Sensibilitate radio celulară. Sensibilitatea radio a organelor și țesuturilor: definiție, metode de schimbare a sensibilității radio celulare de radiosensibilitate

În țesuturile regenerabile active (epiteliul bolului, măduva osoasă, din piele etc.), precum și în tumorile și culturile celulare cu creștere rapidă, durata ciclului variază de la 10 la 48 de ore. Perioadele G 1 și S , și cea mai scurtă perioadă - mitoză - se termină în majoritatea cazurilor în 30-60 de minute.

În țesuturile inutile, majoritatea celulelor sunt în interpret G 1, durata care este măsurată în săptămâni și, uneori, luni și chiar ani (de exemplu, în sistemul nervos central), care a condus recent la alocarea unei alte etape - G 0; Celulele care se află în această etapă sunt considerate în afara ciclului sau odihnă. Astfel de celule constituie rezerva de repopulare în cazul decesului unei părți din piscina celulară din diferite motive. Astfel, de exemplu, mecanismul de regenerare post-traumatic a țesutului sau reluarea creșterii tumorale după iradierea sa.

Multe dintre reacțiile celulelor raze sunt ușor transferate în celulă, deoarece sunt o consecință a deteriorării mai multor structuri, pierderea căreia este foarte rapidă sau doar rămâne neobservată. Astfel de reacții celulare tranzitorii se numesc efecte de iradiere fiziologice sau cumulative. Acestea includ diverse tulburări metabolice, inclusiv inhibarea metabolismului nucleic sau fosforilarea oxidativă, lipirea cromozomului etc.

De regulă, astfel de reacții se manifestă în data viitoare după iradiere și în timp dispar. Cel mai universal dintre ei este întârzierea temporală (inhibarea) diviziunii celulare, adesea denumită blocarea radiațiilor Mitozei. O scădere a numărului de celule de separare după iradiere a fost observată la scurt timp după deschiderea razelor X, care au servit ca unul dintre motivele pentru utilizarea acestor raze pentru a suprima creșterea tumorii. Această reacție este în prezent cea mai bine studiată într-o atitudine cantitativă pe o mare varietate de obiecte din experimente in vivo și in vitro pentru un număr mare de celule și țesuturi normale, precum și pentru tumorile umane și animale.

Smochin. III.5. Dinamica reproducerii celulare după iradiere în diferite doze. A și un "Vizualizator de caviar; B și B" - ouă de așchii de mare; B și B "- Drojdie de marfă (conform V. I. Corogunnha, 1964): A, A", 1 - Zygote nedorite. 2, 3, 4, 5 - spermă iradiată (300 gr), ouă, spermatozoizi și ouă la fertilizare, Zygote imediat după fertilizare, respectiv: B, B ".1 - nemirid, 2, 3, 4 - spermatozoizi iradiați imediat înainte Fertilizarea (1, 2, 10 Gy, respectiv); B, B ", 1 - neajuns. 2, 3 - iradiate 160 n 180 GY, respectiv

Experimentele au arătat că durata întârzierii întârzierii depinde de doza de ionizare a ionizării și se manifestă în toate celulele populației iradiate, indiferent de soarta ulterioară a uneia sau a unei alte celule - va supraviețui sau va moare. Cu toate acestea, durata acestui efect este diferită de diferitele obiecte, care este clar reprezentată în fig. III.5, unde rezultatele experimentelor unui număr de cercetători sunt reduse și analizate. În toate cazurile, după iradiere, diviziunea celulelor de drojdie a fost oprită și reluată după o perioadă de timp, diferită de obiecte diferite, dar întotdeauna în creștere cu o doză de iradiere. În fiecare dintre obiecte, curbele primei divizii de vătămare sunt aproape aceeași formă ca și curbele celulelor de control corespunzătoare (nedorite) și sunt deplasate numai de-a lungul axei Abscisa spre dreapta. Acest lucru este deosebit de vizibil atunci când prezentarea datelor în coordonatele "Break-efect - un logaritm de timp".

(Termenul "pauze" vine din limba engleză. Unitatea de probabilitate este o unitate probabilistică. Publicarea-analiza este o evaluare cantitativă a datelor experimentale, bazată pe studierea dependenței dintre logaritmii de doze și pietre corespunzătoare efectelor observate. În aceste s - Coordonatele sau, numite, curbele sigmoid sunt îndreptate.)

Smochin. III.6 Schimbarea maximă a activității mitotice a celulelor renale umane în timpul iradierii în perioada S (conform lui I. Skift V, 1969); Săgețile care prezintă o schimbare a valului de divizare la doza corespunzătoare de iradiere, gr.

Numeroase studii au arătat că, pentru majoritatea culturilor de celule studiate, întârzierea diviziunii corespunde la aproximativ 1 oră pe 1 grame, adică aproximativ 0,6 minute per DRU. În consecință, această reacție la iradiere este identică la toți indivizii de o populație omogenă nu numai calitativ, ci și în mărime, cu o creștere a dozei, nu proporția de a crește indivizii, dar durata întârzierilor divizării fiecărei iradiate Celula. Aceasta este diferența principală a acestui tip de efecte celulare ale iradierii din leziunile letale, a cărei analiză va fi efectuată mai jos.

Timpul de întârziere al diviziunii celulare depinde de stadiul ciclului celular, în care celulele sunt localizate în timpul iradierii; Este cea mai lungă pentru el în cazurile în care efectele sunt supuse celulelor din sinteza ADN-ului sau în stadiul postsistic și cel mai scurt - când este iradiat în mitoză, când majoritatea absolută a celulelor, începând cu mitoza, îl încheie fără întârziere.

Datorită diferențelor pe durata întârzierii diviziunii observate la etapele individuale ale ciclului celular, restaurarea activității mitotice în timpul iradierii țesuturilor active proliferative are loc formarea de undă, deoarece aceste țesuturi sunt o populație de celule asincrone, adică constând din celule situate la diferite etape ale ciclului de viață.

Din fig. III.7 Se poate observa că după 4 ore după iradiere, diviziunea celulară este încă puternic suprimată, gradul de opresiune este proporțional cu doza. Restaurarea activității mitotice a celulei apare unelte și imaginea cu toate tipurile de radiații ionizante de același tip.

La scurt timp după scăderea inițială, indicele mitotic mărește destul de brusc, uneori chiar și atingerea nivelului inițial și apoi scade din nou. Această creștere inițială nu este încă o creștere adevărată a numărului de mitoze. O explicație a acestui fapt este faptul că, sub influența iradierii, unele celule sunt amânate cu intrarea în diviziune, care se reflectă în scăderea indicelui mitotic imediat după iradiere. Probabil, aceste celule la momentul expunerii au fost cele mai sensibile la radiații (conform acestui criteriu) al etapei interfazice. Apoi încep să împărtășească și simultan cu celulele, care, până la iradiere, au fost într-o etapă mai puțin sensibilă și, prin urmare, au intrat în mitoza la momentul normal. Aceasta formează un val compensatoriu de creștere a indicelui mitotic, care poate depăși uneori indicatorii inițiali. Cu o creștere a dozei de iradiere și un val compensatoriu, iar noua valoare a indicelui mitotic este încă mai mică comparativ cu inițial, care se datorează suprimării abilităților celulare față de diviziune.

Smochin. III.7 Dinamica activității mitotice a șoarecilor de măduvă osoasă după expunerea generală. Cifrele de la începutul curbelor indică doze de iradiere

Numeroase date experimentale indică rolul deteriorării radiațiilor la nucleu (mai mare decât citoplasma) în mecanismul de inhibare a diviziunii celulare; În același timp, sa stabilit că nu este legată de deteriorarea cromozomilor.

Este posibil să se ia în considerare întârzierea în diviziune ca o manifestare a unei componente nespecifice a reacției celulare la iradiere (mai ales că se observă ca răspuns la acțiunea multor factori externi), care are un caracter de protecție și adaptabil.

(Citologul american D. Masha, în prefața la monografia dedicată fiziologiei diviziei celulare, a observat pe bună dreptate că "... generalizările fac posibilă captarea dovezilor privind existența unui anumit plan general (cu alte cuvinte, semnificația fenomen), care ne poate furniza natură ".

Hotărârea privind natura protectoare a întârzierii mitozei se bazează pe faptul că durata întârzierii reflectă măsura recuperării celulelor din radiația cauzată de radiația leziunilor, de exemplu, prin distrugerea toxinelor ipotetice sau a Înlocuirea metaboliților necesari pentru diviziune. În acest caz, ar trebui să se aștepte ca cu cât mai mult timp există o celulă pentru a restabili, cel mai probabil că este împărțită cu succes și dă descendenți viabili. Cu toate acestea, observațiile directe au arătat că gradul de întârziere a mitozei este același pentru viabilitatea celulară și de conservare a celulelor. Lipsa comunicării dintre întârzierea diviziunii și decesul celulei este, de asemenea, confirmată de datele privind valoarea diferită a regiunii pentru aceste fenomene (I. Skift, 1969) și schimbarea multidirecțională a sensibilității radio și întârzierea împărțirea etapelor ciclului.

Încă nu există date suficiente pentru a atribui fără echivoc întârzieri la manifestările daunelor de radiații ale multiplelor structuri intracelulare sau estima ca o reacție protectoare a celulelor la deteriorarea lor;

Toate cele de mai sus se referă la întârzierea primei diviziuni de subdiviziune observată după iradierea într-un anumit interval de doze, dorite și destul de mari (pentru majoritatea celulelor mamifere din 10 grame). Un și mai puțin studiat mecanismul întârzierilor în iradieri repetate și, prin urmare, interpretarea este mai dificilă.

Reacția de întârziere de fisiune descrisă ar trebui să se distingă de supresia deplină a mitozei, venind după expunerea unor doze mari, atunci când celula continuă viața, dar pierde ireversibil capacitatea de a împărți. Ca urmare a unei astfel de reacții ireversibile la iradiere, se formează adesea forme patologice ale celulelor gigantice, uneori chiar conținând mai multe seturi de cromozomi datorită proprietății lor, în aceeași celulă neseparată (endomitoză).

Printre numeroasele manifestări ale acțiunii de radiație asupra activității vitale a celulei, suprimarea unei diviziuni este cea mai importantă. În acest sens, sub moartea celulară sau efectul letal al iradierii, în radiobiologie înțeleg pierderea celulei de a prolifera. Dimpotrivă, cei care au păstrat capacitatea de reproducere nelimitată au supraviețuit celulelor, adică, la formarea clonei. Astfel, aici este vorba despre moartea reproducerii celulelor. Forma de reproducere a inactivării radiațiilor celulelor este cea mai frecventă în natură, este, de asemenea, mai bine studiată de metodele de radiobiologie cantitativă datorită faptului că poate fi observată în cultivarea celulelor din afara corpului.

Când se observă în spatele celulelor iradiate ale L (fibroblastele de șoarece), sa constatat că moartea lor are loc atât în \u200b\u200bprocesul de prima diviziune post-terasă, cât și în al doilea, 3 și 4 Mitosahh. În fig. 17 arată schematic soarta descendenților unei celule iradiate la o doză de 2 gr. Moartea lor (fragmentarea) a fost observată numai după 70 și 140 de ore după iradierea celulei sursă, adică În consecință, după divizia a 2-a și a treia. După iradierea la o doză de 4 grame de celule de linie, mai mult de 80% din cazuri au finalizat cu succes divizia 1 victimă, dar probabilitatea de a împărți filialele (generația 1) și "nepoate" (generația a 2-a) a fost de aproximativ 30%; Restul de 70% din celule, începând cu divizia, au murit.

