Пострадиационное восстановление
ликвидация повреждения, вызванного воздействием ионизирующего излучения.
Открытие феномена П. в. и изучение его механизмов связано с именами советских исследователей Н.В.Лучника (1951), В.Л. Корогодина (1956) и амер. ученого Элкинда (М. Elkind, 1959).
Пострадиационное восстановление проявляется на различных уровнях биологической организации отмолекулярного до организменного. В его основе лежат физиологические процессы, направленные наобеспечение стабильности генетического материала и клеточного обновления жизненно важных систем. П.в., протекающее в облученных клетках без их деления (внутриклеточное восстановление), обозначаюттермином «репарация». В клетках облученного организма происходит репарация сублетальных ипотенциально летальных повреждений. Репарация сублетальных повреждений характерна для активнопролиферирующих клеток, например клеток костного мозга и эпителия кишечника. При таком типе П. в. впервые несколько часов после облучения репарируются повреждения, делающие клетку болеечувствительной к повторному облучению. Репарация сублетальных повреждений обычно бывает полной изавершается до вступления облученных клеток в период синтеза ДНК.
Репарация потенциально летальных повреждений характерна для клеток, находящихся в фазе временногоили постоянного пролиферативного покоя, например для клеток печени, почек, головного мозга. В этомслучае выживаемость клеток возрастает с увеличением временного интервала между облучением ивоздействием стимула к клеточной пролиферации или при снижении мощности дозы излучения (см. Дозаионизирующею излучения (Доза ионизирующего излучения)). Репарация потенциально летальныхповреждений обычно не является полной, часть популяции представляют клетки, потерявшие способностьк «бесконечному» размножению и отмирающие после одного или нескольких делений.
Оба типа клеточной репарации значительно более выражены при действии редкоионизирующего излучения,чем плотноионизирующего (см. Ионизирующие излучения).
Многообразие процессов П. в обусловлено как многочисленностью возникающих радиационныхповреждений, так и использованием различных показателей — повреждений ДНК, хромосом и целых клеток.Кроме того, доказано, что различные репаративные процессы, разделенные по скорости их молекулярныхпроявлений, протекают параллельно. Соответствующие типы репарации могут быть полностью иличастично завершенными; кроме того, в ряде случаев репарация протекает как «ошибочная». Доказангенетический контроль различных этапов репаративных процессов. В процессах репарации принимаютучастие многочисленные ферменты — ДНК-полимеразы, рестриктазы, лигазы и др. На клеточном уровнеможет быть восстановлена большая чисть повреждений молекул-мишеней. Так, например, при облучении вдозе 1 Гр в клетках млекопитающих в среднем образуется около 1000 одиночных разрывов ДНК, 100 двойныхразрывов и 1500 испорченных её оснований, которые реализуются затем всего в 1 хромосомную аберрациюобменного типа, т.е. до 99,9% молекулярных повреждений ДНК могут быть восстановлены. Однако из-застохастического (вероятностного) характера нанесения различных повреждений и невозможностью 100%репарации в каждой клетке или ее генетической структуре, даже при самой низкой дозе излучения,существует некоторая вероятность летального повреждения или индуцирования мутаций.
Пострадиационное восстановление тканей облученного организма включает как внутриклеточноевосстановление, так и размножение выживших клеток, замещающих погибшие. При этом в критическихорганах и системах клеточного обновления (см. Лучевая болезнь), определяющих выживаемость организма(костный мозг и кишечный эпителий), решающее значение имеет размножение стволовых клеток и ихпотомков. Стволовые клетки за счет быстрой пролиферации и дифференцировки способны достаточнобыстро (к концу проявлений острого лучевого синдрома) полностью восстановить клеточный составкритических органов. Поэтому восстановившиеся после облучения стволовые клетки являются как быдетерминантами лучевой реакции систем клеточного обновления. При облучении в больших дозах изначительном истощении пула стволовых клеток клеточная система не способна восстановиться, иопределяет исход острого, или позднего лучевого поражения.
В органах и системах, в которых клеточное обновление происходит медленно (стационарные системы), а увзрослых практически отсутствует, результат лучевого поражения по завершении репарации потенциальнолетальных поражений зависит от степени повреждения эндотелия сосудов. В результате развивающихсянарушений микроциркуляции происходит снижение общей клеточности и функциональных возможностейтканей. Такую постепенно реализующуюся реакцию на действие облучения рассматривают как проявлениенеобратимого компонента радиационного поражения на тканевом уровне. Он появляется в отдаленныесроки после облучения и в системах быстрого клеточного обновления. В данном случае он может бытьсвязан не только с уменьшением пролиферативного потенциала стволовых клеток (из-за дополнительнойпролиферации при восстановлении клеточности системы в острый период лучевого поражения), но и систощением медленно обновляющейся стромы (в результате повреждения микроциркуляции, обновленияфибробластов и др.).
Феномен П. в. учитывается при разработке средств профилактики и лечения радиационных поражений,направленных на стимулирование процессов восстановления прежде всего в критических органах исистемах (см. Радиомодифицирующие агенты). Существенное значение проблема П. в. приобретает прилучевой терапии (Лучевая терапия) злокачественных новообразований (см. Радиобиология, клиническаярадиобиология). Некоторые типы опухолей (например, меланома, саркома) являются радиорезистентными(см. Радиочувствительность) из-за способности их клеток к П. в. Кроме того, в абсолютном большинствеопухолей из-за недостаточности их васкуляризации имеются гипоксические клетки, многие из которыхвременно находятся в состоянии пролиферативного покоя. Такие клетки после облучения способны крепарации потенциально летальных повреждений, а хорошо оксигенированные и пролиферирующие клеткиопухоли репарируют сублетальные повреждения. Поэтому для избирательного повышениярадиочувствительности опухоли в процессе лучевой терапии используют химические и физическиеРадиомодифицирующие агенты, подавляющие П. в. (гипертермию, препараты, связывающиеся с ДНК,кислород под давлением, электроноакцепторные соединения и др.). С этой же целью применяют схемы ивиды облучения, при которых реализуются различия в скорости пострадиационного восстановления вопухоли и нормальных тканях (многократное облучение в течение суток небольшими дозами, длительноевнутритканевое облучение, применение плотноионизирующих излучений и др.).
Библиогр.: Жестянников Н.Д. Репарация ДНК и биологическое значение, Л., 1979, библиогр.; Г.Радиобиология стволовых клеток, с. 18, 24, М., 1984; Корогодин В.И. Проблемы пострадиационноговосстановления, М., 1966, библиогр., Ярмоненко С.П. Радиобиология человека и животных, с. 189, М., 1988.