові клітини ушкоджуються, що змінює кінетику клітинних популяцій інтестини й спричинює прояв гострого радіаційного синдрому. Перша найвиразніша зміна в опроміненій інтестині - поява невдовзі після опромінення апоптозних клітин, які зосереджені переважно в зоні стовбурових клітин крипти. Тривалість мітотичного циклу в більшості клітин крипт після опромінення скорочується. Поява чисельних хромосомних аберацій супроводжується втратою цим компартментом клітин здатності виконувати функції поповнення новими клітинами інших клітинних компартментів ворсинок. В епітеліальному шарі є клітини, які мігрують із власної пластинки. До них належать лімфоцити, макрофаги, мононуклеарні клітини. Вони також є чутливими до дії випромінювання, у зв'язку з чим в опромінених тварин і людини залежно від дози тією чи іншою мірою ослаблюється захисна функція інтестини стосовно інфекційних мікроорганізмів та знижується бар'єрна функція щодо токсичних речовин.

Синдром ЦНС

У випадку опромінення в дозах порядку десятків грей швидка загибель настає внаслідок ураження клітин центральної нервової системи (ЦНС). Оскільки нервові клітини є глибоко диференційованими і не діляться, синдром ЦНС відображає порушення функціонування нейронних мереж, зумовлене ушкодженням клітинних мембран. Зміни мембран під дією іонізуючого випромінювання відбуваються дуже швидко, і тому для розвитку синдрому ЦНС не потрібно багато часу, на відміну від гемопоетичного чи гастроінтестинального синдрому. Чим вища доза опромінення, тим скоріше настає смерть від синдрому ЦНС. У людини синдром ЦНС розвивається так: прояв синдпрому спостерігається у випадку опромінення в дозах від 50 до 100 Гр; реакція проявляється через 2 год після опромінення і досягає максимуму через 8-24 год; синдром проявляється в церебральному васкуліті (запалення стінок кровоносних судин), менінгіті (запалення оболонок головного мозку), плекситі судинної оболонки ока (запалення нервового сплетіння); розвивається пікноз клітин у мозочку і базофільних клітин гіпофізу; ушкоджуються кровоносні судини, порушуються механізми кровопостачання мозку, відбувається розбалансування електролітів у мозку; смерть настає через 1-2 доби. При опромінення в дозах, що не спричинюють швидкого летального кінця, загальне радіаційне ураження організму проявляється у формі комплексного гострого радіаційного синдрому, в якому поєднуються функціональні прояви радіаційного ураження кількох систем: спостерігаються поєднання гемопоетичного та гастроінтестинального синдромів.

Внаслідок дії особливо великих доз опромінення настає молекулярна загибель, що часто відбувається в момент опромінення. Причина смерті під променем полягає в цілковитій втраті всіма клітинами здатності до нормального функціонування через масові радіаційно-хімічні ушкодження молекул нуклеїнових кислот, білків, ліпідів, розпад надмолекулярних структур.

Синдром гострого опромінення у ссавців

У випадку опромінення в дозах, які не перевищують 3 Гр, багато органів зазнає негативних змін і організм може загинути в період до 30 днів після опромінення. Опромінення в дозах від 3 до 9 Гр, залежно від радіочутливості виду, спричинює летальний кінець, що, як правило, настає між 10-тим і 15-м днями після опромінення. У більшості опромінених індивідів чітко проявляються зміни в чисельності клітин крові та ушкодження кровотворної системи. В широкому інтервалі доз від 9 до 100 Гр більшість тварин помирає між 3-тім та 5-тим днями після опромінення. Протягом зазначеного періоду спостерігаються зміни в травному тракті, і летальний кінець зумовлених саме цим.

