Региональное информационное агентство
поиск по статьям и новостям

МФТИ: Стволовые клетки человека адаптируются к «медленному» воздействию радиации

30.07.2017, 16:00      Новости Долгопрудного
Исследователи из ряда российских институтов, включая МФТИ, выяснили, как длительное ионизирующее излучение воздействует на стволовые клетки человека. Оказалось, что в стволовых клетках происходит задержка клеточного цикла и это позволяет чинить вызванные радиацией двойные разрывы ДНК с меньшими ошибками. Науке предстоит выяснить, как это влияет на функционирование организма, в частности на риск заболеть раком. Статья опубликована в Oncotarget.

Когда статистика бессильна

Ионизирующее излучение — это то, что в народе называют радиацией. Оно бывает разных видов: рентгеновское излучение, гамма-излучение, потоки различных частиц. Ионизирующее излучение способно превратить нейтральные атомы и молекулы в заряженные ионы. Воздействие радиации на организм неизбежно: за счёт естественного радиационного фона средний житель планеты получает ежегодно около 3 мГр (миллигрей). А при рентгеновском обследовании — от 0,001 мГр до 10 мГр в зависимости от типа процедуры. Однако передозировка опасна: при дозе более 1 Гр (1 Гр=1000 мГр), полученной за короткий промежуток времени, возникает острая лучевая болезнь.

Чтобы обеспечить радиационную безопасность, нужно уметь оценивать риски, которые несёт с собой ионизирующее излучение. Из обследований людей, подвергшихся облучению, достоверно известно только то, что высокие дозы радиации увеличивают риск раковых заболеваний. На основании этого регулирующие органы приняли линейную модель, согласно которой даже маленькое превышение дозы ведёт к увеличению риска рака. Однако в экспериментах малые дозы облучения либо не приводили к отклонениям, либо даже оказывали положительное действие — увеличение продолжительности жизни и снижение частоты раков. Кроме того, необходимо учитывать мощность дозы. Одна и та же доза, полученная за длительный промежуток времени, наносит меньший ущерб, чем в случае кратковременного облучения. О том, как именно учитывать мощность дозы, ведутся непрекращающиеся споры. В реальных ситуациях люди чаще подвергаются небольшому и длительному облучению, поэтому важно понять, как длительное ионизирующее излучение воздействует на организм.

Двойные разрывы ДНК

Одно из негативных воздействий радиации — образование так называемых двойных разрывов, когда рвутся обе цепи ДНК. Клетка способна восстанавливать повреждённые участки, это называется репарацией ДНК. Разрыв одной цепи восстанавливается по последовательности второй цепи, двойные разрывы восстанавливаются другими способами и при этом велик риск ошибки. Если системы репарации не починят такие разрывы или починят неправильно, это может привести к онкологическим заболеваниям. Поэтому исследования по воздействию радиации на живые клетки в основном концентрируются на двойных разрывах. С недавнего времени выяснилось, что в образовании опухоли основную роль играют стволовые клетки (клетки без определённой специальности), потому что они могут накопить мутации и передать их потомкам — специализированным клеткам. Однако воздействие длительного облучения на стволовые клетки изучено очень слабо.

Учёные провели несколько экспериментов на стволовых клетках из десны. Клетки подвергали кратковременному и длительному воздействию рентгеновского излучения в одних и тех же дозах. Образование двойных разрывов отслеживали с помощью маркеров — скоплений окрашенных белков γH2AX и 53BP1. Оказалось, что при кратковременном облучении количество обоих маркеров возрастает линейно при увеличении дозы. А при длительном облучении — сначала линейно, а где-то на 1 Гр выходит на плато. То есть количество разрывов, дойдя до определённого значения, перестаёт возрастать. Наступает своеобразный баланс между образованием повреждений и их репарацией.

Рисунок: a) Окраска клеточного ядра, 53BP1, γH2AX и всего сразу; b) кратковременное облучение (мощность 5400 мГр/ч); c) длительное облучение (мощность 270 мГр/ч)

Ремонт ДНК

У клетки есть системы репарации, которые могут починить двойные разрывы ДНК. Однако после кратковременного облучения в больших дозах репарация 8 из 10 образованных двойных разрывов происходит с помощью воссоединения концов — относительно быстрого, но некорректного механизма. Из-за этого часто возникают хромосомные нарушения. Двойные разрывы ДНК, восстановленные некорректно, приводят к гибели клеток, активации онкогенов или подавлению активности антионкогенов. Другой механизм репарации двойных разрывов — гомологичная рекомбинация. Для восстановления разрыва используется похожая или идентичная молекула ДНК в качестве образца. Этот механизм даёт гораздо меньше ошибок, но он возможен только в определённых фазах клеточного цикла. Гомологичную рекомбинацию учёные отследили по маркеру — белку Rad51. В течение двух часов облучения количество Rad51 оставалось примерно на одном уровне, а потом линейно возрастало. Учёные предположили, что во время длительного облучения происходит активация гомологичной рекомбинации.

