Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
290 Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Митоптоз, апоптоз и некроз клеток в облученном организме
Если радиационное воздействие на организм еще в нелетальных дозах способно увеличить содержание АКСС в митохондриях, то в популяции митохондрий клетки может оказаться уже такое количество митоптозов, свободных цитохрома с и проапоптических белков, что уровень их окажется способным активировать механизм следующего этапа защиты — самоликвидации клетки. Наступает апоптоз клеток, содержащих поврежденные митохондрии. Эта часть клеток с повышенным содержанием продуктов распада выбраковывается и удаляется из ткани облученного организма. Все это может происходить раньше, чем наступает некроз митохондрий и клетки.
При облучении организма в более высоких, летальных дозах, когда защитные механизмы оказываются уже неспособными противостоять повреждениям, количество некротизированных митохондрий быстро возрастает, и клетки «без разбора» погибают раньше от некротического убийства, чем произошла бы самоликвидация некоторых из них путем апоптоза. Таким образом, вслед за снижением эффективности химической защиты организм может терять и биологический механизм восстановления, начиная с субклеточного уровня.
Степень поражения организма, лучевые синдромы зависят от изменений во времени соотношения эффектов повреждения и восстановления элементов систем на разных уровнях организации их структуры и функций. Хорошо известно, например, что в зависимости от диапазонов доз острого облучения организма наблюдаются различные лучевые синдромы, являющиеся следствием массовой гибели популяций клеток и клеточного опустошения тех или иных «критических» органов и тканей (см. гл. УП).
Другим важным многоплановым механизмом системного ответа на облучение являются процессы пострадиационного восстановления клеток.
7.3. Процессы восстановления облученных клеток
Среди радиобиологов давно утвердилось представление о том, что организмы способны избавляться по крайней мере от части нанесенных им радиационных повреждений. На это указывали следующие эксперименты.
Частота гибели организмов, длительность задержки делеция, выраженность различных морфологических и биохимических эффектов облучения уменьшаются в том случае, когда доза радиации сообщается в виде отдельных фракций с достаточным промежутком времени между ними. Было предположено, что перерыв между отдельными фракциями облучения используется для ликвидации ряда повреждений.
В начале пятидесятых годов Н. В. Лучник подробно изучил частоту структурных мутаций в клетках, делящихся через разные интервалы времени после облучения, и показал, что чем больше этот интервал, тем меньше выражен биологический эффект. Автор предположил, что наблюдаемая закономерность объясняется восстановлением клеток от
7. Механизмы гибели и процессы восстановления клеток
291
первичных повреждений. Были получены данные о корреляции между радиорезистентностью хромосом и наклоном кривых «доза-эффект». Аналогичное уменьшение лучевого поражения наблюдалось и в том случае, когда облучение в данной дозе радиации происходило в течение длительного времени, т. е. при малой мощности дозы.
Этот эффект можно объяснить тем, что решающей оказывается скорость нанесения повреждений. Если она соизмерима со скоростью и эффективностью работы восстановительных систем, то организм окажется в состоянии исправлять возникающие повреждения, не допуская их реализации.
Группа фактов получена при различных воздействиях на уже облученные биологические объекты. Варьируя состав питательной среды, освещенность, температуру во время инкубации, газовый состав атмосферы и другие факторы, удается значительно снизить поражающее действие радиации. Ни один из этих факторов не в состоянии повлиять на степень начального радиационного повреждения, поэтому естественным выглядит предположение о том, что в данном случае создаются оптимальные условия для протекания восстановительных процессов.
Так, в 1957 году, проводя эксперименты на дрожжевых клетках, В. И. Корогодин открыл реальное существование эффекта пострадиационного восстановления. Он показал, что способность клеток к образованию макроколоний частично восстанавливается, если облученные дрожжи высевать на питательную среду не сразу после облучения, а после выдерживания их в воде.
Принципиальной новизной эффекта восстановления явилась неизвестная ранее способность клеток спонтанно избавляться от лучевых и иных ДНК-зависимых повреждений, вызывающих летальные и генетические эффекты. Сама идея восстановления противоречила распространенному тогда представлению о необратимости лучевых повреждений мишени.
Открыв явление пострадиационного восстановления, В. И. Корогодин выдвинул концепцию «потенциальных повреждений» в облученной клетке, концепцию, не противоречащую, а развивающую трактовку принципов количественной радиобиологии с позиций зависимости «время-эффект». Согласно этой концепции, в результате поглощения энергии ионизирующих излучений, отдельных попаданий, могут формироваться потенциальные повреждения структур клеток. Эти повреждения, развиваясь во времени, «способны приводить к проявлению единиц реакции, только пройдя фазу реализации». В интервал времени между потенциальным повреждением и его реализацией возможно протекание восстановительных процессов, которые подчиняются статистическим закономерностям.
