29. Сравнительная радиочувствительность биологических объектов. Радиочувствительность in vivo и in vitro. Кислородный эффект при лучевом поражении и механизмы его проявления
Степень радиочувствительности сильно варьирует и в пределах одного вида — индивидуальная радиочувствительность, к тому же зависит от возраста и пола. Кроме того, даже в одном организме различные клетки и ткани значительно различаются по радиочувствительности. Наряду с радиочувствительными (кроветворная система, эпителий слизистой тонкого кишечника) имеются радиоустойчивые ткани (мышечная, нервная, костная), которые принято называть радиорезистентными. Впрочем, деление тканей на радиочувствительные и радиорезистентные весьма условно, так как зависит от избранного критерия. Ткани, относящиеся к радиорезистентным по непосредственным лучевым реакциям, оказываются весьма радиочувствительными по отдаленным последствиям.
Установлено, что чем выше организован организм, тем он более чувствителен к лучевому поражению (рис.7).
Рис.7. Спектр радиочувствительности: 1 – микроорганизмы; 2 – растения, 3 – беспозвоночные; 4 – насекомые; 5 – позвоночные; 6 – млекопитающие
Примером крайне низкой радиочувствительности являются бактерии, обнаруженные в канале американского ядерного реактора, где мощность дозы достигала 10 млн рад в сутки. В этих условиях они не только не погибали, но и размножались. Бактерии эти были названы Micrococcus radiodurens - радиорезистентный микрококк.
Степень радиочувствительности сильно варьирует в пределах одного вида (индивидуальная радиочувствительность) а для данного индивидуума зависит также от возраста и пола. Кроме того, даже в одном организме различные клетки и ткани очень сильно различаются по радиочувствительности; наряду с чувствительными (кроветворная система, эпителий слизистой тонкого кишечника) имеются устойчивые (мышечная, нервная, костная) ткани, которые принято называть радиорезистентными. Еще в 1906 г. Бергонье и Трибондо сформулировали правило: чувствительность клеток к облучению прямо пропорциональна их пролиферативной активности и обратно пропорциональна степени их дифференцировки. (Пролиферация – это разрастание клеток животного или растительного организма путем новообразования и размножения клеток.) Это правило послужило основой для развития рентгено- и радиотерапии злокачественных опухолей. Клетки опухолей относятся к числу интенсивно делящихся: они обычно менее дифференцированы, чем клетки ткани, где развивается опухоль. Поэтому во многих случаях опухоль более чувствительна к облучению, чем окружающие ее нормальные ткани. Чем определяется различная радиочувствительность тканей, до сих пор окончательно не выяснено.
Существует также разница радиочувствительности между показателями облучения одних и тех же органов in vivo и in vitro.Если облучать организм и выделенные из организма ткани, то радиочувствительность ткани в организме окажется намного выше, чем вне организма. Например, распад ткани печени с выделением азота у однократно облученного животного происходит при дозе в 400 рад. Если выделить печень у необлученного животного, то, чтобы получить такой же эффект, необходимо применить дозу 400*108рад. Эта закономерность свойственна для всех систем и всех тканей.
Под кислородным эффектомобычно понимают ослабление поражения от действия ионизирующей радиации при снижении концентрации кислорода в окружающей среде, а следовательно, и в облучаемом объекте. Кислородный эффект - самое универсальное явление в радиобиологии. Он обнаруживается разнообразными методами регистрации и по различным показателям поражения как в модельных системах, так и в экспериментах с живыми организмами, находящимися на любом уровне эволюции. Однако окончательно механизм влияния кислорода на радиобиологические процессы еще не выяснен.
Радиомодифицирующее действие кислорода связано с его электронакцепторными свойствами, благодаря которым он присоединяется к радикалам ДНК, образующимся при прямом и косвенном действии излучений. При ионизации атомов на одном из участков макромолекулы образуется неспаренный электрон, который и захватывается кислородом на свою орбиту, и кислород, таким образом, присоединяется к молекуле ДНК в месте разрыва одной из химических связей. Такая модификация макромолекулы снижает эффективность ее репарации, а также меняет закодированную в ней информацию, что при синтезе белка приводит к вставке в молекулу «неправильного» аминокислотного остатка. Помимо «фиксации», уменьшения репарабельности лучевых повреждений за счет присоединения к радикалам ДНК, кислород также способствует формированию более активных продуктов радиолиза воды, тем самым увеличивая число «первичных» повреждений макромолекул. Увеличивать радиочувствительность наряду с кислородом могут и другие соединения, обладающие электронакцепторными свойствами. Такие соединения специально разрабатываются для сенсибилизации гипоксическмх опухолевых клеток, повышенная радиорезистентность которых отрицательно влияет на эффективность лучевой терапии. Некоторые из них используются в клинической практике. Антагонистами кислорода, его конкурентами за взаимодействие с радикалами макромолекул в клетке выступают эндогенные доноры электрона, в первую очередь соединения, имеющие SH-группы. При присоединении электрона макромолекула теряет