2) замедления прохождения генерационного цикла
3) образования хроматидных и хромосомных аберраций
4) возникновения микроядер
Ионизирующее излучение вызывает повреждение ДНК и клеточных структур, однако не индуцирует клонирование клеток как самостоятельный радиобиологический эффект. Напротив, наиболее характерным последствием является снижение репродуктивной, или клоногенной, способности клетки: после деления она теряет способность образовывать жизнеспособную колонию. Образование клеточного клона может использоваться как показатель выживаемости в клоногенном тесте, но не является результатом, непосредственно вызываемым облучением.
Задержка прохождения клеточного цикла возникает вследствие активации контрольных точек G1/S и G2/M в ответ на повреждение ДНК. При ошибочной репарации двунитевых разрывов формируются хромосомные аберрации — делеции, дицентрики, кольцевые хромосомы, а также хроматидные разрывы и обмены. Эти изменения могут приводить к митотической катастрофе, апоптозу или утрате способности клетки к последующим делениям.
Микроядра образуются из отставших в анафазе целых хромосом либо ацентрических фрагментов, не включившихся в дочерние ядра. Их выявляют, в частности, в микроядерном тесте как маркер генотоксического и цитогенетического действия излучения. Таким образом, перечисленные эффекты отражают повреждение генома и нарушение клеточного цикла, тогда как клонирование не относится к прямым последствиям радиационного воздействия.
| Радиобиологический эффект | Основной механизм | Критерий или метод оценки |
|---|---|---|
| Задержка клеточного цикла | Активация контрольных точек и остановка перехода G1/S или G2/M при повреждении ДНК | Изменение распределения клеток по фазам цикла; проточная цитометрия, анализ митотического индекса |
| Хроматидные аберрации | Повреждение ДНК после репликации, разрывы и неправильная репарация одной из хроматид | Разрывы, обмены и фрагменты хроматид при цитогенетическом исследовании метафаз |
| Хромосомные аберрации | Ошибочная репарация двунитевых разрывов до репликации ДНК | Дицентрики, кольцевые хромосомы, транслокации и ацентрические фрагменты |
| Микроядра | Потеря целой хромосомы или образование фрагмента, не включившегося в дочернее ядро | Микроядерный тест в интерфазных клетках; увеличение частоты микроядер |
| Репродуктивная гибель | Накопление летальных повреждений и невозможность завершить несколько последующих митозов | Клоногенный анализ: снижение доли клеток, образующих колонии |
| Клонирование клеток | Самоподдерживающееся размножение исходной клетки с формированием генетически родственной популяции | Оценивается как способность к образованию колоний; не считается прямым индуцированным эффектом облучения |
Выраженность повреждений зависит от дозы, мощности дозы, качества излучения и радиочувствительности клеток. Наиболее уязвимы активно делящиеся и плохо дифференцированные клетки, особенно в периодах G2 и M. Репарация повреждений может привести к восстановлению жизнеспособности, но ошибочная репарация повышает риск мутаций и хромосомной нестабильности. Поэтому в радиобиологических исследованиях разделяют цитогенетические повреждения, остановку пролиферации и клоногенную выживаемость.