Efectul radiației ionizante asupra celulelor - stadopedia

Efecte biologice la distanță; încălcarea persistentă a funcțiilor; mutații genetice care afectează descendenții; efectele somatice (cancer, leucemie, scurtarea speranței de viață, decesul corporal).

Leziunile apar în structurile citoplasmatice aborda aprovizionarea cu energie a celulelor și permeabilitatea membranei celulare, tulburări metabolice, integritatea lizozomale, ceea ce duce la autoliza, și în cele din urmă la moartea celulei.

Schimbările în nucleul celulei sub influență conduc la inhibarea sintezei ADN. Discontinuitățile mono-catenare și dublu-catenare au ca rezultat aberații cromozomiale. Există mutații genetice. Cu rupturi unice și alte leziuni minore, pot apărea procese reparative. Deteriorarea nucleului conduce la sinteza proteinelor modificate, care contribuie ulterior la formarea de tumori maligne, radiotoxine secundare, provocând boala radiologică și îmbătrânirea prematură. Cele mai pline de consecințe ale deteriorării genomului celulei și a aparatului cromozomal conducând la o încălcare a mitozei.

Dozele mici de AI determină modificări reversibile ale celulelor. Ele apar imediat sau la câteva minute după iradiere și dispar în timp. Acestea includ: inhibarea metabolismului acidului nucleic, modificări în permeabilitatea membranei celulare, întârzierea mitoză schimbă cromatina nucleelor ​​și altele.

La doze mari de radiatii in celulele apar modificari letale care duc la moartea lor, înainte de intrarea în mitoză / moarte interfază / sau la momentul mitotic divizare / mitotică / moarte de reproducere.

Evaluarea viabilității celulelor iradiate se bazează pe determinarea capacității lor de reproducere nerestricționată prin formarea de colonii provenite de la celule singulare. Moartea celulelor este baza daunelor cauzate radiațiilor organismului. Moartea interfazică precede schimbările în permeabilitatea membranelor nucleare, mitocondriale și citoplasmice. Modificări în structura membranei și lizozomi permeabilitate duce la eliberarea și activarea ADN-ază ARN-ază, catepsinele fosfatazei hidroliza enzimatică a glicozaminoglicanilor și colab., Respirația celulară se Scade observă degradarea complexului dezoxiribonucleic în nucleu. Există diverse modificări degenerative (picnicul nucleului, fragmentarea cromatinei etc.). Această formă de moarte celulară va apărea după iradiere în zeci și sute de gri. La doze mai mici, se observă o formă de reproducere a morții. Principala cauză a morții celulare de reproducere este deteriorarea structurală a ADN (aberație cromozomială) care a apărut sub influența iradierii. Ucide toate celulele care se divid, toate țesuturile intens înnoitoare (hematopoietic, imună, generative, mucoasa intestinală). Se crede că sensibilitatea radiații mai mare a nucleului decât citoplasma. Aceasta joacă un rol decisiv în rezultatul deteriorării radiațiilor în celulă. Cu toate acestea, există o dependență de amploarea tulburărilor nucleare asupra gradului de iradiere a citoplasmei; în implementarea efectului celular letal, rolul său este incontestabil. Moartea celulelor duce la distrugeri de tesut, perturbarea structurilor și a funcțiilor lor.

Cu efectul indirect al radiației ionizante, procesul de radioliză (distrugerea radiației) a apei este cel mai pronunțat, deoarece apa formează baza celor mai importante structuri ale celulei (80-90%). În apă se pot dizolva proteinele, acizii nucleici, enzimele, hormonii și alte substanțe vitale care sunt componentele de bază ale celulei care sunt ușor transferate la energia inițial absorbită de apă.

Procesul de radioliză a apei are loc în trei faze: faza fizică durează 10-13 ... 10-16 s; în faza transformărilor fizico-chimice primare - 10 -6 ... 10-9 s; în faza reacțiilor chimice - 10 -5 ... 10-6 s. Faza fizică este în esență unul dintre momentele de acțiune directă a radiației ionizante asupra structurilor moleculare și biologice ale celulei.

