2) витаминов
3) ДНК (+)
4) полисахаридов
Репродуктивная, или клоногенная, гибель клетки означает необратимую утрату способности к неограниченному делению и формированию жизнеспособного клеточного потомства. Основной радиобиологической причиной такого эффекта является повреждение ДНК, прежде всего двунитевые разрывы, которые возникают при прямом поглощении энергии ионизирующего излучения молекулой ДНК либо опосредованно вследствие действия свободных радикалов, образующихся при радиолизе воды.
Наиболее опасны неправильно репарированные или нерепарированные двунитевые разрывы, поскольку они приводят к хромосомным аберрациям: дицентрикам, кольцевым хромосомам, делециям и другим структурным перестройкам. Клетка при этом некоторое время может сохранять метаболическую активность и даже вступать в митоз, однако при последующих делениях поврежденный генетический материал вызывает митотическую катастрофу и утрату клоногенности. Именно поэтому выживаемость клеток после облучения оценивают не только по их непосредственной жизнеспособности, но и по способности образовывать колонии.
Повреждение белков, липидов и других клеточных компонентов также возникает под действием ионизирующего излучения, однако в большинстве случаев такие молекулы могут быть вновь синтезированы или заменены. Геномные повреждения имеют принципиально иное значение: критические изменения ДНК способны передаваться дочерним клеткам и нарушать точность репликации, сегрегацию хромосом и прохождение клеточного цикла. Поэтому ДНК рассматривается как основная критическая мишень при развитии репродуктивной гибели клеток.
| Вид повреждения | Радиобиологическое значение | Связь с репродуктивной гибелью |
|---|---|---|
| Однонитевой разрыв ДНК | Обычно эффективно устраняется системами репарации | Сам по себе редко приводит к необратимой утрате клоногенности |
| Двунитевой разрыв ДНК | Одно из наиболее критических радиационных повреждений генома | Главный субстрат летальных и потенциально летальных повреждений |
| Дицентрические хромосомы | Возникают вследствие ошибочного соединения разрывов ДНК | Нарушают нормальную сегрегацию хромосом при митозе |
| Делеции и утрата фрагментов хромосом | Приводят к потере генетического материала | Повышают вероятность гибели клетки при последующих делениях |
| Повреждение мембран и липидов | Может нарушать проницаемость и клеточный метаболизм | Обычно менее значимо для клоногенной гибели при стандартных дозах облучения |
| Повреждение белков и ферментов | Способно временно изменять клеточные функции | Частично компенсируется синтезом новых молекул и редко является основной причиной |
| Митотическая катастрофа | Следствие тяжелых хромосомных повреждений и нарушений контроля клеточного цикла | Типичный механизм реализации репродуктивной гибели после облучения |
Радиочувствительность тканей во многом определяется способностью клеток распознавать и репарировать повреждения ДНК, а также скоростью их пролиферации. Особенно чувствительны активно делящиеся клетки, поскольку повреждения генома проявляются при репликации и прохождении митоза. В лучевой терапии этот принцип используется для подавления клоногенных опухолевых клеток, тогда как фракционирование дозы позволяет нормальным тканям частично восстановить сублетальные повреждения между сеансами облучения. Клоногенная гибель поэтому является одним из ключевых радиобиологических эффектов, определяющих эффективность противоопухолевого облучения.