Radioresistentit organismit

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 4.1.2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 12 muokkausta .

Radioresistentit organismit ovat organismeja , jotka elävät ympäristöissä, joissa on erittäin korkea ionisoivan säteilyn taso . Radioresistanssi on säteilyherkkyyden vastakohta .

Vastoin yleistä uskomusta, monilla organismeilla on hämmästyttävä radioresistanssi. Esimerkiksi Tšernobylin onnettomuuden alueella ympäristöä, kasveja ja eläimiä tutkittaessa havaittiin, että korkeasta säteilytasosta huolimatta monet lajit selvisivät täysin arvaamattomasti. Brasilialaiset tutkimukset Minas Geraisin osavaltiossa sijaitsevasta kukkulasta, jossa on luonnostaan ​​korkea uraaniesiintymien aiheuttama säteilytaso, ovat osoittaneet myös monia säteilyä kestäviä hyönteisiä , matoja ja kasveja [1] [2] . Jotkut extremofiilit , kuten bakteeri Deinococcus radiodurans ja tardigrades , pystyvät kestämään korkeimman annoksen ionisoivaa säteilyä, luokkaa 5000 Gy [3] [4] [5] .

Hankittu radioresistanssi

Radioresistenssi voidaan saada aikaan altistamalla tutkittava kohde pienille annoksille ionisoivaa säteilyä. Useat julkaisut ovat kuvanneet tällaista vaikutusta hiivassa , bakteereissa , protisteissa , levissä , kasveissa ja hyönteisissä sekä in vitro nisäkäs- ja ihmissoluissa sekä koe - eläimissä. Tämä aktivoi useita solujen säteilysuojamekanismeja, kuten muutoksia tiettyjen sytoplasma- ja tumaproteiinien tasoissa , lisääntynyt geeniekspressio , DNA:n korjaus ja muut prosessit.

Monilla organismeilla on itsekorjautumismekanismeja, jotka aktivoituvat, kun ne altistuvat säteilylle tietyissä olosuhteissa. Alla kuvataan kaksi tällaista ihmisen itsensä paranemisprosessia.

Devair Alves Ferreira sai suuren annoksen (7,0 Gy) radioaktiivisen saastumisen aikana Goianiassa ja jäi eloon , kun taas hänen vaimonsa, joka sai annoksen 5,7 Gy, kuoli. Todennäköisin selitys tälle on, että hän sai annoksensa pieninä annoksina pitkän ajan kuluessa, kun hänen vaimonsa oli enemmän kotona ja altistui jatkuvalle säteilylle keskeytyksettä, mikä antoi hänen kehonsa itseparantumismekanismeille vähemmän aikaa korjaa säteilyn aiheuttamat vauriot.. Samalla tavalla jotkut Tšernobylin kellareissa työskennelleet saivat jopa 10 Gy:n annoksia, mutta he saivat niitä pienissä osissa, joten säteilyllä ei ollut akuuttia vaikutusta.

Radiobiologian kokeissa havaittiin, että mitä suurempi säteilyannos säteilytetään soluryhmällä, sitä pienempi on elossa olevien solujen määrä. Lisäksi havaittiin, että jos soluja säteilytetään säteilyllä, joka ei ole ollut sen vaikutuksen alaisena pitkään aikaan, säteily ei kykene aiheuttamaan solukuolemaa. Ihmiskeho sisältää monenlaisia ​​soluja, ja yhden kudoksen kuolema elintärkeässä elimessä johtaa sen kuolemaan. Monet nopeat säteilykuolemat (3–30 päivää) johtuvat verisolujen ( luuytimen ) ja suolen seinämän muodostavien ruuansulatusjärjestelmän solujen häviämisestä .

Alla olevassa kaaviossa hypoteettiselle soluryhmälle on piirretty annos/eloonjäämiskaare tapauksille, joissa soluilla oli tai ei ollut aikaa toipua. Säteilystä toipumisajan lisäksi näiden kahden ryhmän solut olivat samoissa olosuhteissa.

Radioresistanssin kehitys

Evoluutiohistorian ja syy-yhteyden kannalta radioresistenssi ei näytä olevan mukautuva ominaisuus, koska ei ole dokumentoitua luonnollisen valinnan painetta, joka antaisi organismien mukautumiskyvyn kestämään ionisoivan säteilyn annoksia alueella, jolla tietyt äärimofiiliset lajit ovat. havaittiin selviytyvän. Tämä johtuu ensisijaisesti siitä, että maapallon magneettikenttä suojaa kaikkia sen asukkaita ionisoivalta auringon säteilyltä ja galaktisilta kosmisilta säteiltä, ​​jotka ovat tämän tyyppisen säteilyn kaksi päälähdettä aurinkokuntamme, ja jopa kaikki tunnetut maanpäälliset ionisoivan säteilyn lähteet, kuten radon. kaasun ja kallion alkuradionuklidien, joita pidetään luonnossa esiintyvinä korkean säteilytason esineinä, luonnollisen taustasäteilyn vuotuinen annos jää kymmeniä tuhansia kertoja pienemmäksi kuin ionisoivan säteilyn tasot, joita monet erittäin säteilyä kestävät organismit voivat kestää.

