Organisme radiorezistente

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită la 4 ianuarie 2020; verificările necesită 12 modificări .

Organismele radiorezistente sunt organisme care trăiesc în medii cu niveluri foarte ridicate de radiații ionizante . Radiorezistența este opusul radiosensibilității .

Contrar credinței populare, multe organisme au o radiorezistență uimitoare. De exemplu, în cursul studierii mediului, plantelor și animalelor din zona accidentului de la Cernobîl , s-a descoperit că, în ciuda nivelului ridicat de radiații, multe specii au supraviețuit complet imprevizibil. Studiile braziliene ale unui deal din statul Minas Gerais cu niveluri natural ridicate de radiații datorate depozitelor de uraniu au arătat, de asemenea, multe insecte , viermi și plante radiorezistente [1] [2] . Unii extremofili , cum ar fi bacteria Deinococcus radiodurans și tardigrades , sunt capabili să reziste la cea mai mare doză de radiații ionizante de ordinul a 5000 Gy [3] [4] [5] .

Radiorezistență dobândită

Radiorezistența poate fi indusă prin expunerea obiectului studiat la doze mici de radiații ionizante. Mai multe lucrări au descris un astfel de efect la drojdii , bacterii , protisti , alge , plante și insecte, precum și celule in vitro de mamifere și umane , animale de laborator. Acest lucru activează mai multe mecanisme de radioprotecție celulară, cum ar fi modificări ale nivelurilor anumitor proteine ​​​​citoplasmatice și nucleare , creșterea expresiei genelor , repararea ADN-ului și alte procese.

Multe organisme au mecanisme de auto-vindecare care sunt activate atunci când sunt expuse la radiații în anumite condiții. Două astfel de procese de auto-vindecare la oameni sunt descrise mai jos.

Devair Alves Ferreira a primit o doză mare (7,0 Gy) în timpul unei contaminări radioactive în Goiania și a trăit, în timp ce soția sa, care a primit o doză de 5,7 Gy, a murit. Cea mai probabilă explicație pentru aceasta este că și-a primit doza în doze mici pe o perioadă lungă de timp, în timp ce soția sa a fost mai mult în casă și expusă la radiații continue fără întrerupere, oferind mecanismelor de autovindecare din corpul ei mai puțin timp pentru reparați daunele cauzate de radiații. La fel, unii oameni care lucrau în pivnițele de la Cernobîl au primit doze de până la 10 Gy, dar le-au primit în părți mici, astfel încât radiațiile nu au avut un efect acut.

În experimente în radiobiologie , s-a descoperit că, cu cât doza de radiație iradiată cu un grup de celule este mai mare, cu atât este mai mic numărul de celule supraviețuitoare. În plus, s-a constatat că dacă celulele sunt iradiate cu radiații care nu au fost sub influența ei de mult timp, atunci radiația este mai puțin capabilă să provoace moartea celulelor. Corpul uman conține multe tipuri de celule, iar moartea unui țesut dintr-un organ vital duce la moartea acestuia. Multe decese rapide din cauza radiațiilor (3 până la 30 de zile) se datorează pierderii celulelor care formează celulele sanguine ( măduva osoasă ) și a celulelor sistemului digestiv care formează peretele intestinal .

În graficul de mai jos, este trasat un arc de doză/supraviețuire pentru un grup ipotetic de celule pentru cazurile în care celulele au avut sau nu timp să se recupereze. Pe lângă timpul de recuperare de la radiații, celulele acestor două grupuri se aflau în aceleași condiții.

Evoluția radiorezistenței

În ceea ce privește istoria evoluției și cauzalitatea, radiorezistența nu pare a fi o trăsătură adaptativă, deoarece nu există o presiune de selecție naturală documentată care să confere adaptabilitate la capacitatea organismelor de a rezista la doze de radiații ionizante în intervalul în care anumite specii extremofile au. s-a observat că supraviețuiește. Acest lucru se datorează în primul rând pentru că câmpul magnetic al Pământului îi protejează pe toți locuitorii săi de radiațiile solare ionizante și razele cosmice galactice, care sunt cele două surse principale ale acestui tip de radiații în sistemul nostru solar, inclusiv inclusiv toate sursele terestre cunoscute de radiații ionizante, cum ar fi radonul. gaz și radionuclizi primordiali din rocă, care sunt considerate a fi obiecte naturale cu niveluri ridicate de radiație, doza anuală de radiație naturală de fond rămâne de zeci de mii de ori mai mică decât nivelurile de radiații ionizante pe care le pot suporta multe organisme foarte radiorezistente.

