Воздействие радиации

В зависимости от уровня организации и структуры вовлекаемого в из­менение наследственного материала все спонтанные и индуцированные генетические нарушения (мутации) можно разделить следующим образом:

1. изменения внутри отдельных генов, т.е. генные мутации в уз­ком смысле этого слова, "точковые" мутации.

2. хромосомные мутации (перестройки, аберрации) - изменения в числе и структуре хромосом. Послед­ние (структурные) связаны непосредственно с поражением ДНК, несущей наследствен­ную информацию, а изменения в числе хромосом возникают в результате по­вреждения полностью или частично аппарата распределения хромосом по дочерним ядрам при делении клеток.

Изменения в генетическом аппарате могут вести как к летальным эффектам (гибель соматических и зародышевых клеток и эмбрионов), так и к наследуемой "трансформации" клеток и/или всего организма (канцерогенез, наследственные болезни). «Уязвимость» клеток меняется со временем и максимальна во время клеточного деления, так как выше вероятность мутаций. Поэтому при равных воздействиях последствия будут тяжелее для тканей с высокой скоростью деления клеток.

Роль биологического времени и мутации в соматических и в половых клетках имеют разное значение. В первом случае наследова­ние мутаций и проявление происходит в пределах одного данного облученного организма, а во втором они проявляются в последующих поколениях или отра­жаются на рождаемости, т.е. дают генетические эффекты в узком смысле этого слова.

Экспериментальные исследования (выполненные в основном на мы­шах) позволили сформулировать некоторые положения класси­ческой радиационной генетики по отношению к млекопитающим.

1. Радиационное воздействие не приводит к появлению каких-либо новых биологических феноменов, которые не возникали бы спонтанно, происходит лишь увеличение вероятности их возникновения.

2. Для индукции мутаций в какой-либо определенной соматической или половой клетке, она должна подвергнуться прямому воздействию радиации, является хорошим приближением к реальной си­туации. Именно поэтому сильное поглощение некоторых видов излуче­ний (альфа- и бета-частиц, УФ-лучей, очень низкоэнергетических рентгеновских лучей) поверхностными тканями (эпидермисом кожи, тканями глаза) предотвращает их опасное воздействие на половые или, например, кроветворные клетки организма. Однако они могут продуцировать соматические мутации в клетках кожи и глаз.

3. Характер зависимости частоты генетических повреждений в клетках от дозы определяется тем, происходит ли мутационное событие в результате од­нократного попадания или для этого требуется два события повреждения ДНК, причем они не обязательно должны осуществляться в результате про­хождения двух отдельных частиц/фотонов, а могут индуцироваться и одной частицей/фотоном. Соответственно, в первом случае теоретически предпола­гается линейная зависимость доза-эффект: во втором — нелинейная.

Отношение приращения дозы к интервалу времени называется мощностью дозы. Линейный характер зависимости доза-эффект наблюдается, если высокие мощности радиации вызывают много актов иониза­ции/возбуждения в небольшом объеме, что приводит к множественному поражению генетических структур даже при прохождении через ядро еди­ничной частицы и возникновению условий для взаимодействия первичных повреждений с их последующей фиксацией в виде определенных мутаци­онных изменений. В случае нелинейной дозовой зависимости для появления мутации необходимо взаимодейст­вие двух повреждений.

Кроме того, при низких мощностях доз возрастает значение процессов репа­рации повреждений. Эти явления приводят к возникновению эффекта мощности дозы, в соответствии с которым считается, что определенная доза, данная с более низкой мощно­стью дозы вызывает меньше мутаций, чем та же доза при более высокой мощ­ности дозы.