Природа лучевого поражения клеток

Учебные материалы по биологии / Природа лучевого поражения клеток

Страница 2

Прямые доказательства большей радиочувствительности ядра по сравнению с цитоплазмой были получены позже и другими исследователями в опытах с прицельным облучением ядра на объектах, в клетках которых оно строго фиксировано. Оказалось, например, что попадание лишь одной а-частицы в ядро оплодотворенного яйца наездника вызывает гибель зародыша, которая в случае облучения цитоплазмы яйца регистрируется после прохождения 15 млн. частиц.

Особый интерес представляют также эксперименты, в которых с помощью микропучка протонов (90% частиц находилось в поле диаметром 5 мкм) было показано, что структурные повреждения хромосом в клетках наступают уже после непосредственного их облучения 15-20 протонами, в то время как при облучении различных участков цитоплазмы сотнями тысяч частиц его влияния не обнаружено.

И. Орд и К. Даниелли

в опытах на амебах с помощью микрохирургического метода показали, что пересадка ядер от особей, облученных при дозе 150 Гр, при которой выживает 5% клеток, вызывала примерно такой же летальный эффект (выживало 4% реципиентов). Если же облучению подвергали цитоплазму даже в дозе 250 Гр, после чего в нее трансплантировали необлученное ядро, то эффекта вообще не наблюдалось; все 100% амеб делились и давали жизнеспособное потомство.

(По Тихомирову:

В опытах на амебах, яйцах земноводных и на водорослях получено обратное соотношение: например, при трансплантации облученного ядра амебы в необлученную протоплазму было обнаружено восстанавливающее действие цитоплазмы на ядро, а вливание небольшого количества облученной цитоплазмы в клетку вызывало появление типичных признаков радиационного поражения ядра, в том числе разрывы и фрагментацию хромосом.

Такие противоречивые, результаты свидетельствуют о том, что при облучении различных организмов взаимодействие между ядром и цитоплазмой в клетках осуществляется по-разному и радиочувствительность клетки определяется не только чисто механическим повреждением хромосом при попадании одной или нескольких ионизирующих частиц, как это трактуется теорией мишени, но и нарушениями биохимических процессов)

.

Баком

и Александером

в США и А.

М. Кузиным

и его сотрудниками в нашей стране была выдвинута гипотеза, объясняющая лучевое повреждение биологических систем нарушением пространственной координации ферментов в облучаемых объектах.

Под действием облучения проницаемость клеточных мембран нарушается, ферменты высвобождаются из мест их локализации и, соединяясь с субстратами, начинают их разрушать. При малых дозах это проявляется в усилении общего обмена веществ, что может вызвать даже стимуляцию некоторых сторон жизнедеятельности. При очень высоких дозах нарушения обмена приобретают патологический характер - происходит разрушение жизненно важных макромолекул клетки, что приводит к ее гибели. Так как ядерная оболочка оказывается хорошо проницаемой для белковых молекул, то ферменты, высвобождаемые в цитоплазме, могут проникать в ядро и вызывать повреждение ядерных структур, а ферменты, локализованные в ядре, могут диффундировать в цитоплазму и действовать на ее структуру. Поэтому вопрос о том, что чувствительнее - ядро или цитоплазма, - в известной мере утрачивает свой первоначальный смысл: ответственными за поражение клетки могут быть оба эти компонента.

Степень выраженности реакций зависит от того, на какой стадии жизненного цикла клетки произведено облучение.

В общих чертах радиочувствительность клеток и тканей описывается законом

Бергонье - Трибондо

, сформулированным в 1906 г в следующем виде: действие ионизирующих излучений на клетки проявляется тем сильнее, чем выше их способность к размножению и чем менее предопределены их морфология и функции.

Известно, что скорость деления клеток на разных стадиях развития тканей и организмов весьма различна. В сформировавшихся организмах клетки некоторых тканей вообще прекращают деление или делятся очень медленно; к ним относятся клетки центральной нервной системы, почек, печени и костных тканей. К быстроделящимся принадлежат клетки кожи, слизистых оболочек, костного мозга. Медленно размножающиеся и неделящиеся клетки, как правило, оказываются более устойчивыми к облучению и погибают только под действием достаточно высоких доз. В таких клетках происходят глубокие структурные изменения: набухание цитоплазмы, ядра и ядрышек, деполимеризация ДНК и образование крупных капелек, изменяется морфология ядерных структур, в дальнейшем происходит разрушение ядра и его составных частей под действием различных гидролизующих ферментов.