Деление клеток

В то время как одни стволовые клетки делятся, другие перестают делиться, и между ними сохраняется баланс. Учёные подсчитали количество двойных разрывов отдельно в делящихся и пассивных клетках. Клетки можно различить с помощью специального белка, который находится только в делящихся клетках. Оказалось, что число двойных разрывов растёт одинаково в делящихся и неделящихся клетках и в обоих видах клеток достигает постоянного значения.

Рисунок: Цикл клетки. Фаза G0 — фаза покоя, клетка не делится. Во время фазы G1 происходит подготовка к делению, содержимое клетки, кроме хромосом, удваивается. Во время фазы S с ДНК «снимается копия» — все 46 хромосом удваиваются. G2 — конечный этап подготовки к делению, то есть к митозу.

Кроме того, выяснилось, что облучение не повлияло на долю делящихся клеток: она всегда была примерно 80%. Но проведя более подробное исследование, учёные обнаружили, что после четвёртого часа медленного облучения значительно вырастает доля клеток, которые находятся в фазах клеточного цикла S (синтез ДНК) и G2 (последняя подготовка к делению клетки). Во время этих фаз в клетке находится копия её ДНК, чтобы впоследствии клетка могла разделиться на две. Именно во время этих фаз и возможна гомологичная рекомбинация. Этим может объясняться возрастание маркера Rad51. То есть во время облучения происходит задержка клеточного цикла и увеличивается доля клеток в тех фазах, где возможна гомологичная рекомбинация. Таким образом, появляется возможность корректной репарации двойных разрывов.

«Мы показали, что продолжительное облучение мезенхимальных стволовых клеток приводит к их перераспределению по клеточному циклу. Это может влиять на биологический ответ на радиацию. Полученные нами результаты могут стать основой для дальнейших исследований двойных разрывов в стволовых клетках и их влияния на образование опухолей», — комментирует работу Сергей Леонов, директор Физтех-школы биологической и медицинской физики.

 
Источник: indolgoprud.ru
 Читайте также:

Эксперты 40 регионов России выступят на форуме «Sport City 2.0»

С 30 ноября по 1 декабря в Доме Правительства Московской области пройдет международный форум «Sport City 2.0» Спорт. Бизнес. Общество. О своем намерении поделиться опытом заявили эксперты из более чем 40 регионов России. Это спортивные функционеры, представители власти и сферы би..

Центральная ППК подарит пассажирам 40 тысяч леденцов и шоколадок к Новому году

В преддверии Нового года 2018 и Рождества Центральная ППК приготовила пассажирам праздничные сюрпризы. Так, новогодние елки будут установлены на территории 8 московских вокзалов: Ярославском, Казанском, Павелецком, Курском, Савеловском, Рижском, Белорусском и Киевском.С 29 по ..

Подмосковные спортсмены завоевали 19 медалей в финале соревнований по боевым искусствам в рамках Спартакиады учащихся

В Сочи состоялись финальные соревнования по боевым искусствам в рамках VIII летней Спартакиады учащихся России.Впервые в истории Спартакиад соревнования прошли по шести видам единоборств: айкидо, всестилевому каратэ, киокусинкай, мас-рестлингу, тайскому боксу и ушу. В н..

Подмосковным рентгенологам рассказали про современные методы диагностики

В Подмосковье на базе Московского областного онкологического диспансера в Балашихе завершился цикл обучения врачей-маммологов, в рамках которого специалистам рассказали про современные методы диагностики рака молочной железы. Мероприятие проводилось в рамках проекта по эффективно..

Физтех-лицей взял первое место в проекте «Добрая школа»

Физтех-лицей имени Петра Капицы стал победителем октябрьского этапа проекта «Добрая школа», в котором приняли участие более 6 тысяч учеников из 10 школ Подмосковья. Физтех-лицей имени Петра Капицы стал победителем октябрьского этапа проекта «Добрая школа», в котором приняли участ..

Из-за повреждения электросетей 19 домов в Долгопрудном остались без света

19 многоквартирных домов были обесточены в результате технологического сбоя на линиях электроснабжения вечером 13 ноября. 19 многоквартирных домов были обесточены в результате технологического сбоя на линиях электроснабжения вечером 13 ноября. «По данным МОЭСК, во время..

На портале «Добродел» соберут предложения жителей по ремонту и благоустройству дорог

?Более 170 предложений поступило на портал «Добродел» от жителей Долгопрудного. Более 170 предложений поступило на портал «Добродел» от жителей Долгопрудного. Сбор предложений по ремонту и благоустройству дорог Подмосковья на 2018 год начался на портале «Добродел» в нач..

Минэкологии проводит экологический конкурс для детских садов

Минэкологии Московской области начало реализацию нового просветительского проекта «Малыши – защитники природы Подмосковья». Проект рассчитан на самых маленьких, учащихся дошкольных образовательных учреждений и основан на серии экологических сказок «Хранимиры».Принять участие в..

Мнение редакции интернет сайта riasv.ru никогда не совпадает с мнением, высказанным в новостях.

Пользовательское соглашение   |   Контактная информация   |   Города
Copyright © 2014-2017 riasv.ru - региональное информационное агентство