Радиационная биофизика. Детерминированные и стохастические, соматические и генетические эффекты облучения. (Лекция 3)
Содержание
- 2. Детерминированные и стохастические, соматические и генетические эффекты облучения
- 3. Детерминированные и стохастические эффекты облучения. Определения Детерминированные (нестохастические) эффекты облучения (детерминированный – определенный, причинно обусловленный предшествующими
- 4. Детерминированные эффекты облучения. Примеры Детерминированные эффекты облучения возникают, главным образом, в результате гибели клеток, приводящей к
- 5. Стохастические эффекты облучения. Примеры Стохастические эффекты облучения возникают в результате мутагенного действия ионизирующего излучения, т.е. когда
- 6. Соматические и генетические эффекты облучения. Определения Соматические эффекты облучения (от греч. sṓma – тело) – вредные
- 7. Как соотносятся между собой детерминированные и стохастические, соматические и генетические эффекты
- 8. Генетические эффекты облучения у человека До настоящего времени не найдены радиационно-индуцированные наследственные эффекты в потомстве облученных
- 9. Дозовые кривые выживаемости клеток. Теория мишени. Радиочувствительность разных стадий клеточного цикла
- 10. Кривые выживаемости клеток Кривые выживаемости культивируемых клеток в обычных (т.е. линейных) координатах, в которых по оси
- 11. Какие клетки считаются выжившими? Выжившими считаются клетки, непотерявшие клоногенной способности. Под клоногенной (т.е. колониеобразующей) способностью понимают
- 12. Сравнение кривых выживаемости клеток при действии ядов и ионизирующего излучения Наличие подобного рода зависимости выживаемости клеток
- 13. Кривая выживаемости клеток при действии ядов Кривые выживаемости клеток, получаемые при действии химических агентов, характеризуются наличием
- 14. Форма кривых выживаемости клеток при действии излучения не может быть объяснена индивидуальными различиями клеток На кривых
- 15. Теория «точечного тепла». Основные положения В основе «биофизического» направления лежала «теория точечного тепла», разработанная Дессауэром (Dessauer)
- 16. Форма кривых выживаемости клеток при действии излучения объясняется вероятностным характером действия излучения на жизненно важные области
- 17. Фридрих Дессауэр (Friedrich Dessauer, 1881-1963) – известный немецкий физик, биофизик, изобретатель, предприниматель, публицист, философ, политический деятель.
- 18. Два фундаментальных положения в радиобиологии В 20‑30‑е годы прошлого столетия основные идеи теории «точечного тепла» получили
- 19. Принцип попадания Принцип попадания может быть сформулирован следующим образом: Поглощение энергии в облучаемом объеме происходит в
- 20. Принцип мишени Принцип мишени может быть сформулирован следующим образом: Клетка имеет в своем составе как исключительно
- 21. Мишени: какие они могут быть и сколько их может быть в клетке? Чисто теоретически можно представить,
- 22. Простейшие модели, описывающие кривые выживаемости Для описания кривых пострадиационной выживаемости клеток используют различные математические модели. Двумя
- 23. Имеет ли смысл использовать более сложные многоударные-многомишенные модели? Использовать другие более сложные многоударные-многомишенные модели (основанные на
- 24. Одноударная-многомишенная модель — чисто формальное использование На практике во многих случаях для описания кривых выживаемости клеток
- 25. Одноударная-многомишенная кривая (1) Исходные допущения для одноударной-многомишенной модели: Каждая клетка имеет n одинаковых мишеней. Для поражения
- 26. Одноударная-многомишенная кривая (2) преобразуется в следующее: После логарифмирования получаем: Т.о., при D → ∞ кривая выживаемости
- 27. Одноударная-одномишенная кривая – частный случай одноударной-многомишенной кривой Если число мишеней n=1, то уравнение преобразуется в следующее:
- 28. Параметры, характеризующие кривые выживаемости с «плечом» n – экстраполяционное число – определяется как значение ординаты точки
- 29. Взаимосвязь D0, Dq и n Параметры D0, Dq и n связаны друг с другом следующим соотношением:
- 30. Параметры, характеризующие кривые выживаемости без «плеча» Для описания кривой выживаемости, не имеющей плеча, используется величина: Для
- 31. Форма кривой выживаемости клеток Итак, в общем виде кривая выживаемости клеток в полулогарифмическом масштабе состоит из
- 32. О чем говорит наличие плеча и величина Dq? В соответствии с теорией мишени наличие плеча говорит
