Радиочувствительность и радиоустойчивость

Эти термины используются как взаимодополняющие: низкая радиоустойчивость равна высокой радиоччувствительности.

Возможно не синонимическое использование этих терминов:

Радиоустойчивость – способность организма выживать в определенных дозах.

Радиочувствительность – способность проявлять реакцию на малые дозы облучения.

Прямое и непрямое действие ионизирующей радиации на биологические молекулы

Прямое действие радиации на биологические молекулы зависит от дозы облучения и факторов, влияющих на радиочувствительность молекул.

Зависимость прямого действия от дозы облучения выражается формулой:

Е=Е₀*е^-KD, (2)

где:

Е₀ – число не пораженных молекул до облучения;

Е – число молекул, оставшихся не пораженными после облучения;

D – доза облучения;

К – константа.

Факторы, влияющие на радиочувствительность молекул: температура во время облучения, содержание кислорода, содержание воды, пострадиационная обработка и т.д.

Не прямое действие радиации на молекулы – это взаимодействие между молекулами растворенного вещества и радиационно-способными продуктами, образовавшимися при прямом действии радиации на молекулы растворителя (свободные радикалы).

Действие радиации на живые клетки

Различают прямое и непрямое действие радиации на живые клетки.

Прямое действие вызывает в живых клетках следующие события:

1. ионизирующее излучение взаимодействует с молекулами клетки;

2. поражение молекулы переходит в «метастабильное» состояние;

3. «метастабильное» состояние переходит в конечное стабильное состояние «поражения»;

4. «поражение» молекул приводит к наблюдаемому экологическому эффекту.

Доказательства прямого действия ионизирующей радиации являются:

1. кинетические исследования;

2. исследования электронного параметрического резонанса (ЭПР) (измерение количества свободных радикалов, образовавшихся в результате облучения живых клеток).

Непрямое действие на живые клетки включают пять этапов:

1. прямое действие на молекулы воды, приводящие к образованию ионов Н⁺ и ОН^-, и Н₂О₂;

2. эти реакционноспособные продукты сталкиваются с другими молекулами;

3. образование радикалов молекул;

4. взаимодействие радикалов с образованием стабильных продуктов поражения;

5. радиобиологический эффект. Гибель клетки.

Радикал, образующийся в результате облучения, оказывает губительное действие на клетки. Сила этого действия зависит от дозы, длительности облучения, сопутствующих факторов (содержание кислорода, температура, протекторы и т.п.).

Гибель клеток наступает в результате реакции между молекулами мишени (ядро, ДНК) и и одним из активных продуктов радиолиза воды (Н⁺, ОН^-, , Н₂О₂).

Клеточные мишени, ответственность за радиобиологический эффект

Согласно теории мишени (Е. Ли, Н.В. Тимофеев-Ресовский) в клетке существует одна или несколько мишеней.

Мишень – это участок в клетке, повреждение которого при облучение ведет к проявлению радиобиологического эффекта (гибель или мутация).

Как мишени обнаруживали?

1. Эксперимент с микропучками ионизирующей радиации диаметром менее 0,1 мкм.

2. Облучение электронами низких энергий с ограниченной проникающей способностью (4 кЭв) (расстояние 230 ).

3. Облучение инкорпорированными излучениями [3Н, ¹⁴С, ³²Р].

4. Микрохирургия и трансплантация частей клетки(опыты с большим ядром и небольшой цитоплазмой и наоборот).

Заключение: мишень, ответственная за гибель клетки, находится в ядре. Молекула ДНК – мишень ответственная за гибель клетки.

Доказательства получения в опытах:

- с вирусами, содержащими РНК и однонитевую молекулу ДНК;

- с вирусами, содержащими двунитевую молекулу ДНК (1/8 молекулы ДНК жизненно необходимы вирусу);

- с гаплоидными клетками (3% молекулы ДНК чувствительны к радиации. 97% повреждений восстанавливаются, так как защищены белками);

- с диплоидными клетками (0,3% ДНК жизненно важны для клетки);

- одно из 300 попаданий приводит к летальному исходу;

- регулирующие системы восстанавливают 99,7% радиоактивно поврежденного ДНК;

- большая часть ДНК защищены геномами.