Sensitivitas radio seluler. Sensitivitas Radio Organ dan Jaringan: Definisi, Metode untuk Mengubah Radiosensivitas Sensitivitas Radio Seluler

Dalam jaringan terbarukan aktif (epitel mangkuk, sumsum tulang, kulit, dll.), Serta dalam tumor dan budaya sel yang tumbuh cepat, durasi siklus berkisar antara 10 hingga 48 jam. Periode G 1 dan S , dan periode terpendek - mitosis - berakhir dalam banyak kasus dalam 30 - 60 menit.

Dalam jaringan yang tidak perlu, sebagian besar sel berada di G 1-Performer, yang durasi yang diukur berdasarkan minggu, dan kadang-kadang berbulan-bulan dan bahkan bertahun-tahun (misalnya, dalam sistem saraf pusat), yang baru-baru ini mengarah pada alokasi tahap lain - G 0; Sel-sel yang pada tahap ini dianggap di luar siklus, atau beristirahat. Sel-sel tersebut membuat cadangan repopulasi jika terjadi kematian bagian dari kumpulan seluler dari berbagai alasan. Misalnya, misalnya, mekanisme regenerasi jaringan pasca-traumatis atau dimulainya kembali pertumbuhan tumor setelah iradiasi.

Banyak reaksi sel sinar mudah ditransfer ke sel, karena mereka adalah konsekuensi kerusakan pada beberapa struktur, hilangnya yang sangat cepat diisi ulang atau hanya tetap tidak diperhatikan. Reaksi sel transien semacam itu disebut efek iradiasi fisiologis atau kumulatif. Ini termasuk berbagai gangguan metabolisme, termasuk penghambatan metabolisme nukleik atau fosforilasi oksidatif, lengket kromosom, dll.

Sebagai aturan, reaksi seperti itu dimanifestasikan pada waktu berikutnya setelah iradiasi dan seiring waktu menghilang. Yang paling universal dari mereka adalah penundaan temporal (penghambatan) divisi sel, sering disebut sebagai pemblokiran radiasi mitosis. Penurunan jumlah sel pemisah setelah iradiasi diperhatikan segera setelah pembukaan sinar-X, yang berfungsi sebagai salah satu alasan untuk penggunaan sinar ini untuk menekan pertumbuhan tumor. Reaksi ini saat ini dipelajari dengan sikap kuantitatif pada berbagai objek dalam eksperimen in vivo dan in vitro untuk sejumlah besar sel dan jaringan normal, serta untuk tumor manusia dan hewan.

Ara. III.5. Dinamika reproduksi sel setelah iradiasi dalam dosis yang berbeda. A dan a "- penampil kaviar; b dan b" - telur landak laut; B dan B "- Kindden ragi (menurut V. I. Corogunnha, 1964): A, A", 1 - ZYGOTES yang tidak diinginkan. 2, 3, 4, 5 - iradiasi (300 gr) Sperma, telur, spermatzoa dan telur untuk pemupukan, zygote segera setelah pemupukan, masing-masing: b, b ".1 - tidak disukir, 2, 3, 4 - spermatozoa diiradiasi segera Pemupukan (1, 2, 10 Gy, masing-masing); B, B ", 1 - tidak terluka. 2, 3 - Iradiasi 160 N 180 GY, masing-masing

Eksperimen telah menunjukkan bahwa durasi penundaan keterlambatan tergantung pada dosis iradiasi pengion dan memanifestasikan dirinya dalam semua sel dari populasi iradiasi, terlepas dari nasib selanjutnya dari satu atau sel lain - itu akan bertahan atau mati. Namun, durasi efek ini berbeda dari objek yang berbeda, yang jelas diwakili dalam Gambar. III.5, di mana hasil percobaan dari sejumlah peneliti berkurang dan dianalisis. Dalam semua kasus, setelah iradiasi, pembagian sel-sel ragi dihentikan dan dilanjutkan setelah beberapa waktu, berbeda dari objek yang berbeda, tetapi selalu tumbuh dengan dosis iradiasi. Di setiap objek, kurva divisi cedera pertama adalah bentuk yang hampir sama dengan kurva sel kontrol yang sesuai (tidak diinginkan), dan hanya bergeser sepanjang sumbu absis ke kanan. Ini terutama terlihat jelas ketika presentasi data dalam koordinat "Breaks-Efek - logaritma waktu".

(Istilah "istirahat" berasal dari bahasa Inggris. Unit probabilitas adalah unit probabilistik. Penerbitan-analisis adalah penilaian kuantitatif dari data eksperimental, berdasarkan mempelajari ketergantungan antara logaritma dosis dan menembus yang sesuai dengan efek yang diamati. Dalam hal ini Koordinat-shaped atau, disebut, kurva sigmoid diluruskan.)

Ara. Iii.6 Pergeseran maksimum aktivitas mitosis sel ginjal manusia selama iradiasi pada periode S (menurut I. Skift V, 1969); Panah menunjukkan pergeseran gelombang divisi pada dosis iradiasi, Gr.

Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa untuk sebagian besar budaya sel yang dipelajari, keterlambatan divisi sesuai dengan sekitar 1 jam per 1 gram, yaitu sekitar 0,6 menit per HRD. Akibatnya, reaksi terhadap iradiasi ini identik pada semua individu populasi homogen tidak hanya secara kualitatif, tetapi juga dalam besarnya, dengan peningkatan dosis, bukan proporsi yang bereaksi individu meningkat, tetapi durasi keterlambatan divisi masing-masing iradiasi sel. Ini adalah perbedaan utama dari jenis efek sel iradiasi ini dari lesi mematikan, analisis yang akan dilakukan di bawah ini.

Waktu tunda divisi sel tergantung pada tahap siklus sel, di mana sel berada selama iradiasi; Ini adalah yang terpanjang untuk itu dalam kasus-kasus di mana efeknya dikenakan sel dalam sintesis DNA atau pada tahap postsynthetic, dan yang terpendek - ketika diiradiasi dalam mitosis, ketika mayoritas sel absolut, memulai mitosis, menyelesaikannya tanpa penundaan.

Karena perbedaan dalam durasi keterlambatan divisi yang diamati pada tahap individu siklus sel, pemulihan kegiatan mitosis selama iradiasi jaringan proliferasi aktif terjadi bentuk gelombang, karena jaringan ini merupakan populasi sel asinkron, yaitu yang terdiri dari sel-sel yang berlokasi di berbagai tahapan siklus hidup.

Dari Gambar. III.7 Dapat dilihat bahwa setelah 4 jam setelah iradiasi, pembelahan sel masih sangat ditekan, tingkat penindasan sebanding dengan dosis. Pemulihan aktivitas mitosis sel terjadi berkelahi, dan gambar dengan semua jenis radiasi pengion yang digunakan dari jenis yang sama.

Tak lama setelah penurunan awal, indeks mitosis meningkat agak tajam, kadang-kadang bahkan mencapai tingkat awal, dan kemudian berkurang lagi. Peningkatan awal ini belum benar dalam jumlah mitosis. Penjelasan tentang ini adalah fakta bahwa di bawah pengaruh iradiasi, beberapa sel tertunda dengan masuk ke divisi, yang tercermin dalam penurunan indeks mitosis segera setelah iradiasi. Mungkin, sel-sel ini pada saat paparan adalah yang paling sensitif terhadap radiasi (sesuai dengan kriteria ini) dari tahap interphase. Kemudian mereka mulai berbagi, dan secara bersamaan dengan sel-sel, yang pada saat iradiasi berada pada tahap yang kurang sensitif, dan karenanya memasuki mitosis pada waktu normal. Ini membentuk gelombang kompensasi dari peningkatan indeks mitosis, yang kadang-kadang dapat melebihi indikator awal. Dengan peningkatan dosis iradiasi dan gelombang kompensasi, dan nilai baru dari indeks mitosis masih kurang dibandingkan dengan awal, yang disebabkan oleh penekanan kemampuan seluler ke divisi.

Ara. III.7 Dinamika aktivitas mitosis tikus sumsum tulang setelah paparan umum. Angka pada awal kurva menunjukkan dosis iradiasi

Sejumlah data eksperimental menunjukkan peran kerusakan radiasi pada nukleus (lebih besar dari sitoplasma) dalam mekanisme penghambatan divisi seluler; Pada saat yang sama, telah ditetapkan bahwa itu tidak terkait dengan kerusakan kromosom.

Dimungkinkan untuk mempertimbangkan keterlambatan divisi sebagai manifestasi dari komponen reaksi sel non-spesifik terhadap iradiasi (terutama karena diamati dalam menanggapi tindakan banyak faktor eksternal), yang memiliki sifat pelindung dan adaptif.

(Silologis Amerika D. Masha dalam kata pengantar untuk monograf yang didedikasikan untuk fisiologi divisi seluler, dengan benar memperhatikan bahwa "... generalisasi memungkinkan untuk menangkap bukti keberadaan rencana umum tertentu (dengan kata lain, kebermaknaan Fenomena), yang dapat memasok alam kita. ")

Penghakiman tentang sifat perlindungan dari keterlambatan mitosis didasarkan pada fakta bahwa durasi keterlambatan mencerminkan ukuran pemulihan sel dari radiasi yang disebabkan oleh radiasi lesi, misalnya, dengan penghancuran racun hipotetis atau substitusi metabolit diperlukan untuk divisi. Dalam hal ini, harus diharapkan semakin banyak waktu ada sel untuk memulihkan, yang paling mungkin berhasil dibagi dan memberikan keturunan yang layak. Namun, pengamatan langsung menunjukkan bahwa tingkat keterlambatan mitosis adalah sama untuk viabilitas sel sekarat dan pelestarian. Kurangnya komunikasi antara keterlambatan di divisi dan kematian sel juga dikonfirmasi oleh data tentang nilai yang berbeda dari wilayah ini untuk fenomena ini (I. Skift, 1969), dan perubahan multidirectional dalam sensitivitas radio dan keterlambatan pembagian bawah pada tahap siklus.

Masih belum ada data yang cukup untuk mendaftarkan keterlambatan dengan tegas terhadap manifestasi kerusakan radiasi dari beberapa struktur intraseluler atau memperkirakannya sebagai reaksi pelindung sel terhadap kerusakan mereka;

Semua hal di atas mengacu pada keterlambatan waktu divisi subdivisi pertama yang diamati setelah iradiasi dalam kisaran dosis tertentu, inginkan dan cukup besar (untuk sebagian besar sel mamalia dalam 10 gram). Sebuah bahkan kurang mempelajari mekanisme keterlambatan dalam iradiasi berulang, dan oleh karena itu interpretasi lebih sulit.

Reaksi penundaan fisi yang dijelaskan harus dibedakan dari penekanan penuh mitosis, setelah paparan dosis besar, ketika sel melanjutkan kehidupan, tetapi secara ireversibel kehilangan kemampuan untuk membelah. Sebagai hasil dari reaksi ireversibel terhadap iradiasi, bentuk-bentuk patologis sel-sel raksasa sering terbentuk, kadang-kadang bahkan mengandung beberapa set kromosom karena hak milik mereka, dalam sel non-terpisah (endomitosis) yang sama.

Di antara banyak manifestasi tindakan radiasi pada aktivitas vital sel, penindasan divisi adalah yang paling penting. Dalam hal ini, di bawah kematian sel, atau efek iradiasi yang mematikan, pada radiobiologi memahami hilangnya sel kemampuan untuk berkembang biak. Sebaliknya, mereka yang telah mempertahankan kemampuan untuk reproduksi tanpa batas memiliki sel yang selamat, yaitu, untuk mengkloning-formasi. Dengan demikian, di sini tentang kematian reproduksi sel. Bentuk reproduksi dari inaktivasi radiasi sel paling umum di alam, juga lebih baik dipelajari dengan metode radiobiologi kuantitatif karena fakta bahwa ia dapat diamati dalam budidaya sel di luar tubuh.

Ketika diamati di balik sel-sel yang diiradiasi dari L (fibroblas mouse), ditemukan bahwa kematian mereka terjadi baik dalam proses divisi ke-1 pasca-ke-1 dan pada mitosakh ke-2, ke-3 dan ke-4. Pada Gambar. 17 secara skematis menunjukkan nasib keturunan satu sel diiradiasi pada dosis 2 gr. Kematian mereka (fragmentasi) diamati hanya setelah 70 dan 140 jam setelah iradiasi sel sumber, I.E. Dengan demikian, setelah Divisi ke-2 dan ke-3. Setelah iradiasi pada dosis 4 gram sel-sel garis, lebih dari 80% kasus berhasil menyelesaikan divisi korban pertama, tetapi probabilitas membagi anak perusahaan (generasi pertama) dan "cucu perempuan" (generasi ke-2) adalah sekitar 30%. Sisanya 70% sel, memulai divisi, meninggal.