Un alt tip de deces reproductiv al descendenților celulelor iradiate este formarea așa-numitelor celule gigantice care rezultă din fuziunea a două celule vecine, mai des "alăptează". Astfel de celule sunt capabile de nu mai mult de 2-3 diviziuni, după care mor. Celulele giant pot apărea fără a fuziona cu o lungă întârziere a diviziei reale (endomitoză) a celulelor iradiate sau a descendenților acestora. Astfel de celule sunt, de asemenea, non-vizuale.

Ce reacții conduc divizarea și celulele neocupate la moarte? Cauza principală a morții celulelor reproductive este deteriorarea structurală a ADN care apare sub influența iradierii. Ele sunt ușor de detectate, în special, metode citologice sub formă de așa-numitele rearanjamente cromozomiale sau cromozomi de aberație. În același timp, cromozomii sfâșiați pot fi conectați incorect și fragmente foarte des separate sunt pur și simplu pierdute în timpul diviziunii. Acoperirea restructurării cromozomiale este foarte diversă. Observăm numai principalele tipuri de aberații: fragmentarea cromozomilor, formarea de poduri cromozomiale, dicentrice, cromozomi de inel, aspectul intra și între schimburile de cromozomiale etc. O parte din aberații, cum ar fi podurile, împiedică mecanic diviziunea celulară; Apariția schimburilor și a fragmentelor de axerice duce la separarea inegală a cromozomului și pierderea materialului genetic care provoacă moartea celulară din cauza lipsei de metaboliți a căror sinteză a fost codificată de ADN-ul părții pierdute a cromozomului pierdut.

Smochin. III.8. Rezultatele observării descendenților liniilor celulare de celule iradiate la 5 etape (de K. TPOTTV, 1969): Moartea celulară. 2 - îmbinați două celule cu formarea unei celule uriașe

Ponderea celulelor cu reglarea cromozomală este adesea folosită ca indicator cantitativ al sensibilității radio, deoarece, pe de o parte, numărul de astfel de reconstrucții depinde în mod clar de doza de radiații și de cealaltă - acestea, reflectând efectul letal al emisiilor , se corelează bine cu supraviețuirea celulelor.

Deci, tipurile considerate de inactivare radială a celulelor care vin după prima mitoză victorială și care conduc la terminarea clonei se numește forma de deces sau mitotică a morții. O altă formă de inactivare a radiațiilor celulelor este o moarte interfazică - vine înainte de intrarea celulară în mitoză. Cu doze foarte mari de iradiere, acest lucru se întâmplă direct "sub fascicul" sau la scurt timp după iradiere. În intervalul de doze moderate (până la 10 gr), moartea are loc în primele ore după iradiere și poate fi înregistrată sub formă de diferite modificări degenerative în celulă; Cel mai adesea sub microscop după 2-6 ore, puteți observa celulele cu o picnoză ascuțită a kernelului și a fragmentării cromatinei. Pentru celulele de reproducere în cultura țesutului, precum și pentru majoritatea celulelor de țesuturi somatice ale animalelor adulte și ale oamenilor, moartea interfazică este înregistrată numai după iradierea cu doze de zeci și sute de gri. Cu doze mai mici, se observă forma reproducerii de deces, cauza căreia, după cum sa menționat, este în majoritatea cazurilor deteriorarea cromozomială structurală. Metoda cantitativă pentru determinarea supraviețuirii celulelor, a mamiferelor după iradiere a fost dezvoltată pentru prima dată în 1956. T. Pakku și P. Marcus pentru cultura celulelor HeLa. Începând cu această zi, este metoda principală utilizată în radiobiologia cantitativă, opțiunea inițială va fi descrisă în detaliu și sunt descrise alte îmbunătățiri. Celulele sunt îndepărtate din pereții vasului de cultură cu o soluție de tripsină sau versiunea (fig. III.9), se pipetate înainte de obținerea unei suspensii de celule strict unice și disipate în mâncăruri Petri, astfel încât o cantitate dată de celule să cadă în fiecare ceașcă . Pentru fiecare doză de iradiere și control luați 5-8 cești. După ce a semănat o ceașcă de celule iradiate cu mai multe doze până la 10 - 20 de grame și cultivate într-un termostat 7-14 zile înainte de a primi colonii vizibile cu ochiul liber care conține cel puțin 50 de celule. În consecință, iradiată, dar conservarea viabilității celulei și a descendenților săi ar trebui să facă cel puțin șase diviziuni consecutive. Rata de supraviețuire a celulelor la fiecare doză de iradiere este determinată ca raportul dintre numărul de colonii care au crescut în cupele iradiate până la numărul de colonii care au crescut în control (figura III.9).

Smochin. III.9. Tehnici de clonare celulară pentru determinarea supraviețuirii lor după iradiere (conform metodei lui T. Pak, R. Marcus): / - în două serii de mâncăruri Petri, același număr de celule semănătoare; // Cupe cu experiență iradiază, control - nu; /// După 10-14 zile, celulele supraviețuitoare sunt împărțite și formează colonii vizibile (clone)

Curba de supraviețuire a curbei celulelor tumorale ERLIHA (liniile el.d) este prezentată în fig. III.10.

Smochin. III.10. ELD Supraviețuirea celulelor cu M-Radiation ("" CS) în cultură: Puncte care prezintă rezultatele experimentelor individuale

În prezent, radiobiologii au capacitatea de a cuantifica radiosensibilitatea multor țesuturi și tumori, comparând curbele de supraviețuire a celulelor după iradierea (inclusiv in vivo) în experiment.

Există și alte criterii pentru sensibilitatea la radio care sunt bine corelate cu supraviețuirea, dar înainte de a fi descrise, este necesar să se ocupe de analiza generală a curbelor de supraviețuire.

Curbele supraviețuirii unei varietăți de celule sub acțiunea radiologiilor x, gamma sau a oricărei alte radiații rareori ionizante sunt forme similare cu cele prezentate în fig. III.10.

Smochin. III.11. Claps curbele de supraviețuire (curbele dozei - efect) sub acțiunea radiațiilor strânse de ionizare. A - Coordonatele liniare; B - Coordonatele semi-lumina: linia punctată a indicat o supraviețuire 37%

Smochin. III 12 Parametrii principali ai curbei de supraviețuire (a se vedea textul din text)

În sistemul de coordonate semi-litri (doza de iradiere este plasată pe scara abscisa într-o scară neliniară, iar supraviețuirea pe axa ordonată în Curba Logaritmică) constă din așa-numita porțiune de umăr și liniară, care de obicei începe după doze de 3-5 gr.

Pentru a simplifica raționamentul ulterior, trebuie remarcat faptul că atunci când celulele sunt iradiate cu particule de ionizare dense, curbele supraviețuirii lor nu au un umăr și în coordonatele semi-litri sunt simple pe întreaga lungime (figura III.11) .

Această dependență este bine descrisă de ecuația de tip

unde n este numărul de supraviețuitori ai celulelor din numărul total, d este orice doză de iradiere, d 0 - doza la care ponderea celulelor vii scade în comparație cu cea inițială: n / n 0 \u003d E -1 \u003d 1 / 2.71 \u003d 0,367. Astfel, la o doză de iradiere, egală cu D 0, supraviețuiește ~ 37%, iar ~ 63% dintre celule mor.

Valoarea d 0 servește ca măsură de sensibilitate radio celulară și este determinată de curba de supraviețuire ca o doză la care ~ 37% dintre celulele din cantitatea inițială supraviețuiește. Uneori se numește D 37, care, în cazul curbelor exponențiale, același, dar pentru curbele având un umăr, valorile D 0 și D 37 sunt diferite (Fig. III.10).

O reprezentare grafică a datelor (a se vedea figura III.8 - III.10) determină măsura în care ideea existenței unei "doze critice", la care toate celulele se presupune că, de la extrapolarea curbei de supraviețuire Într-o scară semi-luarelă duce la o intersecție cu axa Abscisa. De fapt, cu o creștere a dozei de iradiere, fracțiunea celulelor supraviețuitoare (sau probabilitatea supraviețuirii) numai asimptotic tinde la zero.

Ideea dozei critice, totuși, nu este lipsită de semnificație: când țesutul este iradiat, în cazul în care celulele sunt în contact strâns între ele, cele care au experimentat iradierea pot muri datorită autolizei și ieșirii enzimelor de la Celulele vecine. Există motive să credem că scăderea fracțiunii celulelor supraviețuitoare la U -6 - Y -7 (în același timp, 1 cm3 rămâne de la 100 la 1000 de celule vii) duce la moartea completă a tuturor celulelor sub Acțiunea altor procese (ne-iradiate) și doza corespunzătoare de iradiere pot fi considerate critice. Pentru celulele care nu sunt în contact între ele, de exemplu, în fluidul ascitic al celulelor de leucemium, nu se aplică o idee de doză critică.

Curbele având un umăr (vezi figura III.8, III.10), cu excepția valorii D0, care determină înclinația porțiunii sale liniare, este, de asemenea, caracterizată de așa-numitul număr de extrapolare de p. Se determină la locul de intersecție a ordonării cu o linie dreaptă extrapolată a curbei de supraviețuire. Aici, valoarea lui D 0 este definită ca increment (increment) a unei doze care reduce rata de supraviețuire într-o secțiune rectilinie a curbei de supraviețuire.

Măsura capacității celulelor la reparare este valoarea umărului, evaluată de o doză de presiune cvasi-presiune. Se măsoară printr-o lungime de lungime a unei linii drepte, a unei axe paralele a Abscisa, efectuată la nivelul supraviețuirii 100% de la axa ordonată la punctul de intersecție cu o zonă extrapolată a curbei de supraviețuire (vezi figura III .10).

Decesele celulelor au o caracteristică specifică care le distinge de efectele celulare tranzitorii discutate mai sus.

Această caracteristică este că, cu o creștere a dozei de radiații, nu numai (și nu chiar atât de mult) gradul de leziune al tuturor celulelor iradiate, așa cum este cazul, de exemplu, în raport cu întârzierile diviziei, cât de mult cota a celor afectați, adică celulele moarte. Cu alte cuvinte, pe de o parte, chiar și cu cele mai mici doze, efectul extremist poate fi înregistrat - moartea celulară (desigur, cu o mică probabilitate), pe de altă parte și la doze foarte mari (din nou, cu o mică probabilitate ), celulele viabile separate pot fi păstrate.

Una dintre metodele cantitative utilizate frecvent pentru estimarea deteriorării fatale a celulelor proliferative este calculul numărului de celule cu aberațiile cromozomilor.

Conform datelor analizei metafazei (Tabelul III.1), există un paralelism complet în schimbarea supraviețuirii celulelor și a fracției celulelor Bezabrana în timpul iradierii culturii celulare, sincronizate în anumite perioade interfazice, precum și în protecție sau condiții de sensibilizare. De la masă. III.1 Se poate observa că atunci când dozele de iradiere, diferite chiar de 9 ori, dar provocând aceeași suprimare a viabilității celulelor, ponderea celulelor de rușine este aceeași.

