放射線が時間をかけて人間の Dna 修復メカニズムに影響する方法

これらのシステムは、細胞ごとの1日あたりの数千の病変を修正し、通常の条件下で、著しく効率的です。しかし、その能力は有限です。放射線のような出生物質からの年齢、酸化ストレス、および累積的な損傷などの要因は、永続的な変異と病気につながる、時間をかけて修復の忠実度を劣化させる可能性があります。

放射線被害のDNA

イオン化放射線(例えば、X線、ガンマ線、アルファおよびベータ粒子)は、組織内のエネルギーを堆積し、DNA内の化学結合を直接分解したり、より一般的に、水放射分解による反応酸素種(ROS)を生成したりすることができます。 ROS攻撃DNAベースと糖リン酸バックボーン、広範囲の病変を作り出します。

• [単鎖の壊れ目(SSB):[ 2つのDNAの鎖の1つに壊れ目。これらは通常 SSBの修理経路によってすぐに修理されます。
• [ダブルストランドブレイク(DSB):[)両方のストランドの休憩。 DSBは最も危険な病変です。 誤った場合は、染色体配置とゲノムの不安定性を引き起こします。
• ベースダメージ:]] 再変換中にコードを識別できる酸化ベース(例えば、8-オキソグアニン)。
• クロスリンク:]] ストランドとDNAとタンパク質の間の同等な結合、転写と複製をブロックします。

ダメージの重度はの放射線量、線量率、放射線の種類によって異なります。アルファ粒子などの高線形エネルギー転送(LET)放射線は、特に修復システムにとって困難であるクラスター化された損傷を引き起こします。

ドーズ・レスポンスの関係

非常に低い線量で、修理機械類は永久的な変更を貯えることなく損傷を扱うことができます。線量が増加すると、修理されていないか、または修理された損害の確率は上がります。低い線量率の慢性の露出は打撃間の修理に細胞の時間を許可するかもしれませんが、数年にわたって、微妙な間違いは蓄積します。これはのための基礎です:線形無しきしき(LNT)モデルは、放射線保護で使用されるか、線量が低いと仮定します。それはある程度の危険性レベルを運ぶために、ある。

放射線に対する細胞反応の即時化

放射線曝露秒以内に、細胞は、損傷やイニシエイト修復を感知するために複雑な信号ネットワークを活性化します。キータンパク質には、[ATM(ataxia telangiectasia変異)キナーゼ、細胞周期の逮捕とDNA修復に関与するリングリレートターゲット、および]MRN複合体(MRE11-RAD50-NBS1)、DSBを終了します。

非Homologous End Joining (NHEJ) - ノンホモログエンド エンゲージメント (NHEJ)

NHEJは、細胞サイクル全体でアクティブに、ヒト細胞におけるDSB修復経路です。 細胞のサイクルを通るのは、しばしば、数の核化物の損失で壊れた端を直接結集します。 急激に、NHEJは誤差傾向にあります。 放射線反応では、K70/80、DNA-PKcs、およびDNA ligase IVなどのNHEJ因子は数分で採用されています。 この迅速な修理は、即時細胞の死を減少させるが、時間の経過とともに蓄積する小さな削除を導入する可能性があります。

法則的な和解 (HR)

HRは、SとG2フェーズでのみ利用可能な高忠実度修復のためのテンプレートとして姉妹クロマティドを使用しています。 これは、BRCA1、BRCA2、RAD51、およびその他のタンパク質を含みます。 放射線誘発された二重ストランドの休憩は、複雑であるか、レプリケーションフォークで起こることは、多くの場合、HRを必要とします。 そのようなBRCA変異で見られるようなHRの欠陥、放射線に対する感度を高め、癌の危険性を高めます。

細胞サイクルチェックポイントとアポトーシス

損傷が広範囲であるとき、細胞は、増殖を一時停止し、修理を可能にするために、細胞がチェックポイント(G1/S、intra-S、G2/M)をアクティブにします。修理が失敗すると、それらはp53によって媒介されるアポトーシス(プログラムされた細胞死)を受けているかもしれません。この応答は、損傷した細胞が複製から防ぎますが、骨髄や腸ライニングのような組織の過剰なアポトーシスは急性放射線症候群を引き起こす可能性があります。

DNA修復効率に関する長期効果

慢性または繰り返し放射線曝露は、進行的に修復メカニズムを損ないます。いくつかの要因は、この低下に貢献します。

• ]修復タンパク質の枯渇:[永続的な要求は、特に頻繁に分割する幹細胞で、キーの酵素を排出することができます。
• Epigenetic変更:]放射線は、BRCA1やMLH1などの修復遺伝子をシレンシング、ヘストン修正とDNAメチル化を変更することができます。
• テロメア機能障害:[放射線は、テロメアの短縮を加速し、レプリカ的な感度とゲノムの不安定性をトリガーします。
• 絶え間ない損害の蓄積:] 長年にわたり、低レベルの損傷が圧倒的な修理能力の変異の貯蔵所を生み出します。

慢性曝露の角としてのゲノムの不安定性

ゲノムの不安定性は、照射された先祖から降下された細胞の変異および染色体異常の上昇率です。それは、初期曝露後、原子爆弾および放射線療法患者の生存者で観察された現象を、多くの世代のために持続させることができます。この不安定性は機能的な修復にリンクされ、発癌性症の駆動力です。

適応応答とホルムシス

興味深いことに、放射線の低用量は、細胞がその後の損傷に対してより耐性になる適応反応を誘発する場合があります。 これは、抗酸化酵素の増量とタンパク質の修復を含みます。 しかし、保護効果は小さくて矛盾している、そして、コンセンサスは癌の危険性が増大するという残っています。

DNA修復の時代と時代の役割

放射線がDNA修復にどのように影響するかの年齢は重要な要因です。若い個人は、よりアクティブな幹細胞と修理酵素のより高いレベルを持っていますが、それらの急速に分裂組織も、それらに癌性効果(例えば、CTスキャン後の小児癌)により脆弱なものになります。対照的に、高齢者はしばしばDNA損傷を蓄積し、修復能力を削減しました。

• 修理遺伝子の解読:[]] 経年関連エピジェネティックサイレンシングはATM、BRCA1、その他に影響を及ぼします。
• ] 強度細胞:] 増損性細胞は、DNAを損傷し、修復を損なう炎症因子を分泌します。
• []Mitochondrial機能障害:[] 老化ミトコンドリアからROS生産が修理負担に加わりました。

その結果、後期の放射線曝露は、がん、心血管疾患、神経変性などの年齢関連の病理を加速する可能性があります。

健康への影響:がんとがん

放射線から最も重要な長期リスクはがんです。原子爆弾生存者、原子力労働者、放射線療法を受ける患者の疫学的研究は、放射線療法を受ける患者は、放射線治療後の数年を10年目にする固体腫瘍が、癌発生の明確な線量依存増加を確立しました。アタキア・テランギクシスまたはニジメゲン遮断症候群を含む修復欠乏症の個人は、高感度です。

不癌性の影響も修復障害にリンクされています。放射線誘発性ゲノムの不安定性は心血管疾患(内因性損傷による)、白内障、およびマイクロ血管損傷からおそらく認知低下に貢献します。暴露と病気の症状の間の時間遅れは、修復劣化の慢性的な性質を強調します。

個々の感受性

修復遺伝子における遺伝的多形態症(例えば、XRCC1、ERCC2、ATM)は、個々のリスクを変更することができます。特定の変形は、放射線後のより高い変異負荷につながる、修理効率を低下させます。喫煙、ダイエット、および酸化ストレスなどのライフスタイル要因は、放射線被害と相互作用し、リスク評価を合成します。

保護戦略と未来研究

放射線曝露を最小限に抑えるには、保護の角石が残っています。医療用画像は、ALARA(合理的な達成可能な限り低い)の原則は、線量の最適化を導きます。 保護、スキャン頻度を制限し、代替方法(例、超音波、MRI)を使用して、累積線量を削減します。

放射線労働者や放射線療法を受ける患者のために、保護措置は次のとおりです。

• ] 物理シールド:[ リードエプロン、甲状腺の首輪、およびモバイル画面。
• [ 放射線監視:[]] ラジオ保護に関する国際委員会 [[] のような組織によって設定された限界以内に滞在するために累積的な曝露を追跡する].
• 放射線保護薬:]アミオチンおよび他の酸化防止剤は、損傷を減らすことができますが、それらの副作用の制限の使用。

治療的アプローチを生成

研究は、放射線後にDNA修復を強化する方法を探しています。ATMをアクティブにしたり、HRを刺激する小さな分子は調査中である。遺伝子治療は、機能的なBRCA1をがんに及ぼすなどの欠陥修復遺伝子を回復させるための遺伝子治療は、遠いが有望な手段です。さらに、免疫反応と修復の変形における腸微生物の役割を理解することは、栄養介入につながる可能性があります。

国立がん研究所とCDC]は、放射線リスクと保護に関する最新の情報を提供します。 単一セルシーケンシングおよび高度なイメージングを使用しての研究を経ることは、修復が分子レベルで時間をかけて変化する方法を明らかにし、パーソナライズされた放射線安全のための希望を提供します。

コンテンツ

放射線の人間のDNA修復メカニズムへの影響は、高度に時間に依存しています。急性の暴露は、即時にトリガーします。, 多くの場合、効果的な修理応答, しかし、慢性または高用量の露出の進行能力を劣化させ, 突然変異蓄積につながる, ゲノムの不安定性, そして、疾患のリスクの増加. 年齢は、これらの効果を増幅します, 古い個人は、より脆弱にします. 保護戦略は不可欠です, 修復の促進とリスク評価を高めるための将来の研究は、我々は放射線医療を変換することができます, 放射線医療は、単に、これらの生命のメカニズムは、単に、人間の生命を管理します。