PDF (1123296), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Как видно из рисунка, для сниженияфракции выживших клеток до 0.01 (1%) от исходной при облучении на воздухе потребовалась доза 8.9 Гр, а при облучении ваноксии (отсутствие кислорода) – 25 Гр. Величина D0 равна 1.5 и 4.5 Гр, соответственно. Таким образом, кислород повысилрадиочувствительность клеток в 2.8 раза (25/8.9 = 2.8), т.е. он сенсибилизировалклетки с ФИД = 2.8. (17.2.4)Наиболее четко кислородный эффект наблюдается при облучении редкоионизирующими излучениями, т.е. когда линейнаяплотность ионизации (ЛПИ) низкая. С увеличением ЛПИ кислородный эффект быстро уменьшается и полностью отсутствуетпри α облучении, характеризующимся высокой ЛПИ.
Представлены различные варианты проявления кислородного эффектав зависимости от применяемого вида ионизирующего излучения. Как видно из рисунка, самая высокая величина ККУ = 2.5наблюдается при действии рентгеновского излучения. (17.2.5)А – рентгеновское излучение, Б – нейтронное излучение (15 МэВ), В – a-излучениеКислородный эффект был обнаружен не только на клеточном и организменном уровне, но и в экспериментах сбиологическими макромошт лекулами. Основные результаты по кислородному эффекту были получены главным образом сферментами и нуклеиновыми кислотами, причём наиболее важные и однозначные данные были получены по инактивацииферментов.
Кислородный эффект почти всегда наблюдается при облучениисухих ферментов. Результаты по инактивации РНК-азы при g-облучении в вакуумеи присутствии кислорода. В этих экспериментах ККУ = 2.1. (17.2.6)На клеточном уровне зависимость кислородного эффекта от концентрации кислорода подробна была исследована Греем эксперименты проводились на дрожжах, бактериях и клетках млекопитающих в культуре. Графическое изображение этойзависимости: по оси ординат откладывается ККУ, по оси абсцисс – парциальное давление кислорода. В воздухе ККУ равенпримерно 3 (т.е.
радиочувствительность уже максимальна) и не возрастает при повышении концентрации кислорода. Приснижении концентрации кислорода со 159 мм рт. ст. (воздух) до 30 мм рт. ст. ККУ снижается очень незначительно. А вот вдиапазоне от 20 мм рт. ст. до 0 мм рт. ст. ККУ снижается очень резко. При парциальном давлении кислорода 3 мм рт.
ст. ККУравен примерно 2. (17.2.8)В 1956 г. Альпер и Говард-Фландерс высказали гипотезу о механизме кислородного эффекта, включающую несколькоположений:а) в результате облучения мишени образуется ее активированное состояние;б) это активированное состояние мишени существует в течение очень короткого времени (несколько миллисекунд, непревышает 20 мс), а затем мишень возвращается в стабильное состояние (т.е. восстанавливается);в) в активированном состоянии мишень является очень реакционноспособной по отношению к кислороду;г) если во время облучения в среде присутствует кислород, то мишень в активированном состоянии взаимодействует с ним собразованием перекиси (точнее — гидроперекиси), т.е. происходит пероксидация мишени,д) пероксидация мишени приводит к потере ее функциональных свойств (например, ферментативной активности и т.д.) изатрудняет ее репарацию или вовсе делает ее невозможной.
Повреждение становится нерепарируемым.Иными словами, кислород закрепляет («фиксирует») повреждение мишени, в связи с чем описанную гипотезу о механизмекислородного эффекта называют также «гипотезой кислородной фиксации».Кислородный эффект не наблюдается в разбавленных водных растворах макромолекул или даже наблюдаетсяобратный кислородный эффект. В разбавленных водных растворах преобладает непрямое действие радиации нарастворенные макромолекулы, т.е. макромолекулы повреждаются, в основном, радикалами воды, образующимися при еерадиолизе. В водных растворах О2 взаимодействует, главным образом, с радикалами водорода (Н•) и гидратированнымиэлектронами (е-aq), а не с радикалами макромолекул.При этом возможны следующие варианты:а) если радикалы водорода Н• и гидратированные электроны е-aq вносят наибольший вклад в поражение макромолекулы, то ихперехват кислородом снизит радиационный эффект, оказанный ими на макромолекулы — защитный эффект кислорода, т.н.обратный кислородный эффект;б) если макромолекулы повреждаются главным образом гидроксильным радикалом ОН•, то кислород, перехватывая радикалыводорода Н•, уменьшает рекомбинацию Н• + ОН• → Н2О и, таким образом, увеличивает концентрацию ОН• и усиливаетрадиационный эффект.Знание причин возрастания устойчивости клеток в условиях гипоксии имеет огромное значение при радиотерапиизлокачественных образовании.