Опромінення людини в дозах, що перевищують 0,5 Гр, супроводжується типовою системою симптомів, характерних для променевої хвороби. Гемопоетичний синдром, який проявляється в атрофії кровотворної системи, відповідає дозам опромінення до 5 Гр. При цьому розвивається лейкопенія (зменшення числа лейкоцитів), тромбопенія (зменшення числа тромбоцитів), анемія (зменшення кількості еритроцитів та гемоглобіну). Гастроінтестинальний синдром спостерігається після опромінення людини в дозах 5-20 Гр і проявляється в діареї, анорексії, нудоті. За дози 10 Гр смерть настає на третій день після опромінення. Синдром ЦНС розвивається після опромінення в дозах понад 30 Гр і проявляється в неврологічних, поведінкових та психічних реакціях. Спостерігається головний біль, кволість, підвищена активність, прострація, запаморочення. Смерть настає за 2-3 дні.

Системна відповідь організму на опромінення

Під впливом опромінення припиняється поділ клітин, це спричинює дегенеративні зміни тканин, і такі явища, як геморагія або зводнення тканин, порушення проникності клітин. Ушкоджені клітини підпадають фагоцитозу. З часом мітотична активність клітин може підвищитись, завдяки чому може відновитися фунціональна здатність тканин або органа. Разом з тим протягом довгого часу, іноді років після опромінення можуть відбуватися вторинні зміни клітин паренхіми, що є наслідком ушкоджень судинної та сполучної тканин. Ці пізні ефекти супроводжуються відповідними порушеннями фізіологічних функцій.

Дуже чутливі до дії опромінення статеві клітини та їх попередники. Опромінення дуже впливає на фертильність. Якщо доза досягає такого значення, за якого інактивуються всі стовбурові клітини сперматогенезу (сперматогонії), то виникає повна стерильність. Внаслідок часткової інактивації цих клітин утворюються аномальні спермії і розвивається фунціональна стерильність. Клітини сперматогоніїв дуже чутливі до дії іонізуючих випромінювань - напівлетальна доза гамма-радіації для них становить близько 40 сГр. Дуже високою є біологічна ефективність нейтронів - значення ВБЕ в цьому випадку перевищує 4. Внаслідок багаторазового опромінення в порівняно малих дозах істотно знижується інтенсивність репродукції пресперматоцитів. Після припинення опромінення кількість цих клітин може відновлюватись, якщо б частково зберігся компартмент стовбурових клітин. Репродуктивна функція тварин і людини порушується за опромінення в дуже малих дозах (біля 0,5 Гр), і для відновлення життєздатності сперматозоїдів потрібно багато часу. Радіаційне враження яйцеклітин розвивається інакше, ніж порушення сперматогенезу. У вищих тварин і людини після народження в жіночих статевих залозах немає компартменту стовбурових клітин, і тому клітини цих залоз мають більш високу радіостійкість порівняно з клітинами сперматогенезу. Але через відсутність стовбурових клітин популяція яйцеклітин не може відновлюватись.

Судини серця, великі артерії і вени є радіостійкими, а капілярні судини, навпаки, дуже радіочутливі, що зумовлено низькою радіостійкістю ендотелію. Ендотелій характеризується високою мітотичною активністю і ушкоджується за опромінення в помірни дозах, що морфологічно проявляється набряканням клітинного шару. Це спричинює блокування капілярних порожнин. За опромінення в малих дозах може ушкоджуватися невелика кількість клітин ендотелію. Це стимулююче впливає на темпи поділу решти клітин, внаслідок чого розвивається надкомпенсаторна гіперплізія, і нагромадження клітин можуть закупорювати капіляри. У випадку загибелі клітин ендотелію простежується тенденція до утворення згустків, які блокуватимуть капілярні порожнини.

Зародковий шар шкіри (що містить стовбурові клітини) характеризується високою радіочутливістю - вже за опромінення в дозі 0,35 Гр темпи поділу клітин у цій зоні істотно знижуються. Фолікули волосся також є радіочутливими. Після опромінення щурів в середніх дозах за 1-3 тижні відбувається епіляція - випадання волосся. Відновлення волосся може відбутися через місяць після опромінення. Аналогічний процес відбувається і у людини.

Сполучна тканина за своїми властивостями належить до радіостійких систем організму. Але навіть за малих доз опромінення змінюється проникність сполучної тканини , що зумовлює зміну її поглинальної здатності. Ці зміни відображають індуковану опроміненням деполімеризацію мукополісахаридів, які становлять основну речовину сполучної тканини.

