قرار گرفتن در معرض اشعه بخش ناتوان از زندگی مدرن است، از تصویربرداری پزشکی و درمان سرطان تا خطرات شغلی و تابش پس زمینه طبیعی است، در حالی که دوزهای پایین به طور کلی توسط دفاع سلولی بدن مدیریت می شود، قرار گرفتن طولانی مدت یا بالا در معرض آن می تواند این سیستم ها را به ویژه مکانیسم های تعمیر DNA که از یکپارچگی ژنتیکی محافظت می کنند، خنثی کند.

درک مکانیسم های اصلاح DNA

مکانیسم های تعمیر DNA مسیرهای بیوشیمی پیچیده ای هستند که به طور مداوم بر مولکول DNA نظارت و آسیب می کنند (بدون آنها، سلول ها جهش هایی را با نرخ های ناسازگار با زندگی جمع می کنند. مسیرهای تعمیر کلید شامل (FLT:0) ترمیم تصمیم گیری دو طرفه (BER) و خرابی (FLT1) برای تغییرات شیمیایی کوچک، [F:2nucleotide ex repair (NER) [Fance3]

این سیستم ها به طور قابل توجهی در شرایط عادی کارآمد هستند، اصلاح هزاران ضایعات در روز در سلول، با این حال، ظرفیت آنها محدود است. عوامل مانند سن، استرس اکسیداتیو و آسیب تجمعی از عوامل غیرسرطانی مانند تابش می توانند وفاداری را در طول زمان کاهش دهند، که منجر به جهش های مداوم و بیماری می شود.

چگونه تابش به DNA آسیب می زند

تابش یونیزاسیون (به عنوان مثال اشعه ایکس، پرتوهای گاما، ذرات آلفا و بتا) انرژی را در بافت ها ذخیره می کند که می تواند به طور مستقیم پیوندهای شیمیایی را در DNA تجزیه کند یا معمولاً، گونه های اکسیژن واکنشی (ROS) را از طریق رادیولیزوز آب تولید کند. ROS به پایگاه های DNA و ستون فقرات قند، تولید یک آرایه گسترده از ضایعات:

  • شکاف های بزرگ و بزرگ (SSBs): شکستن در یکی از دو رشته DNA معمولا به سرعت توسط مسیر تعمیر SSB تعمیر می شود.
  • شکاف های دو رشته (DSBs): شکستن در هر دو رشته است. DSBs خطرناک ترین ضایعات؛ اگر اشتباه کرده اند، آنها باعث بازسازی کروموزومی و بی ثباتی ژنومیک می شوند.
  • آسیب های هسته ای: پایگاه های Oxidized (به عنوان مثال، 8oxoguanine) که می تواند در طول تکثیر کد گذاری کند.
  • پیوندهای متقابل: پیوندهای کووالت بین رشته ها یا بین DNA و پروتئین ها، مسدود کردن تکثیر و رونویسی.

شدت آسیب به مقدار (FLT:0-فنی) دوز ، میزان دوز و نوع تابش بستگی دارد.

روابط مسئولیت پذیری

در دوزهای بسیار پایین، ماشین تعمیر می تواند بدون افزایش تغییرات دائمی، آسیب را کنترل کند. [۶] به عنوان دوز افزایش می یابد، احتمال ضایعات بدون وقفه یا خرابی افزایش می یابد. قرار گرفتن در معرض مزمن در نرخ دوز پایین ممکن است به سلول ها اجازه دهد زمان را برای ترمیم بین ضربه ها، اما در طول سال ها، خطاهای ظریف تجمع می کند.این اساس برای [F:0line no-thar] مدل (L) است که دارای برخی از خطر کوچک است.

پاسخ فوری سلولی به اشعه

در عرض چند ثانیه از قرار گرفتن در معرض اشعه، سلول ها یک شبکه سیگنال پیچیده را فعال می کنند تا آسیب را حس کنند و شروع به ترمیم کنند.پروتئین های کلیدی شامل (FLT:0) ATM (ataxia telangiectasia جهش یافته) DS ، که اهداف فسفری درگیر در چرخه سلول و تعمیر DNA، و [F:2/RNM پیچیده (RAF11) می شود.

پایان غیر قابل انکار (NHEJ)

NHEJ مسیر اصلاح غالب DSB در سلول های انسانی است که در طول چرخه سلول فعال است، به طور مستقیم اهداف شکسته را به عهده می گیرد، اغلب با از دست دادن چند نوکلئوتید سریع، NHEJ در پاسخ به اشعه، عوامل NHEJ مانند Ku70 / 80، DNA-PKcs، و DNA ase در طول زمان کوتاهی که ممکن است به سرعت کاهش یابد، اما کاهش سرعت کاهش می یابد.