În interacțiunea radiației ionizante (gamma-cuantum, particula încărcată) cu sfera electronică a atomilor, atomii sau moleculele de materie sunt excitați și ionizați prin care radiația trece. În același timp, 10 la 100 atomi excitați pentru fiecare act de ionizare, care în procesul de recombinare radiază un exces de energie sub forma radiației X caracteristice.

În faza fizică, radiația ionizantă interacționează cu molecula de apă, ca urmare a căruia electronul este scos din orbita exterioară a atomului și se formează un ion de apă încărcat pozitiv. Electronul "rupt" este atașat la o moleculă de apă neutră, formând un ion negativ de apă. Cu efectul de excitație, se formează o moleculă de apă încărcată neutru cu un exces de energie introdus de radiația ionizantă.

Proprietățile fizico-chimice ale moleculelor de apă ionizate și excitate vor fi diferite de moleculele de apă neutre din punct de vedere electric. Durata acestor molecule este foarte scurtă; se dizolvă (disociază), formând radicali liberi de hidrogen și hidroxil (H + și OH) foarte reactivi; a doua fază a radiolizării apei, în faza reacțiilor fizico-chimice primare.

Radicalii hidroxil (OH ') sunt oxidanți puternici, iar radicalul hidrogenului (H') este un agent reducător. Formarea radicalilor liberi poate merge într-un alt mod. Scos moleculelor de apă prin acțiunea unei radiații de electroni poate adera la apa ion încărcat pozitiv, pentru a forma o moleculă excitat. Energia excesivă a acestei molecule se consumă prin scindarea acesteia prin formarea de radicali liberi de hidrogen și hidroxil.

Molecula de apă ionizată (H2O +) poate reacționa cu o altă moleculă neutră de apă (H2O), rezultând formarea unui radical hidroxil puternic (OH).

Aceasta încheie faza fizico-chimică și în curs de dezvoltare o a treia fază a acțiunii de radiații ionizante - reacții chimice în fază CAL.

Dispunând de o activitate chimică foarte ridicată datorită prezenței unui electron neparat, radicalii liberi interacționează unul cu celălalt sau cu substanțe dizolvate în apă. Reacțiile pot avea loc în următoarele moduri:

1. Recombinație, refacerea apei

2. formarea moleculelor de hidrogen

3. formarea moleculelor de apă și eliberarea oxigenului, care este un oxidant puternic

4. formarea peroxidului de hidrogen.

Dacă O2 este dizolvat în mediu, reacția de formare a hidroperoxidurilor este posibilă. Această reacție indică rolul oxigenului în efectul dăunător al radiației ionizante.

Hidroperoxidurile pot interacționa între ele pentru a forma peroxizi de hidrogen și peroxizi mai mari, care au o toxicitate ridicată, dar se descompun foarte rapid în organism prin enzima catalază în apă și oxigen.

Aspectul radicalilor liberi și interacțiunea lor formează stadiul reacțiilor chimice primare ale apei și substanțelor dizolvate în ea și în cazul iradierii animalelor și plantelor - și a moleculelor biologice.

Interacțiunea dintre radicalii liberi și substanțele organice și anorganice se desfășoară în funcție de tipul reacțiilor de reducere a oxidării și constituie efectul acțiunii indirecte (indirecte). Mărimea acțiunii directe și indirecte în efectele radiobiologice primare ale diferitelor sisteme nu este aceeași. Substanțele uscate cu puritate absolută vor domina direct și în cel slab solubil - efectul indirect al radiației. La animale, conform datelor AM Kuzin, aproximativ 45% din energia absorbită de radiații acționează direct asupra structurilor moleculare - acțiunea directă, iar restul de 55% din energie determină un efect indirect.

