Действие ионизирующего излучения на клетки

Биологические молекулы образуют различные клеточные структуры. Изменения, возникают в этих молекулах под действием ионизирующего излучения, могут приводить к повреждению клеточных мембран, ядра, митохондрий, лизосом, рибосом и в итоге может нарушать функционирования клетки.

В организме человека можно выделить множество видов клеток, которые выполняют наиболее разнообразные функции. Различают клетки половые и соматические (клетки тела). Число хромосом в половых клетках в два раза меньше, чем в соматических. Период существования клетки от момента ее образования путем деления материнской клетки к собственному разделению или смерти называют клеточным циклом или жизненным циклом клетки. Основные стадии клеточного цикла: интерфаза и митоз. В интерфазе происходят процессы, связанные с ростом, подготовкой клетки к делению и репликации ДНК. В результате митоза образуются две дочерние клетки, это способ деления соматических клеток.

По способности делиться все клетки организма человека делят на те, которые делятся, слабоделятся и не делятся. Чувствительность клеток к ионизирующего излучению разная, но все они наиболее восприимчивы к действию излучения (радиочувствительны) в период деления. Клетки, которые делятся менее устойчивы к действию ионизирующего излучения, чем те, которые не делятся. Итак, растущая ткань (в детском организме) или ткань с высокой скоростью клеточного деления, более чувствительны к действию ионизирующего излучения по сравнению с другими тканями. Если при облучении клетки происходит нарушение структуры молекулы ДНК, может изменится генетический код. Это может привести к прекращению синтеза РНК или к появлению аномальных молекул РНК.

При удвоении (репликации) ДНК эти изменения наследуются. В результате, могут появляться клетки с измененной наследственностью. Повреждение ДНК могут проявляться в виде мутаций — наследуемых изменений генетического материала организма, которые при последующих делениях передаются новыми образованными клетками.

Сильно поврежденные молекулы ДНК теряют способность к восстановлению. При этом клетка теряет способность делиться и погибает. Таким образом, если в результате облучения произошло повреждение генетического материала, но клетка сохранила способность к размножению, это может привести к появлению измененного клеточного потомства. Если клетка не способна размножаться, повреждения генетического материала приводит к гибели клетки.

Первичные повреждения ДНК, лежащие в основе мутаций, могут эффективно восстанавливаться с помощью репаративных систем клетки. Процесс репарации протекает с участием ферментативных систем клетки. Для репарации и поддержки последовательности оснований в ДНК расходуется значительное количество энергии клетки. В клетках млекопитающих единичные разрывы ДНК могут восстанавливаться в течение 15 минут. Степень повреждения клетки зависит от величины поглощенной дозы и от ее распределения во времени. При кратковременном облучении клетки существенные изменения в ее органеллах наблюдаются при очень высоких значениях поглощенной дозы — до 10 Грей. К числу таких изменений относятся: нарушение проницаемости мембран, угнетение дыхания, необратимые изменения молекул ДНК в ядре клетки. При хроническом (длительном) облучении с такой же дозой наносится клетке ущерб, который будет меньше. Особенно это касается делящихся клеток.

Возможные виды реакции клетки на облучение:

1. Потеря клетками способности к размножению. Основная причина митотической гибели клеток — повреждение ее хромосомного аппарата, приводит к нарушению синтеза ДНК. При большой дозе облучения, равную 1 Гр, в каждой клетке человека возникает до 1000 однонитевая и до 100 двухниточных разрывов.

2. Временная задержка деления клетки. Продолжительность задержки зависит от величины поглощенной дозы. На каждый Грей поглощенной дозы клетка соответствует задержкой митоза на 1:00. С увеличением дозы облучения увеличивается продолжительность разделения каждой клетки. Продолжительность интерфазы увеличивается, что создает благоприятные условия для работы системы восстановления ДНК. В то же время задержка разделения приводит к тому, что клетки, находились при облучении в интерфазе, не делятся в нужный момент. При наступлением фазы митоза часть клеток не способна разделиться. В результате, объем клеточного материала увеличится, и образуются гигантские клетки. Из-за нарушения механической прочности мембран и изменения питания они, как правило, погибают. Другая часть облученных клеток, вступив в фазу митоза, способна делиться. Однако после каждого процесса разделения часть клеток может погибать. Чем больше митозов, тем больше число погибших клеток. Клетки, которые сохранили способность к делению после 5 и более разделов, считаются, что выжили.

3. Гибель клеток в интерфазе к вступлению в митоз. Для большинства соматических клеток человека гибель клеток в интерфазе регистрируется после облучения при дозе в десятки и сотни Грей. Лимфоциты, которые относятся к радиочувствительным клеткам, погибают при значительно меньших дозах.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

CAPTCHA image
*