Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
2. Для селективного поражения клеток можно использовать концентрированные растворы 3Н-тимидина с высокой удельной
активностью; клетки, вступающие в фазу синтеза ДНК, включают меченый тимидин и гибнут от инкорпорированного облучения; клетки в фазе Gj выживают и далее синхронно движутся по циклу. Таким же образом можно использовать оксимочевину, которая вызывает избирательную гибель клеток в фазе синтеза ДНК и блокирование выживших клеток в конце Срфазы. По окончании действия препарата выжившие клетки начинают продвигаться по циклу с высокой степенью синхронности.
В системах in vitro синхронизирующие агенты применяются в основном для изучения свойств клеток в разных фазах цикла и их чувствительности к различным воздействиям. Развитие методов синхронизации и техники клонирования одиночных клеток позволило обнаружить все основные радиобиологические феномены, связанные с биологией клеточного цикла.
Все представленные выше соединения и такие, как 5-фторура-цил, l-p-D-арабинофуранозилцитозин и ряд других агентов, синхронизируя клетки, в принципе могут быть использованы для повышения радиационной реакции популяции. Однако при этом необходимо соблюдать определенные требования: блок деления должен быть обратимым и специфичным, достаточно длительным для того, чтобы клетки могли доходить до нужной фазы цикла; вариации в длительности отдельных фаз цикла должны быть невелики; необходимо знать параметры клеточного цикла данной популяции, реакцию на облучение и на используемый для синхронизации агент конкретных клеток в каждой фазе цикла; и, как результат всего этого, необходимо строгое соблюдение интервала времени между введением препарата и облучением.
Воздействие на восстановление клеток
от повреждений
Способность к восстановлению от повреждений обнаружена у подавляющего большинства клеток млекопитающих. Активность процессов восстановления варьирует у клеток разного типа и в разных фазах клеточного цикла. Различия в способности к восстановлению популяций объясняются разным распределением клеток по фазам цикла, преобладанием клеток с высокой (или низкой) репаративной способностью. Генетически детерминированная способность клеток к восстановлению от повреждений во многом определяет судьбу облученной клетки.
Можно полагать, что подавление процессов репарации ведет к увеличению нерепарируемых повреждений и повышению гибели клеток. Подавление восстановления клеток от сублетальных и потенциально летальных радиационных повреждений отмечается при воздействии гипо- и гипертонических растворов, вызывающих диспергирование и конденсацию хроматина, интеркалирующих агентов, кофеина. Природа этих повреждений пока не расшифрована, но возможно, что потенциально-летальные повреждения —
повреждения первичной структуры ДНК (часть одно- и двуните* вых разрывов); сублеталыше повреждения, не вызывающие гибели клеток, — повреждения третичной структуры ДНК, нарушения ее компактизации. Восстановление клеток от сублетальных и потенциально-летальных повреждений зависит, по-видимому, от структуры ДНК, ее конформации и стабильности, от активности процессов репликации и транскрипции, от контакта с ядерной мембраной, от структуры хроматина. Предполагается, что в основе восстановления от потенциально-летальных повреждений лежит эксцизионная репарация — «ошибочная» быстрая и «безошибочная» медленная.
Наиболее универсальными ингибиторами репарации ДНК и восстановления клеток являются соединения, способные связываться с ДНК. Это свойство объединяет разные химические соединения: интеркалирующие агенты (актиномицин Д, лукантон, акрифлавин, кинакрин, хлорокин, бромистый этидий и др.), некоторые антибиотики (дауномицин, блеомицин), комплексные, соединения платины (ч«с-дихлорбис (циклопентиламин) платина II).
Эти соединения подавляют воссоединение однонитевых разрывов ДНК (актижжицин Д, акрифлавин, кофеин, блеомицин, цис-ПАД), репаративную репликацию (актиномицин Д, акрифлавин, кинакрин, блеомицин), воссоединение ДНК-мембранного комплекса (актиномицин Д), пострепликативную репарацию (кофеин).
Все эти соединения подавляют восстановление клеток от сублетальных и потенциально-летальных повреждений, индуцированных ионизирующим и УФ-излучением, что выражается в уменьшении выживаемости клеток при однократном и фракционированном облучении.
Однако следует учитывать, что повышение радиационной реакции клеток этими химическими соединениями связано не только с ингибированием процессов репарации. Обычно бывает трудно разделить два эффекта — усиление повреждаемости и подавление восстановления, так как в конечном счете регистрируется увеличение числа повреждений. Имеются, однако, многочисленные данные о том, что интеркалирующие соединения — блеомицин, кофеин и др. — увеличивают гибель только тех штаммов бактерий, которые способны восстанавливаться от повреждений, но не влияют на выживаемость мутантов, лишенных способности к какому-либо этапу репарации. Эти соединения эффективны при воздействии до и после облучения, но степень усиления радиационной реакции клеток уменьшается, если препарат вводится спустя некоторое время после облучения, т. е. после завершения процессов репарации. Кроме того, было показано, что эти препараты при пострадиационном воздействии изменяют форму кривой «доза — эффект», уменьшая величину плеча (значение дозы Dq) и значительно менее изменяя наклон кривой (значение дозы Do). Если исходить из предположения о том, что ширина плеча может ха-
