آثار مخرب تشعشع بر سیستم زنده

آسیب تشعشع به سلولهای پستانداران را می توان به سه دسته تقسیم بندی کرد :
(۱) آسیب کشنده ، که غیر قابل برگشت و غیر قابل ترمیم است و بنا به تعریف منجر به مرگ سلول می شود .
(۲) آسیب زیر کشنده که در شرایط طبیعی طی چند ساعت ترمیم می شود ، مگر آنکه آسیب زیر کشنده دیگری به سلول وارد شود ( برای مثال ، از یک دز تشعشع بعدی ). این دو آسیب با یکدیگر اندرکنش انجام داده و به آسیب کشنده منجر می شود . بنابراین ، افزایش بقا در رژیمهای تقطیعی با فاصله زمانی مناسب مبین ترمیم آسیب زیر کشنده است و (۳) آسیب قابل کشنده ( PLD ) ، جزئی از آسیب تشعشع که با شرایط محیطی بعد از تابش گیری قابل تعدیل است . تمام این سه مورد صرفاً اصطلاحات عملی می باشد زیرا در سلولهای پستانداران مکانیزمهای ترمیم و مقاومت بخوبی در سطح مولکولی شناخته نشده است .
در چند گونه مخمر ،‌ جهش یافته هایی جداسازی شدند که به مرگ آوری اشعه ایکس ( یا اشعه فرابنفش ) حساسیت نشان می دهند . بسیاری از گونه های وحشی نیز با نقصهای ژنی جداسازی شدند که در بعضی موارد توالیهای DNA آنها نیز تعیین شده است . ظاهراً محصولات ژنی به طور مستقیم در فرایند ترمیم دخالت دارند یا تابعی از عناصر کنترلی بازرس مولکولی می باشند .
در سلولهای پستانداران اولین ژن ترمیم شناسایی شده مربوط به ژن ترمیم آسیب ناشی از میتومایسین C بوده است . این ژن که روی کروموزوم ۱۸ انسان قرار دارد، شناسایی و تعیین توالی شده است . وضعیت برای اشعه ایکس بسیار مشکلتر می باشد زیرا رده های سلولی جهش یافته پستانداران – که در مقایسه با نوع وحشی از حساسیت پرتوی بسیار بالایی برخوردارند – بسادگی در دسترس قرار ندارند . برای مثال ، در مورد میتومایسین C ، حساسیت سلولهای جهش یافته و وحشی به دارو تا حدود ۵۰۰ برابر متفاوت است در حالی که بسیاری از جهش یافته های پستانداران و حساس به پرتو در مقایسه با سلولهای نرمال فقط ۲ تا ۳ برابر حساسیت بیشتری نشان می دهند . این امر جداسازی ژنهای ترمیم طبیعی اشعه ایکس را از نظر فنی مشکل می سازد . به هر حال ، در انسان یک ژن با قابلیت اصلاح حساسیت اشعه ایکس در یک رده سلولی جهش یافته در هامستر چینی جداسازی و موقعیت و توالی آن روی کروموزوم ۱۹ مشخص و تعیین شد . ژن در نقص ژنتیکی اتاکسی تلانژکتیازی انسان – که حساسیت پرتوی زیادی نشان می دهد و مستعد ابتلا به سرطان است – نیز کلون و تعیین توالی شد
آسیب قابل کشنده
تغییر شرایط محیطی پس از تابش اشعه ایکس به علت رخداد ترمیم PLD ، بر نسبت سلولهای زنده ناشی از تابش دزی معین تاثیر می گذارد . این آسیب بالقوه کشنده است زیرا تحت شرایط فیزیولوژیک طبیعی بیان آن به مرگ سلول منجر می شود . اما اگر در نتیجه دستکاری در محیط پس از تابش گیری ، بقا افزایش یابد، ترمیم PLD روی داده است .
اگر سلولهای تابش دیده ، به جای محیط کاشت کامل به مدت چند ساعت در محلول نمکی نگهداری شوند ، PLD ترمیم می شود . البته این نوع تیمار ، تیماری نامناسب برای سلولهاست و به هر حال ، به آنچه که در شرایط فیزیولوژیک روی می دهد ، شبیه نیست . لی تل و همکارانش فرایند ترمیم PLD را در کشتهای سلولی در مرحله ثابت بررسی کردند و به نظر می رسد الگوی in vitro مناسبی برای سلولهای تومور در شرایط in vitro باشد ( شکل ۵-۱ ) . درصورت نگهداری سلولها در این مرحله به مدت ۶ تا ۱۲ ساعت پس از تابش گیری و سنجش قابلیت تشکیل کلونی آنها ، بقای سلولها به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد یافت .
با نشان دادن مشابهت مکانیزم و حجم ترمیم PLD در in vitro با تومورهای آزمایشگاهی in vivo ، اهمیت ارتباط PLD  در پرتودرمانی بیشتر شد . اگر تابش گیری تومور در in situ و برداشت سلولها از بافت اولیه برای تعیین قابلیت تولید مثل با وقفه ای چندین ساعته روبرو شود ، در این حالت ، ترمیم به افزایش قابل توجه بقای سلول منجر خواهد شد ( شکل ۵-۲ ).
شایان ذکر است جمعبندی داده های تجربی قابل دسترسی با ترمیم PLD موافقت کلی دارد . در صورت نامناسب بودن شرایط ، پس از تابش گیری برای رشد سلولها – به گونه ای که سلولها نتوانند با کروموزومهای آسیب دیده وارد مرحله میتوز شوند – نسبت بقای سلولها افزایش می یابد . همچنین اگر با ایجاد شرایط نامناسب رشد در میتوز تاخیری ایجاد شود ، آسیب DNA ترمیم می گردد .
اهمیت ترمیم PLD در پرتودرمانی بالینی مورد بحث است . با توجه به روی دادن این فرایند در تومورهای قابل پیوند حیوانات دلیلی مبنی بر فرض روی ندادن آن در تومورهای انسان وجود ندارد . از سوی دیگر پیشنهاد شد مقاومت پرتویی انواع خاصی از تومورهای انسان به قابلیت ترمیم PLD آنها ارتباط دارد ؛ به عبارت دیگر ، تومورهای حساس به پرتو ، ترمیم PLD را بخوبی انجام نمی دهند اما تومورهای مقاوم به اشعه ، از مکانیزم های ترمیمی مناسب برای PLD برخوردارند. علی رغم جالب و جذاب به نظر رسیدن این فرضیه ، اما هنوز به بررسی بیشتری نیاز دارد .