Природа радіаційної загибелі клітин

Чутливість ядра клітини приблизно на шість порядків вища за чутливість протоплазми. З усіх внутрішньоядерних структур відповідальною за життєздатність клітини є ДНК. Остання бере участь в формуванні хромосом і переносі генетичної інформації. Опромінення викликає різноманітні перетворення в ДНК: розриви молекули ДНК, утворення лужно-лабільних зв'язків, втрату основ і зміну їх складу, зміни нуклеотидних послідовностей, зшивки ДНК-ДНК і ДНК-білок, порушення комплексів ДНК з іншими молекулами.

Розрізняють поодинокі розриви ДНК, коли зв'язок між окремими атомними угрупуваннями порушується в одній з ниток двониткової молекули ДНК і подвійні, коли розрив відбувається відразу в близько розташованих ділянках двох ланцюгів, що призводить до розпаду молекули. При будь-якому розриві порушується зчитування інформації з молекули ДНК і просторова структура хроматину.

Поодинокі розриви не призводять до поломок молекули ДНК, бо розірвана нитка міцно утримується на місці водневими, гідрофобними і іншими видами взаємодій і протилежною ниткою ДНК. Крім того, структура досить добре відновлюється потужною системою репарації. Поодинокі розриви самі по собі (якщо вони не переходять в подвійні) не є причиною загибелі клітин.

Зі збільшенням дози опромінення зростає імовірність переходу поодиноких розривів в подвійні. Рідкоіонізуючі випромінювання (гамма, рентгенівське, швидкі електрони) на 20-100 одиничних розривів зумовлюють один подвійний. Щільноіонізуючі випромінювання викликають значно більше число подвійних розривів ДНК і аберацій хромосом безпосередньо після опромінення.

Окрім утворення розривів, в опроміненій ДНК порушується структура основ, передусім тиміну, що збільшує число генних мутацій. Відзначається утворення зшивок між ДНК і білками нуклеопротеїнового комплексу.

Нарешті, важливим наслідком опромінення є зміна епігеномної (не зв'язаної з ядерним матеріалом) спадковості клітини, носіями якої є різноманітні цитоплазматичні органели. При цьому знижується функціональна активність нащадків опромінених клітин. Певно, саме це може бути однією з причин віддалених наслідків опромінення. Однак головною причиною репродуктивної загибелі клітин при опроміненні є пошкодження їх генетичного апарату.