Основные моменты, которые должны быть отражены в ответах студентов на эти вопросы и вопросы к экзамену, страница 5

Практически одинаковые по форме кривыевыживаемости можно получить варьируя число мишеней и их ударность.Кроме того теория мишени не учитывают наличия в клетке репарационныхпроцессов, что существенно затрудняет интерпретацию кривых выживаемостиисходя из позиций только положений теории мишени.Исходя из теории мишени наличие плеча на кривых выживаемостиоблученных клеток говорит о том, что для поражения клетки недостаточноодного попадания.

Это может наблюдаться, когда:• либо объект является многомишенным,• либо объект является одномишенным, но мишень является многоударной.Однако, в настоящее время наличие плеча трактуют, главным образом, каксвидетельство протекания в клетке восстановительных (репарационных)процессов. Причем величину Dq используют в качестве показателя способностиклетки осуществлять репарационные процессы: чем больше значение Dq, темвыше репарационная способность клетки.19Т.е. наличие или отсутствие плеча, а также его величина существенно зависятот типа используемых клеток, а именно от их способности осуществлятьрепарационные процессы.Кроме того, следует отметить, что наличие или отсутствие плеча, а также еговеличина весьма зависят от вида ионизирующего излучения.

Типичные кривыевыживаемости (т.е. кривые с плечом) могут наблюдаться при облучении толькоредкоионизирующим излучением (например, рентгеновским или γ-излучении).При облучении плотноионизирующим излучением кривые выживаемостиимеют слабовыраженное плечо или вовсе его не имеют (например, в случае αоблучения).В настоящее время является общепринятым, что основной клеточной мишеньюпри действии радиации является клеточное ядро (а точнее – молекулы ДНК).[Второй по значению мишенью в клетке, как считают некоторыеисследователи, являются также мембраны].Гибель клетки происходит в результате двунитевых разрывов ДНК,которые являются нерепарабельными или плохорепарабельнымиповреждениями (даже при наличии в клетке репарационных процессов).При действии редкоионизирующих излучений двунитевые разрывы ДНКвозникают в основном лишь при относительно высоких дозах облучения послевозникновения повреждений комплиментарных участков обеих нитей ДНК врезультате воздействия двух независимых событий – сначала одного, а затемдругого (т.е.

в результате попадания в эти комплиментарные участки двухионизирующих частиц или квантов). Если между первым и вторым событиемимеется достаточный промежуток времени, то первое повреждение может бытьрепарировано и тогда повреждение комплиментарного участка второй нитиостанется однонитевым повреждением ДНК и не приведет к возникновениюдвунитевого повреждения.При действии плотноионизирующего излучения (например, альфа-излучения)возникают в основном двунитевые разрывы ДНК (независимо от дозыоблучения). Они возникают в результате однособытийного процессаповреждения комплиментарных участков обеих нитей ДНК при пролете однойальфа-частицы.В последние годы в результате развития представлений о том, что гибельклеток после облучения обусловлена возникновением именно двунитевыхразрывов ДНК, широкое распространение для описания кривых выживаемостиклеток получила т.н.

линейно-квадратичная модель.Согласно этой модели:2NN e  ( D   D ) или ln (D   D 2 )N0N0где  и  – константы, характеризующие вклад линейного и квадратичногокомпонентов в изменение доли выживших клеток.В основе этой модели лежит представление о том, что поражение мишени (подкоторой понимают ДНК), может быть двух видов – летальным и нелетальным.Нелетальные поражения при взаимодействии друг с другом могут статьлетальными.Отсюда говорят о двух компонентах, вносящих вклад в снижениевыживаемости клеток. Линейному компоненту приписывают отражение вкладалетальных двунитиевых разрывов ДНК, а квадратичному компоненту –отражение однонитиевых разрывов ДНК, которые при совпадении впротивоположных нитях ДНК переходят в двунитиевые.20В линейно-квадратичной модели наклон кривой выживаемости постоянновозрастает (в полулогарифмических координатах), тогда как у многомишенноймодели – остается постоянным (т.е.