Jenis lain dari kematian reproduksi keturunan sel-sel iradiasi adalah pembentukan apa yang disebut sel raksasa yang dihasilkan dari merger dua tetangga, lebih sering "menyusui". Sel-sel semacam itu mampu tidak lebih dari 2--3 divisi, setelah itu mereka mati. Sel-sel raksasa dapat muncul tanpa penggabungan dengan penundaan lama divisi sejati (endomitosis) sel-sel iradiasi atau keturunannya. Sel-sel semacam itu juga non-visual.

Reaksi apa yang menyebabkan membelah dan sel-sel yang tidak dihuni sampai mati? Penyebab utama kematian sel reproduksi adalah kerusakan struktural pada DNA yang timbul di bawah pengaruh iradiasi. Mereka mudah dideteksi, khususnya, metode sitologi dalam bentuk apa yang disebut penataan ulang kromosom atau kromosom penyimpangan. Pada saat yang sama, kromosom robek dapat dihubungkan secara tidak benar, dan fragmen yang sangat sering hilang hanya hilang selama divisi. Meliputi restrukturisasi kromosom sangat beragam. Kami hanya mencatat jenis-jenis utama penyimpangan: fromosom fragmentasi, pembentukan jembatan kromosom, dikentrikan, kromosom cincin, penampilan intra dan antara pertukaran kromosom, dll. Bagian dari penyimpangan, seperti jembatan, secara mekanis mencegah divisi sel; Munculnya pertukaran dan fragmen asentrik menyebabkan pemisahan kromosom dan hilangnya bahan genetik yang tidak merata yang menyebabkan kematian sel karena kurangnya metabolit yang sintesisnya dikodekan oleh DNA dari bagian kromosom yang hilang.

Ara. III.8. Hasil pengamatan keturunan dari garis sel sel diiradiasi pada 5-tahap (oleh K. Tpottv, 1969): kematian sel 1. 2 - Gabungkan dua sel dengan pembentukan sel raksasa

Bagian sel dengan penyesuaian kromosom sering digunakan sebagai indikator kuantitatif sensitivitas radio, karena, di satu sisi, jumlah pembangunan kembali tersebut dengan jelas tergantung pada dosis radiasi, dan di sisi lain - mereka, mencerminkan efek mematikan emisi , berkorelasi dengan baik dengan kelangsungan hidup sel.

Jadi, jenis inaktivasi radial sel yang dianggap setelah mitosis vagnasi pertama dan mengarah pada penghentian klon disebut bentuk reproduksi atau mitosis kematian. Bentuk lain dari inaktivasi sel radiasi adalah kematian interphase - datang sebelum sel masuk ke mitosis. Dengan dosis iradiasi yang sangat besar, ini terjadi secara langsung "di bawah balok" atau tak lama setelah iradiasi. Dalam kisaran dosis moderat (hingga 10 gr), kematian terjadi pada jam-jam pertama setelah iradiasi dan dapat didaftarkan dalam bentuk berbagai perubahan degeneratif dalam sel; Paling sering di bawah mikroskop setelah 2--6 jam, Anda dapat mengamati sel-sel dengan piknosis tajam dari kernel dan fromatin fragmentasi. Untuk membiakkan sel dalam budaya jaringan, serta untuk sebagian besar sel jaringan somatik hewan dewasa dan manusia, kematian interphase hanya dicatat setelah iradiasi dengan dosis lusinan dan ratusan abu-abu. Dengan dosis yang lebih kecil, bentuk kematian reproduksi diamati, penyebabnya, seperti yang disebutkan, dalam kebanyakan kasus kerusakan kromosom struktural. Metode kuantitatif untuk menentukan kelangsungan hidup sel, mamalia setelah iradiasi pertama kali dikembangkan pada tahun 1956. T. pakuu dan P. Marcus untuk budaya sel-sel Hela. Sejak hari ini, itu adalah metode utama yang digunakan dalam radiobiologi kuantitatif, opsi awalnya akan dijelaskan secara rinci, dan beberapa perbaikan lebih lanjut dijelaskan. Sel-sel dikeluarkan dari dinding bejana kultur dengan larutan trypsin atau versen (Gbr. III.9), pipet sebelum memperoleh penangguhan sel tunggal yang ketat dan menghilang dalam hidangan petri sehingga jumlah sel yang diberikan jatuh ke dalam setiap gelas. . Untuk setiap dosis iradiasi dan kontrol, ambil 5--8 cangkir. Setelah menabur secangkir sel yang diiradiasi dengan beberapa dosis hingga 10 - 20 gram dan tumbuh di termostat 7--14 hari sebelum menerima koloni yang terlihat oleh mata telanjang yang mengandung setidaknya 50 sel. Akibatnya, diiradiasi, tetapi melestarikan kelayakan sel dan keturunannya harus membuat setidaknya enam divisi berturut-turut. Tingkat kelangsungan hidup sel pada setiap dosis iradiasi ditentukan sebagai rasio jumlah koloni yang telah tumbuh di cangkir iradiasi ke jumlah koloni yang telah tumbuh dalam kontrol (Gbr. III.9).

Ara. III.9. Teknik kloning sel untuk menentukan kelangsungan hidup mereka setelah iradiasi (sesuai dengan metode T. pak, R. Marcus): / - dalam dua seri hidangan petri, jumlah sel yang sama menabur; // gelas berpengalaman iradiasi, kontrol - no; /// setelah 10--14 hari, sel-sel yang masih hidup dibagi dan membentuk koloni yang terlihat (klon)

Kurva Kelangsungan Hidup Kurva Sel Tumor Erliha (Lines El.D) ditunjukkan pada Gambar. III.10.

Ara. III.10. Kelangsungan Hidup Sel ELD dengan M-Radiation ("" CS) dalam Budaya: Poin yang menunjukkan hasil eksperimen individu

Saat ini, ahli radiobiolog memiliki kemampuan untuk mengukur radiosensitivitas banyak jaringan dan tumor, membandingkan kurva kelangsungan hidup sel setelah iradiasi (termasuk in vivo) dalam percobaan.

Ada kriteria lain untuk sensitivitas radio yang berkorelasi dengan baik dengan bertahan hidup, tetapi sebelum dijelaskan, perlu untuk memikirkan analisis kurva kelangsungan hidup secara keseluruhan.

Kurva kelangsungan hidup berbagai sel di bawah aksi x-ray, gamma atau radiasi terionisasi lainnya yang jarang terjadi mirip dengan yang ditunjukkan pada Gambar. III.10.

Ara. III.11. Claps Survival Curves (dosis kurva - efek) di bawah aksi radiasi pengion yang erat. Koordinat a linear; B - Koordinat semi-cahaya: Garis putus-putus menunjukkan 37% kelangsungan hidup

Ara. III 12 Parameter utama dari kurva kelangsungan hidup (lihat teks dalam teks)

Dalam sistem koordinat semi-liter (dosis iradiasi ditempatkan pada skala absis dalam skala non-linear, dan kelangsungan hidup pada sumbu ordinate dalam kurva logaritmik) terdiri dari apa yang disebut bagian bahu dan linier, yang biasanya dimulai setelah dosis 3-5 gr.

Untuk menyederhanakan penalaran selanjutnya, perlu dicatat bahwa ketika sel-sel diiradiasi dengan partikel pengisian padat, kurva kelangsungan hidup mereka tidak memiliki bahu dan pada koordinat semi-liter langsung pada seluruh panjang (Gbr. III.11) .

Ketergantungan ini dijelaskan dengan baik oleh persamaan jenis

di mana n adalah jumlah yang selamat dari sel-sel dari jumlah total, d adalah dosis iradiasi, D 0 - dosis di mana bagian sel hidup menurun dibandingkan dengan yang pertama: n / n 0 \u003d e -1 \u003d 1 / 2.71 \u003d 0,367. Dengan demikian, dengan dosis iradiasi, sama dengan D 0, bertahan ~ 37%, dan ~ 63% sel mati.

Nilai D 0 berfungsi sebagai ukuran sensitivitas radio sel dan ditentukan oleh kurva kelangsungan hidup sebagai dosis di mana ~ 37% sel dari jumlah awal bertahan. Kadang-kadang disebut D37, yang, dalam kasus kurva eksponensial, sama, tetapi untuk kurva memiliki bahu, nilai d 0 dan d 37 berbeda (Gbr. III.10).

Representasi grafis dari data (lihat Gambar .8.8 - III.10) menentukan sejauh mana gagasan keberadaan beberapa "dosis kritis", di mana semua sel diduga meninggal, karena ekstrapolasi kurva kelangsungan hidup Dalam skala semi-lugment mengarah ke persimpangan dengan sumbu absis. Bahkan, dengan peningkatan dosis iradiasi, fraksi sel yang masih hidup (atau probabilitas bertahan hidup) hanya cenderung asimptotik menjadi nol.

Namun, gagasan dosis kritis tidak dirampas: ketika jaringan diiradiasi, di mana sel-sel berhubungan erat satu sama lain, yang telah mengalami iradiasi dapat mati karena autolisis dan keluar dari enzim dari sel tetangga. Ada alasan untuk percaya bahwa penurunan fraksi sel yang masih hidup ke U -6 - Y -7 (pada saat yang sama, 1 cm 3 tetap dari 100 hingga 1000 sel hidup) mengarah pada kematian lengkap semua sel di bawahnya. Aksi proses lain (tidak teriradiasi), dan dosis iradiasi yang sesuai dapat dianggap penting. Untuk sel yang tidak berhubungan satu sama lain, misalnya, dalam cairan asit sel leukemium, gagasan dosis kritis tidak berlaku.

Kurva memiliki bahu (lihat Gbr. III.8, III.10), kecuali untuk nilai D 0, yang menentukan kecenderungan bagian linear-nya, juga ditandai dengan apa yang disebut jumlah ekstrapolasi p. Ini ditentukan Di tempat persimpangan ordinat dengan garis lurus yang diekstrapolasi dari kurva kelangsungan hidup. Di sini, nilai D 0 didefinisikan sebagai kenaikan (kenaikan) dosis yang mengurangi tingkat kelangsungan hidup di bagian bujursangkar dari kurva kelangsungan hidup.

Ukuran kemampuan sel untuk diperbaiki adalah nilai bahu, dievaluasi dengan dosis tekanan kuasi d q. Ini diukur dengan panjang panjang garis lurus, sumbu paralel dari absis, dilakukan pada tingkat 100% bertahan hidup dari sumbu ordinat ke titik persimpangan dengan area ekstrapolasi dari kurva kelangsungan hidup (lihat Gambar. III .10).

Kematian sel memiliki fitur spesifik yang membedakannya dari efek sel transien yang dibahas di atas.

Fitur ini adalah bahwa dengan peningkatan dosis radiasi meningkat tidak hanya (dan bahkan tidak begitu banyak) tingkat lesi semua sel yang diiradiasi, seperti halnya, misalnya, dalam kaitannya dengan penundaan divisi, berapa banyak dari yang terkena dampak, yaitu mati, sel. Dengan kata lain, di satu sisi, bahkan dengan dosis terkecil, efek ekstrem dapat dicatat - kematian sel (tentu saja, dengan probabilitas kecil), di sisi lain, dan pada dosis yang sangat besar (lagi dengan probabilitas kecil (lagi dengan probabilitas kecil) ), sel-sel yang layak dapat dilestarikan.

Salah satu metode kuantitatif yang sering digunakan untuk memperkirakan kerusakan fatal pada sel-sel proliferasi adalah perhitungan jumlah sel dengan penyimpangan kromosom.

Menurut data analisis metafase (Tabel III.1), ada paralelisme lengkap dalam mengubah kelangsungan hidup sel dan fraksi sel bezabrana selama iradiasi kultur sel, disinkronkan dalam periode interphase tertentu, serta dalam perlindungan atau kondisi sensitisasi. Dari meja. III.1 Dapat dilihat bahwa ketika dosis iradiasi, berbeda bahkan 9 kali, tetapi menyebabkan penekanan yang sama terhadap kelayakan sel, pangsa sel aib adalah sama.

