Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
1. РЕАКЦИЯ КЛЕТОК НА ОБЛУЧЕНИЕ
Еще в начале века были описаны различные реакции клеток на облучение i— от временной задержки роста и размножения до полной деградации и лизиса. Выраженность эффекта зависела от дозы облучения и особенностей объекта. В 1906 г. Бергонье и Трибондо, обобщив накопленный ж тому времени эксперимен-
тальный материал, заключили, что рентгеновские лучи тем сильнее действуют на клетки, чем интенсивнее они делятся и чем мёнее дифференцированы. Это эмпирическое правило указывало, что ответная реакция клеток на лучевое воздействие зависит от физиологического состояния объекта и его генетической конституции.
С появлением методов культивирования клеток вне организма удалось детально описать характер гибели быст-роделящихся малодифференцированных клеток и неделящихся или медленно делящихся высокодифференцированных клеток.
Быстроделящиеся клетки или клетки, стимулированные к делению 1
С помощью цейтраферной киносъемки можно проследить судьбу потомков одной облученной клетки (на рис. V-1 показана клетка линии L, облученная в дозе 2 Гр, и ее потомство).
Первая видимая реакция клеток на облучение — задержка их вступления в митоз, т. е. клепка, облученная в интерфазе, не делится в ожидаемый момент. Опыты с синхронизированными культурами показали, что выраженность задержки деления зависит от стадии клеточного цикла: наибольший эффект наблюдается при облучении клеток в стадиях S и йц. Чем больше доза облучения, тем продолжительнее задержка деления. Через определенный промежуток времени, зависящий от величины- дозы, клетки вступают в митоз. Их дальнейшая судьба складывается по-разному. Часть клеток облученной популяции, вступив в митоз, не в состоянии разделиться. Образуются гигантские .клетки. Их размеры могут в сотни раз превосходить размеры необ-лученных клеток. По-видимому, гигантские клетки возникают не за счет набухания, а в результате общего увеличения синтезированных 'клеточных элементов (содержание ДНК, РНК и белка увеличивается пропорционально размерам клетки). В конечном итоге шг.антские клетки погибают, вероятно, из-за нарушения механической прочности мембран и изменения оптимального для питания соотношения поверхности клетки и ее объема.
Большая часть облученных .клеток проходит митоз и делится. Однако сразу же после первого деления появляются погибшие клетки. Еще больше клеток гибнет после второго, третьего и т. д. митозов (рис. V-1).
1 Деление клеток печенч стимулируют частичной гепатэктомией, клеток почки — удалением одной из почек, малых лимфоцитов — добавлением фитогемагглю-тииинов.
Рис. V—1. Результаты наблюдения за потомками клетки 'линии L, облученной в дозе 200 Р в поздней 5-фазе: 1 — погибшая клетка; 2 — гигантская клетка (Тротт, 1969)
Описанный тип гибели неразрывно связан с процессом митоза. Его существенная особенность состоит в том, что облученные клетки в течение определенного промежутка времени сохраняют метаболическую активность, но не продуцируют жизнеспособное потомство, которое было бы в состоянии делиться далее. До первого постлучевого митоза погибшие клетки не появляются i— процессы митоза как бы выявляют летальные повреждения, вызванные облучением. Особенности гибели быстроделящихся клеток подчеркивают термины, которые в разное время были приняты для ее обозначения: «митотическая гибель», «отсроченная гибель», «гибель при делении», «репродуктивная шбель». Последний термин получил наибольшее распространение, так как в качестве критерия гибели используют методы количественной оценки репродуктивной способности клеток (способность к образованию колоний in vitro, селезеночных колоний и другие методы оценки клоногенной активности).
Неделящиеся или медленно делящиеся клетки
Примером неделящихся клеток служат дифференцированные нервные или мышечные клетки; к медленно делящимся относятся клетки печени; у малых лимфоцитов и юных ооцитов способность к делению ограничена. Гибель клеток этого типа не зависит от деления — облученные клетки гибнут в интерфазе. Для обозначения рассматриваемого типа гибели приняты термины: «немитотическая гибель», «немедленная гибель», «гибель в отсутствие деления», «интерфазная гибель». Каждый из терминов по-своему подчеркивает особенности рассматриваемого типа гибели клеток, но наиболее распространен последний — «интерфазная гибель».
Интерфазной гибели предшествует ряд закономерных физиологических и морфологических изменений. Нарушается ядерное фосфорилирование, изменяется проницаемость ядерной, митохондриальной и цитоплазматической мембран, угнетается дыхание, происходит деградация дезоксирибонуклеопротеидного комплекса в ядре, активируются протеолитические ферменты, клетки теряют способность выводить краситель — эритрозин Б (гибнущие клетки окрашиваются этим красителем). Среди морфологических изменений наиболее отчетливо выражены набухание и пикноз ядер, вакуолизация и распад ядрышек.
Гибель клеток происходит через несколько часов (малые лимфоциты, юные ооциты) или в первые сутки (нервные, мышечные, печеночные клетки) после облучения. При очень высоких дозах радиации интерфазная гибель наступает сразу же, «под лучом».