O posibilă explicație pentru existența radiorezistenței este că este un exemplu de adaptare cooptată sau exaptare , unde radiorezistența poate fi o consecință indirectă a evoluției unei alte adaptări înrudite care a fost aleasă pozitiv de evoluție. De exemplu, o ipoteză sugerează că adaptarea la uscare cauzată de temperaturile extreme prezente în habitatele hipertermofilelor precum De inococcus radiodurans necesită combaterea leziunilor celulare aproape identice cu cele cauzate de radiațiile ionizante și că mecanismele de reparare celulară care au fost dezvoltate. pentru astfel de reparații pot fi folosite și pentru deteriorarea radiațiilor, permițând D. radiodurans să reziste la doze extreme de radiații ionizante. Expunerea la radiațiile gamma are ca rezultat deteriorarea ADN-ului celular, inclusiv modificări ale perechilor de baze azotate, deteriorarea coloanei vertebrale zahăr-fosfat și deteriorarea ADN-ului dublu catenar . Mecanismele extrem de eficiente de reparare a celulelor pe care unele specii de Deinoccocus, cum ar fi D. radiodurans, le-au dezvoltat pentru a repara celula după leziuni termice sunt, de asemenea, probabil să poată inversa efectele deteriorării ADN-ului cauzate de radiațiile ionizante, de exemplu prin punerea împreună. orice componente ale genomului lor. care au fost fragmentate de radiații. [6] [7] [8] [9] [10]

Medicamente care cresc radiorezistența

En:Ex-Rad (ON 01210.Na) este un agent puternic de protecție împotriva radiațiilor . Din punct de vedere chimic, este sarea de sodiu a 4-carboxistiril-4-clorbenzilsulfonei. În plus față de acest medicament, en:CBLB502 , amifostina ( en:amifostine ) „WR2721”, Filgrastim ( en:Filgrastim ) („Neupogen”), Pegfilgrastim ( en:Pegfilgrastim ) („Neulasta”), acid kojic [11] au proprietăți radioprotectoare .

Radiorezistență ereditară

Este bine stabilit că radiorezistența poate fi determinată genetic și moștenită în cel puțin unele organisme. Heinrich Nöthel, genetician la Universitatea Liberă din Berlin , a realizat cea mai amplă lucrare privind mutațiile de radiorezistență folosind musca comună a fructelor , Drosophila melanogaster , într-o serie de 14 publicații.

Radiorezistență în oncologia radiațiilor

Termenul „radiorezistență” este uneori folosit în medicină ( oncologie ) pentru celulele canceroase care sunt slab eliminate prin radioterapie . Celulele radiorezistente pot fie să posede ele însele această proprietate, fie să o producă ca răspuns la radioterapie.

Radiorezistență în diverse organisme

Tabelul de mai jos oferă informații despre radiorezistența la diferite specii. Există diferențe mari între datele obținute în diferite experimente, deoarece numărul de mostre utilizate este mic, în plus, uneori este imposibil să se controleze mediul în care au fost preluate datele (de exemplu, datele pentru oameni au fost preluate din bombardament ). din Hiroshima și Nagasaki ).

Doză letală de radiații, Gy
organism Doză letală LD 50 LD 100 Clasă/tărâm
Câine   3,5 (LD 50/30 zile ) [12]   mamifere
Uman 4-10 [13] 4,5 [14] 10 [15] mamifere
Şobolan   7.5   mamifere
Mouse 4,5-12 8,6-9   mamifere
Iepure   8 (LD 50/30 zile ) [12]   mamifere
Broasca testoasa   15 (LD 50/30 zile ) [12]   reptile
peștișor de aur   20 (LD 50/30 zile ) [12]   Peşte
Escherichia coli 60   60 bacterii
gandac rosu   64 [13]   Insecte
scoică   200 (LD 50/30 zile ) [12]   -
musculiță de oțet 640 [13]     Insecte
Amibă   1000 (LD 50/30 zile ) [12]   -
Braconidele 1800 [13]     Insecte
Milnesium tardigradum 5000 [16]     Eutardigrada
Deinococcus radiodurans 15000 [13]     bacterii
Thermococcus gammatolerans 30000 [13]     Archaea

DL50 este doza letală mediană, adică doza care ucide jumătate din organismele din experiment;
LD 100 este o doză letală care ucide toate organismele din experiment [17] .

