Лінійно-квадратична функція виживання клітин

Молекулярно-біологічні механізми репарації клітини, відновлення її від радіаційних ушкоджень, є визначальними в розкритті природи радіостійкості клітин. Чисельними експериментальними даними підтверджено, що критичною подією в клітині, яка спричинює її проліферативну загибель, є утворення двониткового розриву ДНК. Дійсно, однониткові розриви ДНК ефективніше відновлюються і тому відіграють менш вагому роль у загибелі клітини.

Теоретично двониткові розриви ДНК виникають за двома механізмами:

1. під час проходження однієї зарядженої частинки або гамма-фотона крізь структуру молекули ДНК (тоді в одному треці відбуваються розриви у двох опозитних нуклеотидах);

2. внаслідок зближеного розташування нуклеотидів, ушкоджених у двох треках.

Число двониткових розривів у першому випадку має бути прямо пропорційним значенню поглинутої дози – a D, в другому випадку, за законами статистики – квадрату дози – bD² (a і b – коефіцієнти, що характеризують імовірність формування подвійного розриву ДНК).

Середнє число n подвійних розривів ДНК (ПР) у випадку опромінення в дозі D становитиме:

n = aD + bD²

Беручи до уваги те, що влучання в мішень під час опромінення популяції клітин підлягають розподілу, визначимо імовірність Р проліферативної загибелі, яка залежить від числа подвійних розривів у ДНК:

P = N/N₀ = exp [- (aD + bD²)]

У напівлогарифмічному масштабі дозова крива, яка описується цим рівнянням, не є прямолінійною і називається лінійно-квадратичною. Хоча криві виживання в цьому випадку відрізняються від експонент, проте в їхній основі лежать уявлення теорії мішені.

Цитоскелет як мішень у випадку дії іонізуючого випромінювання

У будь-якій еукаріотичній клітині виявляються надмолекулярні структури білкової природи, що утворюють мережу з упорядкованих паличкоподібних елементів – мікротрубочок. Систему мікротрубочок називають цитоскелетом. Цитоскелет – це доволі динамічна структура, яка виконує низку функцій у клітині, а саме: під час поділу утворює систему, яка бере участь у розподілі хромосом між дочірніми клітинами; впорядковує рух цитоплазми; підтримує форму клітини, тощо. У еукаріот цитоскелет є і в цитоплазмі і в ядрі, де він утворює ядерний матрикс, до якого в інтерфазі приєднуються петлі хроматину. Залежно від взаємодії ядерного матриксу і хроматину здійснюються процеси транскрипції. Реанжирування цитоскелет здійснює самоскладанням спеціальних білкових молекул α- і β-тубулінів. Полімеризація і деполімеризація (руйнування) тубулінів забезпечують підтримання динамічної структурної рівноваги цитоскелету. За загальним об’ємом цитоскелет становить досить вагому структуру клітини, тому в разі опромінення іонізуючою радіацією імовірність влучань може бути великою. Проте цитоскелет не є унікальною структурою клітини, бо його складові субодиниці синтезуються і у випадку безперервного впливу радіації на цитоскелет “вмикається” механізм відновлення цієї системи клітини – синтез субодиниць та їх самоскладання в цитоскелеті, що активно фунціонує. Проте за високих доз опромінення диференційованих клітин їх дезактивація може стати наслідком ушкодження цитоскелету, який у цьому випадку виконує роль мішені.