ВВЕДЕНИЕ
1. ИНТЕРФАЗНАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК
1.1 Реакция клетки на облучение
1.2 Общие положения о интерфазной гибели клеток
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
ВВЕДЕНИЕ
В начале 20-го века были описаны разные реакции клеток на радиацию – от временной задержки роста и размножения до полного распада и лизиса. Выражение эффекта зависело от дозы облучения и свойств объекта.
Так, в 1906 году Бергонье и Трибондо обобщили экспериментальный материал, накопленный к тому времени, и сформулировали общее правило, согласно которому рентгеновские лучи воздействуют на клетки тем интенсивнее, чем интенсивнее они делятся и чем менее дифференцированы.
Можно сказать так, это правило показывает, что реакция клеток на радиационное воздействие зависит от физиологического состояния объекта и его генетической структуры.
С появлением методов культивирования клеток вне организма появилась возможность детализировать природу смерти быстро делящихся, плохо дифференцированных клеток и неделящихся или медленно делящихся высокодифференцированных клеток. Выявление принципиальных различий в ответе на облучение активно пролиферирующих и неделящихся популяций клеток позволило отдельно изучить механизмы их лучевого поражения, которое проявляется феноменом гибели клеток. В зависимости от статуса пролиферации клеток или, скорее, от стадии клеточного цикла, на которой происходит процесс гибели клеток, различают репродуктивную и интерфазную гибель.
В случае интерфазной гибели облученные клетки погибают вскоре после облучения. Для всех делящихся и большинства неделящихся клеток интерфазная гибель наступает только при дозах в сотни Гр. Исключение составляют лимфоциты и половые клетки, на некоторых стадиях своего развития они даже умирают интерфазно при дозах уже в десятки Гр. [2].
1. ИНТЕРФАЗНАЯ ГИБЕЛЬ КЛЕТОК
1.1 Реакция клетки на облучение
Клетка – это элементарная биологическая система, способная воспроизводиться. В живой клетке, как и в любой другой отрегулированной биологической системе, изменение ее части влияет на функцию всей клетки.
Морфологические изменения в клетках выявляются не сразу после облучения, а через некоторое время, что для характерно для разных клеток и проявляется по-разному. Видимые изменения являются результатом множества сложных метаболических процессов и невидимых изменений клеточных структур [1].
При облучении клеток наблюдаются следующие морфологические изменения:
- увеличение размеров клеток;
- увеличение ядер;
- образование двухядерных и трехядерных клеток;
- дробление ядер;
- изменение формы клеток;
- многополюсные митозы, увеличение объема хромосом, слипание хромосом;
- образование фрагментов хромосом, которые могут вызывать гибель клеток.
Согласно правилу французских ученых Бергонье и Трибондо, гибель радиационных клеток прямо пропорциональна интенсивности их деления и обратно пропорциональна степени их дифференцировки, т.е. делящиеся и молодые клетки очень чувствительны к радиации.
1.2 Общие положения о интерфазной гибели клеток
Интерфазная гибель (ИГ) клетки наступает до вступления клетки в митоз. Для большинства соматических клеток человека она регистрируется после облучения в дозах в десятки и сотни Гр.
Однако лимфоциты (радиочувствительные клетки) гибнут по этому механизму даже при небольших дозах. По этому типу могут погибать как неделящиеся, так и делящиеся клетки.
Интерфазная гибель наступает в первые часы после облучения, при этом наблюдается пикноз (кариопикноз или пикноз — сморщивание клеточного ядра в виде конденсации его хроматина) и фрагментация ядра, изменение формы ядерной и клеточной поверхности, фрагментация хромосом.
При интерфазной гибели клеток происходит:
- повышение или подавление аэробного гликолиза;
- снижение содержания АТФ;
- нарушение реакции окислительного фосфолирования;
- накопление субстратов цикла Кребса и аминокислот;
- усиление процессов повреждения оснований в молекулах нуклеиновых кислот;
- изменение активности ферментов;
- нарушение барьерных и регуляторных функций мембран.
Для интерфазно гибнущих клеток характерно с увеличением дозы постепенное увеличение повреждений и наличие пороговой дозы облучения, после которой повреждения не зависят от дозы, так как не происходит их репарация и все клетки погибают [5].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Интерфазная смерть клеток – это либо выражение высокой чувствительности клетки к радиации, либо следствие воздействия большой дозы радиации.
Механизм интерфазной гибели клеток недостаточно изучен, и причина большой разницы в радиационной чувствительности лимфоцитов по сравнению с другими типами клеток также неясна. В отличие от репродуктивной гибели, во всех клетках наблюдаются изменения, которые приводят к межфазной гибели, а доза облучения меняет не долю мертвых клеток, а среднее время гибели всей популяции клеток. Однако не исключено, что механизм интерфазной гибели клеток в будущем будет объяснен более подробно.
Основные факты и гипотезы, описанные и сформулированные отечественными учеными относительно механизмов радиационной гибели клеток, получили подтверждение и способствовали блестящему развитию научных представлений о молекулярных механизмах апоптоза и некроза в мировой науке, а также об их значении как общебиологического явления.
Становится все более острой становится необходимость рассмотреть новые подходы к пониманию биофизических механизмов формирования радиационных эффектов – учитывать принципы системного ответа клетки на радиацию: помимо роли деструктивных процессов, изучить вклад в формирование радиационных эффектов систем репарации, контроля и регулирования процессов, встроенных в клетку.
1. Бекман, И.Н. Радиохимия / И. Н. Бекман. – Москва: Юрайт, 2015. – 473 с.
2. Гребенюк, А.Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: учеб. пособие / А.Н. Гребенюк. – СПб: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2017. – 232 с.
3. Григорьев, Ю.Г. Радиобиология / Ю.Г. Григорьев. - М.: Экономика, 2013. - 303 c.
4. Давыдов, Ю. П. Основы радиохимии: учебное пособие / Ю. П. Давыдов. – М: Вышэйш. шк., 2014. – 317 с.
5. Кудряшов, Ю.Б., Рубин, А.Б. Радиационная биофизика / Ю.Б. Кудряшов. – Москва : Физматлит, 2016. – 220 с.
6. Кулепанов, В. Н. Ионизирующее излучение в гидросфере. Введение в радиобиологию и радиоэкологию гидробионтов / В.Н. Кулепанов. - М.: Форум, Инфра-М, 2017. - 116 c.
7. Лысенко, Н.П. Радиобиология: Учебник. 3-е изд., стер / Н.П. Лысенко, В.В. Пак, Л.В. Рогожина и др. - СПб.: Лань, 2016. - 576 c.
8. Радиационная медицина: учебник / А. Н. Стожаров [и др.]; под ред. А. Н. Стожарова. – М: ИВЦ Минфина, 2010. – 208 с.
9. Ролевич, И.В. Радиационная безопасность / И.В. Ролевич. – М.: РИВШ, 2017 – 226 с.
10. Ярмоненко, С.П. Радиобиология человека и животных. / С.П. Ярмоненко, А.А. Вайсон. - М.: Высшая школа, 2016. - 549 c.