Нелетальные повреждения генома клетки

Важным для организма результатом некоторых типов лучевой модифика­ции молекул ДНК является возникновение наследуемых повреждений генетического материала — мутаций, следствием которых может быть злокачественное перерождение соматических клеток. Причиной возник­новения мутации могут стать и вызванная облучением дестабилизация ДНК, и процесс репарации ее повреждений. В обоих случаях облегчается внедрение онковирусов в геном клетки или происходит активация тех он­ковирусов, которые уже предсуществовали в геноме в репрессированном состоянии. Следствием мутации в зародышевых клетках могут стать де­фекты развития у потомства облученных родителей.

Количественные характеристики лучевого поражения клеток

При определении зависимости между дозой облучения и количеством со­храняющих при ней жизнеспособность клеток оказывается, что некото­рое их число погибает после воздействия уже в самой малой дозе. В то же время и при весьма больших дозах, порядка 10 Гр и более, некоторые клетки могут сохранить жизнеспособность. Кривая убывания числа вы­живших клеток в зависимости от дозы идет в большей своей части экспо­ненциально, что свидетельствует о случайности события радиационной гибели клетки. В соответствии с формальными представлениями, в клет­ке имеется «мишень», под которой понимается критическая микрострук­тура или совокупность каких-то микропроцессов, повреждение которых несовместимо с сохранением клеткой жизнеспособности. Совпадение микрообъема, в котором реализуется порция поглощенной в веществе энергии, с такой мишенью — событие, приводящее к инактивации клет­ки. Такое совпадение носит вероятностный характер. С повышением дозы эта вероятность возрастает. Уже при самой малой дозе воздействия, если единственный акт ионизации произошел в пределах мишени, клетка погибает. Но и при очень высокой дозе существует вероятность того, что ни одна из ионизации не затронула мишени. В этом случае клетка должна сохранить жизнеспособность.

Для удобства анализа зависимость выживания клеток от дозы облуче­ния обычно изображают кривой, выполненной в полулогарифмическом масштабе (рис. 67). Кривая состоит из двух участков. Основной (конеч­ный) участок кривой прямолинеен, что отражает экспоненциальный ха­рактер зависимости при облучении в относительно высоких дозах. Более пологий начальный участок («плечо») отражает процессы репарации, ко­торые при невысоких дозах облучения обеспечивают известную рези­стентность клеток.

Основными параметрами радиочувствительности клеток являются ве­личины Do и D_q.

Do характеризует угол наклона экспоненциального участка кривой и определяется как доза, при облучении в которой количество жизнеспо­собных клеток снижается в е (2,72) раз, т. е. до 37% от величины, приня­той за начало отсчета.

D_q (доза плеча) характеризует способность к внутриклеточной репара­ции и определяется как доза, соответствующая точке пересечения про­должения прямолинейного участка кривой с горизонтальной линией, проведенной на уровне 100% выживаемости клеток.

Чем меньше значения Do и D_q, тем выше радиочувствительность изу­чаемой популяции клеток.

Аналогичные зависимости доза—эффект характеризуют и многие дру­гие радиобиологические эффекты, как, например, зависимость от дозы облучения доли клеток, в которых не возникли хромосомные поврежде­ния, доли неповрежденных молекул при облучении растворов и т. п.