Dari meja. III.1 Juga mengikuti bahwa proporsi sel tanpa penyimpangan kromosom agak kurang dari bagian sel yang bertahan yang mampu membentuk koloni. Ini dapat dijelaskan oleh fakta bahwa beberapa penyimpangan menyebabkan kematian hanya salah satu keturunan sel iradiasi, menyebabkan pembentukan koloni aborsif yang rusak. Korespondensi erat dari kurva kematian dan mengurangi jumlah sel cromosom penyimpangan diamati dan selama akuntansi penyimpangan tidak dalam metafase, tetapi dalam anatherapy (lihat juga Gbr. III.11).

Tabel III.1. Korelasi antara penyimpangan kromosom dan kelangsungan hidup sel hamster Cina dalam kondisi iradiasi yang berbeda

Ara. III.11. Kelangsungan hidup (a) dan fraksi sel tanpa penyimpangan kromosom (b) ketika menyoroti budaya sel hamster Cina: 1 - g-nzlutium 137 CS, 2 - proton 200 Mev

Pada Gambar. III.11 Berbeda dengan data yang disajikan dalam tabel. III.1, jumlah sel tanpa penyimpangan di sini agak lebih dari jumlah sel yang masih hidup. Ini ditentukan oleh fakta bahwa metode anafase mengungkapkan tidak semua penyimpangan (menurut beberapa data, dua kali lebih sedikit dari metafase), misalnya, karena fragmen dinikmati dengan menyimpang kromosom dalam "CAPS" anafase, di mana mereka tidak dapat dideteksi. Tetapi dalam hal ini, ada korespondensi karakter kurva, dan pengurangan yang sama dalam efek radiasi selama transisi dari M-radiasi ke proton energi tinggi, terdeteksi sesuai dengan kedua kriteria, juga menunjukkan koneksi kromosom penyimpangan dengan kematian sel. Tidak adanya korespondensi yang lengkap antara kelangsungan hidup sel dan terjadinya penyimpangan (dalam banyak pekerjaan, perbedaan 20-30% antara tingkat sel mati dan menyimpang) tidak mengurangi peran penyimpangan kromosom sebagai kriteria sensitivitas radio seluler yang cocok. .

Ketika menganalisis penyebab kerusakan radiasi mematikan, sel mengikuti, pertama-tama, untuk mempertimbangkan sensitivitas radio relatif dari dua komponen utama - nukleus dan sitoplasma.

Dapat dikatakan bahwa hasil mayoritas absolut dari berbagai penelitian memberikan bukti yang sangat meyakinkan tentang radiosensivitas nukleus yang tak tertandingi dan peran yang menentukan kekalahan dalam hasil pembakaran peti. Karena sekarang harus bertemu dengan lawan dari sudut pandang ini, contoh paling meyakinkan dari bukti keadilan akan diberikan. Korelasi yang dibahas di atas antara fraksi sel dengan penyimpangan kromosom dan efek mematikan bersaksi mendukung peran penentuan bahan nuklir dalam hasil dari kerusakan radiasi sel. Namun, fakta ini sendiri tidak dapat ditafsirkan secara tidak ambigu sebagai konsekuensi dari sensitivitas radio kernel yang lebih besar, karena dapat diasumsikan bahwa kerusakan kromosom dapat terjadi sebagai akibat dari pengaruh sitoplasma yang dimediasi.

Ara. III.12. Skema Eksperimen B. L. Astaurova (lihat teks dalam teks)

Bukti langsung dari radiosensivitas kernel yang lebih besar dibandingkan dengan sitoplasma diperoleh nanti dan peneliti lain dalam percobaan dengan iradiasi inti penargetan pada objek, dalam sel-selnya benar-benar diperbaiki. Ternyata, misalnya, bahwa terentakan serangga (pengendara) dari telur yang dibuahi (pengendara) menyebabkan kematian embrio, yang dalam kasus iradiasi telur sitoplasma terdaftar hanya setelah melewati 15 juta b-partikel.

Eksperimen di mana, dengan bantuan mikrosopter proton (90% partikel, berada di bidang dengan diameter 5 mikron), ditunjukkan bahwa kerusakan struktural pada kromosom dalam sel-sel terjadi setelah paparan 15-- 20 proton, sementara ketika disiradiasi area sitoplasma yang berbeda dengan ratusan ribu partikel pengaruhnya tidak terdeteksi.

Contoh-contoh di atas dengan jelas menunjukkan radiosensivitas kernel yang lebih besar secara signifikan dibandingkan dengan sitoplasma, tetapi mereka tidak menolak peran yang terakhir dalam kerusakan radiasi aparatur nuklir. Selain itu, ada beberapa data eksperimental tentang ketergantungan manifestasi dan ukuran gangguan nuklir pada tingkat iradiasi sitoplasma, yang merupakan konsekuensi dari hubungan nuklir-sitoplasma nuklir yang kompleks dan sangat buruk. Penting bahwa untuk objek yang berbeda, proporsi kerusakan langsung pada nukleus dan efek tidak langsung dapat sangat bervariasi, mencerminkan karakteristik masa pakai seluruh sel dan fungsi organel utama mereka.

Jadi, menyimpulkan keadaan saat ini dari masalah ini, itu harus dikonfirmasi oleh kebenaran sudut pandang peran yang menentukan dari kerusakan kernel sebagai akar penyebab kematian radiasi sel dan yang tak tertandingi lebih besar dibandingkan dengan sitoplasma sensitivitas radio . Namun, peran sitoplasma tidak diragukan lagi peran sitoplasma, yang tidak diidentifikasi dari objek yang berbeda dan tergantung pada kondisi fungsional dan kondisi eksternal mereka.

Struktur intrudus apa yang bertanggung jawab atas kelayakan sel? Secara alami, peristiwa dan lesi yang timbul dan ditentukan oleh dosis hingga 10 gram, yang signifikan untuk kematian mamalia, karena, pada prinsipnya, tidak ada struktur yang tidak terpengaruh oleh iradiasi: semuanya tergantung pada dosis yang digunakan.

Sel mengandung beberapa lusin molekul DNA yang memiliki panjang yang sangat besar. (Mamalia pada akun sel untuk 3 · 10 9 - 6 · 10 9 pasang nukleotida, panjang total molekul DNA dari 1 hingga 2 m.). DNA terus-menerus terkait dengan protein yang berpartisipasi dalam menjaga struktur kromatin interphase, membentuk kromosom dan mentransfer informasi genetik.

Iradiasi menyebabkan berbagai kerusakan pada DNA dan kompleksnya. Ini termasuk celah molekul DNA, pembentukan obligasi labil-alkaline, hilangnya basis dan perubahan dalam komposisi mereka, perubahan urutan nukleotida, crosslinking DNA - DNA dan protein DNA, gangguan kompleks DNA dengan molekul lain.

Kesenjangan tunggal dibedakan ketika hubungan antara kelompok atom individu rusak pada salah satu molekul DNA kembar, dan dua kali lipat ketika celah segera terjadi pada bagian dekat dua rantai, yang mengarah pada pembusukan molekul. Dengan istirahat, pembacaan informasi dari molekul DNA dan struktur spasial kromatin dilanggar.

Kesenjangan tunggal tidak mengarah pada kerusakan molekul DNA, karena utas yang sobek diadakan dengan kuat di situs dengan hydrogen, hidrofobik dan jenis interaksi lainnya dengan benang DNA yang berlawanan dan, apalagi, strukturnya dipulihkan dengan cukup baik oleh a sistem reparasi yang kuat. Karena itu, banyak penulis cenderung berpikir bahwa celah tunggal itu sendiri (jika mereka tidak masuk ke ganda) bukan penyebab kematian sel.

Pada dosis hingga 20 gram, istirahat ganda adalah konsekuensi dari kerusakan simultan pada kedua utas DNA. Dengan peningkatan dosis iradiasi, apalagi, kemungkinan transisi istirahat tunggal menjadi ganda, karena meningkatkan kemungkinan bahwa kesenjangan independen pada rantai yang berlawanan muncul terhadap satu sama lain, di bawah aksi radiasi dengan kepadatan kecil ionisasi ( G-dan X-Sinar, elektron cepat) 20--100 Kesenjangan tunggal menyebabkan satu ganda.

Erat, radiasi pengion menyebabkan jumlah celah ganda yang jauh lebih besar. Jenis-jenis radiance kerusakan makromolekul dapat didaftarkan segera setelah iradiasi dalam bentuk cromosom aberasi.

Perhitungan menunjukkan bahwa pada dosis 1 gr di setiap sel manusia, 5000 pangkalan molekul DNA rusak, 1000 lajang dan 10 - 100 istirahat ganda terjadi, yang masing-masing dapat menyebabkan penyimpangan.

Berdasarkan representasi ini, kelangsungan hidup sel dalam banyak kasus dapat dijelaskan dengan menggunakan apa yang disebut model sampel linier-kuadratik dan linhaut. Mengerjakan model, penulis berhasil dari fakta bahwa ketika sel-sel diiradiasi dengan kematian, kerusakan DNA ganda yang muncul baik sebagai akibat dari pemecahan tunggal dari kedua spiral DNA dengan satu partikel pengion, atau sebagai akibat dari Kebetulan dari dua istirahat tunggal spiral tunggal yang dibentuk secara independen, berlawanan satu sama lain.

Menurut model ini, kelangsungan hidup sel yang diungkapkan oleh formula

di mana D adalah dosis yang diserap, dan B dan B - parameter yang mengkarakterisasi kemungkinan induksi dan perbaikan istirahat DNA pada sel-sel yang diiradiasi. (Model ini memungkinkan dalam banyak kasus untuk lebih akurat memperkirakan data eksperimental pada kelangsungan hidup sel daripada menggunakan rumus dengan parameter D 0 dan N. Namun, visualitas yang terakhir dan kenyamanan estimasi mereka menentukan penggunaan parameter yang lebih luas d 0 dan n dari b dan c.)

Selain pembentukan istirahat dalam DNA iradiasi, struktur pangkalan dilanggar, pertama-tama thymina, yang meningkatkan jumlah mutasi gen. Tercatat pembentukan stroke antara DNA dan protein kompleks nukleoprotein.

Metode yang dikembangkan hingga saat ini memungkinkan untuk mendeteksi gangguan radiasi dalam struktur chromatin interphase sudah ketika secara radikal diiradiasi dengan dosis beberapa abu-abu. Dengan demikian, viskositas kromatin interphase pada sel-sel timus berkurang setelah iradiasi pada dosis 1-2 gram, dan pada dosis 1 gr, pengurangan sintesis RNA yang disebabkan oleh gangguan kompleks deoxyribonucleoprotein dicatat.

Dalam beberapa tahun terakhir, kompleks membran DNA telah diselidiki secara intensif - formasi struktural yang kompleks di bidang bergabung dengan benang DNA dengan membran nuklir, yang selain DNA terdiri dari protein dan lipid (Gbr. III.13). Menurut M. Elkind dan rekan penulis (1972), pembusukan kompleks dan degradasi molekul DNA dapat diperbaiki setelah iradiasi sel hamster Cina dengan dosis hanya 2 gr.

Selain gangguan struktural DNA di sel iradiasi, ada pelanggaran peraturan, terutama mengeluarkan informasi dari DNA ke sitoplasma, serta pelanggaran fungsi dari berbagai membran intraseluler. Ini dimanifestasikan oleh peran organel yang tidak adjent, serta efek definisi yang kompleks dari kernel dan sitoplasma.

Banyak proses kompleks metabolisme sel dilanjutkan pada membran, karena yang terakhir memungkinkan pemisahan spasial yang diinginkan dari molekul bereaksi. Tidak mengherankan bahwa proses biokimiawi mana organisasi spasial kelompok enzim yang berpartisipasi diperlukan adalah radio sensitif. Penurunan pertukaran energi sel yang disebabkan oleh lesi mitokondria dalam beberapa kasus dimungkinkan untuk diamati setelah iradiasi dalam dosis beberapa dosa. Selain itu, membran yang terganggu dapat menyebabkan keseimbangan ionik sel karena secara keselarasan konsentrasi kalium dan natrium (dalam norma sel dipompa menjadi potasium dan rilis di lingkungan natrium), yang juga terpengaruh oleh kursus. proses metabolisme.

