שינויים הנגרמים קרינה במטבוליזם ובייצור אנרגיה

חשיפה לקרינה גורמת לשינויים עמוקים במטבוליזם התאי ובייצור האנרגיה, המשפיעה ביסודה על הישרדות תאים, תפקוד וגורל. שינויים אלה הם מרכזיים להבנת ביולוגיה של קרינה, עם השלכות משמעותיות הן על הגנה מפני קרינה והן על רפואת סרטן.התעלמות קרינה (IR) פוגעת ביו-מולקולות ישירות ובאמצעות מינים תגובתיים (ROS), מה שמוביל לשכפול מטבולי שיכול להוביל למוות או למניעה זו.

Mitochondrial Dysfunction ו- Energy Loss

מיוצ'ונדריה הם מטרות עיקריות של נזק קרינה בשל קרבתם לייצור ROS אנדוגני וחוסר שלוות מגן.תפקוד מיטוכונדריאלי מושרה קרינה הוא נהג קריטי של הפרעה מטבולית.התוצאות משתרעות מעבר ל-ATP depletion, הכוללות אותות משתנים, סידן homeostasis, ומת תאים מתוכנתים.

מכניזם של נזקי מינוכוני

קרינת אינינג גורמת נזק ישיר ועקיף לדנ"א מיטוכונדרי (mtDNA), אשר מקודמת ענישה חיונית של שרשרת התחבורה האלקטרונית (ETC) קיבולת תיקון mtDNA מוגבלת, מה שהופך את mitochondria פגיעים לדלקת חמצון מתמשכת כמו גם סגסוגת חמצון: 0ensicated של דם מושפעת, בנוסף, קרינה יכולה לקלקל את הפוטנציאל של LTrial membran, creistae-2, ולפגוע במבנה הנשימה המורכב של דם, כמו גם כן.

Oxidative Phosphorylation

כאשר זרחן חמצון (OXPHOS) נפגע, ייצור ATP טיפות בחדות ביקוש אנרגיה. תאים עם נשימות בישול גבוה - כגון נוירונים, קרדיוציטים, וכמה תאים גידול - חווים משבר אנרגטי חמור, זה bioenergetic כשל יכול לגרום autophagy, או תאים neticd (Nexicial cell) ל-ALTs) ו-ATPigic Dispgic Dispgic (Ric Dispvd) ל-APTed) ל-ATP (אנרגימנטיקה (D) ל-ATP (R) ל-ATP) ל-ATPD) ל-ATPD) ל-ATP (D) ל-ATP (אנרגיהחומרים נוספים של ® (D) נזקירידיביים נוספים של ® (D) ל-ATPD) עלולים נוספים של ® (R.

חידוש מטאבולי: התמורה לג'יקוליס

תאים מעודיים בדרך כלל להציג מתג מטבולי מ OXPHOS לגליקוזה אירובית, בדומה אפקט Warburg שנראה בתאי סרטן.שינוי זה מודחק על ידי מספר גורמי תעתיק תגובתיים לחץ וkinases. בעוד גליגליזה מניבה פחות ATP למולקולה גלוקוז, זה יכול להיות מוסדר במהירות כדי לקיים דרישות אנרגיה ומספקת biosyntic עבור תהליכים ביניים.

אפקט Warburg-Like in Irradiated Cells

קרינה יכולה לגרום לייצוב של hypoxia-inducible factor 1α (HIF-1α) אפילו בתנאים נורמולוגיים, באמצעות מעכב ROS-mediaed של הידרוקסיאזס Prolyl. HIF-1α upregulates glycolytic AMPs (GLUT1, HK2KL, LDL), ודכא pyrate לתוך מחזור phenic DGFase (GFly) שפועל גם כן, 153-Fly מופעל על ידי תאים:

המונחים: metabolic Shift

ההסתמכות המוגברת על גליגליוזיס מובילה לייצור לקטפט גבוה וחומצה של המיקרובירון התאי.חומצה זו עלולה לפגוע בתיקון DNA, לקדם חוסר יציבות גנטית, ולקבוע תפקוד תא החיסון. יתר על כן, הדחף של חמצון גלוקוז מספק גם את ה- NADH ו-FADHFLT:02FLT:1 אספקת E, אשר עשוי להניב במהירות את הפחתת ה-ATPN.

זנים חמצן תגובתיים ו-Oxidative Stress

ROS מושרה קרינה אינם רק תוצרי לוואי; הם משמשים כמולקולות איתות, אבל יכול להציף את יכולת נוגדי חמצון אם נוצר עודף.המשחק בין שינויים מטבוליים לבין ייצור ROS מעצב את התגובה התאית לדיכאון.