- 33. От чего зависит наличие «плеча» на кривых выживаемости клеток? В целом наличие (и величина) «плеча» на
- 34. Зависимость наличия «плеча» от вида ионизирующего излучения Кривые выживаемости клеток, имеющие четко выраженное «плечо», могут наблюдаться
- 35. Зависимость наличия плеча от облучаемого объекта Если кривые выживаемости клеток после облучения редкоионизирующим излучением не имеют
- 36. Молекулы ДНК – основная клеточная мишень для ионизирующего излучения Что же является основной клеточной мишенью при
- 37. Радиочувствительность разных стадий клеточного цикла
- 38. Клеточный цикл Пролиферирующие клетки эукариот в своем развитии проходят несколько фаз, совокупность которых получила название клеточного
- 39. Интерфаза S-фаза (от слова synthesis – синтез) – синтетическая фаза, в течение которой основным событием в
- 40. Продолжительность фаз клеточного цикла Митоз – наиболее короткая фаза (от 0,5 до 1,5 час. – обычно
- 41. Продолжительность фаз клеточного цикла у 2-х часто используемых линий клеток, культивируемых in vitro Наиболее характерный пример
- 42. G0-фаза В медленно обновляющихся тканях большинство клеток находится в т.н. G0-фазе – фазе покоя, когда после
- 43. Синхронизация клеток Обычная популяция пролиферирующих клеток включает клетки, находящиеся на разных стадиях клеточного цикла: в митозе,
- 44. Радиочувствительность клеток на разных стадиях клеточного цикла (1) Изменение радиочувствительности клеток по фазам цикла исследовано для
- 45. Исключения из общих закономерностей Описанные выше закономерности о радиочувствительности разных стадий клеточного цикла нельзя, однако, полностью
- 46. Кривые выживаемости клеток на разных стадиях клеточного цикла (Sinclair, 1968, 1970) Варьирование радиочувствительности клеток в течение
- 47. Как сильно различается выживаемость клеток, облученных на разных стадиях клеточного цикла? Из приведенного рисунка можно рассчитать,
- 48. Вызванное облучением перераспределение клеток между фазами клеточного цикла можно использовать в качестве важного сенсибилизирующего фактора Эффект
- 49. Прямое и непрямое (косвенное) действие ионизирующих излучений. Радиолиз воды. Антиоксидантные защитные системы
- 50. Теория мишени - так ли всё в действительности? В 30-е гг. прошлого века теория мишени, базирующаяся
- 51. В начале 1940-х гг. Уолтер Дейл (Walter Dale) проводил эксперименты с облучением разбавленных растворов различных ферментов
- 52. Прямое и непрямое (косвенное) действие ионизирующих излучений В результате исследований Дейла и других исследователей было установлено,
- 53. При прямом действии излучения с ростом концентрации растворенных молекул (т.е. с увеличением количества мишеней) число пораженных
- 54. При непрямом действии излучения лимитирующим параметром для появления поврежденных молекул в некотором концентрационном диапазоне является не
- 55. Непрямое действие преобладает только в разбавленных растворах Иными словами отсутствие зависимости числа поврежденных молекул от концентрации
- 56. Сравнение радиационных эффектов при облучении макромолекул в растворенном и сухом состоянии В качестве критерия для оценки
- 57. Обычно в растворенном в воде состоянии макромолекулы на несколько порядков более чувствительны к облучению, чем в
- 58. Представления о вкладе непрямого действия излучения в лучевое поражение клетки существенно трансформировались со времени их возникновения
- 59. Рассмотрим теперь основные активные продукты, образующиеся при радиолизе воды и обеспечивающие осуществление непрямого действия ионизирующего излучения.
- 60. Радиолиз воды (1) I. Если энергия кванта ионизирующего излучения составляет более 12,56 эВ, происходит ионизация молекулы
- 61. Образовавшийся электрон может также стабилизироваться до относительно долгоживущего состояния, известного под названием «гидратированный электрон» (е–aq, или
- 62. Что такое свободные радикалы? Свободные радикалы – это нейтральные частицы (молекулы или осколки молекул), которые содержат
- 63. II. Если энергия кванта ионизирующего излучения менее 12,56эВ, но более 7 эВ, молекула воды переходит в
- 64. Вторичные продукты радиолиза воды, образовавшиеся при рекомбинации радикалов При рекомбинации радикалов Н• и ОН• возникают вторичные
- 65. В области рН от 3 до 10 радиационно-химический выход G (т.е. кол-во радикалов или др. продуктов,
- 66. При наличии в воде растворенного кислорода O2 количество возможных продуктов, образующихся в результате радиолиза воды возрастает.