Ara. Iii.13. Jenis utama kerusakan radiasi struktural:

1 - Pemberutuhan tunggal (tunggal) pecah dalam molekul DNA, 2 - bunut (ganda) DNA, gangguan komunikasi 3 - DNA dengan protein, 4 - kerusakan pada struktur DNA kompleks membran, 5 - penghancuran nuklir membran, 6 - kerusakan pada membran murcondress

Akhirnya, konsekuensi penting dari iradiasi adalah perubahan epigenome (bahan non-nuklir) dari keturunan sel, yang merupakan operator yang disajikan oleh berbagai organel sitoplasma. Pada saat yang sama, aktivitas fungsional keturunan sel-sel iradiasi berkurang, yang dapat terdiri dari salah satu alasan iradiasi jarak jauh. Namun, penyebab utama bentuk reproduksi kematian sel selama iradiasi adalah kerusakan pada aparat genetiknya.

Banyak kerusakan radiasi dikembalikan. Di sini fenomena ini akan dipertimbangkan di tingkat seluler. Fenomena pemulihan pasca-divisi disebabkan oleh fakta bahwa ketika disinari dalam sel, antara lain, ada juga kerusakan seperti itu, yang biasanya memimpin sel sampai mati, tetapi dalam kondisi tertentu dapat dihilangkan dengan sistem reparasi enzimatik. Kerusakan seperti itu dibuat untuk memanggil potensi. Nasib mereka lebih lanjut setelah munculnya ganda: baik mereka dikembalikan, dan kemudian sel bertahan, atau dilaksanakan, dan kemudian mati. Istilah kerusakan potensi adalah konsep fenomenologis yang murni, karena tidak menentukan kerusakan molekuler tertentu, dan karenanya dapat diterapkan pada segala jenis lesi radiasi. Sehubungan dengan kematian reproduksi sel, dua jenis kerusakan potensial yang paling banyak dipelajari - sub-bersih dan berpotensi mematikan, berbeda dalam metode deteksi mereka.

Kerusakan subjek yang terdeteksi dengan metode iradiasi fraksinasi, dan berpotensi mematikan - dengan mengubah kelangsungan hidup sel di bawah pengaruh perubahan kondisi di mana mereka berada di jam pertama setelah iradiasi. Misalnya, ada kemungkinan bahwa bagian dari diskontinuitas ganda DNA terbentuk selama iradiasi sel dalam periode preintectic dapat dipulihkan selama sisa waktu sebelum replikasi DNA, dan mereka yang sel tidak harus "sembuh" Sintesis DNA menjadi fatal dan menyebabkan kematiannya, membentuk kromosom penyimpangan. Jelas bahwa efisiensi reparasi, I.E. Proporsi sel yang masih hidup, dapat ditingkatkan, jika diperpanjang secara artifisial periode G 1.

Pengaruh kondisi budidaya korban pada nasib sel selanjutnya ditunjukkan oleh banyak penulis di berbagai fasilitas dan pada tahun yang berbeda. F. Sherman dan City of Chase pada tahun 1949 menemukan peningkatan dalam kelangsungan hidup ragi yang diiradiasi jika menempatkannya pada media gizi tidak segera setelah iradiasi, tetapi menahan waktu dalam larutan buffer. Hanya pada tahun 1959. V. I. Korogodina dalam percobaan yang disediakan dengan jelas mampu mereproduksi fenomena yang sama, dan yang paling penting, untuk menjelaskan dengan benar dengan membuktikan realitas keberadaan pemulihan pencitraan sejati, yang terdaftar sebagai pembukaan. Eksperimen yang relevan sangat elegan dalam kesederhanaan dan persuasifnya, yang dapat berfungsi sebagai contoh keterampilan eksperimen. Setelah G-iradiasi ragi, regangan MEGRY-139-IN dalam dosis 1,2 KGR suspensi sel diceraikan 1: 10.000 dan dibagi menjadi dua bagian. Dari satu yang diproduksi menabur media nutrisi dalam hidangan petri segera setelah iradiasi dan mengevaluasi tingkat kelangsungan hidup, menghitung koloni setelah 96 jam inkubasi pada suhu 30? S. Setengah dari penangguhan itu disimpan setelah iradiasi selama 48 jam dalam media lapar pada suhu yang sama, dan kemudian dihamburkan dalam cangkir. Ternyata pada kasus pertama, hanya sekitar 0,2% dari sel-sel iradiasi yang bertahan hidup, pada kelangsungan hidup kedua diamati hampir 40%, dan dalam semua sampel yang dipelajari. Hasil eksperimen ini, skema yang ditunjukkan pada Gambar. Iii.14, ini dapat dianggap sebagai bukti langsung tentang realitas pemulihan sel-sel ragi yang terkena dampak, kemampuan untuk "melekat secara internal" sel-sel yang diiradiasi, dan tidak tergantung pada kehadiran pada populasi individu yang terkena dampak tidak secara tidak sengaja.

Ara. Iii.14. Skema Pengalaman V. I. Corogannna, membuktikan kenyataan keberadaan pemulihan subdivisi sel ragi

Efek kondisi budidaya sel mamalia untuk nasib berikutnya ditunjukkan oleh S. Alexandrov (1959) pada sel-sel kanker payudara yang tumbuh dalam kondisi suhu yang berbeda, dan kemudian I. M. Parkhomenko (1963), yang menempatkan sel-sel iradiasi ke dalam buffer fosfat atau menghambat sintesis protein.

Dalam semua contoh ini, kita berbicara tentang waktu yang lama (dalam beberapa jam) dari proses yang terjadi - pemulihan lambat. Dengan mereka di dalam sel, jenis lain dari kerusakan kematian yang berpotensi muncul, yang diimplementasikan dalam mematikan dalam beberapa menit setelah iradiasi. Seperti yang ditunjukkan eksperimen, U. Devi (1972), implementasi jenis lesi dalam sel-sel hamster Cina terjadi pada metabolisme normal; Penurunan suhu medium hingga 20 ° C selama atau segera setelah iradiasi, proses implementasi akan melambat, tetapi tidak mempengaruhi reaksi mengurangi simultan pada saat yang sama, sebagai akibat dari kerusakan sel berkurang.

Pada tahun 1981, A. V. Glazunov dan Yu. G. Kapulsevich dalam ragi ditemukan dan pemulihan yang cepat. Ternyata tingkat kelangsungan hidup ragi diploid ketika mereka menaburnya setelah iradiasi terhadap media nutrisi yang mengandung 8 atau 10% NaCl tergantung pada suhu selama iradiasi: penurunan suhu dari 20 hingga 3 - 0 ° C menyebabkan signifikan penurunan kelangsungan hidup. Sel-sel yang menahan iradiasi pada 0 ° C, dalam air pada 28 ° C setelah 30--40 menit mengarah pada peningkatan yang cepat dalam kelangsungan hidup.

Pengaruh pemulihan viabilitas yang cepat tidak dapat dideteksi, sel-sel iradiasi pada suhu kamar atau untuk menyoroti media nutrisi standar, karena dalam kondisi ini pemulihan memiliki waktu untuk menyelesaikannya. Jenis pemulihan injeksi dalam ragi ini memberikan kontribusi besar bagi tingkat kelangsungan hidup yang dicatat dari sel-sel ini dalam kondisi standar (ketika sel-sel yang diiradiasi pada media nutrisi standar), berbeda dengan pemulihan dampak lambat.

Ara. Iii.15. Cepat (1) dan lambat (2) pemulihan viabilitas ragi diploid saccharomyces cerevisiae setelah G-iradiasi dalam dosis 40 gr

Misalnya pada Gambar. III.15 menunjukkan tingkat kelangsungan hidup ragi pada garam (10% NaCl) (kurva 1) dan media nutrisi standar (kurva 2) tergantung pada waktu mempertahankan sel dalam air pada usia 28? C. Dalam 30--40 menit pertama, peningkatan yang cepat dalam kelangsungan hidup sel pada media garam menjadi nilai konstan disimpan, yang disimpan selama satu hingga dua jam berikutnya, yang sesuai dengan penyelesaian pemulihan dampak yang cepat; Peningkatan lebih lanjut dalam kelangsungan hidup ini disebabkan oleh pemulihan yang lambat berakhir setelah 40 - 50 jam. Ketika hidup sel-sel iradiasi per media nutrisi standar (tanpa NACI), hanya pemulihan kelangsungan hidup yang lambat dapat diamati.

Pemulihan yang cepat diamati baik setelah G-iradiasi dan setelah iradiasi 238 PU B-partikel. Jenis pemulihan yang dipertimbangkan, serta lambat, tidak ada dalam ragi haploid, yang dengannya penulis mengaitkan peningkatan radiosensitivitas ragi haploid dibandingkan dengan diploid.

Memberikan kepentingan yang besar dan mendasar bagi fenomena yang dipertimbangkan dalam memperbaiki kerusakan yang berpotensi mematikan pada sel-sel ragi, di mana itu sangat diucapkan, harus diingat bahwa kontribusi jenis perbaikan ini pada peningkatan kelangsungan hidup sel-sel mamalia tidak dapat dibandingkan lebih kecil. Eksperimen in vitro, ditunjukkan bahwa kelangsungan hidup banyak jenis sel mamalia akibat pemulihan dari kerusakan kematian yang berpotensi dapat ditingkatkan tidak lebih dari 2--3 kali (tergantung pada dosis).

Saat ini, metode estimasi kuantitatif memperbaiki kerusakan yang berpotensi kematian secara langsung dalam in vivo belum dikembangkan, tetapi meyakinkan data tentang realitas proses ini dan dalam tubuh diperoleh dalam eksperimen tidak langsung. Pada banyaknya pencernaan tumor hewan eksperimental, ditunjukkan bahwa kelangsungan hidup sel-sel tumor, diperkirakan secara in vitro, tergantung pada waktu kediaman mereka setelah iradiasi pada tumor in vivo sendiri. Misalnya, kelangsungan hidup sel tumor ascite atau padat erlich selama penaburan sel tidak segera, dan setelah 2 jam setelah iradiasi pada dosis 10 gram, itu meningkat dua kali, dan ketika menabur sel-sel fibrosarks 6 jam Setelah iradiasi, itu meningkat pada 2--5 kali. Peningkatan kelangsungan hidup yang diamati dalam percobaan ini terjadi karena perbaikan bagian dari kemungkinan kerusakan kematian, yang menunjukkan adanya proses serupa dan dalam tubuh, yang ekspresi kuantitatifnya berbeda dari jaringan yang berbeda.

Pemulihan sel-sel hamster Cina dari kerusakan subutal sepenuhnya dilewati dalam 2 - 3 jam. Di sel lain, interval ini mungkin agak besar; Misalnya, dalam sel sumsum tulang, itu adalah 5 - 6 jam.

Sifat kurva kelangsungan hidup sel pada dampak fraksinasi.

Ara. Iii.16. Restorasi bahu pada kurva kelangsungan hidup sel-sel limfoma tikus selama iradiasi ulang (pada J. Tolmachu, 1970): 1 - iradiasi tunggal, 2 - iradiasi ulang 4 jam setelah yang pertama

Pada Gambar. Iii.16 Hasil percobaan yang sesuai disajikan, menunjukkan bahwa ketika sel-sel memusnahkan vitalitas setelah iradiasi pertama, bentuk kurva kelangsungan hidup mereka (2) mengulangi kurva yang sesuai selama iradiasi tunggal (1). Ini terjadi di atasnya lagi (besarnya yang tidak berbeda pada pemulihan penuh dari iradiasi pertama), dan kemiringan (I.E. D 0) tidak berubah. Demikian pula, nilai-nilai parameter ini tidak berubah dan dengan beberapa iradiasi, yang diverifikasi pada berbagai sel dalam kultur jaringan.

Dengan kata lain, radiosensivitas sel bertahan setelah iradiasi tidak berbeda dari kontrol, karena tingkat pemulihan mereka (sesuai dengan kriteria ini) tidak berkurang selama eksposur berulang.

Efektivitas pemulihan (ev) dari kerusakan subutal diperkirakan dengan nilai apa yang disebut faktor reduksi - rasio tingkat kelangsungan hidup sel dengan iradiasi fraksinasi terhadap kelangsungan hidup dalam iradiasi satu kali, atau dengan nilai dosis ganda (D 2) dan iradiasi satu kali (D 1) diperlukan untuk mencapai efek yang sama (EV \u003d D 2 - D 1). Dalam hal dosis menghancurkan n fraksi, rumusnya adalah: EV \u003d (D 2 - D 1) (n - 1). Besarnya faktor pemulihan tergantung pada intensitas pengurangannya sendiri dan pada kecepatan transisi sel ke fase yang lebih sensitif dari siklus, dan proses-proses ini berlawanan dengan mempengaruhi radiosensitivitas sel pada saat iradiasi ke-2.

