방사선 유도 된 Chromosomal Aberrations의 생물학적 중요성

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Chromosomal Aberrations는 무엇입니까?

Chromosomal aberrations는 크롬섬의 정상적인 구조 또는 수에 있는 변화입니다. 방사선은 주로 구조상 aberrations를 유도합니다, 2개의 주요 유형으로 분류될 수 있습니다:

  • 유효한 침입:디언 chromosomes, 동심 조각, 반지. 이들은 mitosis 동안 적절한 침전을 방지하기 때문에 세포에 흡입된다.
  • 테이블 축축: Reciprocal 전위, inversions, 그리고 작은 탈장. 이들은 딸 세포로 전달 될 수 있으며 수년간 지속 가능한 게놈의 침투.

방사선량의 특정 패턴은 방사선량, 품질(예, gamma rays vs. 알파 입자) 및 노출에서 세포 주기 단계에 따라 달라집니다. 예를 들어, 고하트 방사선(알파 입자, neutrons)은 더 복잡하고 낮은 LET(X-rays, gamma rays)보다 손상을 생성합니다.

방사선 유도 DNA 손상의 메커니즘

이온화 방사선 손상 DNA를 통해 두 개의 주요 통로:

직접 이온화

고에너지 광자 또는 입자는 직접 DNA 헬릭스의 원자를 이온화, 공동 결합 채권을 파괴합니다. 이것은 단일 스탈 및 브레이크 (SSBs) 및 이중 스탈 및 브레이크 (DSBs)를 만듭니다. DSB는 템플릿 가닥 모두 심각하기 때문에 가장 위험합니다. 정확한 수리를 안내하는 비침범성 보완 가닥이 없습니다.

Reactive Oxygen Species를 통해 간접적인 손상

방사선은 세포 환경에서 물 분자를 이온화하여 반응성 hydroxyl 급진 (•OH), 과산화수소 (O2−) 및 과산화수소 (H2O2)를 생산합니다. 이 종은 짧은 거리와 공격 DNA베이스와 백본을 확산하고 기본 수정, SSBs 및 클러스터링 된 병변을 유발합니다. 방사선 유도 DSBLT의 방사선 유도 된 DSB의 약 2 분의 2 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의 1 분의

Misrepair와 침수 형성

NHEJ는 균류 복제 수리 (HR)와 균류 복제 수리 (HR)에 참여하지 않는 두 가지 주요 경로로 DSB를 복구하려고합니다. NHEJ는 세포 사이클 전반에 걸쳐 활성화되지만 오류 프로네입니다. 두 DSB가 함께 닫으면 NHEJ는 잘못된 끝에 가입 할 수 있으며, 동심 색소, 이동, 또는 탈취를 만듭니다. HR, S / G2에서만 활성하지만, 여전히 자매가 될 수 있지만, 여전히 정체성 색상이 생성 될 수 있습니다.

세포 수준에서 생물학적 소모

세포 죽음과 Apoptosis

비정상적 침착 (심각색, 동심 조각)은 보통 mitotic catastrophe로 지도합니다. 세포는 apoptosis 또는 necrosis를, 손상된 세포 제거했습니다. 이것은 mutations의 전파를 막기에서 유리하 그러나 뼈 화살 및 장 표피 같이 방사성 기관에서 너무 많은 세포가 죽으면 조직 손상을 일으킬 수 있습니다.

Genomic 불안정성

세포 사이클 체크 포인트를 탈출하는 안정적인 침입은 전송 될 수 있습니다. 후속 부서에서, 리어 genome은 점점 불안하게된다 - radiation-induced genomic instability]라는 현상. 새로운 침입, 유전자 증폭, 그리고 초기 노출 후 긴. 이 지연 불안정은 차의 키 드라이버입니다.

Bystander 효과

모든 세포가 직접 히트해야 할 필요가 없습니다. Irradiated 세포는 이웃, 불확실한 세포에서 DNA 손상을 유도하는 세포 (예 : 0]]에 대한 갭 접합 또는 방출 용해 요인 (예 : 세포, 민감성 질소 종)을 통해 신호를 보낼 수 있습니다. [[FLT : 1)]에 대한 영향[FLT :1]]. 이 방사선의 생물학적 영향을 증폭하고 위험 평가를 준수합니다.

인간 건강과 질병의 징후

암 개발

방사선 유도 된 염색체의 암에 대한 가장 강력한 증거는 종양의 세포질 연구에서 온다. 많은 암은 종양을 활성화하거나 종양 억제를 활성화하는 특정 이동으로 특징입니다.

  • 만성 myeloid 백혈병 (CML): 필라델피아 크로노섬은 BCR-ABL1 융해 종양 생성을 만드는 reciprocal translocation t(9;22)(q34;q11)입니다. CML의 복도이며 방사선 노출에 의해 유도 될 수 있습니다.
  • Acute myeloid leukemia (AML): 크롬 11q23에 MLL 유전자를 포함하는 전이는 투포성 II 억제제 (방사성 대리인)를 가진 치료 후에 또는 이온화 방사선에 노출 후에 일반적입니다.
  • 소드 종양: 종양 억제제 loci의 이성도의 손실 (예: TP53, RB1)은 종종 방사선 유도 탈수가 포함되어 있습니다. 체르노비엘 사고 후 갑상선암에서 RET/PTC 리어 레인지는 고주파에서 관찰되었습니다.

