16.3.3.2. 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 активации тех онковирусов, которые уже предсуществовали в геноме в репрессированном состоянии. Следствием мутации в зародышевых клетках могут стать дефекты развития у потомства облученных родителей.
16.3.4. 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 ионизаций 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.
Рисунок 67. Кривая выживаемости клеток при действии редкоионизирующего излучения (по С.П. Ярмоненко, 1988)
Основными параметрами радиочувствительности клеток являются величины Do и Dq.
Do характеризует угол наклона экспоненциального участка кривой и определяется как доза, при облучении в которой количество жизнеспособных клеток снижается в е (2,72) раз, то есть до 37 % от величины, принятой за начало отсчета.
Dq (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 Dq, 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.