Faktor perbaikan juga tergantung juga pada dosis iradiasi, baik dari pertama maupun tindak lanjut. Jika dosisnya tidak cukup tinggi dan tidak melampaui batas d q, kemampuan reparasi sel tidak dapat sepenuhnya mengungkapkan dan faktor perbaikannya kecil.

Kemampuan untuk memulihkan selama iradiasi fraksinasi dikorelasi dengan baik dari nilai bahu, oleh karena itu parameter dari kurva kelangsungan hidup, seperti n dan terutama d q, memungkinkan Anda untuk memprediksi tingkat kerusakan pada jaringan yang berbeda, yang digunakan dalam praktek. Tidak adanya bahu pada kurva kelangsungan hidup, seperti halnya, misalnya, ketika terkena radiasi pengetisan ketat atau menggunakan agen pemodifikasi tertentu, menunjukkan penghambatan proses reparasi atau pembentukan kerusakan non-iradiasi.

Reparasi kerusakan struktural yang paling banyak dipelajari pada DNA, yang menghubungkan peran besar dalam kematian sel. Kerusakan DNA seperti celah tunggal dan susun dapat dikuantifikasi pada waktu yang berbeda setelah paparan metode khusus, misalnya, menggunakan sedimentasi DNA pada gradien kepadatan sukrosa setelah lisis sel lunak.

Jenis reparasi utama.

Seiring waktu, perbedaan implementasi pembaruan ekspesifatif, pasca-penguatan dan replikasi.

Reparasi advital (ke tahap penggandaan DNA) dapat terjadi dengan menyatukan istirahat, serta dengan penghapusan (eksisi) basis yang rusak. Beberapa enzim berpartisipasi dalam reunifikasi celah tunggal. Dalam kasus paling sederhana, celah dapat dipersatukan kembali dengan ligase. Dalam situasi lain, sistem reparasi enzimatik lengkap diperlukan, yang terdiri dari endonukreasing spesifik, exonuclease, dna polimerase, ligase DNA, serta enzim bantu yang menyiapkan persiapan ujung DNA untuk tindakan reunifikasi ligase akhir.

Penelitian dilakukan pada DNA bakteri, tiga jenis reparasi istirahat tunggal terungkap - ultrafast, cepat dan lambat. SuperFPost selesai selama 1-2 menit dan disediakan dengan satu Ligase DNA. Reparasi cepat dilakukan menggunakan DNA Polymerase 1 Reunites 90% dari istirahat yang tersisa setelah reparasi ultrafast. Waktu reunifikasi setengah dari kesenjangan tergantung pada suhu dari 1 hingga 10 menit. Reparasi lambat berakhir selama 40--60 menit, menyatukan kembali dua istirahat untuk setiap rantai DNA yang tersisa setelah reparasi berat dan cepat.

Fenomena reparasi celah dua dimensi pada DNA pertama kali ditemukan dalam radiodurens micrococcus, dan dalam beberapa tahun terakhir ditunjukkan pada sel mamalia. Dalam sel-sel HELA, pengurangan total berat molekul DNA terjadi dalam 2,5 jam dari inkubasi dipradisi. Mekanisme jenis perbaikan ini tidak jelas, dan efeknya sendiri dari pemulihan istirahat ganda untuk waktu yang lama tidak berhasil sama sekali, meskipun dalam beberapa tahun terakhir itu telah ditunjukkan di sejumlah laboratorium.

Seiring dengan istirahat DNA setelah iradiasi, beberapa kerusakan basa muncul, yang terakhir dihilangkan dengan sistem reparasi ekskisi yang melewati sintesis reparatif, yang merupakan proses multi-langkah jenis peninggalan - penggantian. Pada awalnya, kerusakan diakui oleh Mr. Endonuclease tertentu, setelah itu (sayatan) bagian yang rusak di dekat basis yang diubah terjadi, maka degradasi exonukleik dari rangkaian yang rusak dengan penangkapan nukleotida utuh yang berdekatan dan, akhirnya, Sintesis reparatif di area pembentukan cacat dengan partisipasi DNA polimerase 1 dan porsi polinucleotideligase dari rantai DNA utuh sebagai matriks (template).

Reparasi pasca-lique didasarkan atas dasar fakta bahwa beberapa sel mamalia bertahan hidup dengan dosis besar radiasi, meskipun berkurangnya kemampuan untuk menghilangkan dimer pirimidin. Mekanisme jenis perbaikan ini tidak dipelajari secara akurat, ada berbagai varian sintesis DNA pada matriks yang rusak.

Reparasi replikasi adalah pemulihan DNA dalam proses replikasinya. Jenis perbaikan ini dihapus selama kerusakan replikasi di area titik pertumbuhan rantai atau kerusakan bypass perpanjangan yang sedang berlangsung.

Sampai saat ini, meskipun ada kemajuan yang signifikan dalam mempelajari masalah perbaikan, banyak masalah yang berkaitan dengan mekanisme molekuler dari proses ini dan perannya dalam kelangsungan hidup sel yang terkena dampak tetap belum terselesaikan. Hasil percobaan yang relevan menunjukkan, misalnya, bahwa koneksi pemulihan kelangsungan hidup sel dengan perbaikan istirahat DNA tunggal bukan tanpa syarat. Di satu sisi, yang terakhir berakhir selama setengah jam, yaitu lebih cepat dari sel itu sendiri dipulihkan, dan di sisi lain, reparasi istirahat lengkap diamati pada dosis yang sangat besar yang membentuk puluhan abu-abu, ketika hanya sel tunggal selamat. Tidak ada data ketat yang "diperbaiki" DNA benar-benar memiliki sifat yang sama dengan aslinya. (Sama-sama, ini juga berlaku untuk pemulihan sel yang terdaftar oleh kelangsungan hidup mereka, karena aktivitas fungsional sel-sel yang selamat tidak diketahui, dan bahkan lebih banyak nasib keturunan mereka ke tenggat waktu jangka panjang.)

Seperti yang sudah ditunjukkan, reparasi kerusakan DNA adalah proses metabolik; Ini dilakukan oleh enzim yang hadir secara permanen dalam sel yang terlibat, baik dalam metabolisme normal dan dalam reaksi pemulihan dari berbagai kerusakan (tidak hanya radiasi). Sistem reparasi yang kuat ini tampaknya menghilangkan bagian yang lebih besar dari kerusakan radiasi DNA.

Karena reparasi cedera adalah proses enzimatik, intensitasnya, dan, akibatnya, nasib sel iradiasi tergantung pada tingkat total metabolisme sel.

Energi diperlukan untuk pengoperasian enzim reparasi. Jika pembentukan ATF ditekan, misalnya, natrium fluorida, maka tingkat pemulihan berkurang. Dengan sedikit penurunan laju metabolisme total, misalnya, penurunan suhu ke suhu kamar, efisiensi pemulihan tidak berubah. Ketika suhu berkurang menjadi 20 ° C, keterlambatan waktu dalam pemulihan beberapa sel diamati. Intensitas pemulihan berkurang secara signifikan pada 8? C, dan pada 2 - 5 ° C - ditangguhkan.

Dokumen serupa.

Efek radiasi pada sel-sel organisme hidup. Radiosensivitas nukleus, memecahkan peran kerusakannya dalam hasil iradiasi sel (bukti eksperimental). Perubahan keturunan epigent. Cara untuk melindungi molekul dari kerusakan langsung.

abstrak, ditambahkan 05/21/2012


Mempelajari proses mitosis sebagai pembelahan sel tidak langsung dan metode umum reproduksi sel eukariotik, signifikansi biologisnya. Meiosis sebagai Divisi Sel Reduksi. Interfeps, mengorganisasi, metafase, anatherapy dan mateza dan mitosis.

presentasi, ditambahkan 02/21/2013


Siklus sel sebagai periode keberadaan sel dari saat pembentukannya dengan membagi sel ibu dengan divisi atau kematiannya sendiri. Prinsip dan metode peraturannya. Tahapan dan makna biologis mitosis, meiosis, pembenaran dari proses ini.

presentasi, ditambahkan 07.12.2014


Karakteristik siklus hidup sel, fitur periode keberadaannya dari divisi ke divisi atau kematian berikutnya. Tahap mitosis, durasi, esensi dan peran amitosis. Signifikansi biologis Maizo, tahap utamanya dan varietas.

kuliah, ditambahkan 07/27/2013


Jenis kerusakan pada sel. Tahap kerusakan sel kronis. Jenis kematian sel. Nekrosis dan apoptosis. Patogenesis kerusakan pada membran sel. Sel-sel yang sangat terspesialisasi dengan tingkat regenerasi intraseluler yang tinggi. Kondisi jaringan ikat.

presentasi, ditambahkan 03.11.2013


Konsep evaluasi sensitivitas radio. Ukuran penilaian kuantitatif sensitivitas radio dari objek biologis. Sensitivitas radio jaringan pada reaksi radiasi. Mekanisme perlindungan hipoksia. Perubahan bertahan hidup di bawah aksi pelindung radio.

presentasi, ditambahkan 16.04.2015


Metode studi sel: Microspectery, cytoophotometry, fluorescent dan mikroskop ultraviolet. Metode divisi sel, kesamaan dan perbedaan mereka. Fungsi membran biologis, difusi (pasif dan ringan) dan transportasi molekul aktif.

pemeriksaan, ditambahkan 01.06.2010


Struktur dan fungsi cangkang kandang. Komposisi kimia sel. Konten elemen kimia. Biologi sel tumor. Kloning sel hewan. Dan apakah ada dolly? Kloning adalah kunci pemuda yang kekal? Budidaya sel tanaman.

abstrak, ditambahkan 01/16/2005


Kernel sel eukariotik. Sel memiliki lebih dari dua set kromosom. Proses Divisi Eucariot. Pasang gabungan kromosom homolog. Ontogenesis kandang tanaman. Proses pemutusan sel sebagai akibat dari penghancuran piring median.

abstrak, ditambahkan 01/28/2011


Analisis fitur ontogenesis sel tanaman. Munculnya dan akumulasi perbedaan antara sel terbentuk sebagai hasil dari divisi. Fase embrionik ontogenesis, fase peregangan, diferensiasi sel, jatuh tempo. Penuaan dan kematian sel.

Alasan dan mekanisme yang menentukan radoosis alami objek biologis tidak sepenuhnya diungkapkan, tetapi banyak aspek telah dipelajari dengan baik. Misalnya, faktor-faktor yang mempengaruhi resistansi radio tanaman sesuai dengan klasifikasi Grodzinsky D.M., dibagi menjadi 3 kelompok. Grup pertama mencakup faktor-faktor yang disebabkan oleh filogenesis spesies, yang tidak dapat dimodifikasi: struktur anatomi tanaman, ukuran biji, volume core seluler dan kromosom, jumlah kromosom dan adil. Grup kedua mencakup faktor-faktor yang mengkarakterisasi keadaan fungsional struktur sel individu dan keadaan fisiologis genom: tahap ontogenesis, isi kelompok sulfhydryl (SH-grup), keberadaan antioksidan dan makroeher, kemampuan untuk menderita pemulihan penurunan nilai. Kelompok ketiga faktor mewakili faktor-faktor lingkungan eksternal, seperti cuaca dan kondisi iklim serta kondisi nutrisi mineral tanaman. Efek radiobiologis dari tanaman dan hewan memiliki sejumlah reaksi serupa, seperti adanya sel-sel kritis (paling sensitif), jaringan dan organ, jenis penyimpangan kromosom yang identik, hilangnya kontrol atas metabolisme, pembentukan mutasi somatik dan genetik, Transformasi sel, karsinogenesis radiasi (organ organ).

Reaksi organisme hidup pada radiasi nuklir sangat beragam dan ditentukan oleh parameter radiasi dan karakteristik tubuh. Sikap organisme terhadap radiasi pengion ditandai dengan sensitivitas radio dan resistensi radio (resistensi radio). Kedua istilah ini saling terkait dan dari berbagai sisi mencerminkan fenomena yang sama - jika tubuh memiliki radiosensivitas tinggi, ditandai dengan resistansi radio rendah, dan sebaliknya.

Sensitivitas radio - kemampuan tubuh untuk menanggapi dosis radiasi rendah, yang memanifestasikan dirinya melalui efek radiobiologis non-fatal dalam tubuh. Resistansi radio - kemampuan tubuh untuk mentransfer iradiasi tingkat tinggi (dosis letal dan setengah liter). Semakin kecil dosisnya, menyebabkan efek radiobiologis non-rongga, semakin tinggi radiosensivitas tubuh. Semakin besar dosisnya, menyebabkan kematian tubuh, semakin tinggi resistensi radionya.

