Потенційно летальні ушкодження клітин

Ще у 1967 році було показано, що якщо витримувати опромінені клітини дріжджів на воді, коли бідні поживні умови гальмують поділ клітин, то виживання клітин істотно зростає. Цей феномен пояснюється тим, що внаслідок опромінення в клітинах виникають ушкодження, які залежать від умов, в яких одразу після опромінення опиняються клітини, в подальшому можуть позначитися (або і не позначитися – і таке буває) на виживання клітин. Інакше кажучи, залежно від умов, створених для опромінених клітин, відповідні ушкодження можуть або виправлятися або ні. (Тут зазначу, що всі явища в цьому світі можуть або бути або не бути, тільки небуття може абсолютно не бути. Цікаво, як воно цього досягло?) Такі ушкодження і називають потенційно летальними. Підвищення виживання клітин у так званому “голодному” середовищі пов’язують з репарацією від потенційно летальних ушкоджень. Репарацію клітин від потенційно летальних ушкоджень найповніше було досліджено на культурах клітин прокаріот і еукаріот in vitro. Було виявлено, що дріжджі відновлюються після ушкоджень випромінюванням при інкубації їх на воді - їхнє виживання збільшується в сотні або й тисячі разів. Для дикого штаму E. coli найсприятливішими щодо репарації ушкоджень виявилося мінімальне поживне середовище за температури 37⁰С або з додаванням інгібітора білкового синтезу – хлорамфеніколу. Для клітин еукаріот репарації від потенційно летальних ушкоджень сприяє введення в поживне середовище інгібіторів синтезу протеїну або культивування за відсутності факторів росту. Виживання еукаріотичних клітин може бути підвищене в 5-10 разів. Репарація клітин від потенційно летальних ушкоджень залежить не лише від складу поживного середовища, а від теиператури, за якої витримують культуру клітин після опромінення: за температур, які істотно нижчі від фізіологічного оптимуму, створюються умови, що вповільнюють поділ клітин, уможливлюють репарацію від потенційно летальних ушкоджень. Досліди, в яких людські і тваринні клітини (наприклад, клітини печінки, фібросаркоми, кінчика вуха кролика чи крайньої плоті слона) опромінювали за умов фракціонування дози і витримували на “голодному” середовищі, свідчать про те, що потенційно летальні ушкодження нетотожні сублетальним (так, так, не дивуйтеся!), а отже репарації від цих двох типів ушкоджень є адитивними процесами. Навіть за найсприятливіших умов для репарації від потенційно летальних ушкоджень і сублетально летальних ушкоджень не всі ці ушкодження виправляються. Інакше кажучи, завжди є нерепарабельні компоненти променевого ураження, внаслідок чого відновлення клітин не може бути повним, що виявляється за достатньо високих доз опромінення. За малих значень доз нерепарабельність частини ушкоджень характеризується фмовірністю виходу ушкоджень на одиницю поглинутої дози. Відсутність порогового значення доз у радіобіологічних ефектах пояснюється наявністю нерепарабельних компонент потенційно летальних і сублетальних ушкоджень. Зіставивши формальні уявлення про механізми репарації від сублетальних ушкоджень і потенційно-летальних ушкоджень клітин з конкурентними механізмами репарації ДНК, можна дійти висновку, що сублетальні ушкодження – це однониткові розриви ДНК, а потенційно летальні – двониткові розриви ДНК.

За хімічною процедурою виявлення розрізняють луголабільні та лугостабільні ушкодження ДНК. До луголабільних належать ушкодження основ, які у випадку обробки препарату ДНК проявляють себе як однониткові розриви (частина їх за дії іонізуючого випромінювання досягає 70 %) – денатуровані й депіримідизовані ділянки ДНК. До лугостабільних ушкоджень належать утворення в ДНК тимідинових гліколів (двохатомних спиртів), серед яких такі продукти перетворення тимідину як 5,6-діокси-5,6-дигідротимін. Зазначені ушкодження молекули ДНК виникають у клітинах і в ізольованому хроматині або в ДНК внаслідок дії не лише іонізуючих випромінювань, а й під впливом низки хімічних речовин. Деякі з цих ушкоджень можуть виникати спонтанно під впливом суто внутрішніх факторів.