De la masă. III.1 urmează, de asemenea, că proporția celulelor fără aberații cromozomiale este oarecum mai mică decât ponderea celulelor supraviețuitoare capabile să formeze colonii. Acest lucru poate fi explicat prin faptul că unele aberații determină moartea unui singur descendent al celulei iradiate, provocând formarea de colonii abortive defectuoase. Corespondența strânsă a curbelor de deces și reducerea numărului de celule de cromozomi de aberație este observată și în timpul contabilității de aberații nu este în metafază, ci în anulatie (a se vedea și figura III.11).

Tabelul III.1. Corelația dintre aberațiile cromozomilor și supraviețuirea celulelor hamster chinezesc în diferite condiții de iradiere

Smochin. III.11. Supraviețuirea (a) și fracțiunea de celule fără cromozomi de aberație (b) la iradierea culturii celulelor hamster chinezești: 1 - G-Nzluum 137 CS, 2 - protoni 200 MeV

În fig. III.11 Spre deosebire de datele prezentate în tabel. III.1, numărul celulelor fără aberații aici este oarecum mai mult decât numărul de celule supraviețuitoare. Acest lucru este determinat de faptul că metoda anafazei nu relevă toate aberațiile (în funcție de anumite date, de două ori mai mică decât metafază), de exemplu, deoarece se bucură fragmente de cromozomi divergenți în "capacele" anafazei, unde nu pot fi detectate. Dar, în acest caz, există o corespondență a caracterului curbelor și aceeași reducere a efectului de radiație în timpul tranziției de la m-radiații la protonii de energii mari, detectate în funcție de ambele criterii, indică, de asemenea, conexiunea cromozomilor de aberație cu moartea celulară. Absența unei corespondențe complete între supraviețuirea celulară și apariția de aberație (în multe lucrări, discrepanța de 20-30% dintre nivelul celulelor morate și aberante) nu diminuează rolul de aberație cromozomului ca un criteriu cantitativ adecvat al sensibilității radio celulare .

Atunci când analizați cauzele deteriorării radiațiilor letale, celula urmează, în primul rând, să ia în considerare sensibilitatea radio relativă a celor două componente principale - nucleele și citoplasma.

Se poate argumenta că rezultatele majorității absolute a numeroaselor studii au dat dovezi foarte convingătoare cu privire la radiosensibilitatea incomparabil mai mare a nucleului și rolul decisiv al înfrângerii sale în rezultatul incinerării cutiei. Deoarece acum trebuie să se întâlnească cu oponenții acestui punct de vedere, vor fi date cele mai convingătoare exemple de dovezi ale justiției sale. Corelația discutată mai sus între fracțiunea de celule cu aberații cromozomiale și efectul letal mărturisește în favoarea rolului determinant al materialului nuclear în rezultatul deteriorării radiației celulei. Cu toate acestea, acest fapt în sine nu poate fi interpretat în mod evident ca o consecință a sensibilității radio mai mare a kernelului, deoarece se poate presupune că deteriorarea cromozomilor pot apărea ca urmare a influențelor citoplasmatice mediate.

Smochin. III.12. Schema experimentelor B. L. Astaurova (a se vedea textul din text)

Dovezi directe de radiosensibilitate mai mare a kernelului comparativ cu citoplasma a fost obținută mai târziu și alți cercetători în experimente cu iradierea de bază de direcție la obiecte, în celulele căreia este strict fixă. Sa dovedit că, de exemplu, că insectia unei insecte (călăreț) a oului fertilizat (rider) determină moartea embrionului, care în cazul iradierii ouălor citoplasme este înregistrată numai după trecerea a 15 milioane de particule B.

Experimentele în care, cu ajutorul microcopterelor de protoni (90% particule, au fost într-un câmp cu un diametru de 5 microni), sa arătat că deteriorarea structurală a cromozomilor din celule apar deja după expunerea lor la 15- 20 de protoni, în timp ce atunci când sunt iradiate zone diferite de citoplasmă cu sute de mii de particule de influență nu sunt detectate.

Exemplele de mai sus demonstrează în mod clar radiosensibilitatea semnificativ mai mare a kernelului comparativ cu citoplasma, dar nu resping rolul acestuia din urmă în deteriorarea radiației aparatului nuclear. În plus, există câteva date experimentale privind dependența manifestării și mărimii tulburărilor nucleare cu privire la gradul de iradiere al citoplasmei, care este o consecință a relațiilor nuclear-citoplasmatice complexe și atât de prost studiate. Este important ca pentru diferite obiecte, proporția de deteriorare directă la nucleu și efectele indirecte poate varia foarte mult, reflectând caracteristicile vieții întregii celule și funcționarea organelor lor principale.

Deci, însumând starea actuală a acestei probleme, aceasta ar trebui confirmată prin corectitudinea punctului de vedere al rolului decisiv al daunelor de kernel ca fiind cauza principală a morții radiației celulei și a incomparabil mai mare comparativ cu citoplasma de sensibilitate radio . Cu toate acestea, rolul citoplasmei este, fără îndoială, rolul citoplasmei, care nu este identificat din diferite obiecte și depinde de starea lor funcțională și de condițiile externe.

Ce structuri intruderi sunt responsabile de viabilitatea celulei? În mod natural, evenimentele și leziunile apărute și determinate de doze de până la 10 grame, care sunt semnificative pentru moartea mamiferelor, deoarece, în principiu, nu există structuri care nu sunt afectate de iradiere: totul depinde de doza utilizată.

Celula conține mai multe duzini de molecule ADN având o lungime foarte mare. (Mamiferele de celule reprezintă 3,10 9 - 6 · 10 9 perechi de nucleotide, lungimea totală a moleculelor ADN este de la 1 la 2 m.). ADN-ul este în mod constant legat de proteine \u200b\u200bcare participă la menținerea structurii cromatinei interfazice, formând cromozomi și transferarea informațiilor genetice.

Iradierea provoacă diferite daune ADN și complexelor sale. Acestea includ golurile moleculei ADN, formarea legăturilor alcaline, pierderea bazelor și modificările în compoziția lor, modificări în secvențele nucleotidice, reticularea ADN-ADN și proteina ADN, întreruperea complexelor ADN cu alte molecule.

Diferențele unice se disting atunci când relația dintre grupările atomice individuale este ruptă într-una din moleculele de ADN cu două granulare și dublează când spațiul apare imediat în secțiunile apropiate de două lanțuri, ceea ce duce la degradarea moleculei. Cu orice pauză, citirea informațiilor din molecula ADN și structura spațială a cromatinei sunt încălcate.

Diferențele unice nu conduc la defalcările moleculei ADN, deoarece firul rupt este ținut ferm pe locul cu hidrogen, hidrofob și alte tipuri de interacțiuni cu firul opus de ADN și, în plus, structura este destul de bine restabilită de a Sistem puternic de reparare. Mulți autori sunt, prin urmare, tind să creadă că singuri lacune (dacă nu merg în dublu) nu sunt cauza morții celulare.

La doze de până la 20 de grame, pauzele duble sunt o consecință a deteriorării simultane a ambelor fire ADN. În plus, cu o creștere a dozei de iradiere, probabilitatea de tranziție a pauzelor unice în dublu, deoarece crește posibilitatea ca lacunele independente în lanțurile opuse să apară unul împotriva celuilalt, sub acțiunea radiației cu o mică densitate de ionizare ( G- și X-Rays, Electroni rapizi) 20-100 Diferențele unice cauzează un dublu.

În mod strâns, radiația ionizantă provoacă un număr mult mai mare de goluri duble. Astfel de tipuri de macromolecule de daune de strălucire pot fi înregistrate imediat după iradierea sub formă de cromozomi de aberație.

Calculele arată că, la o doză de 1 gr în fiecare celulă umană, 5000 de baze de molecule de ADN sunt deteriorate, se produc 1000 și 10 - 100 de pauze duble, fiecare dintre acestea putând provoca aberație.

Pe baza acestor reprezentări, supraviețuirea celulelor în multe cazuri poate fi descrisă utilizând așa-numitul model de probă liniar-quadratic și Linhauts. Elaborarea modelului, autorii au continuat de faptul că atunci când celulele sunt iradiate cu moartea, pauzele duble ADN care apar fie ca rezultat al unei pauze de închidere a ambelor spiraluri ADN cu o particulă de ionizare, fie ca rezultat al Coincidentele a două pauze unice formate independent de spirale complementare, opuse reciproc.

Conform acestui model, supraviețuirea celulelor S este exprimată prin formula

unde D este o doză absorbită și B și B - parametrii care caracterizează probabilitatea de inducere și reparații a pauzelor ADN în celulele iradiate. (Acest model permite, în multe cazuri, să aproxim mai precis datele experimentale privind supraviețuirea celulară, în loc să utilizeze formula cu parametrii D 0 și N. cu toate acestea, vizualizarea acestuia și confortul estimării lor determină utilizarea mai largă a parametrilor D 0 și n decât b și c.)

În plus față de formarea de pauze în ADN-ul iradiat, structura bazei este încălcată, în primul rând Thymina, care crește numărul de mutații genetice. Se remarcă formarea de accidente vasculare cerebrale dintre ADN și o proteină a complexului nucleoproteinei.

Metodele dezvoltate până în prezent fac posibilă detectarea tulburărilor de radiații în structura cromatinei interfazice deja atunci când sunt iradiate radical cu o doză de mai multe gri. Astfel, vâscozitatea cromatinei interfazice din celulele de timus scade după iradierea la o doză de 1-2 grame și la o doză de 1 gr, se observă reducerea sintezei ARN cauzată de tulburările complexului de deoxiribonucroteină.

În ultimii ani, complexul de membrană ADN a fost investigat intens - o formare structurală complexă în domeniul îmbinării firelor ADN cu o membrană nucleară, care, în plus față de ADN, constă din proteine \u200b\u200bși lipide (fig. III.13). Potrivit lui M. Elkind și coautori (1972), degradarea complexului și degradarea moleculelor ADN pot fi fixate după iradierea celulelor hamster chinezești la o doză de numai 2 gr.

În plus față de tulburările structurale ale ADN-ului în celula iradiată, există o încălcare a regulamentului, emiterea în principal de către ADN la citoplasmă, precum și încălcarea funcționării numeroaselor membrane intracelulare. Acest lucru se manifestă prin rolul organellelor nesudente, precum și efectele complexe de definiție ale kernelului și citoplasmei.

Multe procese complexe de metabolism celular continuă pe membrane, deoarece acestea din urmă permit separarea spațială dorită a moleculelor de reacție. Nu este surprinzător faptul că aceste procese biochimice pentru care este necesară organizarea spațială a grupurilor participante de enzime este sensibilă la radio. Scăderea schimbului energetic al celulei cauzată de leziunea mitocondrii În unele cazuri este posibilă observarea după iradierea în doze de mai multe păcate. În plus, membranele afectate pot duce la un echilibru ionic al celulei datorită alinierii concentrațiilor de potasiu și de sodiu (în norma celulei pompate în potasiu și eliberează în mediul de sodiu), care este, de asemenea, afectată în mod negativ de curs de procese metabolice.

Smochin. III.13. Principalele tipuri de deteriorarea radiațiilor structurale:

1 - pauze cu o singură rasă (single) în molecula ADN, pauze de 2 - paturi (dublu) ADN, 3 - tulburări de comunicații ADN cu proteină, 4 - deteriorarea structurii ADN a complexului membranei, 5 - distrugerea nucleară membrană, 6 - deteriorarea membranei Murcondente

În cele din urmă, consecința importantă a iradierii este schimbarea epigenomului (materialul non-nuclear) al eredității celulare, care este purtătorul căruia se servesc diverse organele citoplasmatice. În același timp, activitatea funcțională a descendenților celulelor iradiate este redusă, care poate consta din unul dintre motivele iradierii la distanță. Cu toate acestea, principala cauză a formei de reproducere a decesului celular în timpul iradierii este deteriorarea aparatului său genetic.

