Біологічні молекули утворюють різні клітинні структури. Зміни, виникають в цих молекулах під дією іонізуючого випромінювання, можуть призводити до пошкодження клітинних мембран, ядра, мітохондрій, лізосом, рибосом і в підсумку може порушувати функціонування клітини.
В організмі людини можна виділити безліч видів клітин, які виконують найрізноманітніші функції. Розрізняють клітини статеві і соматичні (клітини тіла). Число хромосом в статевих клітинах в два рази менше, ніж в соматичних. Період існування клітини від моменту її утворення шляхом поділу материнської клітини до власного поділу або смерті називають клітинним циклом або життєвим циклом клітини. Основні стадії клітинного циклу: интерфаза і мітоз. В інтерфазі відбуваються процеси, пов'язані з ростом, підготовкою клітини до поділу і реплікації ДНК. В результаті мітозу утворюються дві дочірні клітини, це спосіб поділу соматичних клітин.
За здатністю ділитися все клітини організму людини ділять на ті, які діляться, слабоделятся і не діляться. Чутливість клітин до іонізуючого випромінювання різна, але всі вони найбільш сприйнятливі до дії випромінювання (радіочутливі) в період ділення. Клітини, які діляться менш стійкі до дії іонізуючого випромінювання, ніж ті, які не діляться. Отже, зростаюча тканину (в дитячому організмі) або тканину з високою швидкістю клітинного ділення, більш чутливі до дії іонізуючого випромінювання в порівнянні з іншими тканинами. Якщо при опроміненні клітини відбувається порушення структури молекули ДНК, може зміниться генетичний код. Це може привести до припинення синтезу РНК або до появи аномальних молекул РНК.
При подвоєнні (реплікації) ДНК ці зміни успадковуються. В результаті, можуть з'являтися клітини зі зміненою спадковістю. Пошкодження ДНК можуть проявлятися у вигляді мутацій - успадкованих змін генетичного матеріалу організму, які при наступних розподілах передаються новими освіченими клітинами.
Сильно пошкоджені молекули ДНК втрачають здатність до відновлення. При цьому клітина втрачає здатність ділитися і гине. Таким чином, якщо в результаті опромінення сталося пошкодження генетичного матеріалу, але клітина зберегла здатність до розмноження, це може привести до появи зміненого клітинного потомства. Якщо клітина не здатна розмножуватися, пошкодження генетичного матеріалу призводить до загибелі клітини.
Первинні пошкодження ДНК, що лежать в основі мутацій, можуть ефективно відновлюватися за допомогою репаративних систем клітини. Процес репарації протікає за участю ферментативних систем клітини. Для репарації і підтримки послідовності підстав в ДНК витрачається значна кількість енергії клітини. У клітинах ссавців поодинокі розриви ДНК можуть відновлюватися протягом 15 хвилин. Ступінь пошкодження клітини залежить від величини поглиненої дози і від її розподілу в часі. При короткочасному опроміненні клітини істотні зміни в її органелах спостерігаються при дуже високих значеннях поглинутої дози - до 10 Грей. До числа таких змін відносяться: порушення проникності мембран, пригнічення дихання, незворотні зміни молекул ДНК в ядрі клітини. При хронічному (тривалому) опроміненні з такою ж дозою наноситься клітці збиток, який буде менше. Особливо це стосується клітин, які діляться.
Можливі види реакції клітини на опромінення:
1. Втрата клітинами здатності до розмноження. Основна причина митотической загибелі клітин - ушкодження її хромосомного апарату, призводить до порушення синтезу ДНК. При великій дозі опромінення, рівну 1 Гр, в кожній клітині людини виникає до 1000 однониткових і до 100 двониткових розривів.
2. Тимчасова затримка поділу клітини. Тривалість затримки залежить від величини поглиненої дози. На кожен Грей поглиненої дози клітка відповідає затримкою мітозу на 1:00. Зі збільшенням дози опромінення збільшується тривалість поділу кожної клітини. Тривалість інтерфази збільшується, що створює сприятливі умови для роботи системи відновлення ДНК. У той же час затримка поділу призводить до того, що клітини, перебували при опроміненні в інтерфазі, не діляться в потрібний момент. При настанням фази мітозу частина клітин не здатна розділитися. В результаті, обсяг клітинного матеріалу збільшиться, і утворюються гігантські клітини. Через порушення механічної міцності мембран і зміни харчування вони, як правило, гинуть. Інша частина опромінених клітин, вступивши в фазу мітозу, здатна ділитися. Однак після кожного процесу поділу частина клітин може гинути. Чим більше митозов, тим більше число загиблих клітин. Клітини, які зберегли здатність до поділу після 5 і більше розділів, вважаються, що вижили.
3. Загибель клітин в інтерфазі до вступу в мітоз. Для більшості соматичних клітин людини загибель клітин в інтерфазі реєструється після опромінення при дозі в десятки і сотні Грей. Лімфоцити, які відносяться до радіочутливим клітинам, гинуть при значно менших дозах.
Поділитися "Дія іонізуючого випромінювання на клітини"