Radiorezisztens organizmusok

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2020. január 4-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 12 szerkesztést igényelnek .

A sugárrezisztens szervezetek olyan szervezetek , amelyek nagyon magas ionizáló sugárzású környezetben élnek . A sugárrezisztencia a sugárérzékenység ellentéte .

A közhiedelemmel ellentétben sok élőlény elképesztő sugárrezisztenciával rendelkezik. Például a csernobili baleset területén a környezet, a növények és az állatok tanulmányozása során kiderült, hogy a magas sugárzási szint ellenére sok faj teljesen kiszámíthatatlanul túlélte. A Minas Gerais államban található, az uránlerakódások miatt természetesen magas sugárzási szinttel rendelkező dombon végzett brazil vizsgálatok számos sugárrezisztens rovart , férget és növényt is kimutattak [1] [2] . Egyes extremofilek , mint például a Deinococcus radiodurans és a tardigrades baktérium, képesek ellenállni a legnagyobb dózisú, 5000 Gy nagyságrendű ionizáló sugárzásnak [3] [4] [5] .

Megszerzett rádióellenállás

A sugárrezisztenciát úgy lehet előidézni, hogy a vizsgált tárgyat kis dózisú ionizáló sugárzásnak teszik ki. Számos közlemény ír le ilyen hatást élesztőben , baktériumokban , protistákban , algákban , növényekben és rovarokban, valamint in vitro emlős- és emberi sejtekben , valamint laboratóriumi állatokban. Ez számos sejtes sugárvédő mechanizmust aktivál, például bizonyos citoplazmatikus és nukleáris fehérjék szintjének változását , fokozott génexpressziót , DNS-javítást és egyéb folyamatokat.

Számos szervezet rendelkezik öngyógyító mechanizmusokkal, amelyek bizonyos körülmények között aktiválódnak, ha sugárzásnak vannak kitéve. Az alábbiakban két ilyen öngyógyító folyamatot ismertetünk emberekben.

Devair Alves Ferreira nagy dózist (7,0 Gy) kapott egy goiániai radioaktív szennyezés során, és életben maradt, míg felesége, aki 5,7 Gy dózist kapott, meghalt. Ennek legvalószínűbb magyarázata az, hogy ő hosszú időn keresztül kis adagokban kapta az adagot, miközben felesége többet tartózkodott a házban, és megszakítás nélkül volt kitéve folyamatos sugárzásnak, így a testében lévő öngyógyító mechanizmusok kevesebb időt hagytak a működésre. kijavítani a sugárzás okozta károkat. Ugyanígy a csernobili pincékben dolgozók egy része akár 10 Gy-ig terjedő dózist is kapott, de azt apró részletekben kapták, így a sugárzásnak nem volt akut hatása.

A sugárbiológiai kísérletek során kiderült, hogy minél nagyobb a sugárzás dózisa, amelyet egy sejtcsoport besugároz, annál kisebb a túlélő sejtek száma. Ezenkívül azt találták, hogy ha a sejteket olyan sugárzással sugározzák be, amely hosszú ideig nem volt hatása alatt, akkor a sugárzás kevésbé képes sejthalált okozni. Az emberi test sokféle sejtet tartalmaz, és egy létfontosságú szervben egy szövet elpusztulása annak halálához vezet. Sok gyors sugárzás okozta haláleset (3-30 nap) a vérsejteket (csontvelőt) alkotó sejtek és a bélfalat alkotó emésztőrendszer sejtjeinek elvesztésének köszönhető .

Az alábbi grafikonon egy feltételezett sejtcsoport dózis/túlélési íve látható azokra az esetekre, amikor a sejteknek volt vagy nem volt idejük helyreállni. A sugárzásból való felépülési időn kívül e két csoport sejtjei azonos körülmények között voltak.

A rádiórezisztencia evolúciója

Az evolúciós történelem és az ok-okozati összefüggés szempontjából a sugárrezisztencia nem tűnik adaptív tulajdonságnak, mivel nincs dokumentált természetes szelekciós nyomás, amely alkalmazkodóképességet biztosítana az organizmusok azon képességéhez, hogy ellenálljanak az ionizáló sugárzásnak abban a tartományban, amelyben bizonyos extremofil fajok rendelkeznek. megfigyelték a túlélést. Ez elsősorban azért van így, mert a Föld mágneses tere megvédi minden lakóját az ionizáló napsugárzástól és a galaktikus kozmikus sugaraktól, amelyek Naprendszerünkben az ilyen típusú sugárzás két fő forrása, sőt, beleértve az összes ismert földi ionizáló sugárzásforrást is, mint például a radon. gáz és a kőzetben található ősradionuklidok, amelyeket a természetben előforduló, magas sugárzási szinttel rendelkező objektumoknak tekintenek, a természetes háttérsugárzás éves dózisa több tízezerszer kisebb marad, mint az ionizáló sugárzás mértéke, amelyet sok nagyon sugárrezisztens organizmus képes ellenállni.