מקורות של ROS לאחר קרינה

ROS ראשוני (למשל, רדיקלים הידרוקסיל, סופר-חמצני) מיוצרים בתוך שניות של חשיפה לקרינה באמצעות גליזה רדיורית מים.שנית ROS מתעוררת מ mitochondria פגום, NADPH oxidas (NOX) מופעל על ידי קולטנים של גורמי צמיחה, ושינו את תעבורת אלקטרון.FLT:0Michondrial תפקוד הופך למקור מתמשך של ROSFLTs ו- 1 שעות מתוחכמות נוספות,

Redox Signaling and Fate החלטות

רמות ה-Surate נמוכות (נמוכות ל-Nrf2/ARE ו-NF-lawB, אשר מרחיבות אנזימים נוגדי חמצון (על-חמצני demutase, Catalase, glutathione peroxidase) עם זאת, רמות ROS גבוהות מעוררות דלקת או ferroptosis, צורה לא-פוטית של מוות תלויות חום כגון oxe) לאפקטים של אלקטרו-חמצן:

תגובות הגנתיות והתאמה מטאבולית

תאים עולים תגובה מתח משולבת לנזק קרינה הכולל שינויים תמלילים ופוסט-טרנסלציה לשחזר את ההומוסטזה.הבנת תוכניות הסתגלות אלה חיונית לקביעת רגישות רדיו.

הגנה מפני חמצון

[הגורם המתעתד Nrf2 הוא הרגולטור של התגובה נוגד חמצון.תחת התנאים הבכיים, Nrf2 נשמר ב-cytoplasm על ידי Keap1; מתח או שינוי אלקטרופילי של Keap1 משחרר Nrf2, אשר לאחר מכן עובר לגרעין ומניע ביטוי של אנזימים מטוהר (למשל, LT: ; גנטיקה של NF1FER2Fregtulation, , מוטציות של תאים אלה, RV2FERR2FERV2FLT).

בדיקות DNA ו- Metabolic Checkpoints

(המצב המטבולי משפיע ישירות על יכולת תיקון ה-DNA.ATP Powers לתקן אנזימים (למשל, PARP, DNA-PK, ATM) NAD+ (מצטבר ל- PARP ול- Sirtuins) הוא נצרך במהירות לאחר קרינה; המחיקה שלו פוגעת בתיקון ויכולה לגרום למשבר אנרגיה מטבולי (SIK1, SIRT3) לקשר חילוף חומרים ל-DNA על ידי deaceibemi, ותיקון תהליכים של חומרים מטבוליים ותיקון של ATP) לתהליכים מטבוליים (DIFSD.

בדיקות קליניות ל- Cancer Radiotherapy

פרצות מטבוליות שהוצגו על ידי קרינה מציעות דרכים חדשות לשיפור התוצאה הטיפולית.שלב תרפיה עם סוכנים שממקדים חילוף החומרים אנרגיה או איזון החמצן האדום יכול לשפר את הרג תאי הגידול תוך ספיגה של רקמות נורמליות.

מטרתה של Metabolism כדי לשפר את הרגישות של רדיו

(הופנה מהדף glycolysis (למשל, 2-deoxy-FLT:0DigtureFLT:1-glucose, 3-bromopyruvate) הראו הבטחה קלינית על ידי תאים סרטניים רעבים של ATP. Alternatively, תרופות שחוסמות יצוא (מעכבי MCT1) או גלוטנוזה סינתטית (B-839) יכולות לייעל את הגמישות המטבולית של ה-NVID) ולצמצם את ה-FIDFiOS (R)

« « « שקיפות רגילה ו Mitigation

שינויים מטבוליים הנגרמים על ידי קרינה משפיעים גם על רקמות בריאות, לתרום להשפעות חמורות ומאוחרות כגון fibrosis, ירידה קוגניטיבית, ו- cardiac לקויות.אסטרטגיות להגן על תאים רגילים כוללות התערבויות תזונתיות (למשל, דיאטה קטוגנית, הגבלת קלוריות) כי שינוי חילוף החומרים התאיים הרחק גליגליזה ולהפחית את הנזק החמצן שלהם.

קווי עתיד וגבולות מחקר

(הטכנולוגיות המתפתחות כגון metabolomics, ניתוח פלוקס, וריצוף תאים בודדים חושפים את ההטרוגניות של תגובות מטבוליות מושרה קרינה.יש עניין גובר בתפקיד המיקרו-סביבה של הגידול - כולל הערכות הקשורות לסרטן עבור fibroblasts, מעכבי חיסון, המיקרוביאום המטבולי - בעיצוב התגובה המטבולית לקרינה:0Immunosicial) כמו פונקציות דלקתיות סרטן (דלקתיות) עם סרטן (דלקת ריאות) או טיפוליות) עם טיפוליות (דלקתיות) של סרטן (PTicial) כגון:

Key Resources: For a comprehensive review on mitochondrial radiation damage, see Azzam et al., 2019 in Mitochondrion. The role of metabolism in radioresistance is discussed in Tang et al., Nature Reviews Clinical Oncology. Clinical trials of metabolic radiosensitizers are cataloged at ClinicalTrials.gov.(ב) .