имеется линейный участок).Сравнение кривых выживаемости, аппроксимированных по многоударноймодели (1) и по линейно-квадратичной модели (2):Считается, что во многих случаях линейно-квадратичная модель нескольколучше аппроксимирует экспериментальные точки, чем многомишенная модель,хотя последняя является более наглядной и чаще используется для сравненияпоказателей радиочувствительности различных клеток.В радиобиологии используют обе модели.Большинство расчетов при моделировании процессов поражения опухолей инормальных тканей в процессе лучевой терапии проводится на основаниилинейно-квадратичной модели.Сравнение же радиочувствительности различных клеток и ее изменения подвлиянием модификаторов чаще проводится по параметрам D0 и n (т.е.

помногомишенной модели).О принципе усиления первичных повреждений и принципе системного ответа врадиобиологии читать в учебнике:Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения). М.,Физматлит, 2004. Стр. 379-393]8. Прямое и непрямое действие ионизирующих излучений. Радиолиз воды.Эффект Дейла. Радиационно-индуцированные окислительные процессы влипидах.В основе повреждающего действия радиации на органические молекулы (в томчисле такие жизненно важные молекулы-мишени, как ДНК, белки и др.) могутлежать 2 механизма (рис. 1).

Первый механизм обусловлен повреждениеммолекулы-мишени в результате непосредственного взаимодействия излученияс этой молекулой, т.е. в результате прямого действия излучения. Второймеханизм обусловлен повреждением молекулы-мишени, осуществляемымактивными продуктами (например, радикалами), образовавшимися из другихмолекул в результате их непосредственного взаимодействия с излучением.Таким образом, в этом случае повреждение молекулы-мишени происходит врезультате непрямого (или косвенного) действия излучения.21Исторически произошло так, что вначале в качестве молекул-посредниковрассматривались только молекулы воды, в результате радиолиза которыхобразуется ряд активных продуктов, способных производить повреждениямногих макромолекул. Поэтому в более узком смысле под непрямымдействием излучения понимают радиационно-химические изменениярастворенных в воде молекул, обусловленные активными продуктамирадиолиза воды.

Именно в таком виде в начале 40-х годов прошлого векавозникли представления о непрямом действии излучения, в соответствии скоторыми поражение макромолекул и структур живых клеток осуществляетсяпосредством воздействия на них продуктов радиолиза воды, т.е. продуктоввозникающих при облучении воды. Позже в 50-60-е годы было высказанопредположение, что молекулы липидов (прежде всего ненасыщенных жирныхкислот) также могут выступать в качестве молекул-посредников, из которыхпод действием излучения образуются активные радикальные продукты,дающие начало процессам свободнорадикального перекисного окислениялипидов с последующим повреждением критических структур и биологическиважных макромолекул в клетке (Б.Н.

Тарусов, Ю.Б. Кудряшов).Эффект разведения (эффект Дейла). Теория непрямого действия излучениявозникла в связи с тем, что некоторые радиационные эффекты, известные в товремя, не находили объяснения с позиций прямого действия излучения. Однимиз этих эффектов был т.н. «эффект разведения» (или как его стали позженазывать – «эффект Дейла»).

Суть этого эффекта заключается в следующем:при облучении водных растворов различных молекул (например, молекулпростых органических соединений или ферментов) число пораженных молекул(абсолютное число) не зависит от их исходной концентрации в определенномконцентрационном диапазоне.Впервые подобные эксперименты были проведены в 30-е годы прошлогостолетия Г. Фрикке с использованием растворов простых органическихсоединений и У. Дейлом в 40-е годы с использованием растворов ферментов(карбоксипептидазы и др.).Так, Г.

Фрикке обнаружил, что облучение рентгеновским излучением водныхрастворов муравьиной кислоты с концентрацией 10-4 и 10-1 М приводит кобразованию одного и того же количества газообразного водорода независимоот исходной концентрации муравьиной кислоты (т.е. к распаду одного и тогоже количества молекул муравьиной кислоты).22С позиций прямого действия излучения этот эффект объяснить былоневозможно, т.к.