Kriteria berikut ini digunakan untuk mengkarakterisasi radiosensitivitas tanaman: laboratorium dan perkecambahan lapangan, panjang akar dalam bibit, ketinggian tanaman, jumlah organ yang terbentuk, bunga dan biji, jumlah massa tanaman, jumlahnya Dan massa benih pada satu tanaman, kelangsungan hidup tanaman, serta hasil penyimpangan kromosom dalam meta - dan anafase.

Sensitivitas radio dinilai dengan dosis lethal dan setengah dolar. Dosis fatal - LD 100 (atau LD 100/30) adalah dosis radiasi minimum yang menyebabkan kematian 100% organisme iradiasi dalam waktu 30 hari. Oleh karena itu, ditentukan oleh dosis semi-liter LD 50 (atau LD 50/30) - dosis radiasi minimum, yang menyebabkan kematian 50% organisme iradiasi dalam waktu 30 hari. LD 50 Nilai di alam berbeda bahkan secara signifikan bahkan dalam satu spesies.

Radiosensivitas tertinggi di antara tanaman memiliki tanaman keluarga plastik. Tumbuhan yang paling tahan radio milik keluarga cross-cooler (Tabel 2).

Meja 2

Sensitivitas radio benih beberapa tanaman yang lebih tinggi

Saat ini, ada informasi tentang sensitivitas radio lebih dari 2.000 pabrik milik keluarga yang berbeda, persalinan dan spesies. Namun, sensitivitas radio diperkirakan benih - tahap ontogenesis tanaman di mana ia berada dalam keadaan kedamaian yang paksa dan karenanya memiliki ketahanan tinggi terhadap radiasi pengion dan semua faktor yang merusak.

Dalam perkecambahan benih, radiosensitivitasnya meningkat 15-20 kali, karena perkecambahan disertai dengan pembelahan sel aktif, dan sel yang membelah lebih sensitif terhadap iradiasi daripada sel yang beristirahat. Selain itu, prasyarat untuk perkecambahan benih adalah kehadiran air. Tingginya tepi laut benda selama iradiasi berkontribusi pada pelepasan radikal bebas yang jauh lebih besar (N tentang dan TI), yang meningkatkan kekalahan radiasi.

Di dunia tanaman dan organisme yang lebih rendah, mikroorganisme, jamur dan lumut memiliki resistensi radio tertinggi. Beberapa jenis mikroorganisme menahan iradiasi dalam dosis 10 4 - 10 5 gram. Di antara tanaman kayu yang kurang radang berbentuk konifikat. Setelah kecelakaan Chernobyl di hutan konifer di zona 30 kilometer dari pembangkit listrik tenaga nuklir, berbagai anomali morfologis organ vegetatif dan generatif diamati, frekuensi penampilan dan tingkat keparahannya tergantung pada dosis iradiasi.

Dalam kisaran dosis tertentu (5-20 g), radiasi nuklir memiliki efek merangsang. Konten radio ditemukan di semua objek biologis, dimulai dengan uniseluler dan berakhir dengan tanaman dan hewan. Untuk pertama kalinya, efek stimulasi radiasi diperoleh pada tanaman pada tahun 1898. Eksposur benih menyebabkan aktivasi banyak proses pertukaran: sintesis asam nukleat, protein, hormon meningkat, aktivitas beberapa enzim meningkat, permeabilitas perubahan membran, meningkatkan pasokan nutrisi pada tanaman, dll. Salah satu mekanisme terpenting dari keseluruhan aksi merangsang radiasi adalah pembentukan zat non-spesifik dari sifat quinoid, yang A.M. Sepupu memberi nama pemicu-efektor. Hinon terbentuk dari polifenol sebagai akibat dari reaksi radiasi-kimia oksidasi dan aktivasi polifenoloksi. Ketika iradiasi dosis tinggi, quinon terjadi di fasilitas tanaman dalam konsentrasi besar dan memiliki efek menindas pada perkembangan mereka. Dalam konsentrasi rendah (10 -7 -10 -8 m), zat-zat ini bertindak sebagai stimulan. Menembus ke dalam nukleus sel, mereka terhubung ke histones dan dengan demikian menghapus blokade nonspesifik genom oleh protein-protein ini, I.E. Depreksi (aktivasi) dari kelompok gen tertentu terjadi. Memperkuat sintesis informasi RNA, protein, enzim, fitogorm mendorong proses metabolisme dimulai. Ini pada gilirannya secara signifikan mengurangi fase siklus sel pada tahap awal pembangunan. Efek stimulasi iradiasi terdeteksi tidak hanya ketika benih diiradiasi, tetapi juga ketika umbi iradiasi, umbi, stek, rimpang, kumis. Peningkatan tingkat efektor pemicu menyebabkan dereresi (diterjemahkan ke dalam keadaan aktif) dari genom tidak hanya pada sel-sel dari titik puncak pertumbuhan, tetapi juga pada ginjal lateral, yang mengarah pada pertumbuhan intensif dan peningkatan jumlah pemotretan lateral. Dengan demikian, pembentukan efektor pemicu-efektor nonspesifik dari sifat kuinoid adalah salah satu mekanisme paling penting bagi efek merangsang radiasi secara umum. Paparan benih berbagai budaya dalam menstimulasi dosis di depan penaburan mengarah pada peningkatan panen sebesar 10-25% dan untuk meningkatkan kualitasnya, I.E. Untuk meningkatkan protein, gula, pati, vitamin, asam amino, dan zat lain, yang telah terbentuk pada tanaman dari berbagai jenis dalam proses evolusi. Stimulasi kentang terjadi ketika umbi diiradiasi dalam dosis 0,5-5,0 gr dalam 2-6 hari sebelum mendarat, sedangkan hasil meningkat sebesar 18-25% dan kadar pati meningkat sebesar 15%. Gamma-iradiasi stek atau tanaman anggur meningkatkan hasil vaksinasi penuh sebesar 11-34%. Pada saat yang sama, ada pembagian sel-sel yang intens dalam lapisan kambial di lokasi penangkapan ikatan dengan memimpin, yang berkontribusi pada pukulan lebih cepat dari jaringan timah dengan perjalanan. Paparan dapat menghilangkan ketidakcocokan kain ikatan dengan memimpin. Stimulasi gamma digunakan dalam distorsi tanaman hijau, untuk mempercepat pengembangan dan berbunga tanaman bulat dan bunga dan selama tanaman langka dan obat.

Relostimulasi pada hewan telah dipelajari kurang dari tanaman. Menurut sejumlah ilmuwan, mekanisme merangsang tindakan dosis kecil radiasi pengion pada organisme hewan pada tingkat biologis molekuler tidak dapat berbeda secara signifikan dari mekanisme tindakan terhadap tanaman. Intensitas proses metabolisme, percepatan pembangunan, pertumbuhan dan peningkatan produktivitas hewan dilakukan dengan mengaktifkan hormon steroid yang mengendalikan proses ini. Di bawah kondisi eksperimental, radio dipelajari pada tikus dan tikus. Efek amulasi radio dimanifestasikan dalam meningkatkan kesuburan dua kali, dalam mempercepat pertumbuhan dan berat badan. Radio dipelajari dalam pertanian unggas, pemuliaan ternak, pemuliaan babi dan gerakan hewan. Efek nampas radio yang luas terdeteksi selama iradiasi telur, ayam dan ayam. Ketika telur ayam diiradiasi dengan dosis kelas 0,03-0,05 dalam inkubator dalam inkubator 0,03-0,05 gr. Efek merangsang terungkap selama iradiasi ayam broiler (dengan dosis 0,25 gy dan 0,5 GG, massa ayam meningkat 12-15%) dan ayam ayam (produksi telur pada dosis 0,5 gram meningkat 10-5 18%). Mekanisme tindakan merangsang pada produk produksi telur dan produktivitas daging dikaitkan dengan terjadinya pemicu efektor (gonadoliberin), yang mempengaruhi kelenjar hipofisis dan merangsang produksi hormon genital steroid, yang mempercepat pertumbuhan dan perkembangan. Iradiasi domba-domba domba seperti halus di usia satu setengah bulan dengan dosis kecil menyebabkan peningkatan berat badan hidup, kelangsungan hidup, nastrig, paru-paru dan panjang wol. Ketika iradiasi anak babi sehari-hari, dosis 0,1-0,25 gram diamati peningkatan berat badan sebesar 10-15% dalam tiga bulan pertama kehidupan. Paparan dosis minks dan rubah hitam dan cokelat yang sama meningkatkan tingkat kelangsungan hidup keturunan, resistensi terhadap penyakitnya, meningkatkan kualitas bulu dan panjang kulit. Dengan demikian, proposal adalah fenomena nubernih yang melekat pada banyak organisme.

Saat ini, radiasi pengion banyak digunakan untuk mendapatkan tanaman mutan. Di bawah pengaruh radiasi pengion, kromosom dan gen (spoke) muncul. Mutasi kromosom menyebabkan hasil yang fatal. Mutasi gen adalah sumber bentuk mutan yang bermanfaat dan berbahaya bagi tanaman. Diketahui bahwa seluruh kombinasi sifat-sifat yang merupakan karakteristik dari spesies biologis tertentu diprogram menjadi DNA dalam bentuk alternasi nukleotida yang konsisten, I.E. dalam bentuk kode genetik. Iradiasi DNA menyebabkan oksidasi pirimidin dan pembusukan basis purin. Dalam proses pengurangan pada matriks yang rusak, reparasi yang salah dimungkinkan, I.E. Penggantian basis purin dengan pirimidin dan sebaliknya, yang mengarah pada pelanggaran terhadap kode genetik dan munculnya mutasi gen. Hasil mutasi dengan peningkatan dosis meningkat, tetapi pada saat yang sama peningkatan sterilitas tanaman, pertumbuhan dan proses pembentukan ditekan. Dosis digunakan di mana kemampuan tanaman diawetkan untuk membentuk organ reproduksi penuh. Mutan yang bermanfaat secara ekonomi yang menggabungkan produktivitas tinggi dengan tanda-tanda lain muncul, sebagai aturan, sangat jarang. Bentuk mutan selectual-berharga dari tanaman diisolasi oleh pasokan nutrisi, kekuatan, resistensi terhadap penyakit, tahan terhadap lonewhat, peningkatan produktivitas dan fitur lainnya. Bentuk mutan digunakan sebagai donor fitur yang berguna dalam pemilihan tanaman. Dalam praktik pemuliaan dunia, jumlah varietas terbesar dengan partisipasi mutan radiasi diperoleh pada gandum (68), beras (64), gandum (31), kacang (14) dan kacang (10).

Mamalia adalah minat terbesar di dunia hewan. Diketahui bahwa mamalia (manusia dan hewan) memiliki sensitivitas terbesar terhadap iradiasi dibandingkan dengan burung, ikan, amfibi, dll. (Tabel 3). Alasan untuk sensitivitas radio yang berbeda dari organisme masih belum diketahui. Namun, tren umum adalah sebagai berikut: mulai dari embrio hingga setengah legisle, radiosensitivitas organisme dan organ-organnya secara bertahap berkurang, pada usia pertengahan, dinyanyikan dan berkurang ke usia tua.

Perbedaan sensitivitas radio juga dimanifestasikan pada organ yang membentuk tubuh secara keseluruhan. Sel-sel dari organ yang sama memiliki radiosensivitas yang tidak sama dan kemampuan untuk beregenerasi setelah kerusakan radiasi. Dengan sensitivitas radio, semua organ dan jaringan dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

Tabel 3.

Sensitivitas radio organisme hidup

Yang pertama, paling sensitif terhadap kelompok radiasi termasuk sumsum tulang, kelenjar jenis kelamin, limpa, kain limfoid. Sel induk dari jaringan ini sepenuhnya mati pada dosis radiasi 10 gr. Perubahan yang dicatat secara morfologis pada mereka terjadi selama radiasi dengan dosis 0,25 gr.

Yang kedua, lebih tahan terhadap kelompok radiasi termasuk saluran pencernaan, hati, organ pernapasan, organ pemisahan, organ penglihatan, jaringan otot. Sel-sel jaringan-jaringan ini tahan terhadap dosis radiasi hingga 40 gr.