Multe leziuni radiații sunt reproduse. Aici acest fenomen va fi luat în considerare la nivel celular. Fenomenul recuperării post-divizie se datorează faptului că, atunci când este iradiat în celule, printre altele, există și astfel de daune, care de obicei conduc celula la moarte, dar în anumite condiții pot fi eliminate prin sisteme de reparare enzimatică. Astfel de daune sunt făcute pentru a apela potențialul. Soarta lor ulterioară după apariția dublelor: fie ele sunt respinse și apoi celula supraviețuiește sau implementate și apoi moare. Termenul deteriorare potențială este un concept pur formal, fenomenologic, deoarece nu determină daune moleculare particulare și, prin urmare, poate fi aplicată la orice tip de leziuni de radiații. În ceea ce privește moartea reproductivă a celulelor, două tipuri de leziuni potențiale au fost cele mai studiate - sub-net și potențial letale, care diferă în metoda de detectare a acestora.

Deteriorarea subiectivă este detectată prin metoda fracționată de iradiere și potențial letale - prin schimbarea supraviețuirii celulelor sub influența schimbării condițiilor în care se află în primele ore după iradieri. De exemplu, este posibil ca o parte din discontinuitățile duale ale ADN-urilor formate în timpul iradierii celulelor din perioada preintectică să poată fi restabilită în timpul replicării ADN, iar cele ale acestora pe care celula nu trebuia să le "vindece" până la Sinteza ADN-ului devine fatală și provoacă moartea ei, formând cromozomi de aberație. Este evident că eficiența reparării, adică proporția celulelor supraviețuitoare, poate fi mărită, dacă este în mod artificial prelungește perioada G 1.

Influența condițiilor de cultivare a victimelor pe soarta ulterioară a celulelor este demonstrată de mulți autori la diverse facilități și în ani diferiți. F. Sherman și orașul Chase în 1949 au descoperit o creștere a supraviețuirii drojdie iradiată dacă le plasați pe mediul nutrițional nu imediat după iradiere, dar cu o anumită perioadă de timp în soluția tampon. Numai în 1959. V. I. Korogodina într-un experiment clar furnizat a fost capabil să reproducă același fenomen și, cel mai important, să-i explice în mod corespunzător, dovedind realitatea existenței rețelei reale imagistice, care a fost înregistrată ca deschidere. Experimentele relevante sunt atât de elegante în simplitatea și persuasivitatea lor, care pot servi drept exemplu de abilități experimentale. După iradierea G de drojdie, tulpina-139-in într-o doză de suspensie de celule de 1,2 kgr a fost divorțată 1: 10.000 și împărțită în două părți. De la o semănare produsă la mediul nutritiv din mâncărurile Petri imediat după iradiere și evaluat rata de supraviețuire, numărarea coloniilor după 96 de ore de incubare la o temperatură de 30 de ore? S. Cealaltă jumătate a suspensiei a fost păstrată după iradiere timp de 48 de ore în mediul înfometat la aceeași temperatură și apoi disipată în cupe. Sa dovedit că, în primul caz, doar aproximativ 0,2% din celulele iradiate au supraviețuit, în a doua - supraviețuirea a fost observată de aproape 40%, iar în toate probele studiate. Rezultatele acestor experimente, a cărei schemă este prezentată în fig. III.14, acesta poate fi considerat o dovadă directă a realității recuperării afectate a celulelor de drojdie, abilitatea de a "inerent intern" celulele iradiate și nu depind de prezența în populația persoanelor fizice afectate nedrepte.

Smochin. III.14. Schema de experiență V. I. Corogannna, dovedind realitatea existenței recuperării subdiviziunilor a celulelor de drojdie

Efectul condițiilor de cultivare a celulelor de mamifere pentru soarta lor ulterioară este demonstrat de S. N. Alexandrov (1959) asupra celulelor canceroase de sân, cultivate în diferite condiții de temperatură și mai târziu I. M. Parkhomenko (1963), care a pus celulele iradiate în tampon fosfat sau sinteza proteinelor inhibate.

În toate aceste exemple, vorbim despre o lungă (în câteva ore) de procese care apar - recuperare lentă. Cu ei în celulă, apare un alt tip de deteriorare a morții potențial, care sunt implementate în letale în câteva minute după iradierea. După cum se arată experimentele, U. DEVI (1972), implementarea acestui tip de leziuni în celulele hamsterii chinezi are loc în metabolismul normal; Scăderea temperaturii mediului la 20 ° C în timpul sau imediat după iradiere, procesele de implementare vor încetini, dar nu afectează reacțiile simultane reducătoare în același timp, ca urmare a scăderii deteriorării celulare.

În 1981, A. V. Glazunov și Yu. G. Kapulsevich în drojdie găsită și recuperare rapidă. Sa dovedit că rata de supraviețuire a drojdiei diploid atunci când se înmănându-le după iradierea la un mediu nutritiv conținând 8 sau 10% NaCI depinde de temperatura în timpul iradierii: o scădere a temperaturii de la 20 la 3 - 0 ° C conduce la o semnificație semnificativă scăderea supraviețuirii. Rezistența la celulele iradiate la 0 ° C, în apă la 28 ° C după 30-40 min duce la o creștere rapidă a supraviețuirii.

Efectul recuperării rapide a viabilității nu poate fi detectat, iradiatingul celulelor la temperatura camerei sau pentru a le evidenția la mediul nutritiv standard, deoarece în aceste condiții recuperarea are timp pentru a finaliza. Acest tip de recuperare injectabilă în drojdie face o mare contribuție la rata de supraviețuire înregistrată a acestor celule în condiții standard (atunci când celulele iradiate de pe mediul nutritiv standard), spre deosebire de recuperarea lentă a impactului.

Smochin. III.15. Rapid (1) și lent (2) recuperarea viabilității drojdielor diploid Saccharomyces cerevisiae după iradierea G într-o doză de 40 gr

De exemplu, în fig. III.15 prezintă rata de supraviețuire a drojdiei pe sare (10% NaCI) (curba 1) și suportul standard (curba 2) nutritive, în funcție de timpul de menținere a celulelor în apă la 28? C. În primele 30-40 min, o creștere rapidă a supraviețuirii celulelor pe mediul de sare la o valoare constantă este salvată, care este salvată peste următoarea până la două ore, ceea ce corespunde finalizării recuperării rapide a impactului; O creștere suplimentară a supraviețuirii se datorează recuperării lente care se termină după 40-50 de ore. La celulele iradiate vii pe mediu nutritiv standard (fără NACI), se poate observa numai recuperarea lentă a viabilității.

Recuperarea rapidă a fost observată atât după iradierea G, cât și după iradierea a 238 PU-particule B. Tipul de recuperare considerat, precum și lent, este absent în drojdie haploid, cu care autorii asociază radiosensibilitatea crescută a drojdie haploid comparativ cu diploidul.

Oferind o mare importanță științifică și fundamentală pentru fenomenul considerat de reparare a deteriorării potențial letale la celulele de drojdie, unde este atât de pronunțată, ar trebui să se țină cont de faptul că contribuția acestui tip de reparații la o creștere a supraviețuirii celulelor de mamifere este incomensurabil mai mic. Experimente in vitro, sa arătat că supraviețuirea multor tipuri de celule de mamifere datorită recuperării de la deteriorarea potențialului poate fi mărită de nu mai mult de 2-3 ori (în funcție de doză).

În prezent, metodele de estimare cantitativă de reparare a decesului potențial deces direct in vivo nu au fost încă dezvoltate, dar sunt obținute date convingătoare privind realitatea acestui proces și în organism în experimente indirecte. Pe multe digerații tumori ale animalelor experimentale, se arată că supraviețuirea celulelor tumorale, estimată in vitro, depinde de momentul șederii lor după iradierea tumorilor in vivo. De exemplu, supraviețuirea celulelor din tumoarea Ascite sau Solid Erlich în timpul însămânțării celulelor nu este imediat și după 2 ore după iradierea la o doză de 10 grame, aceasta crește de două ori și când semănează celulele unor fibrosarciuri de 6 ore După iradiere, crește la 2-5 ori. Creșterea supraviețuirii observată în aceste experimente apare datorită reparării unei părți a deteriorării cu moartea potențial, ceea ce indică existența unui proces similar și a corpului, a cărei expresie cantitativă pare să difere de diferite țesuturi.

Recuperarea celulelor hamsterului chinez de la deteriorarea sublutică este complet trecută în 2 - 3 ore. În alte celule, acest interval poate fi oarecum mare; De exemplu, în celulele măduvei osoase, este de 5 - 6 ore.

Natura curbelor supraviețuirii celulelor la impactul fracționat.

Smochin. III.16. Restaurarea umărului pe curba supraviețuirii celulelor limfomului de șoareci în timpul re-iradierii (pe J. Tolmachu, 1970): 1 - Iradierea unică, 2 - re-iradiere 4 ore după prima

În fig. III.16 Sunt prezentate rezultatele experimentelor corespunzătoare, indicând faptul că atunci când celulele rețin vitalitatea după prima iradiere, forma curbei lor de supraviețuire (2) repetă curba corespunzătoare în timpul iradierii unice (1). Se întâmplă din nou pe el (mărimea căreia nu este diferită la recuperarea completă a primei iradieri), iar înclinarea (adică d 0) nu se schimbă. În mod similar, valorile acestor parametri nu se schimbă și cu o iradiere multiplă, care este verificată pe o varietate de celule din cultura țesutului.

Cu alte cuvinte, radiosensibilitatea celulelor care a supraviețuit după iradiere nu diferă de control, deoarece gradul de recuperare a acestora (conform acestui criteriu) nu scade în timpul expunerilor repetate.

Eficacitatea recuperării (EV) de la deteriorarea sublutică este estimată prin valoarea așa-numitului factor de reducere - raportul dintre rata de supraviețuire celulară cu iradierea fracționată la supraviețuire în iradierea unică sau prin valoarea dozei de dublu (D 2) și iradierea unică (D1) necesară pentru a obține același efect (EV \u003d D 2 - D 1). În cazul unei doze zdrobitoare pe fracțiile N, formula este: EV \u003d (D 2 - D 1) (N-1). Mărimea factorului de recuperare depinde de intensitatea sa de reducere și de viteza tranziției celulare la faze mai sensibile ale ciclului, iar aceste procese sunt opuse influenței radiosensibilității celulelor la momentul iradierii a 2-a.

Factorul de reparare depinde, de asemenea, de doza de iradiere, atât din partea primului cât și de urmărire. Dacă doza nu este suficient de mare și nu depășește limitele D Q, capacitățile repranătoare ale celulei nu pot dezvălui complet și factorul de reparare este mic.

Abilitatea de a restabili în timpul iradierii fracționate este bine corelată de la valoarea umărului, deci astfel de parametri ai curbei de supraviețuire, ca n și în special D Q, vă permit să preziceți gradul de deteriorare a diferitelor țesuturi în timpul expunerii repetate, care este utilizată in practica. Absența unui umăr pe curba de supraviețuire, așa cum este cazul, de exemplu, atunci când este expus la radiații strânse sau folosind anumiți agenți de modificare, indică inhibarea proceselor de reparare sau formarea deteriorării nelidiate.