Yksi mahdollinen selitys radioresistenssin olemassaololle on, että se on esimerkki kooptoidusta mukautumisesta tai eksaptaatiosta , jossa radioresistanssi voi olla epäsuora seuraus toisen, siihen liittyvän, evoluution positiivisesti valitseman mukautumisen kehityksestä. Esimerkiksi yksi hypoteesi viittaa siihen, että sopeutuminen äärilämpötilojen aiheuttamaan kuivumiseen hypertermofiilien , kuten De inococcus radioduransin, elinympäristöissä edellyttää soluvaurioiden torjuntaa, joka on lähes identtinen ionisoivan säteilyn aiheuttaman vaurion kanssa, ja että kehitetyt solujen korjausmekanismit. tällaisiin korjauksiin voidaan käyttää myös säteilyvaurioiden korjaamiseen, jolloin D. radiodurans kestää äärimmäisiä ionisoivan säteilyn annoksia. Altistuminen gammasäteilylle johtaa solujen DNA:n vaurioitumiseen, mukaan lukien muutokset typen emäspareissa, sokerifosfaattirungon vaurioituminen ja kaksijuosteisen DNA :n vaurioituminen . Erittäin tehokkaat solujen korjausmekanismit, jotka jotkut Deinoccocus-lajit, kuten D. radiodurans, ovat kehittäneet korjaamaan solua lämpövaurion jälkeen, pystyvät myös todennäköisesti kumoamaan ionisoivan säteilyn aiheuttaman DNA-vaurion vaikutukset esimerkiksi yhdistämällä mitkä tahansa niiden genomin komponentit. jotka ovat pirstoutuneet säteilyn vaikutuksesta. [6] [7] [8] [9] [10]

Radioresistenssiä lisäävät lääkkeet

En:Ex-Rad (ON 01210.Na) on tehokas säteilysuojaaine . Kemiallisesti se on 4-karboksistyryyli-4-klooribentsyylisulfonin natriumsuola. Tämän lääkkeen lisäksi en:CBLB502 , amifostiini ( en:amifostiini ) 'WR2721', Filgrastim ( en:Filgrastim ) ('Neupogen'), Pegfilgrastim ( en:Pegfilgrastim ) ('Neulasta'), kojiinihappo [11] säteilyä suojaavat ominaisuudet .

Perinnöllinen radioresistanssi

On hyvin todettu, että radioresistenssi voidaan geneettisesti määrittää ja periytyä ainakin joissakin organismeissa. Berliinin vapaan yliopiston geneetikko Heinrich Nöthel tuotti 14 julkaisun sarjassa laajimman työn radioresistenssimutaatioista käyttämällä tavallista hedelmäkärpästä , Drosophila melanogasteria .

Radioresistenssi säteilyonkologiassa

Termiä "säteilyresistenssi" käytetään joskus lääketieteessä ( onkologiassa ) syöpäsoluille , jotka eliminoituvat huonosti sädehoidolla . Radioresistentit solut voivat joko omata tämän ominaisuuden itse tai tuottaa sen vasteena sädehoidolle.

Radioresistenssi eri organismeissa

Alla oleva taulukko antaa tietoja eri lajien radioresistanssista. Eri kokeissa saaduissa tiedoissa on suuria eroja, koska käytettyjen näytteiden määrä on pieni, lisäksi on joskus mahdotonta hallita ympäristöä, jossa aineisto on otettu (esim. pommi -iskusta otettiin tietoja ihmisille) Hiroshimasta ja Nagasakista ).

Kuolettava säteilyannos, Gy
organismi Tappava annos LD 50 LD 100 Luokka/alue
Koira   3,5 (LD 50/30 päivää ) [12]   nisäkkäät
Ihmisen 4-10 [13] 4,5 [14] 10 [15] nisäkkäät
Rotta   7.5   nisäkkäät
Hiiri 4.5-12 8.6-9   nisäkkäät
Kani   8 (LD 50/30 päivää ) [12]   nisäkkäät
Kilpikonna   15 (LD 50/30 päivää ) [12]   matelijat
kultakala   20 (LD 50/30 päivää ) [12]   Kalastaa
Escherichia coli 60   60 bakteerit
punainen torakka   64 [13]   Ötökät
simpukka   200 (LD 50/30 päivää ) [12]   -
Kukkakärpänen 640 [13]     Ötökät
Ameeba   1000 (LD 50/30 päivää ) [12]   -
Brakonidit 1800 [13]     Ötökät
Milnesium tardigradum 5000 [16]     Eutardigrada
Deinococcus radiodurans 15 000 [13]     bakteerit
Thermococcus gammatolerans 30 000 [13]     Archaea