갑상선의 갑상선 생존자, 핵 노동자 및 방사선 치료를 받는 환자는 지속적으로 가장 단단한 암 및 백혈병을 위한 선형 투여를 보여주고, 더 높은 복용량에 가파른 경사로와 더불어. 주변 혈액 림프구에서 관찰된 염색체 aberration는 ] 과거 방사선 노출의 생물성분 및 나중에 암 위험의 예측할 수 있습니다.

Offspring에서 유전 장애

germ 셀 (스페르름 또는 계란)의 방사선 노출은 차세대 유전자 질환을 일으키는 치명적인 염색체를 일으킬 수 있습니다. 위험이 일반적인 환경 복용량, 동물 연구 및 원자 폭탄 생존자로부터의 데이터에서 상대적으로 낮은 동안 증가를 나타냅니다 :

  • Down 증후군 (trisomy 21): 비분해 사건은 meiotic 스핀들에 방사선 유도 손상 또는 chromosomal 리어 레인지로 나아간다.
  • Cri-du-chat 증후군:] 크롬 5 (5p-)의 짧은 팔에 탈착. 이온화 방사선은이 탈취를 직접 일으킬 수 있습니다.
  • Sex chromosome aneuploidies: XXY, XYY, 그리고 턴어 증후군은 패내 germ 세포에 방사선 노출과 관련되었습니다.

전송 된 구조 침전 외에도 방사선은 ] genomic imprinting 장애] 손상된 영역이 임프린트 유전자 (예를 들어, Prader-Willi, Angelman 증후군)을 포함하면됩니다. 이 탈취 또는 단부적 장애가 활성 해적에 영향을 미칠 때 발생합니다.

비암성 건강기능

암과 유전 장애를 넘어, 색소 침술은 다음과 같습니다.

  • Premature aging: 의 효험은 세포의 흡광을 가속합니다.
  • 혈관 질환: 염증, 방사선 유도 침전을 가진 형광 내분 세포는 동맥 경화증을 승진시킬 수 있습니다.
  • Neurodegeneration:Neurodegeneration:]Neurodeculars는 높은 복용량 노출 후인지 감소를 선도할 수 있습니다 (예: 뇌 종양에 대한 방사성).

보호 조치 및 대책

aberration 대형의 메커니즘을 이해하는 것은 더 나은 보호 전략을 설계 할 수 있습니다.

물리적 보호 및 복용량 제한

가장 효과적인 보호는 발생에서 손상을 방지하는 것입니다. ALARA 원리 (Reasonably Achievable로 낮은)는 모든 방사선 시설에서 시행됩니다. 지도, 콘크리트로 보호하거나, 물은 광자 및 중성기의 유출을 감소시킵니다. 의학 노출을 위해, ]collimation와 복용량 최적화는 건강한 조직이 자극하는 양을 감소시킵니다.

Radioprotectors 및 기타

화학 대리인은 자유로운 급진기를 흩어지거나 노출 후에 DNA 수선을 강화할 수 있습니다.

  • Amifostine: 정상적인 조직에서 활성 급진적 인 사기가되는 prodrug (방사 치료 중에 사용 승인).
  • 항산화제: 비타민 C, 비타민 E, N-acetylcysteine는 간접 손상을 감소시킵니다.
  • 성장 인자: Granulocyte 식민지 자극 인자 (G-CSF)는 급성 노출 후에 뼈의 발진의 회복을 가속할 수 있습니다.

생물학적 도시메

주변 혈액 림프구의 괴상한 편심 색소는 알 수없는 노출 (예 : 방사선 사고) 후 흡수 된 용량을 위한 금 표준입니다. [[FLT : 0]] dicentric assay[[FLT : 1]]]에는 0.1 Gy의 탐지 한계가 있으며 부분적으로 신체 노출을 구별 할 수 있습니다. 앉은 잡종 (FISH)의 형광은 더 긴 기록을 제공합니다.

규제 표준

국제체는 방사선 보호 (ICRP) 및 방사선 보호 및 측정 (NCRP)에 대한 국가위원회 (National Council on Radiation Protection and Measurements)에 대한 국제위원회 (International Commission on Radiological Protection) 및 적혈구적 데이터에서 파생 된 체적 효과 (암, 헤르티지 효과)의 위험에 근거하여 용량 제한을 설정합니다. 직업 제한은 5 년 이상 평균 20mSv / year입니다. 공공 제한은 1mSv / year입니다.

현재 연구 방향

연구는 방사선 유도 된 크롬 원자로 침입의 우리의 이해를 계속합니다:

  • Mechanistic modeling:] Computational model은 이제 DSB 수리 키티를 시뮬레이션하고 낮은 용량과 낮은 용량의 침수 수율을 예측합니다.
  • Epigenetic changes: 방사선은 DNA 메틸화와 심혈구 수정을 변경할 수 있으며, 크롬 구조와 뮤테이션 취약점에 영향을 미칩니다.
  • 실행성능:] DNA 수선 유전자의 유전성 다형성 (예: ATM, BRCA1, XRCC1)는 침입 빈도와 암 위험에 영향을 미칩니다. 개인화 방사선 보호는 무능력이 될 수 있습니다.
  • 우주 방사선: 골전도의 공중선(high-LET protons and Heavy ions)은 복잡한 침전물을 생산하는데 매우 효과적입니다. 이러한 이해는 Mars에 대한 오랜 시간의 임무 동안 우주선 건강을 위해 중요합니다.

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