A sugárrezisztencia létezésének egyik lehetséges magyarázata az, hogy ez egy példa a kooptált adaptációra vagy exaptációra , ahol a sugárellenállás egy másik, az evolúció által pozitívan választott, rokon adaptáció fejlődésének közvetett következménye lehet. Például az egyik hipotézis azt sugallja, hogy a hipertermofilek , például a De inococcus radiodurans élőhelyein jelenlévő szélsőséges hőmérsékletek által okozott kiszáradáshoz való alkalmazkodás szükségessé teszi az ionizáló sugárzás által okozott sejtkárosodással közel azonos károsodás elleni küzdelmet, és hogy a kifejlesztett sejtjavító mechanizmusok. az ilyen javításokhoz sugárkárosodás esetén is használható, lehetővé téve a D. radiodurans számára, hogy ellenálljon az extrém dózisú ionizáló sugárzásnak. A gamma-sugárzás károsítja a sejt DNS-ét, beleértve a nitrogéntartalmú bázispárok változásait, a cukor-foszfát gerinc károsodását és a kettős szálú DNS károsodását . Azok a rendkívül hatékony sejtjavító mechanizmusok, amelyeket egyes Deinoccocus fajok, például a D. radiodurans, a sejtek hősérülés utáni helyreállítására fejlesztettek ki, szintén valószínűleg képesek visszafordítani az ionizáló sugárzás által okozott DNS-károsodás hatásait, például összerakva. genomjuk bármely összetevője. amelyeket a sugárzás széttöredezett. [6] [7] [8] [9] [10]

Radiorezisztenciát növelő gyógyszerek

Az En:Ex-Rad (ON 01210.Na) egy erős sugárvédő szer . Kémiailag a 4-karboxisztiril-4-klór-benzilszulfon nátriumsója. Ezen a gyógyszeren kívül az en:CBLB502 , az amifosztin ( en:amifosztin ) 'WR2721', a Filgrastim ( en:Filgrastim ) ('Neupogen'), a Pegfilgrastim ( en:Pegfilgrastim ) ('Neulasta'), a kojsav [11] . sugárvédő tulajdonságok .

Örökletes radiorezisztencia

Jól bebizonyosodott, hogy a radiorezisztencia genetikailag determinálható, és legalább néhány szervezetben örökölhető. Heinrich Nöthel, a Berlini Szabadegyetem genetikusa 14 publikációból álló sorozatban készítette el a legátfogóbb munkát a sugárrezisztencia- mutációkról a közönséges gyümölcslégy , a Drosophila melanogaster felhasználásával.

Sugárellenállás a sugáronkológiában

A "sugárrezisztencia" kifejezést az orvostudományban ( onkológiában ) néha olyan rákos sejtekre használják, amelyek sugárkezeléssel rosszul eliminálódnak . A sugárrezisztens sejtek vagy maguk rendelkeznek ezzel a tulajdonsággal, vagy sugárkezelésre válaszul állíthatják elő.

Radiorezisztencia különböző szervezetekben

Az alábbi táblázat információkat tartalmaz a különböző fajok radiorezisztenciájáról. A különböző kísérletekben kapott adatok között nagy különbségek vannak, mivel a felhasznált minták száma kicsi, ráadásul néha lehetetlen ellenőrizni, hogy milyen környezetből származtak az adatok (pl. emberre vonatkozó adatok a bombázásból származnak Hirosima és Nagaszaki ).

Halálos sugárdózis, Gy
szervezet Halálos adag LD 50 LD 100 Osztály/birodalom
Kutya   3,5 (LD 50/30 nap ) [12]   emlősök
Emberi 4-10 [13] 4,5 [14] 10 [15] emlősök
Patkány   7.5   emlősök
Egér 4,5-12 8,6-9   emlősök
Nyúl   8 (LD 50/30 nap ) [12]   emlősök
Teknősbéka   15 (LD 50/30 nap ) [12]   hüllők
aranyhal   20 (LD 50/30 nap ) [12]   Hal
Escherichia coli 60   60 baktériumok
vörös csótány   64 [13]   Rovarok
kagyló   200 (LD 50/30 nap ) [12]   -
muslica 640 [13]     Rovarok
Amőba   1000 (LD 50/30 nap ) [12]   -
Braconidák 1800 [13]     Rovarok
Milnesium tardigradum 5000 [16]     Eutardigrada
Deinococcus radiodurans 15000 [13]     baktériumok
Thermococcus gammatolerans 30000 [13]     Archaea

Az LD 50 a medián halálos dózis, azaz. az a dózis, amely a kísérletben részt vevő szervezetek felét elpusztítja;
Az LD 100 olyan halálos dózis, amely a kísérletben résztvevő összes élőlényt elpusztítja [17] .

