Промені Жала Гострий клітинний ефект впливу іонізуючого випромінювання
Франко
1 Кафедра передових біомедичних наук Неаполітанського університету "Федеріко II", Італія
M Ciccarelli
2 Кафедра медицини та хірургії, Університет Салерно, Італія
D Соррієнто
3 IBB-CNR, Неаполь, Італія
Л Наполітано
1 Кафедра передових біомедичних наук, Неаполітанський університет "Федеріко II", Італія
A Fiordelisi
1 Кафедра передових біомедичних наук Неаполітанського університету "Федеріко II", Італія
Б Тримарко
1 Кафедра передових біомедичних наук Неаполітанського університету "Федеріко II", Італія
М Дюранте
4 Тренто Інститут фундаментальної фізики та прикладних програм, Тренто, Італія
Г Іаккаріно
2 Кафедра медицини та хірургії, Університет Салерно, Італія
Анотація
ВСТУП
Кілька досліджень вказували на вплив опромінення на ендотеліальні клітини судин13–15, проте нещодавно було помічено, що опромінення може також безпосередньо впливати на кардіоміоцити16 та інші серцеві структури, що призводить до кардіоміопатії17, клапанів серця та порушень провідності18. Однак знання про прямий вплив радіації на міокард все ще є низьким, оскільки це пов'язано з впливом на одиничний кардіоміоцит та специфічними молекулярними змінами, що утворюються19. Мітохондрії вважаються рушієм кардіоміоцитів і одночасно є основним джерелом АФК20. Беручи до уваги доцільність мітохондрій для серцевих функцій, можна припустити, що шкідливі наслідки хронічного опромінення можуть бути пов'язані з дисфункцією цієї органели21. У цьому огляді ми обговоримо останні дані про серцеву токсичність, спричинену іонізуючим випромінюванням (рентгенівським випромінюванням) на кардіоміоцитах, з акцентом на роль мітохондрій.
II. ФІЗИЧНІ ТА БІОЛОГІЧНІ ЕФЕКТИ РЕНТГЕНІЇ
А. Фізичні властивості рентгенівських променів
Випромінювання визначається як транспорт енергії в космосі, яка потім передається речовині. Кількісне випромінювання вимірюється в елеттронвольт (еВ). Згідно з електромагнітним спектром випромінювання можна розділити на неіонізуюче випромінювання (10 еВ). Коли випромінювання досягає тіла, воно збуджує атоми молекул біологічних тканин. Що стосується поглиненої дози, біологічні наслідки, спричинені іонізуючим випромінюванням, можуть змінюватися залежно від природи випромінювання22: α-частинка, β-частинка та рентгенівський промінь, де α та β є складовими корпускулярного випромінювання23, тоді як X та Y - електромагнітні радіація. Зокрема, рентгенівські промені класифікуються як електромагнітне, непряме іонізуюче випромінювання, оскільки воно виробляє вторинні електрони з високою кінетичною енергією. Ці електрони в свою чергу можуть спричинити пошкодження поглинаючої речовини. Вакансія електрона в атомній оболонці, спричинена викидом, заповнена електроном із зовнішньої оболонки, що в подальшому призводить до випромінювання фотона. Типовою взаємодією між рентгенівським фотоном і молекулою води є 24:
Де H20 + є високореактивним іонним радикалом. Реакція між H20 + і молекулою води утворює гідроксильний радикал H0 -
Це високоактивний вид кисню, який відповідає за біологічні ефекти рентгенівських променів. Накопичення АФК призводить до апоптотичної загибелі клітин25 і пов'язане з накопиченням пошкоджень, які неможливо відновити в мітохондріях та ядрі. Наприклад, типові ознаки, індуковані випромінюванням, включають Ядро з індукцією точкових мутацій26. Однак, коли апоптотичний процес не усуває трансформовану клітину, цитогенетичні пошкодження, такі як транслокації, переходять до дочірніх клітин27. Таким чином, посилаючись на весь організм, радіаційно-індуковані пошкодження ДНК можуть призвести до раку або спадкових захворювань відповідно до конкретної пошкодженої клітини.
Загалом, рентгенівські біологічні ефекти, як правило, діляться на дві категорії. Перша категорія складається з впливу високих доз радіації протягом коротких періодів часу, що призводить до гострих або короткочасних наслідків28. Друга категорія являє собою вплив низьких доз радіації протягом тривалого періоду часу, що призводить до хронічних або довгострокових наслідків. Високі дози, як правило, вбивають клітини, тоді як низькі дози, як правило, пошкоджують або змінюють функції декількох субструктур. Високі дози можуть вбити стільки клітин, що тканини та органи пошкоджуються або навіть руйнуються29. Це, в свою чергу, спричиняє швидку реакцію всього тіла під назвою гострий радіаційний синдром (ARS).