Кістки, що не ростуть, є порівняно радіостійкими, але пластинки росту, які розташовуються в епіфізах, ушкоджуються за опромінення в середніх дозах.

Сечовидільна система є порівняно радіостійкою. Можуть спостерігатися вторинні зміни, зумовлені ушкодженням дрібних кровоносних судин. М'язи - найрадіостійкіші тканини тіла. Некроз цих тканин спостерігається у дуже великих дозах - понад 720 Гр. Нервова система є дуже радіостійкою. Внаслідок опромінення в дозах порядку 10-20 Гр через кілька місяців чи навіть років після опромінення розвивається так званий відтермінований некроз, спричинений індукованими опроміненням змінами клітин глії та порушенням проникності кровоносних судин.

Вплив іонізуючого випромінювання на плід людини і тварин

Радіочутливість плоду а також його окремих органів набагато вища, ніж організму після народження. У людини ембріон в період від запліднення до імплантації (на 11 день після запліднення) надзвичайно чутливий до опромінення, і дози 0,05-0,15 Гр є для нього летальними. Опромінення в цій дуже ранній стадії впливає на виживаність за правилом “все або нічого”, але генетична дія випромінювання є безпороговою. Стадія основного органогенезу триває з 11 по 41 день ембріонального розвитку.Опромінення навіть у дуже малих дозах протягом перших двох тижнів вагітності часто спричинює спонтанні аборти або формування аномалій розвитку. Між 3-тім і 6-тим тижнями вагітності, коли формуються головні системи органів, опромінення навіть у малих дозах може спричинити значні аномалії розвитку. Після 41 дня розвитку ембріон стає радіостійкішим, але і в цей період розвитку підвищену радіочутливісь мають нейробласти та зародкові клітини, тому опромінення в цей період розвитку впливає в першу чергу на формування нервової системи та репродуктивних органів.

Ушкодження головного мозку належать до типових ефектів опромінення ембріона та плоду й проявляються в мікроцефалії, ментальній недорозвиненості, заниенні здатності до навчання, погіршенні нейромускулярних зв'язків. Нейрогенез характеризується високоінтегративними процесами індукції органогенезу, утворенням нервових клітин та міграції клітин, і ці процеси є дуже радіочутливими. У людини наприкінці 3-го тижня розвитку плоду формуються субодиниці мозку: стовбурові структури - кора головного мозку й мозочок. Опромінення плоду в цей час навіть за дуже малих доз (порядку 12,5 сГр) негативно впливає на утворення макронервових клітин у вентрикулярному компартменті мозку.

Дія іонізуючого випромінювання на імунну систему

Імунна система організму є надчутливою до дії радіації, оскільки в основі механізмів імунітету лежать чисельні процеси репродукції різноманітних клітин. В опромінених тварин і людини спостерігається залежне від дози зниження імунітету. При цьому довготривале ослаблення захисних реакцій організму виявляється внаслідок опромінення в порівняно малих дозах. У результаті опромінення розвивається синдром радіаційно-індукованого імунодифіциту.

Таблиця 8. Залежність виникнення аномалій плоду людини від часу опромінення після запліднення.