Известно, что цель радиотерапии опухолей — убить опухолевые клетки и как можно меньшеповредить нормальные ткани, окружающие опухоль. Однако в обычных условиях применению облучения для удаленияопухоли препятствует тот факт, что опухолевая ткань является более устойчивой, чем нормальная ткань. Это связано с тем,что обычно в нормальных тканях парциальное напряжение кислорода (рО2) составляет 40 60 мм рт.ст. В опухолях же,которые, как известно, снабжаются кровью значительно хуже, чем нормальные ткани, напряжение кислорода значительнониже и поэтому и радиоустойчивость опухолей значительно выше, чем у нормальных тканей.Однако в опухолевой ткани напряжение кислорода находится в той области, где даже при небольшом увеличенииконцентрациикислородарадиочувствительностьможетсущественноповыситься:(17.2.11)Именно этот эффект используется при радиотерапии опухолей. При повышении содержания О2 во вдыхаемом воздухепроисходит увеличение концентрации О2 как в нормальных тканях, так и в опухоли.
Однако повышение содержаниякислорода практически не вызывает увеличение радиочувствительности нормальных тканей, но приводит к значительномуувеличению радиочувствительности опухоли. Для этой цели применяют гипербарическую оксигенацию (вдыхание чистогокислорода под давлением 2 3 атм.). Однако, надо отметить, что этот метод далеко не всегда повышает рО2 в опухолевойткани. Другим подходом практического применения кислородного эффекта в радиотерапии опухолей является использованиефеномена реоксигенации опухолевых клеток. Ван Путтен и Каллман показали, что популяция опухолевых клеток состоит изгипоксических и аэрированных, т.е.
негипоксических клеток. Обычно всего лишь 15% клеток являются гипоксическими. Придействии облучения на такую популяцию гибнут в первую очередь аэрированные клетки, т.к. они более радиочувствительные.Однако в экспериментах было обнаружено, что через определённый интервал времени после облучения популяцияопухолевых клеток восстанавливает соотношение гипоксических и оксигенированных клеток на первоначальном уровне, т.еопять доля гипоксических клеток снижается до 15%. Таким образом, происходит реоксигенация клеток и появлениерадиочувствительной аэрированной фракции клеток, что позволяет опять эффективно применить ионизирующее излучениедля их уничтожения.Надо отметить, что определяющим фактором для успешного применения ионизирующего излучения против опухолевыхклеток является подбор того временного интервала, который необходим для реоксигенации клеток, т.е.
выбрать достаточныйпромежуток времени между фракциями облучения. Показано, что время полной реоксигенации для различных видовопухолевых клеток может существенно различаться: для одних клеток – оно может быть около 6 часов и меньше (быстраяреоксигенация), а для других – 1-3 суток и более (медленная реоксигенация). Представлена зависимость процессареоксигенации клеток саркомы у мышей от времени после облучения в дозе 10 Гр. Как видно, сразу после облучения в дозе 10Гр популяция клеток состоит только из гипоксических клеток, однако через 6 часов в результате процесса реоксигенации долягипоксических клеток в популяции значительно уменьшается и выходит на стационарный уровень.
Таким образом, дляданного вида опухолевых клеток повторное облучение можно проводить уже через 6 часов. Клиническими исследованиямибыло доказано, что у большинства опухолей процесс реоксигенации длится 1-2 суток, что и определяет график проведенияфракционированного облучения. Еще представлена схема проведения фракционированного облучения опухолевых клеток сучётом процесса реоксигенации. (17.2.12) (17.2.13)Как видно из рисунка, ионизирующее излучение вызывает гибель аэрированных клеток, так как они болеерадиочувствительные, после чего в популяции остаются только устойчивые гипоксические клетки. Однако после процессареоксигенации в опухоли восстанавливается первоначальное соотношение между аэрированными и гипоксическими клетками,что позволяет опять эффективно применить облучение. И так несколько раз до полного уничтожения опухоли. Доказано, чторадиотерапия неэффективна в отношении тех опухолей, в которых процесс реоксигенации не наблюдается.Билет 30 ?Пассивный и активный транспорт веществ через мембрану.
Проницаемостьмембраны для воды.Т.к. мембрана представляет из себя липидный бислой, проницаемость для полярных частиц отсутствует. Важно отметить, чтоклетка обладает избирательной проницаемостью.Поэтому, для транспорта воды необходимы поры, а для транспорта ионов-каналы и переносчики. Вообще, перенос через мембрану осуществляется тремя способами: диффузия, облегченная диффузиии активный транспорт. Диффузия и пассивный транспорт идут по градиенту концентрации и без затраты энергии.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
