7. Реакция клеток на облучение (биологическая стадия)

Основными радиобиологическими эффектами являются интерфазная и репродуктивная гибель клеток, муто- и канцерогенез и, как следствие, сокращение продолжительности жизни организма в целом.

Наиболее универсальной реакцией клетки на воздействие ИИ является временная задержка деления или радиационный блок митозов. Длительность его зависит от дозы: на 1 Гр дозы задержка 1 час. Проявляется этот эф­фект независимо от того, выживет ли клетка в дальнейшем. Причем с уве­личением дозы облучения увеличивается не число реагирующих клеток, а время задержки деления каждой облученной клетки. Эта реакция имеет ог­ромное приспособительное значение: увеличивается длительность интерфа­зы, оттягивается вступление клетки в митоз, создаются благоприятные условия для нормальной работы системы репарации ДНК.

При больших дозах, чем необходимы только для радиационного блока митозов, развивается митотическая гибель клетки. Это полная потеря клеткой способности к размножению. Это не относится к клеткам, не де­лящимся или делящимся редко. В клетке не выражены дегенеративные про­цессы.

Варианты митотической гибели:

1) клетка гибнет в процессе одного из первых четырех пострадиаци­онных митозов (показателем выживаемости клетки является ее способность проходить 5 и более делений);

2) облученные клетки после первого пострадиационного митоза формируют так называемые "гигантские" клетки (чаще в результате слияния "дочерних" клеток), такие клетки способны делиться не более 2-3 раз, после чего погибают.

Основная причина митотической гибели клетки - повреждение хромо­сомного аппарата клетки, приводящее к дефициту синтеза ДНК.

Интерфазная гибель клетки (ИГ) наступает после ее облучения, до вступления в митоз. Она наиболее характерна для таких радиочувстви­тельных клеток, как лимфоциты, клетки косного мозга, эпителий кишечни­ка и др. Для большинства соматических клеток человека она регистриру­ется после облучения в дозах в десятки и сотни Гр. Лимфоциты (радио­чувствительные клетки) гибнут по этому механизму даже при небольших дозах. В клетке наблюдаются различные дегенеративные процессы вплоть до ее лизиса.

Механизм интерфазной гибели следующий. За счет разрывов в молеку­ле ДНК нарушается структура хроматина. В мембранах идет процесс ПОЛ. Изменения ДНК-мембранного комплекса вызывают остановку синтеза ДНК. Повреждение мембраны лизосом приводит к выходу из них ферментов - про­теаз и ДНК-аз. Эти ферменты разрушают ДНК, что ведет к пикнозу ядра. Повреждение мембран митохондрий ведет к выходу из них кальция, который активирует протеазы. В итоге клетка лизируется.

Репродуктивная гибель (РГ) - это гибель клетки, прошедшей один или несколько митотических циклов, которая происходит в пострадиационный период. В основе РГ лежат различные повреждения генома, приводящие ли­бо к отсутствию жизненно важных регуляторных ферментов, либо к повыше­нию метаболической нестабильности хроматина и возникновению хромосом­ных аберраций.

8. Заключение

Живой организм является динамичной системой, характеризующейся многообразием строго скоординированных биохимических процессов, конт­ролируемых регуляторными системами. Радиационные повреждения субкле­точных структур вносят дисгармонию в этот согласованный ансамбль. Поэ­тому в конечном итоге повреждающее действие ионизирующей радиации яв­ляется результатом интерференции радиационно-индуцированных и биохими­ческих процессов, протекающих в момент облучения в организме. Именно этим, по мнению А.М. Кузина, можно объяснить так называемый радиобио­логический парадокс, заключающийся в несоответствии количества погло­щенной энергии тем катастрофическим последствиям, которые имеют место в облученном организме.

В конечном итоге радиобиологический эффект зависит от метаболи­ческих особенностей клеток той или иной ткани (интенсивность биохими­ческих реакций, надежность эндогенных систем энергообеспечения, защи­ты, репарации и внутриклеточной регуляции) и условий облучения (вид излучения, мощность дозы и др.).

В радиобиологии большое внимание уделяется изучению молекулярных механизмов ИГ радиочувствительных клеток. Именно этот радиобиологичес­кий феномен лежит в основе костномозговой и кишечной форм острой луче­вой болезни. Наиболее полно общие закономерности ИГ изучены на клетках тимуса-тимоцитах. Это связано с простотой получения биоматериала для экспериментальных исследований, гомогенностью клеточного состава тиму­са и ярко выраженным интерфазным типом гибели тимоцитов. Основным структурно-биохимическим проявлением ИГ клеток является ферментативная деградация хроматина, сопровождающаяся выходом из клетки и накоплением растворимых в изотоническом буфере нуклеопротеидных комплексов - поли­дезоксирибонуклеотидов (ПДН). Однако этот процесс происходит не сразу, а после некоторого латентного периода (1-2 ч.), причем максимальных значений концентрация ПДН достигает через 6-8 ч. после облучения. За этот период в клетке развиваются необратимые патологические изменения, приводящие ее к гибели. Прежде всего к ним относятся: а) активация свободнорадикальных реакций и процессов липопероксидации ведущих к структурно-функциональным нарушениям мембран; б) угнетение процессов энергообразования и истощение эндогенного пула макроэргов; в) дискоор­динация циклазной системы - ведущего механизма проведения регуляторных сигналов в клетке; г) повреждения ядра и хроматина, развивающиеся на фоне функциональной несостоятельности репаративных систем.