Ионизирующее излучение: кривая выживания клеток
Доля выживших клеток экспоненциально зависит от поглощенной дозы, поэтому обычно кривую выживания клеток представляют в полулогарифмических координатах. Для плотноионизирующего излучения (альфа-частицы, медленные нейтроны) или больших доз, когда каждое поражение смертельно для клетки, такой график представляет собой прямую линию ( рис. 396.1 ). Величина Do, характеризующая наклон прямой, - это доза, при которой число смертельных поражений равно числу клеток. В соответствии с законами статистики после такого облучения погибает в среднем 63% клеток.
Однако для большинства клеток млекопитающих кривая выживания при малых дозах, особенно редкоионизирующего излучения (рентгеновского, гамма-излучения), имеет начальный криволинейный участок, который лишь по мере увеличения дозы сменяется линейным. При малых дозах гибели клетки предшествует накопление сублетальных повреждений, и величина криволинейного участка зависит от способности клеток к репарации. Эту часть кривой выживания количественно характеризуют величины Dq и n ( рис. 396.1 ). Их определяют, построив на графике продолжение линейного участка кривой, которое отсекает на горизонтальной линии, проведенной через единицу, отрезок Dq и пересечет ось ординат в точке n. Dq можно рассматривать как пороговую дозу, по достижении которой каждое следующее поражение становится смертельным для клетки.
Предложено несколько биофизических и математических моделей кривой выживания клеток. Линейно-квадратичная модель представляет кривую выживания клеток следующим образом:
N/No = (е в степени -(альфаD+бета(D в квадрате)),
где N - число клеток, выживших после облучения, No - исходное число клеток, D - поглощенная доза, альфа и бета - коэффициенты.
В полулогарифмических координатах кривая, описываемая этим уравнением, представляет собой параболу, то есть криволинейна на всем своем протяжении, однако на начальном участке она хорошо совпадает с экспериментальными данными. Линейный член уравнения (альфаD) отражает связь гибели клеток с одномоментным разрывом двух цепей ДНК, а квадратичный (бета(D в квадрате)) - с накоплением одиночных разрывов в каждой цепи.
Для всех изученных культур клеток млекопитающих не существует абсолютной устойчивости к ионизирующему излучению, то есть при увеличении дозы доля выживших клеток снижается. Мембранные защитные механизмы, подобные тем, что отвечают за устойчивость к химиотерапии, при облучении не обнаружены.