- 67. В целом, наибольшее биологическое значение имеют следующие весьма химически активные продукты радиолиза воды: Наиболее важные продукты
- 68. Как видно из вышеприведенной схемы, среди основных продуктов радиолиза воды есть и радикалы (радикал водорода, гидроксильный
- 69. Продукты радиолиза воды могут диффундировать от места образования к жизненно важным молекулам клетки и вызывать их
- 70. Образовавшиеся в этих реакциях свободные радикалы биомолекул могут привести: к внутримолекулярным перестройкам этих молекул (т.е. к
- 71. Продукты радиолиза воды не являются чем-то необычным для клетки! И радикальные, и нерадикальные продукты, образующиеся при
- 72. Важность антиоксидантных систем Для предотвращения избыточного накопления АФК и интенсификации деструктивных окислительных процессов в организме имеется
- 73. В клетках можно выделить 3 уровня эндогенных защитных ресурсов, предназначенных для обеспечения сохранности нативного состояния клеток
- 74. Антиоксидантные системы Ферментативные (белковые) антиоксидантные системы Низкомолекулярные антиоксиданты Водорастворимые (восст. глутатион, аскорбат и др.) Липорастворимые (α-токоферол,
- 75. Общая схема взаимных превращений АФК
- 76. Низкомолекулярные антиоксиданты Одним из механизмов антиокислительного действия низкомолекулярных антиоксидантов является перехват активных свободных радикалов с образованием
- 77. Полиморфизм супероксиддисмутазы СОД Mn-СОД (в матриксе митохондрий) Cu,Zn-СОД (в межмембранном пространстве митохондрий и цитоплазме) EC-СОД (внеклеточная
- 78. Церулоплазмин Транспорт и запасание меди в организме Окисление железа: 4Fe2+ + 4H+ + O2 → 4Fe3+
- 79. Каталаза Катализирует превращение перекиси водорода в воду: В клетках каталаза локализована, главным образом, в пероксисомах (до
- 80. Глутатионпероксидаза (GPx) Глутатионпероксидаза является одним из важнейших антиоксидантных ферментов, т.к. осуществляет детоксикацию не только перекиси водорода
- 81. Глутатионпероксидаза (GPx) осуществляет детоксикацию перекиси водорода H2O2 (до H2O) и органической гидроперекиси ROOH (до соответствующего спирта
- 82. Селен-содержащие GPx Неселеновые GPx (глутатион-S-трансферазы [GSTs]) Цитозольная (клеточная) GPx (cGPx или GPx-1) GPx гидроперекисей фосфолипидов (PhGPx
- 83. Глутатиопероксидаза гидроперекисей фосфолипидов (PhGPx) PhGPx (в отличие от других форм) способна восстанавливать гидроперекиси жирных кислот фосфолипидов
- 84. Восстановленный глутатион – важнейший компонент антиоксидантной защиты В глутатионпероксидазной системе вторым по важности компонентом после глутатионпероксидазы
- 85. Основные функции глутатиона в клетке Антиоксидантная защита Редокс-регуляция активности тиол- или дисульфид-содержащих низкомолекулярных регуляторных белков Участие
- 86. Восстановленный глутатион – важнейший небелковый тиол в клетке Внутриклеточные концентрации восстановленного глутатиона (GSH) являются весьма высокими
- 87. Гемоксигеназа NADPH NADP+ O2 CO Fe2+ Heme oxygenase Biliverdin Гемоксигеназа – это фермент, который окисляет гем
- 88. Полиморфизм гемоксигеназы
- 89. Почему гемоксигеназу относят к антиоксидантным ферментам? Для ответа на этот вопрос рассмотрим подробнее исходный субстрат (гем)
- 90. Гем и его основные функции в организме Гем является составной частью – т.н. простетической группой многих
- 91. Свободный гем – сильный прооксидант Время жизни молекул белков (в том числе и гемопротеинов) в организме
- 92. Биливердин превращается в билирубин Biliverdin NADPH NADP+ Biliverdin reductase Bilirubin Conjugation Excretion Oxygen free radicals (OFR)
- 93. Гемоксигеназа – антиоксидантный фермент Таким образом, гемоксигеназа участвует в превращении гема (сильного прооксиданта) в билирубин (сильный
- 95. Скачать презентацию