Kelompok ketiga termasuk jaringan saraf, penutup kulit, tulang rawan dan jaringan tulang, yang tahan terhadap dosis radiasi hingga 80 - 100 gram.

Organ dan sistem sensitif paling radikal disebut kritis. Dengan kekalahan mereka, kematian tubuh terhubung dalam waktu-waktu tertentu setelah iradiasi. Sel organ kritis memiliki siklus hidup pendek dan tingkat pembaruan yang tinggi (lusinan dan ratusan ribu sel mati dalam satu menit dan lagi). Sistem hematopoietik dan saluran gastrointestinal memiliki kecepatan pembaruan yang lebih besar. Sistem saraf pusat terdiri dari sel-sel yang sangat berbeda, yang tidak dipulihkan setelah sekarat.

Organ buatan darah termasuk sumsum tulang, kain limfatik, limpa, besi garpu (timus). Pelanggaran proses pembentukan darah pada organ-organ ini terjadi sangat awal - langsung selama dampak radiasi, dan pengembangan lebih lanjut dan manifestasi gangguan adalah fase, yang dikaitkan dengan sensitivitas radio sel yang berbeda dan dengan proses pemulihan dalam sel.

Organ paling sensitif adalah sumsum tulang, dengan iradiasi umum, itu kagum pertama. Dengan iradiasi eksternal hewan, dosis LD 50/30 ke atas mitosis sel berhenti, bentuk degeneratif dari jenis sel tertentu muncul, jumlah sel darah merah menurun dalam darah. Perubahan sumsum tulang awal dengan paparan eksternal juga mencakup penurunan bentuk yang belum matang dari fraksi merah dan putih, trombosit dan peningkatan granulosit. Telah ditetapkan bahwa sumsum tulang memiliki kemampuan yang cukup besar untuk regenerasi (yaitu untuk pemulihan), yang terjadi selama dosis berbasis menengah setelah 4-7 hari, dan pada akhir minggu ke-4 pola sumsum tulang atau struktur darah menjadi dekat dengan normal. Dengan kematian, dan dosis radiasi super dolar, konten sel normal dipulihkan dan aplasia sumsum tulang terjadi.

Efek radiasi pada jaringan limfikik menyebabkan penghancuran awal limforblast dan limfosit pada jaringan dan limfosit dalam darah perifer. Dosis semi liter dan kematian iradiasi menyebabkan pelanggaran terhadap struktur kain, berbagai perubahan kelenjar getah bening dan formasi limfoid lainnya.

Paparan dosis seluler selekat mengarah pada penghentian mitosis dan kematian bagian limfosit. Sebagai hasil dari penghancuran elemen seluler, organ berkurang ukuran dan massa.

Sel-sel kelenjar garpu - thymocytes (limfosit) - hampir semuanya selama hari pertama sekarat. Pemulihan sel ke level awal terjadi karena sel utuh tunggal.

Tanggapan karakteristik tubuh untuk dampak radiasi adalah perubahan jumlah leukosit: pada menit pertama dan jam diamati sedikit penurunan; Setelah 6-8 jam - peningkatan 10-15% dari tingkat awal; Setelah 24 jam - penurunan tajam dari level awal. Gelar dan fase perubahan dalam jumlah leukosit secara langsung tergantung pada dosis, serta pada jenis hewan. Waktu pemulihan jumlah leukosit terhadap norma adalah 2-3 bulan.

Iradiasi hewan dengan dosis setengah logam mengarah pada perubahan jumlah eritrosit. Pada hari pertama, jumlah sel dan kandungan hemoglobin dalam darah meningkat 10-15%, maka konten berkurang 2-3 dan lebih dari norma pada 15-20 hari. Secara paralel dengan gangguan kuantitatif, gangguan morfologis dan biokimia terjadi: peningkatan ukuran sel, ponsennosis nuklei dan vacuolisasi sitoplasma, dan juga membentuk sel dioksida dan sel-sel bentuk anomali. Erythrocytes dikembalikan ke jumlah normal selama 2-5 bulan.

Menurut sensitivitas radio, trombosit menempati posisi perantara antara leukosit dan eritrosit. Radiasi dosis LD 50 mengarah pada penurunan tajam dalam jumlah trombosit pada hari pertama. Sel-sel muncul dengan anomali yang berbeda: duidny, dengan ukuran tidak proporsional dari kernel dan sitoplasma. Dalam tubuh, proses seperti itu dilanggar sebagai penyerapan protrombin, koagulasi darah, pembalasan plasma dan lainnya. Pemulihan trombosit diamati 35-45 hari setelah iradiasi.

Sel darah sensitif yang paling radikal adalah limfosit. Pengurangan terdaftar dalam isi limfosit dicatat ketika diradiasinya secara radikal dengan dosis 0,6 gr. Setelah radiasi dosis LD 50/30, penurunan terbesar diamati setelah 1-3 hari. Untuk periode ini, perubahan morfologis sel dicirikan, pelanggaran rasio bentuk-bentuk kecil, penampilan sel duidal, gritness dan vacuolasi nukleus dan protoplasma, perubahan aktivitas enzim. Fase perubahan, karakteristik leukosit, tidak ada dalam limfosit.

Seiring dengan perubahan signifikan dalam struktur darah dan organ hematopoietik, perubahan struktural di dinding pembuluh darah dicatat, terutama kapiler. Ini disertai dengan berbagai perdarahan (putus-putus dan tumpah) dan perdarahan (eksternal dan internal).

Semua organ pencernaan menunjukkan reaksi fungsional dan morfo-logis terhadap iradiasi. Menurut tingkat sensitivitas radio, mereka didistribusikan sebagai berikut: usus halus, kelenjar saliva, perut, lurus dan usus besar, pankreas, hati. Sensitivitas terbesar di epitel kelenjar dan epitel vili. Iradiasi mengarah pada penghapusan divisi dan penghapusan sel, dengan prioritas sel-sel vili dan crypt, yang disertai dengan pelepasan plasma darah ke usus, dan juga mengarah pada penurunan fungsi penghalang-kekebalan dari usus. Dinding, sebagai akibat dari mana mikroflora usus memasuki tubuh dan menyebabkan toksikosis dan bakteremia. Kekalahan rauchery memanifestasikan dirinya melalui mual, muntah, diare. Dosis besar dampak radiasi menindas sekresi kelenjar lambung, yang mengarah pada perubahan morfologis - perdarahan, CARARS, borok, stenosis bekas luka, fistula. Keadaan fungsional saluran pencernaan dinormalisasi pada waktu yang berbeda, mencapai hingga beberapa bulan.

Kelenjar galf mamalia bereaksi terhadap iradiasi pada prinsip tipe yang sama. Perbedaan spesies utama adalah nilai dosis yang merusak, yang terkait erat dengan spesies-sensitivitas organisme. Di bawah aksi radiasi ke kelenjar jenis kelamin, fungsi generatif lebih rusak dan aktivitas hormon mereka kurang dilanggar. Tingkat perubahan post-themost dalam pandangan kuman tergantung terutama pada dosis dan metode iradiasi. Sel-sel seksual yang cerdik terletak di urutan turun berikut: spermogonia, spermosit, sperma, sperma dewasa. Pemeriksaan histologis mengungkapkan banyak perdarahan ke kelenjar parenkim, di lumen tubulus benih - akumulasi sel nekrotik, sperma dan sperma yang berubah tunggal. Spermatogenesis dipulihkan karena spermogonium yang masih hidup dalam beberapa bulan, tetapi pada saat yang sama ada sejumlah besar sperma yang rusak, dan di parenkim Semennikov - pengembangan proses sklerotik. Pada hewan muda yang tidak sempurna, biji-bijian dan ovarium lebih sensitif terhadap iradiasi daripada setengah lengan. Menurut tingkat pengurangan radiosensitivitas ovarium yang berfungsi sel dalam urutan berikut: Oocytes II Pesan dalam folikel dewasa, oosit yang saya pesan, telur matang, epitel folikel sekunder dan primer, epitel kuning, epitel. Kerusakan radiasi pada ovarium sama-sama pada semua hewan: sel-sel sensitif radar yang paling radar pada awalnya rusak dan mati, kehancuran epitel adalah kerusakan, pertumbuhan berserat jaringan ovarive, pelanggaran siklus genital, penyimpangan hormon. Pemulihan fungsi ovarium sangat lambat. Radiosensitivitas oosit mamalia ditentukan oleh morfologi tahap Diploten, I.E. Konfigurasi kromosom di kernel. Oosit dengan susunan kromosom difus lebih radikal sensitif (oosit tikus, hamster) daripada oosit dengan lokasi yang ringkas (oosit anjing, manusia).

Dengan demikian, iradiasi eksternal tanaman dan mamalia mengarah pada pembentukan berbagai efek radiasi.

Sel memiliki struktur yang berbeda dan melakukan berbagai fungsi (misalnya, gugup, otot, tulang, dll.). Untuk memahami mekanismemendefinisikan alami sensitivitas radio Tubuh (tanpanya tidak mungkin untuk menilai dengan benar efek iradiasi manusia), perlu untuk secara konsisten mempertimbangkan aspek seluler dan jaringan. sensitivitas radio, sebagai sel - Unit biologis dasar di mana efek energi diserap selama iradiasiyang selanjutnya mengarah pada pengembangan kekalahan radiasi. Di antara banyak manifestasi seluleritas sel paling sensitif terhadap radiasi pengion, kemampuannya untuk membelah. Di bawah kematian sel (atau efek mematikan), mereka memahami hilangnya sel kemampuan untuk berkembang biak, dan sel-sel yang mempertahankan kemampuan untuk reproduksi tanpa batas dianggap selamat.

Tergantung pada koneksi efek mematikan Proses fisi membedakan dua bentuk utama kematian sel radiasi: interfase (sebelum pembelahan sel atau tanpa itu) dan reproduksi (setelah siklus divisi pertama atau beberapa berikutnya). Untuk sebagian besar sel, termasuk untuk sel-sel banyak mamalia, bentuk reproduksi kematian radiasi ditandai, penyebab utama yang merupakan kerusakan struktural pada kromosom yang timbul selama iradiasi. Mereka ditemukan dengan bantuan metode penelitian sitogenetik pada berbagai tahap mitosis (lebih sering dalam anafase atau metafase) dalam bentuk apa yang disebut penataan ulang kromosom, atau penyimpangan. Kematian sel-sel yang menyimpang atau keturunan mereka terjadi karena pemisahan yang tidak merata atau kehilangan sebagian dari materi genetik vital karena koneksi kromosom robek yang salah atau pemisahan fragmen mereka. Penentuan fraksi sel dengan penyimpangan kromosom sering digunakan sebagai indikator kuantitatif yang andal dari sensitivitas radio, karena Di satu sisi, jumlah sel yang rusak seperti itu jelas tergantung pada dosis radiasi pengion, dan di sisi lain - mencerminkan kematiannya.

Kelompok sel membentuk jaringan dari mana organ dan sistem (pencernaan, saraf, sistem peredaran darah, kelenjar sekresi darat, dll.).

Kain bukan hanya jumlah sel, itu sudah sistem yang memiliki fungsinya sendiri. Ini memiliki sistem peraturan diri sendiri dan, telah ditetapkan bahwa sel-sel kain yang secara aktif terbagi lebih rentan terhadap radiasi. Oleh karena itu, otot, otak, jaringan ikat pada organisme dewasa cukup tahan terhadap radiasi. Sel-sel dari sumsum tulang yang sama, sel germinal, sel-sel mukosa usus adalah yang paling rentan. Karena pembagian sel terbesar terjadi pada tubuh yang tumbuh, dampak radiasi ke tubuh anak-anak sangat berbahaya. Efek iradiasi pada janin dapat menyebabkan kelahiran keturunan yang sempurna, dan periode paling berbahaya - minggu ke-8-15 kehamilan, ketika bookmark pihak berwenang orang masa depan terjadi.

