Природа радиационной гибели клеток.

Чувствительность ядра клетки приблизительно на шесть порядков выше чувствительности протоплазмы. Из всех внутриядерных структур ответственной за жизнеспособность клетки является ДНК. Последняя принимает участие в формировании хромосом и переносе генетической информации. Облучение вызывает многообразные превращения в ДНК: разрывы молекулы ДНК, образование щелочно-лабильных связей, потерю оснований и изменение их состава, изменения нуклеотидних последовательностей, сшивки ДНК-ДНК и ДНК- белок, нарушения комплексов ДНК с другими молекулами.

Различают одиночные разрывы ДНК, когда связь между отдельными атомными группировками нарушается в одной из нитей двунитевой молекулы ДНК и двойные, когда разрыв происходит сразу вблизи расположенных участках двух цепей, что приводит к распаду молекулы. При любом разрыве нарушается считывание информации с молекулы ДНК и пространственная структура хроматина.

Одиночные разрывы не приводят к поломкам молекулы ДНК, потому что разорванная нить крепко удерживается на месте водородными, гидрофобными и другими видами взаимодействий и противоположной нитью ДНК. Кроме того, структура достаточно хорошо восстанавливается мощной системой репарации. Одиночные разрывы сами по себе не являются причиной гибели клеток.

С увеличением дозы облучения растет вероятность перехода одиночных разрывов в двойные. Редкоионизирующие излучения (гамма, рентгеновское, быстрые электроны) на 20-100 единичных разрывов вызывают один двойной. Плотноионизирующие излучения вызывают гораздо большее число двойных разрывов ДНК и абераций хромосом непосредственно после облучения.

Кроме образования разрывов, в облученной ДНК нарушается структура оснований, прежде всего тимина, что увеличивает число генных мутаций. Отмечается образование сшивок между ДНК и белками нуклеопротеинового комплекса.

Наконец, важным следствием облучения является изменение эпигеномной (не связанной с ядерным материалом) наследственности клетки, носителями которой являются многообразные цитоплазматические органеллы. При этом снижается функциональная активность потомков облученных клеток. Вероятно, именно это может быть одной из причин отдаленных последствий облучения. Однако главной причиной репродуктивной гибели клеток при облучении является повреждение их генетического аппарата.

Пострадиационное восстановление (репарация) клеток

Много радиационных повреждений возобновляются. Такие повреждения называют потенциальными. Их судьба может сложиться двумя путями - они репарируются и тогда клетка выживает, или реализуются и тогда клетка гибнет.

По времени осуществления различают дорепликативную, пострепликативную и репликативную репарации.

Дорепликативная репарация (до этапа удвоения ДНК) может происходить путем воссоединения разрывов, а также с помощью исключения (эксцизии) поврежденных оснований. В соединении единичных разрывов принимают участие ферменты: лигаза, эндо-, экзонуклеаза, ДНК-лигаза, которые обеспечивают конечный акт репарации - лигазное воссоединение.

Пострепликационная репарация - это процесс, при котором клетка сохраняет жизнеспособность, несмотря на наличие дефектов ДНК.

Репликативная репарация (возобновление ДНК в процессе ее репликации) осуществляется удалением в ходе репликации повреждений в зоне точки роста цепи, или путем элонгации, минуя повреждение.