Cea mai studiată reparație a deteriorării structurale a ADN-ului, care atribuie un rol important în moartea celulelor. Deteriorarea ADN, cum ar fi decalajele unice și celebate, pot fi cuantificate la momente diferite după expunerea la metode speciale, de exemplu, utilizând sedimentarea ADN în gradientul de densitate zaharoză după o liză de celule moi.

Principalele tipuri de reparare.

De-a lungul timpului, implementarea diferențează reparația expeditoare, post-solicitantă și replicativă.

Repararea advigibilă (la etapa de dublare a ADN) poate apărea prin reuniuni, precum și prin eliminarea bazelor deteriorate (excizia). Câteva enzime participă la reunificarea decalajelor unice. În cel mai simplu caz, lacunele pot fi reunite cu ligază. În alte situații, este necesar un sistem de reparare enzimatic complet, cuprinzând endonucleaze specifice, exonucleaze, polimerază ADN, ligază ADN, precum și enzime auxiliare care pregătesc prepararea capetelor ADN-ului pentru actul final de reunificare de reparare.

Cercetările efectuate pe ADN bacterian, sunt dezvăluite trei tipuri de reparații cu o singură pauză - ultrafast, rapid și lent. SuperFpost completează timp de 1-2 minute și este prevăzut cu o ligază ADN. Repararea rapidă efectuată utilizând ADN polimerază 1 reunește 90% din pauzele rămase după repararea ultrafast. Timpul de reunificare al jumătății lacunelor depinde de temperatura de la 1 la 10 minute. Repararea lentă se termină pentru 40-60 min, reunind aproximativ două pauze pentru fiecare lanț ADN rămas după reparații grele și rapide.

Fenomenul de reparare a lacunelor bidimensionale în ADN a fost descoperit pentru prima dată în radiodurenurile micrococicilor, iar în ultimii ani este arătat pe celule de mamifere. În celulele HELA, reducerea completă a greutății moleculare a ADN-ului are loc în termen de 2,5 ore de incubare dipradițională. Mecanismul acestui tip de reparații este neclar, iar efectul însuși de recuperare a pauzelor duble pentru o lungă perioadă de timp nu a reușit deloc, deși în ultimii ani a fost prezentată într-un număr de laboratoare.

Împreună cu pauzele ADN-ului după iradiere, apar mai multe daune de bază, acestea din urmă sunt eliminate de sistemul de reparare a exciziei care trece prin sinteza reparativă, care este un proces cu mai multe etape de înlocuire. La început, daunele sunt recunoscute de un anumit endonuclează, după care are loc (incizia) unei secțiuni deteriorate în apropierea bazei modificate, apoi degradarea exonucledică a circuitului deteriorat cu captarea nucleotidelor intacte adiacente și, în final, Sinteza reparației în zona de formare a defectelor cu participarea Polimerazei ADN 1 și a porțiunii complementare a polinucleotidicazei a lanțului ADN intact ca matrice (șablon).

Repararea post-lichior este postulată pe baza faptului că unele celule de mamifere supraviețuiesc cu o doză mare de radiații, în ciuda capacității reduse de a elimina dimerii pirimidinei. Mecanismul acestui tip de reparație nu este studiat cu exactitate, există variante diferite de sinteză ADN pe o matrice deteriorată.

Repararea replicativă este restaurarea ADN-ului în procesul de replicare. Acest tip de reparație este îndepărtat în timpul daunelor de replicare în zona punctului de creștere al lanțului sau deteriorarea by-passului alungirii în desfășurare.

Până în prezent, în ciuda progreselor semnificative în studierea problemei de reparare, multe aspecte legate de mecanismele moleculare ale acestui proces și rolul său în supraviețuirea afectată a celulelor rămân nerezolvate. Rezultatele experimentelor relevante arată, de exemplu, că conectarea recuperării viabilității celulelor cu repararea pauzelor de ADN singulare nu este necondiționată. Pe de o parte, aceasta din urmă se termină timp de o jumătate de oră, adică mai repede decât celula în sine este restaurată, iar pe de altă parte, reparațiile complete de pauze sunt observate la doze foarte mari care alcătuiesc zeci de gri, când sunt doar celule unice a supraviețuit. Nu există date stricte care "reparate" ADN are absolut aceleași proprietăți ca și originalul. (În mod egal, acest lucru se aplică și recuperării celulelor înregistrate de supraviețuirea lor, deoarece activitatea funcțională a unor astfel de celule supraviețuitoare este necunoscută și chiar mai mult soarta descendenților lor la termenele pe termen lung.)

După cum sa arătat deja, repararea daunelor ADN este procesul metabolic; Acesta este realizat de enzimele prezente permanent în celula implicată, atât în \u200b\u200bmetabolismul său normal, cât și în reacțiile de recuperare din diferite daune (nu numai radiații). Aceste sisteme de reparare puternice elimină aparent cota mai mare a deteriorării radiațiilor ADN.

Deoarece repararea prejudiciului este procesul enzimatic, intensitatea acesteia și, în consecință, soarta celulei iradiate depinde de nivelul total al metabolismului celulelor.

Energia este necesară pentru funcționarea enzimelor de reparare. Dacă formarea ATF este suprimată, de exemplu, fluorura de sodiu, apoi viteza de recuperare este redusă. Cu o ușoară scădere a ratei metabolice totale, de exemplu, o scădere a temperaturii la temperatura camerei, eficiența de recuperare nu se schimbă. Atunci când o temperatură scade la 20 ° C, se observă o întârziere de timp în restaurarea unor celule. Intensitatea de recuperare este redusă semnificativ la 8 ° C și la 2 - 5 ° C - suspendată.

Documente similare

Efectul radiației asupra celulelor unui organism viu. Radiosensibilitatea nucleului, rezolvând rolul daunelor sale în rezultatul iradierii celulei (dovezi experimentale). Schimbarea eredității epigente. Modalități de a proteja moleculele de daune directe.

rezumat, a adăugat 05/21/2012


Studierea procesului de mitoză ca diviziune celulară indirectă și o metodă comună de reproducere a celulelor eucariote, semnificația sa biologică. Meioza ca diviziune celulară de reducere. Interfeps, proofased, metafază, anulatură și matema și mitoza.

prezentare, adăugată 02/21/2013


Ciclul celular ca o perioadă de existență celulară din momentul formării sale prin împărțirea celulei materne la propria diviziune sau moarte. Principii și metode de reglementare. Etapele și semnificațiile biologice ale mitozei, meiozei, justificarea acestor procese.

prezentare, adăugată 07.12.2014


Caracteristicile ciclului de viață al celulelor, caracteristicile perioadelor existenței sale de la diviziune sau moartea următoare. Etapele mitozei, durata, esența și rolul amitozei. Semnificația biologică a MAIZO, principalele sale etape și soiuri.

prelegere, a adăugat 07/27/2013


Tipuri de deteriorare a celulei. Etapele deteriorării celulelor cronice. Tipuri de moarte celulară. Necroza și apoptoza. Patogeneza deteriorării membranelor celulare. Celule foarte specializate cu un nivel ridicat de regenerare intracelulară. Condiții de țesut conjunctiv.

prezentare, adăugată 03.11.2013


Concepte de evaluare a sensibilității radio. Măsura evaluării cantitative a sensibilității radio a obiectului biologic. Sensibilitatea radio a țesuturilor asupra reacțiilor la radiații. Mecanism de protecție hipoxic. Modificări în supraviețuire sub acțiunea protectorului radio.

prezentare, adăugată 16.04.2015


Metode de studiu de celule: microspeciterie, citotofotometrie, microscopie fluorescentă și ultravioletă. Metode de diviziune celulară, similitudinea și diferențele lor. Funcțiile membranelor biologice, difuzie (pasivă și ușoară) și transportul activ al moleculelor.

examinare, adăugată 01.06.2010


Structura și funcția carcasei cuștii. Compoziția chimică a celulei. Conținutul elementelor chimice. Biologia celulei tumorale. Clonarea celulelor animale. Și a fost acolo un dolly? Clonarea este cheia pentru tinerii veșnici? Cultivarea celulelor vegetale.

rezumat, adăugat 01/16/2005


Kernelul celulei eucariote. Celulele având mai mult de două seturi de cromozomi. Procesul de divizare eucariot. Perechi combinate de cromozomi omologi. Ontogeneza cuscarii plantelor. Procesul de deconectare a celulelor ca urmare a distrugerii plăcii mediane.

rezumat, a adăugat 01/28/2011


Analiza caracteristicilor ontogenezei celulei de plante. Apariția și acumularea de diferențe între celule formate ca rezultat al diviziunii. Faza embrionară a ontogenezei, faze de întindere, diferențiere celulară, maturitate. Îmbătrânirea și moartea celulei.

Motivele și mecanismele care determină radozitatea naturală a obiectelor biologice nu sunt complet dezvăluite, dar multe aspecte au fost bine studiate. De exemplu, factorii care afectează rezistența radio a plantelor în funcție de clasificarea Grodzinsky D.M., sunt împărțite în 3 grupe. Primul grup include factori cauzați de filogeneza speciilor, care nu pot fi modificate: structura anatomică a plantelor, mărimea semințelor, volumul miezurilor și cromozomilor celulari, numărul de cromozomi și târgul. Al doilea grup include factori care caracterizează starea funcțională a structurilor individuale de celule și starea fiziologică a genomului: stadiul ontogenezei, conținutul grupărilor sulfhidril (grupe SH), prezența antioxidanților și macroeherilor, capacitatea de a suferi recuperarea deprecierii. Cel de-al treilea grup de factori reprezintă factorii mediului extern, cum ar fi condițiile meteorologice și climatice și condițiile de nutriție minerală a plantelor. Efectele radiobiologice ale plantelor și animalelor au o serie de reacții similare, cum ar fi prezența celulelor critice (cele mai sensibile), țesuturile și organele, tipurile identice de aberații cromozomiale, pierderea controlului asupra metabolismului, formarea mutațiilor somatice și genetice, Transformarea celulelor, carcinogeneza de radiații (tumori organe).

Reacțiile organismelor vii pe radiațiile nucleare sunt foarte diverse și determinate de parametrii radiației și caracteristicile corpului. Atitudinea organismului la radiația ionizantă se caracterizează prin sensibilitate radio și rezistență radio (rezistență radio). Acești doi termeni sunt interdependenți și din diferite părți reflectă același fenomen - dacă corpul are radiosensibilitate ridicată, se caracterizează prin rezistență radio scăzută și invers.

Sensibilitate radio - capacitatea organismului de a răspunde la doze cu radiații scăzute, care se manifestă prin efecte radiobiologice non-fatale în organism. Rezistența radio - capacitatea organismului de a transfera niveluri ridicate de iradiere (doze letale și jumătate de litri). Cu cât este mai mică doza, provocând efecte radiobiologice non-alfenice, cu atât este mai mare radiosensibilitatea corpului. Cu cât este mai mare doza, provocând moartea corpului, cu atât este mai mare rezistența radio.

Următoarele criterii sunt utilizate pentru a caracteriza radiosensibilitatea plantelor: germinarea laboratorului și a câmpului, lungimea rădăcinilor în răsaduri, înălțimea plantelor, numărul de organe formate, flori și semințe, masa de plante, suma și masa de semințe pe o singură plantă, supraviețuirea plantelor, precum și randamentul aberațiilor cromozomiale în meta și anafază.