Recombination (HR)

HR از یک خواهر کرومید به عنوان یک الگو برای ترمیم بافیدل استفاده می کند، و آن را تنها در مراحل S و G2 در دسترس قرار می دهد.این شامل BRCA1، BRCA2، RAD51 و دیگر پروتئین ها است که باعث می شود شکاف های دو رشته ای که پیچیده هستند یا در تکثیر برای ترکیبات اغلب نیاز به نقص HR دارند، مانند کسانی که در جهش های BRCA دیده می شوند و افزایش خطر سرطان.

ایستگاه های بررسی چرخه سلولی و Apoptosis

هنگامی که آسیب گسترده است، سلول ها بازرسی های بازرسی (G1/S، داخل، G2M) را فعال می کنند تا تکثیر را متوقف کنند و اجازه دهند ترمیم شوند.اگر تعمیر شکست بخورد، ممکن است تحت یک پاپتوز (مرگ سلولی برنامه ریزی شده) قرار بگیرند که توسط p53 تداخل می یابد، این پاسخ مانع از تکثیر سلول های آسیب دیده می شود، اما آپوپوز بیش از حد در بافت هایی مانند مغز استخوان یا سندرم تابش حاد می تواند باعث ایجاد شود.

اثرات طولانی مدت بر کارایی اصلاح DNA

قرار گرفتن در معرض اشعه مزمن یا مکرر به طور مداوم مکانیسم های تعمیر را مختل می کند. عوامل متعددی در این کاهش دخیل هستند:

  • قطع پروتئین های تعمیر: تقاضا مداوم می تواند آنزیم های کلیدی را به ویژه در سلول های بنیادی که به طور مکرر تقسیم می شوند، کامل کند.
  • تغییرات اپی ژنتیک: تابش می تواند تغییرات سنگ و متیلاسیون DNA را تغییر دهد، ژن های تعمیر مانند BRCA1 و MLH1 را خاموش کند.
  • اختلال عملکرد (Telomere) : [FLT 1 ] تابش سرعت تلومراز را افزایش می دهد که باعث تنگ شدن omeometivetive و بی ثباتی ژنومی می شود.
  • [در این میان] [و] [و] [و] [و]] در طول سال ها، حتی آسیب های سطح پایین، مخزنی از جهش هایی را ایجاد می کند که ظرفیت تعمیر را مختل می کند.

omic oxy به عنوان یک هالمارک از قرار گرفتن در معرض مزمن

بی ثباتی ژنومی افزایش میزان جهش ها و تشدید کروموزومی در سلول ها از اجدادی که از نو رشد کرده اند، می تواند برای بسیاری از نسل ها پس از قرار گرفتن در معرض اولیه، پدیده ای که در بازماندگان بمب های اتمی و بیماران رادیوتراپی مشاهده می شود، ادامه یابد.این بی ثباتی با ترمیم ناکارآمد مرتبط است و یک نیروی محرک در سرطان زاست.

پاسخ سازگار و هورموز

جالب توجه است که دوزهای پایین از اشعه گاهی اوقات می تواند یک پاسخ سازگار ایجاد کند، جایی که سلول ها نسبت به آسیب های بعدی مقاوم تر می شوند، این شامل تنظیم آنزیم های آنتی اکسیدانی و پروتئین های تعمیر است، اما اثر محافظتی کوچک و متناقض است و اجماع همچنان می گوید که خطر سرطان از هر گونه مزایای بالقوه از هاورمیوز بیشتر است.

نقش زمان و سن در دی ان دی دی ان ای

سن یک عامل حیاتی در چگونگی تاثیر تابش بر ترمیم DNA است. افراد جوان سلول های بنیادی فعال تر و سطوح بالاتر آنزیم های ترمیم دارند، اما بزرگسالان به سرعت بافت های تقسیم شده نیز آنها را در برابر اثرات سرطان زا آسیب پذیرتر می کنند (به عنوان مثال، سرطان دوران کودکی پس از سی اسکن).در مقابل، بزرگسالان مسن تر اغلب آسیب DNA و کاهش ظرفیت ترمیم را به دلیل:

  • [Downural of repair] ژن های تعمیر: ، تابش اپیوژنیک مربوط به عصر بر ATM، BRCA1 و دیگران تاثیر می گذارد.
  • سلول های پیر: سلول های پیر عوامل التهابی را که بیشتر به DNA آسیب می رسانند و ترمیم را مختل می کنند، پنهان می کنند.
  • اختلال عملکرد ضعیف: افزایش تولید ROS از میتوکندری افزایش می یابد به بار تعمیر اضافه می کند.

در نتیجه، قرار گرفتن در معرض اشعه در زندگی بعدی ممکن است سرعت بخشیدن به آسیب های مربوط به سن، از جمله سرطان، بیماری های قلبی عروقی و نورون را افزایش دهد.