Під впливом опромінення в периферійній крові змкншується число клітин, що блокують антитілутворення й зростання кількості лімфоцитів, які впливають на диференціювання та перетворення В-лімфоцитів на плазматичні клітини. Лімфоїдна тканина характеризується високою радіочутливістю, і її опромінення спричинює розвиток довготривалих структурних і функціональних змін. Після опромінення змінюється кількісний склад імунокомпетентних клітин, ослаблюється проліферація Т-лімфоцитів, знижується їх міграційна здатність. Опромінення провокує апоптоз тимоцитів. На тривалий час пригнічується гуморальна імунна відповідь на тимусзалежний антиген. Гальмується прояв функції клітин-кіллерів. У післярадіаційному відновленні імунної реактивностіорганізму дуже велику роль відіграє тимус. Екранування цього органу під час опромінення прискорює регенерацію тканин лімфоїдних та кровотворних органів, сприяє повнішому відновленню чисельності клітин-хелперів у тимусі. Екстирлація тимуса дуже ускладнює репродукцію Т-лімфоцитів після опромінення та відновлення гемопоезу. Ослаблення імунологічної реактивності після опромінення певною мірою залежить від зниження продукції гормонів тимуса, які впливають на перебіг усіх етапів формування Т-лімфоцитів. У чисельних експериментах показано ушкодження ендокринної функції тимуса після опромінення. Оцінюючи вплив опромінення на імунітет людини, виявляють підвищення середнього вмісту в периферійній крові Т-лімфоцитів, індексу CD4⁺/CD8⁺, лейкоцитів, зниження концентрації CD8⁺-клітин, процентного відношення Т-кілери/супресори, абсолютного вмісту природних кілерів, В-лімфоцитів, сироваткових IgG, IgM, ослаблення фагоцитозу. Опромінення всього тіла людини в дозах понад 0,25 Гр супроводжується депресією більшості імунологічних параметрів. Ослаблюється реакція розчинення чужорідних частинок макрофагами, спонтанна й мітоген-провокована проліферація лімфоцитів тимусу й селезінки, формування лімфокінів інтерлейкіну-1 і -2, реакція лімфоцитів на дію лімфокінів, а також зменшується чисельність клітинних елементів лімфоїдних органів, що спричинює зниження стійкості до інфекцій і зростання схильності до канцерогенезу. Проте за дуже малих доз, що не перевищують 0,1 Гр, спостерігається протилежна картина: зазначені параметри стимулюються (особливо активація Т-лімфоцитів). Секреція інтерлейкіну-1 макрофагами і колонієстимулюючого фактора - тимоцитами зумовлює формування зворотного зв'язку, який прискорює визрівання лімфоцитів тимуса. У післярадіаційному відновленні тимусу виділяють ранню і пізню фази. У ранній фазі спостерігається активація проліферації й диференціювання радіорезистентних попередників Т-лімфоцитів у тимусі. У пізній фазі інтенсифікується надходження клітин-попередників Т-лімфоцитів із кісткового мозку. В цих процесах беруть участь лімфокіни (цитокіни) - інтерлейкін-1, -2, -3, фактор некрозу пухлин, екскреція яких зростає після опромінення. Лімфокіни - це біологічно активні речовини, які синтезуються й виділяються всіма популяціями лімфоцитів під впливом антигена або неспецифічного активатора, зокрема лектину. Лімфокіни беруть участь у кооперації, координації та регуляції функції клітини, які здійснюють імунну відповідь. За хімічною природою лімфокіни є глікопротеїдами з молекулярною масою 15-15 kD. Їх різновиди - інтерлейкіни, інтерферон, і трансфер-фактор. Лімфокіни (інтерлейкін-1, -6, -11, фактор росту стовбурових клітин, трансформуючий фактор росту в) виявляють радіопротекторний ефект, який пов'язують з їх впливом на зростання пулу стовбурових клітин, посиленням інтенсивності циркуляції стовбурових клітин та реколонізації спустошених ділянок кровотворення. На радіаційне порушення імуногемопоезу може може впливати недостатня реактивність клітин, що продукують лімфокін, унаслідок чого резерви стовбурового кровотворного пулу сповна не використовуються в репопуляційному відновленні.