Dalam organisme dewasa, yang paling rentan adalah sumsum tulang merah, menghasilkan sel darah, yang tidak berbagi dan dengan cepat "aus." Oleh karena itu, tubuh membutuhkan peningkatan konstan. Leukosit (kisah darah putih) yang diproduksi oleh red sumsum tulang merah) melakukan fungsi melindungi tubuh dari agen penyebab penyakit menular (pertahanan kekebalan). Sebagai hasil dari pelanggaran terhadap pematangan sel-sel sumsum tulang, isi leukosit dalam darah berkurang tajam, yang mengarah pada penurunan resistensi tubuh terhadap berbagai infeksi. Sel-sel kelenjar jenis kelamin sangat sensitif sehingga jika bagi keseluruhan organisme secara keseluruhan dengan iradiasi seragam tunggal, koefisien risiko diambil per unit, kemudian untuk kelenjar jenis kelamin (ovarium, semeniks) itu 0,25, dan untuk Merah Sumsum tulang - 0,12. Ovarium wanita dewasa mengandung sejumlah besar telur yang tidak dilukis yang terletak di berbagai tahap perkembangan. Oleh karena itu, iradiasi yang menyebabkan kematian aktual atau reproduksi telur dapat menyebabkan infertilitas persisten. Radiasi pria dengan dosis 2,5 Gy menyebabkan sterilitas selama dua atau tiga tahun, dan setelah iradiasi dengan dosis 4-6 gram, terjadi sterilitas konstan. Sensitivitas radiasi wanita yang tinggi juga memiliki kelenjar susu (koefisien risiko dalam iradiasi seragam satu kali adalah 0,15).

Dalam sistem pencernaan pencernaan dengan iradiasi seragam satu kali, sensitif paling radikal adalah hati, kemudian pergi dalam urutan sensitivitas radio pankreas, usus, lambung, kerongkongan, kelenjar ludah, bahasa, rongga lisan. Sel-sel folikel rambut juga memiliki radiosensivitas radios yang relatif tinggi. Setelah iradiasi dengan dosis 3-4 gram, rambut mulai hujan dan rontok dalam waktu 1-3 minggu. Kemudian pertumbuhan rambut dapat dilanjutkan. Namun, ketika dosis iradiasi sekitar 7 gram, kerontokan rambut yang lengkap terjadi.

Perlu dicatat bahwa bagian penting dari radionuklida masuk ke dalam organisme dengan udara inhalasi, makanan dan air. Pada saat yang sama, dosis terbesar iradiasi internal diperoleh organ sistem pernapasan dan pencernaan, serta organ-organ di mana radionuklida yang jatuh di dalam tubuh terakumulasi.

Misalnya, sel tiroid sangat spesifik dan perlahan terbagi. Koefisien risiko radiasi untuk kelenjar tiroid dengan iradiasi eksternal seragam satu kali kecil - 0,03. Namun, ketika memasuki tubuh Radioisotop Yodium, mereka menumpuk di kelenjar tiroid dalam jumlah yang tidak terbatas, yang secara tajam meningkatkan dosis iradiasi yang setara terhadap organ ini. Kelenjar tiroid adalah salah satu organ sistem endokrin - sistem regulasi tubuh yang paling penting. Ketika menghirup partikel yang mengandung radionuklida, daerah deposisi mereka di saluran pernapasan dan paru-paru, waktu pengurangan di daerah pengendapan dan durasi tempat tinggal pada jalur penghapusan yang efektif menentukan dosis jaringan yang efektif. Radionuklida yang larut berada dalam darah dan tersebar di seluruh tubuh. Sebagian besar jenis sel yang merupakan struktur paru-paru relatif tahan terhadap iradiasi pendek, namun, cahaya sebagai organ dengan struktur halus ditandai dengan interaksi radio yang signifikan dalam tingkat jaringan. Penyerapan radionuklida pada saluran pencernaan tergantung pada terjadinya mereka ke dalam komposisi berbagai senyawa. Misalnya, penyerapan dari saluran gastrointestinal dari plutonium terikat secara organik adalah 25 kali lebih banyak daripada isap plutonium nitrat. Pada saat yang sama, 90% dari plutonium yang dimasukkan menumpuk di kerangka, yang mengarah pada radiasi batin yang signifikan dari sumsum tulang merah.

Ketika terkena dosis radiasi yang berbeda, efek radiasi berikut dapat diamati:
somatik (tidak komonis). Ini adalah cedera tubuh langsung tentang tubuh, muncul tak lama setelah terpapar iradiasi; Efek stokastik somatik. Ini adalah konsekuensi yang terdeteksi dalam kelompok besar orang dalam periode yang lebih jauh setelah iradiasi;
Efek genetik. Mereka dimanifestasikan dalam bentuk penyimpangan kromosom, mutasi gen dominan.

Sebagian besar lesi radial terjadi setelah lama setelah iradiasi tunggal atau kronis akut. Mereka disebut efek iradiasi jarak jauh, berbeda dengan efek langsung, yang meliputi penyakit radiasi akut dan kompleks gejala. Efek jarak jauh ini tergantung pada dosis; Dengan meningkatnya dosis, beban lesi tumbuh. Selain efek ini, dua spesies lainnya dapat terjadi pada periode jarak jauh, yang disebut stochastic (mis. Probabilistik, kecelakaan): efek somatik (tubuh) - tumor ganas dan efek genetik - keburukan bawaan dan gangguan yang diwariskan. Berdasarkan kedua spesies efek stokastik tertentu, mutasi yang dihasilkan oleh radiasi dan gangguan lain dalam struktur seluler keturunan: Dalam kasus pertama (penyakit somatik) - kanker - dalam sel somatik non-pengobatan dari organ dan jaringan yang berbeda, dalam Kedua (dalam sel genital dan semennikov) - perubahan genetik.

Pola kerusakan pada organisme holistik ditentukan oleh dua faktor:

1) sensitivitas radio jaringan, organ, dan sistem penting untuk kelangsungan hidup tubuh;

2) Besarnya dosis iradiasi yang diserap dan distribusinya dalam ruang dan waktu.

Masing-masing secara individual dan dalam kombinasi dengan satu sama lain faktor-faktor ini menentukan jenis reaksi radiasi preferensial (lokal atau umum) spesifik dan waktu manifestasi (segera setelah iradiasi, tak lama setelah iradiasi atau dalam waktu yang lama) dan mereka signifikansi untuk tubuh.

Harus diingat bahwa ketika bergerak dari sel terisolasi ke kain, semua fenomena rumit untuk organ dan organisme. Ego adalah karena tidak semua sel yang terpengaruh sama, dan efek jaringan tidak sama dengan jumlah efek seluler: jaringan, dan bahkan lebih sehingga organ dan sistem tidak dapat dianggap sebagai sel seluler sederhana. Menjadi jaringan, sel-sel sebagian besar bergantung dan dari satu sama lain, dan dari lingkungan. Aktivitas mitosis, tingkat diferensiasi, tingkat dan fitur metabolisme, serta parameter fisiologis lainnya dari sel-sel individu tidak acuh tak acuh untuk "tetangga" langsung mereka, dan, oleh karena itu, untuk seluruh populasi secara keseluruhan. Ini dikenal, misalnya, penyembuhan luka itu terjadi karena percepatan waktu reproduksi sel yang tersisa, yang memastikan pertumbuhan jaringan dan substitusi kehilangan kain yang disebabkan oleh cedera, setelah jenis divisi seluler dinormalisasi.

Selain itu, faktor-faktor lain: tingkat suplai darah, nilai volume iradiasi, dll. Dengan demikian, radiopensitas jaringan tidak dapat dianggap hanya dari sudut pandang sel-selnya tanpa memperhitungkan faktor morfusiologis. Misalnya, eritroblas mengubah sensitivitas radio mereka tergantung pada lokasi lokasi mereka dalam tubuh - di limpa atau sumsum tulang. Semua ini mempersulit penilaian sensitivitas radio jaringan, organ dan seluruh tubuh, tetapi tidak menolak nilai parameter sitokinetik berprinsip dan terkemuka yang menentukan jenis dan tingkat keparahan reaksi radiasi di semua tingkatan organisasi biologis.

Contoh paling khas dari lesi radiasi organisme hewan dan manusia - penyakit radiasi akutmuncul setelah seragam total iradiasi eksternal tunggal. Dalam hal ini, semua sistem, organ, jaringan dan sel dalam dosis yang sama secara bersamaan mengalami efek radiasi. Pemahaman terbaik dari manifestasi dasar kerusakan radiasi pada tubuh dapat dicapai dengan membandingkannya dengan dosis yang diserap dalam "organ kritis".

Di bawah otoritas kritis, organ atau sistem vital dipahami, yang pertama gagal dalam rentang studi dosis iradiasi, yang menyebabkan kematian tubuh dalam waktu-waktu tertentu setelah iradiasi.

Lewat sini, antara besarnya dosis yang diserap dalam tubuh dan harapan hidup rata-rata, ada ketergantungan yang ketatditentukan oleh perbedaan dalam sensitivitas radio dari sistem vital (kritis) individu.

Dengan iradiasi keseluruhan tubuh, salah satu sindrom yang terkait dengan sistem kritis dapat menang tergantung pada dosis yang setara diserap: 1) sumsum tulang (hematopoietic), 2) cerebral, 3). Mereka berkembang sebagai hasil dari lesi ireversibel dari sistem kritis tubuh yang sesuai - sistem pembentukan darah, saluran pencernaan atau sistem saraf pusat.

Sindrom sumsum tulang (hematopoietic) dikaitkan dengan kerusakan sel induk dari sumsum tulang merah. Ini fatal bagi tubuh. Sel darah dewasa tidak dibagi, ditandai dengan fungsi-fungsi khusus, dengan cepat aus, dan karenanya harus terus digantikan oleh yang baru. Kerusakan pada sumsum tulang mengarah pada penurunan jumlah berbagai jenis sel dalam darah. Mengurangi jumlah sel darah perifer menyebabkan gejala sebelum kematian tubuh: penurunan jumlah darah, perdarahan, infeksi. Mengurangi jumlah eritrosit (sel darah merah), dan, sesuai, penurunan hemoglobin dalam darah menyebabkan anemia (anemia). Mengurangi jumlah trombosit yang terlibat dalam proses koagulasi darah menyebabkan perdarahan, yang meningkatkan anemia. Mengurangi jumlah leukosit (sel darah putih) menyebabkan penurunan resistensi tubuh terhadap berbagai penyakit.

Sindrom gastrointestinal dikaitkan dengan kerusakan pada lapisan sel, melapisi dinding bagian dalam usus kecil, yang mengarah pada penetrasi ke dalam tubuh infeksi dari usus karena flora usus dan terjadinya penyakit infeksi. Permukaan informis, hisap usus memiliki villus yang ditujukan untuk lumen usus. Di dasar desa-desa ini ada sel-sel cepat. Pelanggaran dari proses memperbarui sel-sel ini dan mengarah pada sindrom gastrointestinal, tanda-tanda yang ada rasa sakit pada saluran pencernaan, hilangnya nafsu makan, mual, muntah, diare, ulserasi membran lendir mulut dan kelesuan Interness. Semua ini terjadi terhadap latar belakang sindrom sumsum tulang.

Sindrom serebral dikaitkan dengan pelanggaran sistem saraf pusat. Dalam sistem saraf pusat, berbeda dengan sumsum tulang dan usus, sel agak tahan terhadap efek radiasi, karena jaringan saraf dewasa terdiri dari sel-sel yang sangat khusus, yang tidak diganti selama kehidupan. Efek radiasi radiasi mengarah pada gangguan fungsional pada tingkat jaringan. Tanda-tanda sindrom serebral - sakit kepala, penuh ketidakpedulian terhadap seluruh sekitar, pelanggaran kesadaran (kemungkinan kehilangan TI), kejang-kejang. Gejala-gejala ini dikaitkan dengan kerusakan otak.

Keadaan keseimbangan dinamis yang stabil dari setiap populasi sel dalam organisme hidup yang diperlukan untuk kehidupan normal dikelola oleh sistem pembaruan seluler; Setiap kehilangan sel (karena kematian atau migrasi mereka) dalam sistem secara kuantitatif diisi kembali dengan terjadinya sel-sel baru, yang memastikan kekekalan fungsi. Sel-sel dari masing-masing jenis memiliki durasi mereka sendiri dari karakteristik siklus hidup dan, sesuai, berbeda dalam kecepatan pembaruan.

Lewat sini, organisme dewasa terus-menerus dalam keadaan pembaruan diri sel yang seimbangyang terjadi terus menerus dalam sejumlah sistem vitalnya.

Bahkan di masing-masing dari mereka, puluhan dan ratusan ribu elemen seluler "disajikan" meninggal, menggantikan yang baru, dengan sengaja siap untuk "menyumbang" melalui periode yang ditentukan - dan sampai akhir kehidupan tubuh. Keseimbangan yang stabil dalam sistem pembaruan diri sel, yang merupakan kondisi yang diperlukan untuk keandalan menjaga kelayakan tubuh, dipanggil homeostasis sel.