اختلالات سلامت: سرطان و فراتر از آن

مهم ترین خطر طولانی مدت از پرتو سرطان است. مطالعات اپیدمیولوژیک بازماندگان بمب اتمی، کارگران هسته ای و بیماران دریافت رادیوتراپی افزایش وابسته به دوز روشن در بروز سرطان را ایجاد کرده اند، با تومورهای جامد که سال ها تا دهه ها پس از قرار گرفتن در معرض آن ها به نظر می رسد.

اثرات غیر سرطانی نیز با اختلال ترمیم مرتبط است. بی ثباتی ژنومی ناشی از اشعه رادیواکتیو به بیماری های قلبی عروقی (از طریق آسیب های جانبی)، آب مروارید و احتمالا کاهش شناختی از آسیب میکروواسکولیک مرتبط است. زمان بین قرار گرفتن در معرض و تجلی بیماری بر ماهیت مزمن تخریب تأکید می کند.

قابلیت پذیری فردی

پلی مورفیسم ژنتیکی در ژن های ترمیم (به عنوان مثال، XRCC1، ERCC2، ATM) می تواند خطر فرد را تغییر دهد، برخی از انواع کاهش بهره وری تعمیر، منجر به افزایش جهش بالا پس از عوامل سبک زندگی مانند سیگار کشیدن، رژیم غذایی و استرس اکسیداتیو نیز با آسیب های تابش، کاهش ارزیابی خطر.

استراتژی های حفاظتی و تحقیقات آینده

قرار گرفتن در معرض اشعه مینیمال محافظت از سنگ بنای محافظت است برای تصویربرداری پزشکی، اصل ALARA (به عنوان کم به عنوان قابل دستیابی) بهینه سازی دوز را هدایت می کند.سپرینگ، محدود کردن فرکانس اسکن و استفاده از روش های جایگزین (به عنوان مثال، سونوگرافی، MRI) کاهش دوز تجمعی.

برای کارگران و بیماران تحت پرتو درمانی، اقدامات حفاظتی شامل موارد زیر می شود:

  • [[۱] [۱۰] [۱] [۱۰] [۱] [۱۰]] [۱]] [۱۰] [۱]] [۱] [۱]] پیش بینی های سرب، یقه های تیروئید و صفحه نمایش های تلفن همراه.
  • ] نظارت بر عدم تقارن: [FLT 1 ] پیگیری قرار گرفتن در معرض تجمعی برای ماندن در محدوده های تعیین شده توسط سازمان هایی مانند ] کمیسیون بین المللی حفاظت از رادیولوژی (ICRP)[
  • داروهای محافظت کننده رادیویی، Amifostine و دیگر آنتی اکسیدان ها می توانند آسیب را کاهش دهند، اما عوارض جانبی آنها استفاده از آن را محدود می کند.

رویکردهای درمانی نوظهور

تحقیقات در حال بررسی راه هایی برای بهبود ترمیم DNA پس از تابش است. مولکول های کوچک که دستگاه خودپرداز را فعال می کنند یا تحریک HR را تحریک می کنند تحت بررسی قرار می گیرند. ژن درمانی برای بازگرداندن ژن های اصلاح معیوب، مانند تحویل یک BRCA1 عملکردی به بافت های پیشرفته سرطان، یک راه دور اما امیدوار کننده است.علاوه بر این، درک نقش میکروبیوم روده در تنظیم پاسخ ایمنی و ترمیم ممکن است منجر به مداخلات رژیم غذایی شود.

موسسه ملی سرطان و CDC [FLT3] ارائه اطلاعات به روز در مورد خطرات و حفاظت از تابش. مطالعات مداوم با استفاده از توالی سلول های تک و تصویربرداری پیشرفته نشان می دهد که چگونه اصلاح پویایی در طول زمان در سطح مولکولی، ارائه امید برای ایمنی تابش شخصی.

نتیجه گیری

تاثیر اشعه بر مکانیسم های تعمیر DNA انسانی عمیق و وابسته به زمان است. قرار گرفتن در معرض حاد باعث می شود پاسخ های فوری، اغلب موثر تعمیر، اما قرار گرفتن در معرض مزمن یا بالا به طور مداوم کاهش ظرفیت تعمیر، منجر به تجمع جهش، بی ثباتی ژنومی، و افزایش خطر ابتلا به بیماری، باعث تقویت این اثرات، ایجاد افراد مسن تر آسیب پذیر تر در حالی که استراتژی های حفاظتی ضروری هستند، تحقیقات در حال بهبود وفاداری در آینده و بهبود آن است - ما فقط در درک خطر حیاتی در زندگی روزمره و جلوگیری از آن، و بهبود آن، و بهبود آن، و بهبود آن، می کنیم.