生物学的基礎過程

2. 生物学的基礎過程

A. DNA、染色体の損傷、異常、修復 
2013 61

a. 初期損傷〈一本鎖切断、二本鎖切断、塩基損傷、塩基欠失、架橋形成〉

b. 染色体異常

c. 直接作用、間接作用 

d.
修復〔相同組換え〈HR〉修復、非相同末端結合〈NHEJ〉修復、除去修復、誤修復〕

(2017 522016 532014 622013 612012 62)

一本鎖の損傷
 :
大部分が数分以内に修復される

(1)   
光回復:損傷の直接消去

(2)   
除去修復:塩基、ヌクレオチド、ミスマッチの除去

(3)   
組み換え修復

 

二本鎖の損傷
 :
修復には数時間かかる

(4)   
非相同末端結合

全細胞周期で起こりうる

切断端の損傷部位が取り除かれた後、直接ヌクレオチドが挿入されて再結合が起こる

間違った遺伝情報を持つようになる場合が多く、染色体の組換えなども起こしやすいので、細胞の機能を回復できない場合がある

 

(5)   
相同組み換え修復

姉妹染色分体の存在する
S
期の終わりからG2に起こりうる

 ヌクレアーゼヘリカーゼによって一本鎖部分が残るように切断端の前後が切出され、損傷を受けていない相同な染色体DNAとの交叉が起こって正常染色体の遺伝情報を用いてDNA合成がなされ、最後に交差部分が切断・再結合されて修復を終える

間違った修復を起こさず、完全に回復する

 

e.
突然変異 

突然変異 (2017 532015 66

・放射線の染色異常:構造異常(数の異常はおこらない)で線量率効果がある

・安全型:欠失逆位転座欠失が多い)

・不安定型:環状染色体2道原体染色体G1,G2の被ばく)

 

f. がん化

 

B. 細胞に対する作用
a. 細胞死 2013 21
〈増殖死、間期死、アポトーシス、ネクローシス〉 

・ネクローシス

:能動的な死、遺伝子に組み込まれたプログラム

細胞()の膨潤、溶解」「DNAの不規則分解」「炎症」「内容物消失

 

・アポトーシス

:受動的な死、壊死

細胞形態「細胞の縮小」「クロマチン凝縮」「核断片化」「アポトーシス小体

  生物学的変化「DNA断片化」「カスピパーゼ活性化(タンパク質分解)

           「マクロファージに貪食される(炎症を起こさない)

 

・増殖死(分裂死):低LETで多い

 

・間期死(アポトーシス):大線量が必要

 

b.
放射線効果モデル〈LQ モデル〉

2017 542016 522015 652014 642013 642012 63





















生存曲線
生存率Sexp(-αDβD2

 D:線量

 α1本の放射線で2本鎖切断が起こる   

β2本の放射線で2本鎖切断が起こる → SLD回復に関係

 αDβD2のときの線量Dα/βとする(各組織・細胞毎の定数)

 

・早期反応組織(がんを含む)

α/β大きい、肩は小さい

 

・晩期反応組織

α/β小さい、肩は大きい

  → 回復力が大きい

 大線量寡分割照射によって影響が大きくなる

 

白血病のモデルになる

 

c. 回復
〈亜致死損傷回復、潜在的致死損傷回復、分割照射効果、線量率効果、分裂異常、分裂速度、増殖遅延、細胞周期チェックポイント〉

 (2017 522016 532014 622013 612012 62 68

・亜致死損傷回復(SLD回復、Elkind回復) 

 1回の照射で死に至らなかった細胞の回復

 低LET放射線で多く、線量率効果がある

 高LET放射線はほぼない、線量率効果はほぼない

 12時間程度で回復

*線量率効果:低線量率の方が回復量は多いという効果

 

・潜在的致死損傷回復(PLD回復)

 照射後の環境条件によって生存率の上昇が見られる回復

低栄養低酸素pH接触増殖阻害定常増殖などの細胞を増殖抑制の起こる環境で発生

反対に通常修復されるPLDが修復されずに致死損傷として固定される場は高・低調液、カフェイン、βアラビノフラノシルアデニン、ヒドロキシウレア、ある種の抗がん剤などがある

 1時間以内で回復するものと26時間で完了するものがある

 

G0

 長いG1期で、タンパク合成が抑制される

 G1チェックポイントで発生する

 

d.
化学物質
〈酸素効果、酸素増感比(
OER)、放射線増感剤、放射線防護剤、低酸素細胞放射線増感剤〉

・低酸素細胞増感剤  (2015 64 70

ミソニダゾール

 

・放射線防護材(ラジカルスカベンジャー) (2017 512015 62 702012 61

 シスタミンS-S結合をもつ

 システイン/システアミン/グルタチオンSH(チオール)をもつ

 

C. 感受性  

a. 分化形態  

b. 細胞種

c.
ベルゴニー・トリボンドの法則 (2013 63

放射性感受性が高い細胞の特徴で以下の3

  ・分裂活発な(細胞周期の短い)細胞

  ・将来長期にわたり細胞分裂を継続する細胞

  ・未分化な細胞

 *高感受性の細胞はアポトーシスを起こしやすい

 

d.
細胞周期  



細胞周期
e. 遺伝子

 

D. 生物学的効果比(RBE)  

a. 線エネルギー付与〈LET〉   

b. 線質係数

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