Sensibilitatea radio este evaluată prin doze letale și de jumătate de dolar. Doza fatală - LD 100 (sau LD 100/30) este doza minimă de radiație care determină moartea a 100% din organismele iradiate în termen de 30 de zile. În consecință, este determinată de o doză semi-litri de LD 50 (sau LD 50/30) - doza minimă de radiație, care determină moartea a 50% din organismele iradiate în termen de 30 de zile. Valorile LD 50 în natură diferă destul de semnificativ chiar și într-o singură specie.

Cea mai mare radiosensibilitate între plante are plante de familie din plastic. Cele mai multe plante rezistente radio aparțin familiei coolerului încrucișat (Tabelul 2).

masa 2

Sensibilitatea radio a semințelor de plante superioare

În prezent, există informații despre sensibilitatea radio a mai mult de 2.000 de plante aparținând unor familii diferite, nașterii și speciilor. Cu toate acestea, sensibilitatea radio este estimată în semințe - etapele de ontogeneză a plantei în care se află într-o stare de pace profundă forțată și, prin urmare, are o rezistență ridicată la radiațiile ionizante și la toți factorii dăunători.

În germinarea semințelor, radiosensibilitatea lor crește de 15-20 ori, deoarece germinarea este însoțită de diviziuni celulare active, iar celulele divizate sunt mai sensibile la iradiere decât celulele care sunt în repaus. În plus, condiția prealabilă pentru germinarea semințelor este prezența apei. Materialul mare al obiectelor în timpul iradierii contribuie la o eliberare mult mai mare a radicalilor liberi (N despre și IT), care îmbunătățește înfrângerea radiațiilor.

În lumea plantelor și organismelor inferioare, microorganismele, ciupercile și lichenii au cea mai mare rezistență radio. Unele tipuri de microorganisme rezistă iradierii în doze 10 4 - 10 5 grame. Printre plantele din lemn sunt rase mai puțin radicale de conifere. După accidentul de la Cernobîl în pădurile de conifere din zona de 30 kilometri de la centralele nucleare, s-a observat o gamă largă de anomalii morfologice de organe vegetative și generative, frecvența aspectului și de severitatea cărora depind de doza de iradiere.

Într-o anumită interval de doză (5-20 g), radiațiile nucleare au un efect stimulativ. Conținutul radio a fost găsit în toate obiectele biologice, începând cu unicelulare și terminând cu plante și animale. Pentru prima dată, a fost obținut efectul stimulării radiațiilor asupra plantelor din 1898. Expunerea semințelor determină activarea multor procese de schimb: creșterea sintezei acizilor nucleici, a proteinelor, hormonilor, creșterea unor enzime, permeabilitatea modificărilor membranelor, crește alimentarea cu substanțe nutritive în plante etc. Unul dintre cele mai importante mecanisme ale acțiunii globale de stimulare a radiațiilor este formarea unor substanțe nespecifice de natură quinoidă, care a.m. Vărul a dat numele lui Trigger-efector. Hinons sunt formate din polifenoli ca urmare a reacțiilor chimice ale radiațiilor de oxidare și activare a polifenoloxidazelor. Atunci când iradierea cu înaltă doze, garniturile apar în instalații de plante în concentrații mari și au un efect opresiv asupra dezvoltării lor. În concentrații scăzute (10 -7 -10-8 m), aceste substanțe acționează ca stimulente. Pătrundând în nucleul celulelor, ele sunt conectate la histone și, prin urmare, îndepărtează blocada nespecifică a genomului prin aceste proteine, adică Depresia (activarea) a unui anumit grup de gene are loc. Sinteza consolidată a ARN-ului, proteinele, enzimele, fitogenii care induc procesele metabolice începe. Aceasta, la rândul său, reduce semnificativ fazele ciclului celular în stadiile incipiente ale dezvoltării. Efectul stimulativ al iradierii este detectat nu numai atunci când semințele sunt iradiate, dar și atunci când tuberculii iradiați, bulbi, butași, rizomi, mustață. Creșterea nivelului efectoarelor de declanșare determină o degradare (tradusă într-o stare activă) a genomului nu numai în celulele punctului de creștere, ci și în rinichii laterali, ceea ce duce la creșterea intensivă și creșterea numărului de lăstari laterali. Astfel, formarea efectoarelor de declanșare nespecifică a naturii quinoid este una dintre cele mai importante mecanisme pentru efectul general de stimulare a radiațiilor. Expunerea semințelor de diferite culturi în stimularea dozelor în fața semănării duce la o creștere a recoltei cu 10-25% și la îmbunătățirea calității sale, adică. Pentru a crește proteinele, zahărul, amidonul, vitaminele, aminoacizii și alte substanțe, care s-au format în plante de diferite tipuri în procesul de evoluție. Stimularea cartofilor are loc atunci când tubercul este iradiat în doze de 0,5-5,0 gr în 2-6 zile înainte de aterizare, în timp ce randamentul crește cu 18-25%, iar conținutul de amidon crește cu 15%. Gamma-iradierea de butași sau viță de vie mărește randamentul vaccinărilor cu drepturi depline cu 11-34%. În același timp, există o diviziune intensă a celulelor într-un strat cambial la locul captării legăturii cu plumbul, ceea ce contribuie la o suflare mai rapidă a țesutului plumbului cu o călătorie. Expunerea poate elimina incompatibilitatea țesăturii legăturii cu plumbul. Stimularea gamma este utilizată în denaturarea culturilor verzi, pentru a accelera dezvoltarea și înflorirea plantelor bulboase și de flori și în timpul plantelor rare și medicinale.

Relostimularea la animale a fost studiată mai puțin decât cea a plantelor. Potrivit unui număr de oameni de știință, mecanismul de stimulare a acțiunii dozelor mici de radiații ionizante asupra organismului animal la nivel biologic molecular nu poate fi semnificativ de mecanismul de acțiune asupra plantelor. Intensitatea proceselor metabolice, accelerarea dezvoltării, creșterea și creșterea productivității animalelor sunt efectuate prin activarea hormonilor steroizi care controlează aceste procese. În condițiile experimentale, radioul este studiat pe șoareci și șobolani. Efectul de amabilă radio se manifestă în creșterea fertilității de două ori, în accelerarea creșterii și a greutății corporale. Radioul este studiat în agricultura de păsări de curte, creșterea bovinelor, creșterea porcilor și mișcarea animalelor. În timpul iradierii ouălor, găini și găini s-au detectat un efect imulmental radio. Când ouăle de pui sunt iradiate cu o doză de 0,03-0,05 grade într-un incubator într-un incubator 0,03-0,05 gr. Efectul de stimulare a fost dezvăluit în timpul iradierii puiilor de pui (cu o doză de 0,25 GI și 0,5 GG, masa găinilor a crescut cu 12-15%), iar găinile găinilor (producția de ou la o doză de 0,5 grame au crescut cu 10- 18%). Mecanismul de stimulare a acțiunilor asupra producției de ouă și productivitatea din carne sunt asociate cu apariția efectoarelor de declanșare (gonadoliberine), care afectează glanda pituitară și stimulează producția de hormoni genitali steroizi, care accelerează creșterea și dezvoltarea. Iradierea mielurilor de oi de tip fin în o vârstă de două și trei luni cu doze mici a condus la o creștere a greutății vii, supraviețuirea, nastrig, plămânii și lungimile lărilor. Când iradierea purceilor zilnici, dozele de 0,1-0,25 grame au fost observate o creștere a greutății corporale cu 10-15% în primele trei luni de viață. Expunerea la aceleași doze de nurci și vulpi negri și maro au crescut rata de supraviețuire a descendenților, rezistența la boli, îmbunătățirea calității blănii și a lungimii piei. Astfel, propunerea este un fenomen integral inerent în multe organisme.

În prezent, radiația ionizantă este utilizată pe scară largă pentru a obține plante mutante. Sub influența radiațiilor ionizante, apar mutațiile de cromozomale și gene (spițe). Mutațiile cromozomiale provoacă rezultatul fatal. Mutațiile genelor reprezintă o sursă de forme mutante atât utile, cât și dăunătoare pentru plante. Se știe că întreaga combinație de proprietăți caracteristică unei specii biologice specifice este programată în ADN sub forma unei alternanții consistente a nucleotidelor, adică. sub forma unui cod genetic. Iradierea ADN determină oxidarea pirimidinei și decăderii bazelor purine. În procesul de reducere a unei matrice deteriorate, este posibilă repararea eronată, adică. Înlocuirea bazelor de purine cu pirimidină și invers, ceea ce duce la o încălcare a codului genetic și la apariția mutațiilor genetice. Randamentul mutațiilor cu o creștere a dozei crește, dar, în același timp, creșterea sterilității plantelor, procesele de creștere și formare sunt suprimate. Dozele sunt utilizate în care capacitatea plantelor este păstrată pentru a forma organe reproductive cu drepturi depline. Mutanții utile din punct de vedere economic care combină productivitate ridicată cu alte semne apar, de regulă, foarte rar. Forma mutantă selectivă a plantelor este izolată de furnizarea de substanțe nutritive, rezistență, rezistență la boli, rezistente la singuratic, creșterea productivității și alte caracteristici. Formele mutante sunt folosite ca donator de o caracteristică utilă în selecția plantelor. În practica de reproducere mondială, a fost obținut cel mai mare număr de soiuri cu participarea mutanților de radiații pe orz (68), orezul (64), grâu (31), arahide (14) și fasole (10).

Mamiferele sunt cel mai mare interes din lumea animală. Se știe că mamiferele (persoanele și animalele) au cea mai mare sensibilitate la iradiere comparativ cu păsările, peștele, amfibienii etc. (tabelul 3). Motivele diferitelor sensibilități radio ale organismelor sunt încă necunoscute. Cu toate acestea, tendința generală este următoarea: variind de la embrion la o jumătate de legifială, radiosensibilitatea organismului și a organelor sale scade treptat, la jumătatea vârstei, este stabilizată și scade la vârsta înaintată.

Diferența de sensibilitate radio se manifestă și în organele care alcătuiesc corpul în ansamblu. Celulele aceluiași organ au radiosensibilitate inegală și capacitatea de a se regenera după deteriorarea radiațiilor. Prin sensibilitate radio, toate organele și țesuturile pot fi împărțite în trei grupe.

Tabelul 3.

Sensibilitatea radio a organismelor vii

Primul, cel mai sensibil la grupul de radiații include măduva osoasă, glandele sexuale, splină, țesături limfoide. Celulele stem ale acestor țesuturi sunt complet murdare la o doză de radiație de 10 gr. Modificările înregistrate morfologic ale acestora apar în timpul radiației cu o doză de 0,25 gr.

Al doilea, mai rezistent la grupul de radiații include un tract digestiv, ficat, organe respiratorii, organe de separare, organe de viziune, țesut muscular. Celulele acestor țesuturi sunt rezistente la doza de radiație de până la 40 gr.

Cel de-al treilea grup include țesut nervos, capacul pielii, cartilajul și țesutul osos, care sunt rezistente la o doză de radiații la 80 - 100 de grame.

Cele mai multe organe și sisteme sensibile radicale sunt numite critice. Cu înfrângerea lor, moartea corpului este conectată în anumite momente după iradiere. Celulele de organe critice au un ciclu de viață scurt și rate ridicate ale actualizării (zeci și sute de mii de celule mor într-un minut și din nou). Sistemul hematopoietic și tractul gastrointestinal are o viteză mai mare de actualizare. Sistemul nervos central constă din celule foarte diferențiate, care nu sunt restaurate după moarte.