Радіаційний канцерогенез у людини

Протягом 100 років радіобіологія отримала чимало даних, які однозначно свідчать: опромінення людини спричинює зростання частоти захворювань на злоякісні пухлини. У радіологів початку ХХ століття часто розвивався рак шкіри. Випромінювання радону та його дочірних радіоактивних елементів є причиною підвищеної частоти розвитку раку легень у працівників уранових копалень. Серед радіологів частіше, ніж у середньому для людської популяції, трапляються лейкемії. Серед злоякісних пухлин прийнято виділяти дві великі групи захворювань: карциноми - пухлини, що виникають внаслідок злоякісного переродження (малігнізації) епітеліальних тканин, і саркоми - пухлини, що утворюються внаслідок малігнізації мезенхімних тканин. Більшість злоякісних пухлин виникають з однієї ініціальної клітини, яка зазнала злоякісної трансформації. Початковим етапом у радіаційному канцерогенезі є поява мутації критичного онкогена або гена-супресора пухлини. Крім того, в ініціальній клітині мають нагромадитись додаткові мутації 6-8 генів, аби клітина стала цілком злоякісною. Ініціальним критичним кроком у радіаційному канцерогенезі є індукція генетичної нестабільності в досить значній частині клітинної популяції. Як правило, між опроміненням і розвитком пухлини проходить чимало часу. Таке відстрочення реалізації радіаційного ефекту пов'язують із латентним періодом. У людини він може тривати понад 30 років. Для багатьох онкологічних захворювань властиві хромосомні транслокації. Внаслідок цих транслокацій відбувається виникнення чи надекспресія онкогенів, зокрема таких як myc-ген. У радіаційному канцерогенезі проявляється кумулятивний ефект дози, коли відбувається сумація ефектів від послідовно здійснюваних опромінювань. Так, чіткий прояв кумулятивності має індукована опроміненням лімфома в мишей: одноразове опромінення виявилось менш ефективне, ніж чотиьохразове в тій самій дозі з чотириденними інтервалами між фракціями. Щодо деяких пухлин виявлено пороговий характер канцерогенезу, оскільки внаслідок опромінення в малих дозах (менше 2,83 Гр) істотної відмінності появи, наприклад, лімфом у мишей від контролю не виявлено. Фракціонування дози спричинює подвоєння частоти розвитку лімфом. Щодо радіаційної індукції раку молочної залози в щурів пороговості не виявлено, залежність частоти розвитку цих пухлин від дози носить лінійний характер. Кількісно радіаційний канцерогенез характеризують частотою прояву на одиницю дози. Цю величину називають ризиком канцерогенезу. У більшості пухлин є терапевтично резистентні гіпоксивні клітини, які не виявляються в нормальних тканинах. Ідентифіковано різні типи стресових гіпоксивних білків. У гіпоксивних клітинах виявлено різні фактори транскрипції, які сприяють експресії протоонкогенів та генів-супресорів пухлин. Генетичні дефекти низки локусів, які стосуються в основному генів-супресорів пухлин, є причиною підвищеної схильності організмів із цим генетичним ушкодженням до радіаційного канцерогенезу і взагалі захворювань на рак. Є підстави вважати схильність до захворювань на різні форми раку спадковою. Частота таких генетичних ушкоджень невелика - не менше одного випадку на 10 000. До генів, які безпосередньо визначають цю спадкову схильність до радіаційного канцерогенезу, належать at-ген (атаксії телангіектазії), tr53-ген (ген синдрому Лі-Фрауемі), mlm1, mlm2-гени (гени родини меланоми), apc-ген (ген родинного аденоматозного поліпозу), brca1, brca2-гени (гени спадкового раку молочної залози), mlh1, mlh2, pms1, pms2-гени (гени спадкового неполіпозного раку прямої кишки) та ін.

Окрему проблему складає радіотерапія онкозахворювань. Основна мета радіотерапії при злоякісних пухлинах полягає в інактивації клітин пухлин за мінімального ушкодження здорових клітин тіла. Клітинна популяція пухлин складається з кількох субпопуляцій, класів, компартментів. Зокрема, виділяють компартмент клоногенних клітин і низку компартменів, що відрізняються між собою ступенем оксигенації, в тому числі аноксичні клітини, які характеризуються підвищеною радіостійкістю. Для обрання оптимальної стратегії лікування опроміненням враховується наступне:

1) клітинні ефекти - репродуктивна загибель клітин, індукція сублетальних і нелетальних ушкоджень клітин, реакції на опромінення клітин різного віку, збільшення тривалості клітинного циклу під впливом опромінення, гетерогенність поклітинної радіочутливості;

2) ефекти клітинної популяції - фракціонування клітин пухлини, утворення фракцій, що перебувають у стані аноксії, реоксигенація, репопуляція клоногенних клітин.