Vezi și

Note

  1. ↑ Cordeiro, AR; Marques, E.K.; Veiga-Neto, AJ Radiorezistența unei populații naturale de Drosophila willistonitrăind într-un mediu radioactiv. (engleză)  // Mutation research : journal. - 1973. - Vol. 19 , nr. 3 . - P. 325-329 . - doi : 10.1016/0027-5107(73)90233-9 . — PMID 4796403 .
  2. ↑ Moustacchi, E. Inducerea de către agenți fizici și chimici a mutațiilor pentru radiorezistență în Saccharomyces cerevisiae  //  Mutation research : journal. - 1965. - Vol. 2 , nr. 5 . - P. 403-412 . - doi : 10.1016/0027-5107(65)90052-7 . — PMID 5878261 .
  3. ↑ Moseley BEB, Mattingly A. Repararea acidului dezoxiribonucleic transformator iradiat în tipul sălbatic și a unui mutant sensibil la radiații al Micrococcus radiodurans  //  Journal of Bacteriology : jurnal. - 1971. - Vol. 105 , nr. 3 . - P. 976-983 . — PMID 4929286 .
  4. ↑ Murray RGE. 1992. Familia Deinococcaceae. În Procariotele, ed. 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. Izolarea și identificarea cocilor rezistenți la radiații aparținând genului Deinococcus din nămolurile de canalizare și hrana animalelor  //  Chimie Agricolă și Biologică : jurnal. - 1983. - Vol. 47 , nr. 6 . - P. 1239-1247 . - doi : 10.1080/00021369.1983.10866087 .
  6. ↑ Mattimore, V.; Battista, JR (februarie 1996). „Radiorezistența Deinococcus radiodurans: funcțiile necesare pentru a supraviețui radiațiilor ionizante sunt, de asemenea, necesare pentru a supraviețui uscării avansate” . Jurnalul de bacteriologie . 178 (3): 633-637. DOI : 10.1128/jb.178.3.633-637.1996 . ISSN  0021-9193 . PMC  177705 . PMID  8550493 .
  7. ↑ Friedberg, Errol C. ADN Repair and Mutagenesis  / Errol C. Friedberg, E. C. Friedberg, G. C. Walker ... [ și alții ] . - ASM Press, 1995. - ISBN 9781555810887 .
  8. ↑ Minton, KW (iulie 1994). „Repararea ADN-ului în bacteria extrem de radiorezistentă Deinococcus radiodurans” . Microbiologie moleculară . 13 (1): 9-15. DOI : 10.1111/j.1365-2958.1994.tb00397.x . ISSN  0950-382X . PMID  7984097 .
  9. ↑ Slade, Dea; Radman, Miroslav (martie 2011). „Rezistența la stres oxidativ la Deinococcus radiodurans” . Recenzii de microbiologie și biologie moleculară . 75 (1): 133-191. DOI : 10.1128/MMBR.00015-10 . ISSN  1098-5557 . PMC  3063356 . PMID  21372322 .
  10. ↑ Agapov, A.A.; Kulbachinskiy, AV (octombrie 2015). „Mecanisme de rezistență la stres și de reglare a genelor în bacteria radiorezistentă Deinococcus radiodurans”. biochimie. Biochimie . 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 și Yong-Xue Liu (2014). Efectele protectoare ale acidului kojic asupra sângelui periferic și supraviețuirea câinilor Beagle după expunerea la o doză letală de radiații gamma. Radiation Research, 182(6), 666-673. doi : 10.1667/RR13823.1
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 Radiochimie și chimie nucleară , G. Choppin, JO. Liljenzin și J. Rydberg, ediția a treia, pagina 481, ISBN 0-7506-7463-6
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 Gândaci și radiații . Consultat la 13 mai 2006. Arhivat din original la 30 septembrie 2012.
  14. ↑ Note despre radiații: Daunele radiațiilor și măsurarea dozei (link nu este disponibil) . Consultat la 13 mai 2006. Arhivat din original la 30 septembrie 2012. 
  15. ↑ Urgențe de radiații CDC, Sindromul de radiații acute: O fișă informativă pentru medici (link nu este disponibil) . Preluat la 25 iulie 2012. Arhivat din original la 30 septembrie 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. Toleranța la radiații la tardigradul Milnesium tardigradum  (engleză)  // International Journal of Radiation Biology : jurnal. - 2006. - Vol. 82 , nr. 12 . - P. 843-848 . - doi : 10.1080/09553000600972956 . — PMID 17178624 .
  17. ↑ R. G. Gosmanov, A. K. Galiullin, A. Kh. Volkov, A. I. Ibragimova. Microbiologie. - 2011. - S. 241. - 494 str. - 1500 de exemplare.

Literatură