Organele făcute de sânge includ măduva osoasă, țesătură limfatică, splină, fier forță (timus). Încălcarea proceselor de formare a sângelui în aceste organe are loc foarte devreme - direct în timpul impactului radiațiilor, iar dezvoltarea și manifestarea în continuare a tulburărilor sunt faza, care este asociată cu sensibilitate radio celulară și cu procese de recuperare în celule.

Cel mai sensibil organ este măduva osoasă, cu iradierea generală, este uimit mai întâi. Cu iradierea externă a animalelor, dozele de LD 50/30 și peste mitoza celulelor încetează, apar forme degenerative ale anumitor tipuri de celule, cantitatea de celule roșii din sânge scade în sânge. Modificările de măduvă osoasă timpurie cu expunerea externă includ, de asemenea, o scădere a formelor imature de fracție roșie și albă, trombocite și o creștere a granulocitelor. Sa stabilit că măduva osoasă are o capacitate suficient de mare de a se regenera (adică la recuperare), care apare în timpul dozelor de mijloc după 4-7 zile și până la sfârșitul celei de-a patra săptămâni, modelul măduvei osoase sau structura a sângelui devine aproape de normal. Cu moartea și dozele super-dolar de radiații, conținutul normal al celulelor este restabilit și apare o aplazie a măduvei osoase.

Efectul de radiație asupra țesutului limfot duce la distrugerea timpurie a limfoblastelor și limfocitelor în țesuturi și limfocite în sângele periferic. Dozele semi-litri și de moarte de iradiere cauzează încălcări ale structurii țesăturii, diferite modificări ale ganglionilor limfatici și al altor formațiuni limfoide.

Expunerea la doza sentantală sentantală conduce la terminarea mitozei și la moartea unei părți a limfocitelor. Ca urmare a distrugerii elementelor celulare, organul scade dimensiunea și masa.

Celulele glandei furcă - timocite (limfocite) - aproape toate în timpul primei zile pe moarte. Recuperarea celulelor la nivelul inițial apare datorită celulelor unice intacte.

Răspunsul caracteristic al corpului pentru impactul radiațiilor este schimbarea numărului de leucocite: în primele minute și ceasul se observă o ușoară scădere; după 6-8 ore - o creștere de 10-15% din nivelul inițial; După 24 de ore - un declin puternic de la nivelul inițial. Gradul și faza de modificare a numărului de leucocite sunt direct dependente de doză, precum și de tipul de animale. Timpul de recuperare al numărului de leucocite la normă este de 2-3 luni.

Iradierea animalelor cu doze half-metal conduce la o schimbare a numărului de eritrocite. În prima zi, numărul de celule și conținutul de hemoglobină din sânge crește cu 10-15%, atunci conținutul este redus cu 2-3 și mai mult decât norma în ziua de 15-20. În paralel cu tulburările cantitative, apar tulburări morfologice și biochimice: o creștere a dimensiunii celulelor, a pickennozei nucleelor \u200b\u200bși a aspirației citoplasmei și formează, de asemenea, celule de dioxid și celule ale formelor anormale. Eritrocitele sunt restaurate la o sumă normală timp de 2-5 luni.

Conform sensibilității radio, trombocitele ocupă o poziție intermediară între leucocite și eritrocite. Radiația dozei de LD 50 duce la o scădere bruscă a numărului de trombocite în prima zi. Celulele apar cu diferite anomalii: DUDEN, cu dimensiuni disproporționate ale nucleului și citoplasmei. În organism, astfel de procese sunt încălcate ca absorbția protrombinei, coagularea sângelui, recalcificarea plasmei și altele. Recuperarea plachetară este observată cu 35-45 de zile după iradiere.

Cele mai multe celule sanguine sensibile radicale sunt limfocitele. Reducerea înregistrată a conținutului limfocitelor este notată atunci când este iradiată radical cu o doză de 0,6 gr. La radiația dozei de LD 50/30, cea mai mare scădere este observată după 1-3 zile. Pentru această perioadă, se caracterizează modificări morfologice ale celulelor, încălcarea raportului de forme mici, apariția celulelor dudale, grinzarea și vacuolația nucleului și protoplasma, schimbarea activității enzimelor. Faza de schimbări, caracteristică leucocitelor, este absentă la limfocite.

Împreună cu modificări semnificative ale structurii organelor de sânge și a organelor hematopoietice, se observă schimbările structurale ale pereților vaselor de sânge, în special capilarele. Acest lucru este însoțit de diverse hemoragii (punctate și vărsate) și sângerare (externă și internă).

Toate organele digestive prezintă reacții funcționale și morfo-logice la iradiere. Conform gradului de sensibilitate radio, acestea sunt distribuite după cum urmează: intestinele delicate, glandele salivare, stomacul, drept și colon, pancreas, ficat. Cea mai mare sensibilitate la epiteliul glandular și epiteliul Villi. Iradierea conduce la încetarea diviziunii și eliminării celulelor, la prioritatea celulelor Villi și cripte, care este însoțită de eliberarea plasmei din sânge în intestine și duce, de asemenea, la o scădere a funcției de barieră-imună a intestinului perete, ca rezultat al căruia microflora intestinală intră în organism și cauzează toxicoza și bacteremia. Înfrângerea raschery se manifestă prin greață, vărsături, diaree. Doze mari de impact de radiație asupri secreția glandelor gastrice, ceea ce duce la schimbări morfologice - hemoragii, catars, ulcere, stenoză cicatrice, fistule. Starea funcțională a tractului gastro-intestinal este normalizată în momente diferite, ajungând până la câteva luni.

Galoanele GALF ale mamiferelor reacționează la iradiere în principiu de același tip. Diferența principală a speciilor este valoarea dozei dăunătoare, care este strâns legată de sensibilitatea speciei organismelor. Sub acțiunea radiațiilor la glandele sexuale, funcția generativă este mai deteriorată și activitatea hormonală este mai puțin încălcată. Gradul de modificare post-TIPOST în privința germenilor depinde în principal de doza și de metoda de iradiere. Celulele sexuale septembrie sunt situate în următoarea ordine descrescătoare: spermogonie, spermocite, spermă, spermă matură. Examenul histologic relevă numeroase hemoragii la glanda parenchim, în luminile tubulilor de semințe - acumularea de celule necrotice, spermă modificată unică și spermocite. Spermatogeneza este restaurată datorită spermogonului supraviețuitor în câteva luni, dar în același timp există un număr mare de spermă defecte și în parenchimul Semennikov - dezvoltarea proceselor sclerotice. La animalele imperfecte tinere, semințele și ovarele sunt mai sensibile la iradiere decât cu jumătate de brațe. Conform gradului de reducere a radiosensibilității funcționării celulelor se află în următoarea ordine: Ovocytes II Ordin în foliculi maturi, ovocitele i ordonă, ouă coapte, epiteliul foliculilor secundari și primari, corpul galben, epiteliul de acoperire. Deteriorarea radiațiilor la ovare este în egală măsură la toate animalele: celulele cele mai sensibile la radar sunt inițial deteriorate și mor, distrugerea epiteliului este distrugerea, creșterea fibroasă a țesutului conjunctiv ovarian, încălcarea ciclurilor genitale, a deviațiilor hormonale. Restaurarea funcțiilor ovariene este foarte lentă. Radiosensibilitatea ovocitelor de mamifere este determinată de morfologia stadiului diploteni, adică. Configurația cromozomilor din kernel. Ovocitele cu aranjament difuz al cromozomilor sunt mai sensibile radicale (ovocite de șoareci, hamsteri) decât ovocitele cu o locație compactă (ovocite de câine, oameni).

Astfel, iradierea externă a plantelor și mamiferelor conduce la formarea diferitelor efecte de radiații.

Celulele au o structură diferită și efectuează diferite funcții (de exemplu, nervoase, mușchi, os, etc.). Pentru a înțelege mecanismeledefinind natural sensibilitate la radio Organismul (fără de care este imposibil să se evalueze corect efectele iradierii umane), este necesar să se ia în considerare în mod consecvent aspectele celulare și de țesuturi. sensibilitate la radio, la fel de celulă - Unitate biologică de bază în care efectul energiei absorbit în timpul iradieriicare ulterior duce la dezvoltarea înfrângerii radiațiilor. Printre numeroasele manifestări ale celulalizării celulei este cea mai sensibilă la radiațiile ionizante, capacitatea sa de a se împărți. Sub moartea celulară (sau efectul letal), înțeleg pierderea celulei de a prolifera și celulele care au păstrat capacitatea de reproducere nelimitată sunt considerate a fi supraviețuite.

În funcție de conexiunea efectului letal Procesul de fisiune distinge două forme principale ale morții celulelor de radiație: interfazare (înainte de diviziunea celulară sau fără ea) și reproductivă (după primele sau mai multe cicluri de divizare ulterioare). Pentru majoritatea celulelor, inclusiv pentru celulele multor mamifere, se caracterizează o formă de reproducere a morții de radiație, a căror cauză este deteriorarea structurală a cromozomilor care apare în timpul iradierii. Acestea se găsesc cu ajutorul metodelor de cercetare citogenetice în diferite stadii de mitoză (mai des în anafază sau metafază) sub forma așa-numitelor rearanjamente cromozomiale sau aberații. Moartea unor astfel de celule aberante sau a descendenților lor apare datorită separării neuniforme sau pierderii parțiale a materialului genetic vital datorită conexiunii incorecte a cromozomului rupt sau a separării fragmentelor lor. Determinarea fracțiunii de celule cu aberații cromozomiale este adesea folosită ca un indicator cantitativ fiabil al sensibilității radio, deoarece Pe de o parte, numărul de astfel de celule deteriorate depinde în mod clar de doza de radiații ionizante și de cealaltă - reflectând moartea sa.

Grupurile celulare formează țesuturi din care organe și sisteme (sisteme digestive, nervoase, circulatorice, glandă de secreție interioară etc.).

Fabricul nu este doar cantitatea de celule, este deja un sistem care are propriile funcții. Acesta are propriul sistem de autoreglementare și, sa stabilit că celulele de țesături care sunt împărțite în mod activ sunt mai susceptibile la radiații. Prin urmare, mușchii, creierul, țesuturile conjunctive în organismele adulte sunt suficient de rezistente la radiații. Celulele din aceeași măduvă osoasă, celule germinale, celulele mucoasei intestinale sunt cele mai vulnerabile. Deoarece cea mai mare diviziune a celulelor apare într-un corp în creștere, impactul radiației la corpul copiilor este deosebit de periculos. Efectul iradierei asupra fătului poate duce la nașterea unui descendent infailibil, iar perioada cea mai periculoasă - săptămâna 8-15 de sarcină, când apare marcajul autorităților viitorii persoane.