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ Cordeiro, AR; Marques, E.K.; Veiga-Neto, AJ A Drosophila willistoni természetes populációjának sugárrezisztenciájaradioaktív környezetben él. (angol)  // Mutációkutatás : folyóirat. - 1973. - 1. évf. 19 , sz. 3 . - P. 325-329 . - doi : 10.1016/0027-5107(73)90233-9 . — PMID 4796403 .
  2. ↑ Moustacchi, E. Mutációk indukciója fizikai és kémiai ágensekkel a Saccharomyces cerevisiae radiorezisztenciájáért  //  Mutációkutatás : folyóirat. - 1965. - 1. évf. 2 , sz. 5 . - P. 403-412 . - doi : 10.1016/0027-5107(65)90052-7 . — PMID 5878261 .
  3. ↑ Moseley BEB, Mattingly A. Besugárzott transzformáló dezoxiribonukleinsav javítása vad típusban és a Micrococcus radiodurans sugárzásra érzékeny mutánsában  //  Journal of Bacteriology : folyóirat. - 1971. - 1. évf. 105 , sz. 3 . - P. 976-983 . — PMID 4929286 .
  4. ↑ Murray RGE. 1992. A Deinococcaceae család. In The Prokaryotes, szerk. A Ballows, HG Truper, M Dworkin, W Harder, KH Schleifer 4:3732–44. New York: Springer-Verlag. doi : 10.1007/978-1-4757-2191-1_42
  5. ↑ Ito H., Watanabe H., Takeshia M., Iizuka H. A Deinococcus nemzetségbe tartozó sugárzásnak ellenálló coccusok izolálása és azonosítása szennyvíziszapokból és állati takarmányokból  // Mezőgazdasági és biológiai  kémia : folyóirat. - 1983. - 1. évf. 47 , sz. 6 . - P. 1239-1247 . - doi : 10.1080/00021369.1983.10866087 .
  6. ↑ Mattimore, V.; Battista, JR (1996. február). „A Deinococcus radiodurans sugárellenállása: az ionizáló sugárzás túléléséhez szükséges funkciók a fejlett kiszáradás túléléséhez is szükségesek” . Bakteriológiai folyóirat . 178 (3): 633-637. DOI : 10.1128/jb.178.3.633-637.1996 . ISSN  0021-9193 . PMC  177705 . PMID  8550493 .
  7. ↑ Friedberg, Errol C. DNS Repair and Mutagenesis  / Errol C. Friedberg, E. C. Friedberg, G. C. Walker ... [ és mások ] . - ASM Press, 1995. - ISBN 9781555810887 .
  8. ↑ Minton, KW (1994. július). „DNS-javítás a rendkívül sugárrezisztens Deinococcus radiodurans baktériumban ” Molekuláris mikrobiológia . 13 (1): 9-15. DOI : 10.1111/j.1365-2958.1994.tb00397.x . ISSN  0950-382X . PMID  7984097 .
  9. ↑ Slade, Dea; Radman, Miroslav (2011. március). „Oxidatív stresszrezisztencia a Deinococcus radioduransban” . Mikrobiológiai és molekuláris biológiai áttekintések . 75 (1): 133-191. DOI : 10.1128/MMBR.00015-10 . ISSN  1098-5557 . PMC  3063356 . PMID  21372322 .
  10. ↑ Agapov, A. A.; Kulbachinskiy, AV (2015. október). „A stresszrezisztencia és a génszabályozás mechanizmusai a sugárrezisztens Bacterium Deinococcus radioduransban”. biokémia. Biokémia . 80 (10): 1201-1216. DOI : 10.1134/S0006297915100016 . ISSN  1608-3040 . PMID  26567564 . S2CID  14981740 .
  11. ↑ Kai Wang, Peng-Fei Li, Chun-Guang Han, Li Du, Chao Liu, Ming Hu, Shi-Jie Lian és Yong-Xue Liu (2014). A kojicsav védő hatása a perifériás vérre és a beagle kutyák túlélése halálos dózisú gamma-sugárzásnak való kitettség után. Sugárkutatás, 182(6), 666-673. doi : 10.1667/RR13823.1
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 Radiochemistry and Nuclear Chemistry , G. Choppin, JO. Liljenzin és J. Rydberg, harmadik kiadás, 481. oldal, ISBN 0-7506-7463-6
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 Csótányok és sugárzás . Letöltve: 2006. május 13. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 30..
  14. ↑ Sugárzási megjegyzések: Sugárzási károk és dózismérés (a hivatkozás nem elérhető) . Letöltve: 2006. május 13. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 30.. 
  15. ↑ CDC sugárzási vészhelyzetek, akut sugárszindróma: adatlap orvosoknak (a hivatkozás nem elérhető) . Letöltve: 2012. július 25. Az eredetiből archiválva : 2012. szeptember 30.. 
  16. ↑ Horikawa DD, Sakashita T., Katagiri C., Watanabe M., Kikawada T., Nakahara Y., Hamada N., Wada S., Funayama T., Higashi S., Kobayashi Y., Okuda T., Kuwabara M. Sugárzástűrés a tardigrádban Milnesium tardigradum  (angol)  // International Journal of Radiation Biology : folyóirat. - 2006. - Vol. 82 , sz. 12 . - P. 843-848 . - doi : 10.1080/09553000600972956 . — PMID 17178624 .
  17. ↑ R. G. Goszmanov, A. K. Galiullin, A. Kh. Volkov, A. I. Ibragimova. Mikrobiológia. - 2011. - S. 241. - 494 p. - 1500 példány.

Irodalom