Радіація і старіння

Гістопатологічні зміни, пов'язані з природним старінням, полягають у тому, що кількість і об'єм сполучної тканини з часом збільшуються, тоді як число клітин паренхіми і тонких кровоносних судин зменшується. Внаслідок зазначених явищ відбувається розростання сполучної тканини між клітинами паренхіми й кровоносними судинами, виникає гістогематичний бар'єр, який перешкоджає газообміну і обміну метаболітами між кров'ю та клітинами інших тканин. Було виявлено, що такі самі гістопатологічні зміни виникають при опроміненні в тварин, у людини і в більш ранньому віці, ніж у неопромінених контрольних особин. Цим і зумовлене раннє радіаційне старіння. Найпоширеніша гіпотеза про механізми старіння організму вбачає причину старіння в нагромадженні в клітинах ушкоджень ДНК - одно- і двониткових розривів, делецій, втрат теломер, зшивок ДНК-білок та ін. Експерименти свідчать про те, що опромінені тварини старіють і гинуть раніше неопромінених. Для мишей встановлено, що тривалість життя при гострому опроміненні скорочується в середньому на 5,4 % на кожен 1 Гр опромінення. Оскільки відмінних від притаманних природному старінню патологічних явищ, як віддалених наслідків опромінення не було виявлено, прискорене старіння дістало назву неспецифічного скорочення тривалості життя. Чим вища загальна доза опромінення, тим більше скорочується тривалість життя тварин і людини. При цьому ефект залежить від способу передавання дози: за фракціонування дози він істотно менший, ніж за гострого опромінення. Так само, у випадку хронічного опромінення скорочення тривалості життя менше, ніж за гострого опромінення в такій самій дозі.

У деяких експериментах з опроміненням у малих дозах виявили статистично достовірне збільшення тривалості життя. Для пояснення причин цього пародоксального явища було висловлено припущення, що опромінення може в малих дозах може мати терапевтичний ефект при наявності вже розвинутих захворювань, радфація може діяти як профілактичний засіб, запобігаючи новим захворюванням, під впливом опромінння в малих дозах може активуватися ретикульоендотеліальна система, що спричинює збільшенню числа лімфоцитів і нейтрофілів, які циркулюють в крові, що в свою чергу може запобігати розвитку інфекційних захворювань.

Радіобіологічні дослідження дозволили привідкрити завісу над складною проблемою вивчення генетичних механізмів старіння і смерті індивідуму. На сьогодні вважається, що старіння і смерть індивідуму є генетично запрограмовано. В певному віці запускається генетична програма, що ініціює старіння і фізіологічну смерть. Зокрема, підвердженням цього є рідкісна аномалія синдром передчасного старіння, коли старіння організму починається ще в дитячому віці. Дослідження показали, що в процесі старіння організму перестають нормально працювати системи репарації ДНК. Вмикається певна програма, що унеможливлює нормальну роботу систем репарації. У генах та хромосомах взагалі накопичуються помилки, мутації, ушкодження ДНК. Це призводить до незворотніх змін у клітинах і тканиах і як результат виникають відхилення, що і є процесом старіння на рівні організму.

Радіоадаптація

Радіоадаптація - це підвищення радіостійкості організму після опромінення в малій дозі. Вперше це явище було виявлено на лімфоцитах людини і було на початку назване «феномен адаптивної відповіді лімфоцитів людини на дію іонізуючої радіації». Пізніше це явище було втановлено для дуже багатьох живих об'єктів - різних клітин прокраріот та еукаріот. Найчастіше про адаптивну відповідь судять за виходом хромосомних аберацій або за утворенням мікроядер. Прояв радіоадаптації властивий для різних рівнів організації живого: від клітин до організмів і популяцій. Наприклад, внаслідок опромінення щуріву дозі 5 сГр їхня радіостійкість збільшується, що виявляється через місяць після передавання малої дози в дослідах з гостим опроміненням у високих дозах. Тобто, для радіо адаптації необхідно опромінити живий об'єкт в малій дозі за деякий час до опромінення у великій дозі. При цьому малу дозу називають адаптувальною, високу - тестувальною. Змінюючи інтервал часу Дt між опроміненнями в цих дозах, визначають час, протягом якого формується підвищена радіостійкість (адаптивна відповідь, або радіо адаптивний синдром), а також протягом якого зберігається індукована радіостійкість. Інтенсивність радіо адаптаційного синдрому оцінюють фактором підвищення дози (ФПД) - коефіцієнтом, чисельне значення якого показує, в скільки разів слід збільшити дозу після розвитку радіо адаптації, щоб ефект був такий самий, як у разі опромінення біологічного об'єкта, котрий не зазнав впливу адаптувальної дози. Радіоадаптація проявляється в підвищеній радіостійкості, яку оцінюють за різними критеріями - виживанням організмів, клітин, виходом хромосомних аберацій, точкових мутацій, утворенням мікроядер, здатністю утворювати клітини в культурі, клоногенною здатністю клітин, інтенсивністю репарації. Дози, здатні викликати адаптивну відповідь, - незначні: для колоніє твірних клітин селезінки мишей становлять 0,3-5 сГр, для рослин - 10-30 сГр. Для мишей оптимальна доза індукції радіоадаптації становить 5-10 сГр, а відповідь триває до двох місяців. У дослідах з щурами адаптивна відповідь зберігається більше місяця, а ФПД = 1,7. У межах певного діапазону доз інтенсивність адаптивної відповіді не залежить від значення дози, і її прояв має порогів характер. Вважають, що гризунам властива радіоадаптація двох типів: одна спостерігається після опромінення в дозі 5 сГр, а інша - в дозі 50 сГр. Перша відповідь триває довше (два місяці), ніж друга (близько півмісяця). Проте тривалість збереження радіоадаптивної відповіді для різних біологічних об'єктів неоднакова. Адаптивна радіорезистентність формується за 4 години після передавання попередньої адаптувальної дози. Стан підвищеної радіостійкості зберігається дость довго: наприклад, у колонієтвірних клітин селезінки - протягом місяця, у лабораторних мишей - 4 тижні. На лімфоцитах людини було показано, що опромінення їх у дуже малих дозах (до 1 сГр) зменшує чутливість клітин до вищих доз радіації, що виявляють за виходом хромосомних аберацій. Ефект проявляється через 4-6 годин після опромінення в адаптувальній дозі й зберігається протягом трьох клітинних циклів. Було виявлено, що під час прояву реакції радіоадаптації індукується синтез нових білків із молекулярною масою 14 000 та 35 000, появу яких реєструють тільки після передавання малої дози. Радіоатаптація фіксується як при гострому так і при хронічному опроміненні. Інтервал доз які є радіоадаптувальними є вузьким. Нейтрони, а також різні типи іонізуючого випромінювання з великим значенням ЛПЕ не здатні викликати радіоадаптацію. На інтенсивність радіоадаптації впливають умови культивування клітин. Формування радіоадаптивної відповіді пов'язане з експресією певних генів. Це підтверджується тим, що інгібітори транскрипції (наприклад, циклогексамід), трансляції перешкоджають формуванню радіоадаптації. Ослаблює прояв радіоадаптації інгібітор АДФ-рибозополімерази та інші фактори, що гальмують синтез білкових молекул. Є підстави вважати, що формування радіоадаптивної відповіді пов'язане з синтезом продуктів, що беруть участь у репарації ДНК. Іноді радіоадаптацію викликають шкідливі фактори нерадіаційної природи, наприклад, мітоміцин С, блеоміцин - речовини які індукують відповідно зшивки та розриви ДНК. Адаптивна відповідь іноді формується під впливом мутагенів, антиоксидантів. Водночас індукція радіоадаптації малими дозами радіації підвищує чутливість клітин до мутагенів хімічної природи. Здатність до радіоадаптації неоднакова в особин з різними генотипами одного і того ж виду. Це, зокрема, було показано в дослідах на різних лініях мишей. Залежність радіоадаптації від значень адаптувальної дози має екстремум у дуже вузькому інтервалі малих доз. Адаптивна відповідь залежить від потужності адаптувальної дози: якщо цю дозу передають протягом тривалого часу, то адаптивна реакція не виявляється. Не виявляється вона і у випадку хронічного опромінення. Натомість зростає радіочутливість. Так на територіях забруднених у результаті Чорнобильської катастрофи адаптивна відповідь не формується, навпаки, зросла радіочутливість опромінених організмів.