Într-un organism adult, cel mai vulnerabil este măduva osoasă roșie, producând celule sanguine, pe care ei înșiși nu le împărtășesc și se usucă repede ". Prin urmare, organismul are nevoie de upgrade constant. Leucocitele (geamurile de sânge) produse de măduva osoasă roșie) îndeplinesc funcția de a proteja corpul de agenții cauzali ai bolilor infecțioase (apărarea imună). Ca urmare a încălcării maturarii celulelor măduvei osoase, conținutul de leucocite din sânge este redus brusc, ceea ce duce la o scădere a rezistenței corpului la diferite infecții. Celulele glandelor sexuale sunt foarte sensibile că, dacă pentru întregul organism în ansamblu, cu o singură iradiere uniformă, coeficientul de risc este luat pe unitate, apoi pentru glandele sexuale (ovare, semmenteniks) este de 0,25 și pentru roșu Măduvă osoasă - 0,12. Ovarele femeilor adulte conțin un număr mare de ouă nesupravegheate situate în diferite etape de dezvoltare. Prin urmare, iradierea care duce la moartea reală sau reproductivă a ouălor poate provoca infertilitate persistentă. Radiația bărbaților cu o doză de 2,5 Gy provoacă sterilitate timp de doi sau trei ani și după iradierea cu o doză de 4-6 grame, apare o sterilitate constantă. Sensibilitatea la radiații ridicate a femeilor posedă, de asemenea, glandele mamare (coeficientul de risc într-o iradiență uniformă unică este de 0,15).

În sistemul digestiv digestiv cu o iradiere uniformă uniformă, cel mai sensibil sensibil este ficatul, apoi merge în ordine descrescătoare a sensibilității radio ale pancreasului, intestinelor, stomacului, esofagului, glandelor salivare, limbajului, cavității orale. Celulele foliculilor de păr au, de asemenea, radiosensibilitate relativ ridicată. După iradiere cu o doză de 3-4 grame, părul începe să plouă și să cadă în 1-3 săptămâni. Apoi creșterea părului poate fi reluată. Cu toate acestea, când apare doza iradiată de aproximativ 7 grame, apare o pierdere completă a părului.

Trebuie remarcat faptul că o parte semnificativă a radionuclizilor se află în interiorul organismului cu aerul inhalat, alimentele și apa. În același timp, cele mai mari doze de iradiere internă sunt obținute organe de sisteme respiratorii și digestie, precum și acele organe în care sunt acumulate radionuclizii care au căzut în interiorul corpului.

De exemplu, celulele tiroidiene sunt foarte specificate și împărțite lent. Coeficientul de risc de radiație pentru glanda tiroidă cu o iradiere externă uniformă uniformă este mică - 0,03. Cu toate acestea, atunci când intră în corpul radioizotopi de iod, se acumulează în glanda tiroidă într-o cantitate nelimitată, ceea ce crește brusc doza echivalentă efectivă de iradiere a acestui organ. Glanda tiroidă este una dintre organele sistemului endocrin - cel mai important sistem de reglementare al corpului. Atunci când inhalarea particulelor care conțin radionuclizi, zona de depunere în tractul respirator și plămâni, timpul de deducere în zonele de depunere și durata reședinței pe căile de îndepărtare determină doza efectivă de țesuturi. Radionuclizii solubili sunt în sânge și sunt răspândite în întregul corp. Majoritatea tipurilor de celule care constituie structura plămânilor sunt relativ rezistente la iradierea scurtă, totuși, lumina ca un organ cu o structură fină se caracterizează printr-o interacțiune radio semnificativă în nivelul țesutului. Absorbția radionuclizilor în tractul gastrointestinal depinde de apariția lor în compoziția diferiților compuși. De exemplu, absorbția de la tractul gastrointestinal al plutoniu legat organic este de 25 de ori mai mare decât aspirația azotatului de plutoniu. În același timp, 90% din plutoniul introdus se acumulează în schelet, ceea ce duce la o radiație interioară semnificativă a măduvei osoase roșii.

Când sunt expuse la diferite doze de radiații, pot fi observate următoarele efecte de radiație:
somatice (neexaiiste). Acestea sunt leziuni corporale directe ale corpului, apărând la scurt timp după expunerea la iradiere; Efecte somatice-stochastice. Acestea sunt consecințele detectate în grupuri mari de persoane în perioade mai îndepărtate după iradierea;
Efecte genetice. Acestea se manifestă sub formă de aberații cromozomiale, mutații genetice dominante.

Majoritatea leziunilor radiale apar după o lungă perioadă de timp după iradierea unică sau cronică acută. Acestea sunt așa-numitele efecte de iradiere la distanță, spre deosebire de efectele imediate, care includ o boală de radiații acută și complexul de simptome. Aceste efecte la distanță depind de doză; Cu o doză crescătoare, povara leziunii crește. Pe lângă aceste efecte, încă două specii pot apărea într-o perioadă îndepărtată, care sunt numite stochastice (adică probabilitate, accidente): efecte somatice (corporale) - tumori maligne și efecte genetice - urâțenie congenitală și tulburări moștenite. Bazat pe ambele specii specificate de efecte stochastice, mutația generată de radiații și alte tulburări în structurile celulare de ereditate: în primul caz (boli somatice) - cancer - în celule somatice non-tratare de diferite organe și țesuturi diferite, în În al doilea rând (în celulele genitale și semennikov) - modificări genetice.

Modelele de deteriorare a organismului holistic sunt determinate de doi factori:

1) sensibilitatea radio a țesuturilor, organelor și sistemelor esențiale pentru supraviețuirea corpului;

2) amploarea dozei absorbite de iradiere și distribuția sa în spațiu și timp.

Fiecare individual și în combinație cu ceilalți, acești factori determină tip preferențial de reacții la radiații (local sau general) specific și timpul de manifestare (imediat după iradiere, la scurt timp după iradiere sau de mult timp) și lor semnificație pentru corp.

Ar trebui să se țină cont de faptul că atunci când se deplasează dintr-o celulă izolată la țesătură, toate fenomenele sunt complicate de organ și organism. Eul se datorează faptului că nu toate celulele sunt afectate în mod egal, iar efectul de țesut nu este egal cu cantitatea de efecte celulare: țesuturile și chiar mai multe astfel de organe și sisteme nu pot fi considerate ca o celulă celulară simplă. Fiind un țesut, celulele sunt în mare măsură dependente și unul de celălalt și din mediul înconjurător. Activitatea mitotică, gradul de diferențiere, nivel și caracteristicile metabolismului, precum și alți parametri fiziologici ai celulelor individuale nu sunt indiferente pentru "vecinii" lor imediați și, prin urmare, pentru întreaga populație în ansamblu. Este bine cunoscut, de exemplu, că vindecarea rănilor apare datorită accelerației de timp a reproducerii celulelor rămase, care asigură creșterea țesutului și substituirea pierderii țesături cauzate de leziuni, după care tipul de diviziune celulară este normalizată.

În plus, alți factori: gradul de alimentare cu sânge, valoarea volumului iradiat etc. Astfel, radiopensibilitatea țesutului nu poate fi luată în considerare numai din punctul de vedere al celulelor sale fără a lua în considerare factorii morfusiologici. De exemplu, eritroblastele își schimbă sensibilitatea radio în funcție de localizarea locației lor în corp - în splină sau măduvă osoasă. Toate acestea complică evaluarea sensibilității radio a țesuturilor, a organelor și a întregului corp, dar nu respinge valoarea principială și cea mai importantă a parametrilor citokinetici care determină tipul și severitatea reacțiilor de radiații la toate nivelurile organizației biologice.

Cel mai tipic exemplu al leziunii de radiații a organismului animalelor și a omului - boala de radiații acutecare apare după o iradiere externă unică uniformă. În acest caz, toate sistemele, organele, țesuturile și celulele din aceeași doză sunt supuse simultan la efectul de radiații. Cea mai bună înțelegere a manifestărilor de bază ale daunelor de radiație a corpului poate fi realizată prin compararea lor cu o doză absorbită în "organele critice".

În cadrul autorităților critice, sunt înțelese organele sau sistemele vitale, prima eșec în gama de studiu a dozelor de iradiere, care determină moartea corpului în anumite momente după iradierea.

În acest fel, Între amploarea dozei absorbite în organism și speranța medie de viață, există o dependență strictădeterminată de diferențele în sensibilitatea radio a sistemelor individuale vitale (critice).

Cu iradierea globală a corpului, una dintre sindroamele asociate cu sistemele critice poate predomina în funcție de doza absorbită echivalentă: 1) măduva osoasă (hematopoietic), 2) gastrointestinal, 3) cerebral. Acestea se dezvoltă ca urmare a leziunii ireversibile a sistemelor critice corespunzătoare ale corpului - sistemul de formare a sângelui, tractul gastrointestinal sau sistemul nervos central.

Sindromul de măduvă osoasă (hematopoietic) este asociat cu deteriorarea celulelor stem ale măduvei osoase roșii. Acest lucru este fatal pentru organism. Celulele sanguine mature nu sunt împărțite, caracterizate prin funcții specializate, uzura rapidă și, prin urmare, ar trebui înlocuite în mod constant de cele noi. Deteriorarea măduvei osoase duce la o scădere a numărului de diferite tipuri de celule din sânge. Reducerea numărului de celule sanguine periferice determină simptome care precedă moartea corpului: o scădere a cantității de sânge, sângerare, infecție. Reducerea numărului de eritrocite (celule roșii din sânge) și, în consecință, scăderea hemoglobinei în sânge duce la anemie (anemie). Reducerea numărului de trombocite implicate în procesul de coagulare a sângelui duce la sângerări, ceea ce sporește anemia. Reducerea numărului de leucocite (celule albe din sânge) duce la o scădere a rezistenței corpului la diferite boli.

Sindromul gastrointestinal este asociat cu deteriorarea stratului celular, căptușind peretele interior al intestinului subțire, ceea ce duce la penetrarea în corpul infecției din intestin datorită florei intestinale și apariției bolilor infecțioase. Suprafața internă, de aspirație a intestinului are un villus care vizează lumenul intestinal. La baza acestor variante există celule rapide. Încălcarea procesului de actualizare a acestor celule și duce la sindromul gastrointestinal, dintre care sunt dureri în tractul gastrointestinal, pierderea apetitului, greața, vărsăturile, diareea, ulcerația membranei mucoase a gurii și Zea, Letargia, inertie. Toate acestea se întâmplă pe fundalul sindromului măduvei osoase.

Sindromul cerebral este asociat cu încălcări ale sistemului nervos central. În sistemul nervos central, spre deosebire de măduva osoasă și intestinele, celula este destul de rezistentă la efectele radiației, deoarece țesutul nervos matur constă din celule foarte specializate, care nu sunt înlocuite pe parcursul vieții. Efectele radiației radiațiilor conduc la tulburări funcționale în nivelul țesutului. Semne de sindromul cerebral - dureri de cap, pline de indiferență față de întreaga înconjurătoare, încălcarea conștiinței (posibila pierdere a acesteia), convulsii. Aceste simptome sunt asociate cu deteriorarea creierului.

Starea echilibrului dinamic stabil al oricărei populații celulare în organismul viu necesar pentru viața normală este menținută de sistemele de actualizare celulară; Orice pierdere a celulelor (datorită morții sau migrației lor) în sistem este alimentată cantitativ cu apariția de noi celule, care asigură imutabilitatea funcției. Celulele de fiecare tip au propria lor durată a caracteristicilor ciclului de viață și, în consecință, diferă în ritmul actualizărilor.

În acest fel, organismul adult este constant într-o stare de auto-reînnoire a celulelor strict echilibratecare se întâmplă continuu într-o serie de sisteme vitale.

Chiar și în fiecare dintre ele, au murit zeci și sute de mii de elemente celulare "servite", înlocuind nou, gata să se "doneze" printr-o perioadă strict definită - și astfel până la sfârșitul vieții corpului. Un astfel de echilibru constant în sistemele de auto-reînnoire a celulelor, care este o condiție necesară pentru fiabilitatea menținerii viabilității corpului, a fost numită homeostasia celulară