efect de diluare - o condiție în care numărul absolut de deteriorate substanțe molecule în soluție diluată nu depinde de concentrația sa și este doza de expunere pentru o constantă yannym, deoarece în aceste condiții specifice cantitate constantă de radicali formați în soluția activată. Efectul excepția cazului în care Denia manifestat destul de clar în experimente cu soluții și suspensii macromolecule, virusuri, fagi, și așa mai departe. D. Este o mărturie cu privire la dimensiunea-a acțiunii indirecte a radiațiilor în Denia aceste structuri microscopice lezate-radiații. Cu toate acestea, efectul de diluare nu apare când suspensiile iradiate celule și țesuturi de animale transplantate, ca în acest caz, cea mai mare parte apa absorbită de radicalii activi metaboliți „suprafață“ și nu ajunge la macromoleculele celulare activ. De asemenea, nu este înregistrată atunci când organismele multicelulare sunt iradiate.

Efectul de oxigen. În dezvoltarea reacțiilor primare în timpul iradierii bioobiectelor, concentrația oxigenului în mediu este de mare importanță. Cu o creștere a concentrației sale în mediul înconjurător, precum și expunerea intensifică efectul de deteriorare radiații și, dimpotrivă, prin scăderea concentrației de oxigen de o scădere a gradului de deteriorare radiații. Acest fenomen a fost numit un efect de oxigen. Severitatea efectului de oxigen în diferite tipuri de radiații nu este aceeași. efect Oxigenul se manifestă în reacțiile toate Radiobiologists -cheskih slăbirea sau întărirea biochimice măsurabil-Neny, mutatii in toate obiectele biologice (plante și burta-TION), cât și la toate nivelurile de organizare a acestora - moleculare, dl subkletoch, celular, tesut.

Efectul de oxigen este adesea folosit în tratamentul pacienților cu neoplasme maligne. Pentru a spori deteriorarea radiațiilor celulelor tumorale, sunt create condiții pentru a crește conținutul de oxigen din acesta și, simultan, pentru a reduce leziunea radiațiilor celulelor sănătoase, asigură condiții hipoxice ale țesuturilor înconjurătoare.

La mamifere, radiosensibilitatea țesutului maxim este observată la o presiune parțială normală a oxigenului (30,45 hPa). Prin reducerea saturației țesuturilor cu oxigen, este posibil să se mărească rezistența radiologică a animalului. O creștere a conținutului de oxigen în mediul înconjurător și în obiectul de iradiere după expunerea la radiații afectează în mod pozitiv procesele de recuperare după radiații.

În prezența oxigenului, efectul indirect al produselor de radioliză a apei și a compușilor organici cu conținut scăzut de molecule este semnificativ îmbunătățit. Radicalii liberi, interacționând cu oxigenul, formează hidroperoxizi, peroxizi și peroxizi mai mari, care au un efect toxic asupra corpului. Stabilizarea radicalilor OH în prezența unei probabilități lichivaet oxigen-Uwe formării de radicali liberi activi de substanțe organice care sunt prezente în mediul iradiat. Substanțe radicalilor liberi ORGA-nical în prezența oxigenului va reacționa cu ea, pentru a forma un peroxid radical (G „) care, la rândul său, EeJ-Gere cu molecule orice substanță organică sau apă, .ini forțează o reacție în lanț de formare a radi- liber activ kalov și hidroperoxizi, care au un efect toxic asupra celulei. Prezența oxigenului în mediul iradiat sporește, de asemenea, acțiunea directă a radiației. După contactul de cuantice gamma în molecula de organic substanță etnică, precum și în cazul cu apa formată radicali ak-tive prin ionizare și excitarea moleculelor. Acești radicali, interacționând cu oxigenul, formează hidroperoxizi și peroxizi, ceea ce duce la o schimbare profundă a moleculelor. In plus, lipidele membranelor biologice sub influența radiațiilor ionizante, în prezența oxigenului, pentru a forma peroxizi și produk-ai dezintegrarea lor (malonaldehidă etc.). Astfel, în mediul acid se formează substanțe mai toxice; concentrația lor este mai mare decât explică efectul de oxigen.

Există o serie de ipoteze care reflectă efectul predominant indirect al radiației ionizante, adică aspectul calitativ al debutului și dezvoltării proceselor post-radiații în organism.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: