放射線誘発性クロモソムアベレーションの生物学的意義

イオン化放射線は、侵食環境と医療危険です。 生活細胞が露出すると、エネルギーの堆積は、DNAの繊細な糖質リン酸塩の骨を破壊することができます。 これらの休憩が正しく修復されていない場合、彼らはクロモソームの構造的配置として顕微鏡の下に表示されます。 放射線による放射線吸収性異常。 これらの収斂は、放射線の発症および転移の要因の検出、および転移の発症の検査、および転移の検査、および放射線の検査、および放射線の検査、および放射線の検査、および検査、および検査、および検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、検査、

クロモソムアバーレーションとは?

クロモソムアベリレーションは、通常の構造や染色体の数の変化です。主に放射線は構造的な異常を誘導し、これは2つの主要なタイプに分類することができます。

  • 不安定な異常:[ 同心的な染色体、同心的な断片、およびリング。これらは、ダニ症の間の適切な分離を防ぐため、細胞に致命的である。
  • 安定的収差:[ 往復転位、反転、および小さな削除。これらは、娘の細胞に渡され、何年も持続し、長期のゲノムの不安定性に貢献することができます。

異常の特定のパターンは、放射線量、品質(例えば、ガンマ線対アルファ粒子)、および暴露中の細胞サイクルステージに依存します。例えば、高音放射線(アルファ粒子、ニュートロン)は、より複雑で、低音(X線、ガンマ線)よりも損傷をクラスター化します。

放射線誘発DNA損傷のメカニズム

放射線をイオン化することで、DNAを2つの主要な経路で損傷させる:

直接イオン化

強エネルギーフォトンや粒子は、DNAヘリックスの原子を直接イオン化し、同等な結束を破ります。これにより、単鎖分裂(SSB)と二重鎖の破壊(DSB)が生成されます。DSBは、両方のテンプレートストランドが重くなっているため、最も危険なものです。正確な修復を導くための不当な補完ストランドはありません。

反応酸素の標本による間接損傷

放射線は、細胞環境における水分子をイオン化し、反応性ヒドロキシラジカル(•OH)、過酸化過酸化物(O2−)、過酸化水素(H2O2)を生成します。これらの種は、短距離を拡散させ、DNAベースとバックボーンを攻撃し、ベース変更、SSB、およびクラスター病変を引き起こします。 ] 放射線誘発の約2分の1は、DSBの接種効果[FLT]を放流する]の防御ラインを生成します。 [FLT]

ミスレペアとアバレーションフォーメーション

セルは、二つの主要な経路を使用してDSBを修復しようとする:非報知的なエンド結合(NHEJ)と同報的な逆行修復(HR)。 NHEJは、セルサイクル全体でアクティブですが、エラーが発生します。 2つのDSBが一緒に閉じると、NHEJは誤った端を誤って結合し、ダイセントリッククロマサム、トランスロケーション、または削除を作成することができます。 HRは、S / G2でのみアクティブに、S / G2でのみアクティブに、姉妹の染色は、より正確に合成することができますが、それは、より正確には、より均一にすることができます。

細胞レベルにおける生物学的結果

細胞死とアポトーシス

不安定な収差(同心的な染色体、同心的な断片)は通常、ミトチック大胆症につながります。細胞は、異常な細胞を取り除き、損傷した細胞を取り除きます。これは突然変異の伝播を防ぐことは有益ですが、あまりにも多くの細胞が死ぬ場合は組織の損傷を引き起こす可能性があります、特に骨髄や腸上皮のような放射線感受性の臓器で。

ゲノムの安定性

セルサイクルチェックポイントをエスケープする安定した異常が送信できます。その後の分裂により、リアレンジャードゲノムはますます不安定になります。(])放射線誘発性ゲノムの不安定性])。新しい収差、遺伝子増幅、および空圧上昇は、初期曝露後、急激に、起こります。この遅延の不安定性は、発がん性物質の主因です。

スタンドア効果

細胞は直接ヒットする必要があります。 照射細胞は、ギャップの接合や放出の溶性因子(例えば、シトキネ、反応性窒素種)を介して信号を送信することができ、隣接する、未分化された細胞内のDNA損傷を誘発する。 ]] として知られている現象は、放射線の生物学的影響を増幅し、リスク評価を複雑にします。

人体の健康と病気のインプリケーション

がんの発達

放射線誘発性染色体をヒトがんに結びつける最も強い証拠は、腫瘍の細胞遺伝子研究から来ています。 多くの癌は、腫瘍遺伝子を活性化したり、腫瘍抑制剤を活性化したりする特定の転帰によって特徴付けられます。

  • [Chronicmyeloid白血病(CML):[]]フィラデルフィア染色体は、BCR-ABL1融合の発音遺伝子を作成する共発的転位t(9;22)(q34;q11)です。 CMLの透磁率であり、放射線曝露によって引き起こされる可能性があります。
  • 尿中性白血病(AML):) 染色体11q23にMLL遺伝子を関与する転置は、topoisomerase II阻害剤(放射線模倣剤)またはイオン放射線への曝露後の治療後に一般的です。
  • 腫瘍:] 腫瘍抑制ロシスにおける異性性ゴジリティの喪失(例えば、TP53、RB1)は放射線誘発された削除を伴う。チェルノブイリ事故後の甲状腺癌では、RET/PTCの調整は高周波で観察された。

原子爆弾生存者、原子力労働者、および放射線療法を受けた患者の疫学的研究は、一貫して、最も固体がんおよび白血病に対する線形線量応答を示し、より高い用量で急成長する勾配を有する。 末梢血リンパ球で観察された染色体異常は、]として機能し、過去の放射線曝露のバイオマーカーと、がんリスクのリスクを予測することができます。

子孫の遺伝的障害

細菌細胞(精子または卵)の放射線曝露は、次世代の遺伝的疾患を引き起こす遺伝的疾患を生成することができます。 リスクは、一般的な環境線量で比較的低く、原子爆弾生存者からの動物研究およびデータが増加を示しています。

  • ダウン症候群(トリソミー21):[非分岐イベントは、放射線誘発性主軸への損傷または誤分離に優先する染色体配置によってトリガーされることがあります。
  • Cri-du-chat症候群:[染色体5(5p-)の短い腕の削除。 イオン化放射線は、この削除を直接引き起こすことができます。
  • [ 染色性空中性:[] XXY、XY、およびターナー症候群は、パタンジェム細胞における放射線曝露に関連しています。

構造的な異常に加えて、放射線は]ゲノムインプリント障害]を発生させることもできます。損傷した領域にインプリントされた遺伝子が含まれている場合(例えば、Prader-Willi、Angelman症候群)。これらは、削除または一元的disomyがアクティブなアレルに影響を与えるときに発生します。

非癌性健康効果

がんと遺伝的障害を超えて、染色体収差は、次のものに貢献します。

  • 早期老化:[]] ゲノムダメージの蓄積は、細胞の静止を加速します。
  • 心臓血管疾患:[炎症性、放射線誘発性異常を伴うセンセント内皮細胞は、アテローム性動脈硬化を促進する可能性があります。
  • []核発生:]] 絶え間ないDSBを持つニューロンは、高用量曝露後の認知低下につながる、アポトーシスを受けることができます(例えば、脳腫瘍のための放射線療法)。

保護対策・対策

収差形成のメカニズムを理解することで、より優れた保護戦略を設計することができます。

物理的な保護および線量の限界

最も効果的な保護は、発生した損傷を防ぐことです。ALARAの原則(合理的な達成可能な限り)は、放射線施設で強化されます。鉛、コンクリート、または水で保護することで、光子やニュートロンのフラックスを低下させます。医療曝露のために、]]の収縮および線量の最適化は、健康な組織の照射の量を減らします。

放射線保護器とミチジケーター

化学物質は、露出前後のDNA修復を、フリーラジカルを捕捉したり、露出後にDNA修復を促進したりすることができます。

  • Amifostine:]] 正常なティッシュ(放射線療法の間に使用のために承認される)で活動的な根本的なスカベンジャーになるプロドラッグ。
  • 抗酸化剤:] ビタミンC、ビタミンE、N-アセチルシステインは間接的な損傷を低減します。
  • 参照因子:] 顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)は、急激な曝後に骨髄の回復を加速することができます。

生物的道教

周辺血液リンパ球における同心性染色体は、未知の曝露(例えば放射線事故)後に吸収線量を推定するための金規格です。 同心アッセイ]]は、約0.1Gyの検出限界を持ち、部分的な体内暴露から全身を区別することができます。 転置のためのsocence(FISH)は、長期記録を提供します。

規制基準

放射線保護(ICRP)と放射線保護と測定に関する国家評議会(NCRP)の国際委員会のような国際機関は、疫学的および細胞遺伝的データから派生する確率的効果(がん、重症効果)の危険性に基づいて線量制限を設定しました。 職業制限は20 mSv /年平均5年以上です。 公共の限界は1 mSv /年です。

現状の調査の方向

放射線誘発性染色体収差の理解を継続的に改善する研究:

  • 機械的モデリング:]計算モデルがDSB修復キネシスをシミュレートし、低用量および低線量率で収差収量を予測します。
  • Epigenetic変更:]放射線は、DNAメチル化とヒストンの修正、クロマチン構造と変異の感受性に影響を与えることができます。
  • [] 個別放射線感度:[ DNA修復遺伝子における遺伝的多形態症(例えば、ATM、BRCA1、XRCC1)は、収斂頻度および癌リスクに影響を及ぼします。 パーソナライズされた放射線保護は、可能になる可能性があります。
  • 宇宙放射線:]銀河宇宙線(高LETプロトンと重粒子イオン)は、複雑な収差を生成する際に非常に効果的です。これらを理解することは、マーズへの長期的ミッションの間に宇宙飛行士の健康にとって不可欠です。

コンテンツ

放射線誘発性染色体異常は、物理、DNA修復、および病気をブリッジする基本的な生物学的エンドポイントです。それらは、人的苦しみの原因であり、癌、遺伝的障害、組織の損傷、およびドームリ、リスクアセスメント、および基礎生物学のための貴重なツールです。私たちの曝露が進化し、メカニズム、結果、およびこれらの収支の緩和に継続的に研究が進んでおり、健康と成長の知識を保護するために不可欠です。

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