LD 50 on mediaani tappava annos, ts. annos, joka tappaa puolet kokeessa olevista organismeista;
LD 100 on tappava annos, joka tappaa kaikki kokeessa olevat organismit [17] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ Cordeiro, AR; Marques, E.K.; Veiga-Neto, AJ Drosophila willistoni luonnollisen populaation radioresistenssielää radioaktiivisessa ympäristössä. (englanti)  // Mutaatiotutkimus : Journal. - 1973. - Voi. 19 , ei. 3 . - s. 325-329 . - doi : 10.1016/0027-5107(73)90233-9 . — PMID 4796403 .
  2. ↑ Moustacchi, E. Mutaatioiden induktio fysikaalisilla ja kemiallisilla tekijöillä radioresistenssin vuoksi Saccharomyces cerevisiaessa  //  Mutaatiotutkimus : lehti. - 1965. - Voi. 2 , ei. 5 . - s. 403-412 . - doi : 10.1016/0027-5107(65)90052-7 . — PMID 5878261 .
  3. ↑ Moseley BEB, Mattingly A. Säteilytetyn transformoivan deoksiribonukleiinihapon korjaaminen villityypissä ja Micrococcus radioduransin säteilyherkkä mutantti  //  Journal of Bacteriology : päiväkirja. - 1971. - Voi. 105 , no. 3 . - s. 976-983 . — PMID 4929286 .
  4. ↑ Murray RGE. 1992. Heimo Deinococcaceae. Julkaisussa The Prokaryotes, toim. 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. Deinococcus-sukuun kuuluvien säteilyä kestävien kokkien eristäminen ja tunnistaminen jätevesilietteistä ja eläinten rehuista  // Agricultural and Biological  Chemistry : päiväkirja. - 1983. - Voi. 47 , nro. 6 . - s. 1239-1247 . - doi : 10.1080/00021369.1983.10866087 .
  6. ↑ Mattimore, V.; Battista, JR (helmikuu 1996). "Deinococcus radioduransin säteilyvastus: ionisoivan säteilyn selviämiseen tarvittavat toiminnot ovat välttämättömiä myös pitkälle edenneen kuivumisen selvittämiseksi . " Journal of Bacteriology . 178 (3): 633-637. DOI : 10.1128/jb.178.3.633-637.1996 . ISSN  0021-9193 . PMC  177705 . PMID  8550493 .
  7. ↑ Friedberg, Errol C. DNA Repair and Mutagenesis  / Errol C. Friedberg, E. C. Friedberg, G. C. Walker ... [ ja muut ] . - ASM Press, 1995. - ISBN 9781555810887 .
  8. ↑ Minton, KW (heinäkuu 1994). "DNA-korjaus erittäin radioresistentissä Deinococcus radiodurans -bakteerissa" . Molekyylimikrobiologia . 13 (1): 9-15. DOI : 10.1111/j.1365-2958.1994.tb00397.x . ISSN  0950-382X . PMID  7984097 .
  9. ↑ Slade, Dea; Radman, Miroslav (maaliskuu 2011). "Oksidatiivisen stressin vastustuskyky Deinococcus radioduransissa" . Mikrobiologian ja molekyylibiologian arvostelut . 75 (1): 133-191. DOI : 10.1128/MMBR.00015-10 . ISSN  1098-5557 . PMC  3063356 . PMID  21372322 .
  10. ↑ Agapov, A.A.; Kulbachinskiy, AV (lokakuu 2015). "Stressiresistanssin ja geenisäätelyn mekanismit radioresistentissä Bacterium Deinococcus radioduransissa". biokemia. Biokemia . 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 ja Yong-Xue Liu (2014). Kojihapon suojaavat vaikutukset periferian vereen ja beaglekoirien selviytymiseen tappavalle gammasäteilyannokselle altistumisen jälkeen. Radiation Research, 182(6), 666-673. doi : 10.1667/RR13823.1
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 Radiochemistry and Nuclear Chemistry , G. Choppin, JO. Liljenzin ja J. Rydberg, kolmas painos, sivu 481, ISBN 0-7506-7463-6
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 Torakat ja säteily . Haettu 13. toukokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 30. syyskuuta 2012.
  14. ↑ Säteilyhuomautuksia: Säteilyvahingot ja annoksen mittaus (linkki ei saatavilla) . Haettu 13. toukokuuta 2006. Arkistoitu alkuperäisestä 30. syyskuuta 2012. 
  15. ↑ CDC:n säteilyhätätilanteet, akuutti säteilyoireyhtymä: tietolehti lääkäreille (linkkiä ei ole saatavilla) . Haettu 25. heinäkuuta 2012. Arkistoitu alkuperäisestä 30. syyskuuta 2012. 
  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. Säteilynsieto tardigradissa Milnesium tardigradum  (englanniksi)  // International Journal of Radiation Biology : päiväkirja. - 2006. - Voi. 82 , no. 12 . - s. 843-848 . - doi : 10.1080/09553000600972956 . — PMID 17178624 .
  17. ↑ R. G. Gosmanov, A. K. Galiullin, A. Kh. Volkov, A. I. Ibragimova. Mikrobiologia. - 2011. - S. 241. - 494 s. - 1500 kappaletta.

Kirjallisuus