Явление восстановления клеток от лучевого поражения было ОТКРЫТО в конце 50-х годов. Здесь имеется в виду восстановление самой облученной клетки, а не восстановление на тканевом уровне (регенерация) известное гораздо раньше и послужившее основой для развития фракционированных режимов лучевой терапий" опухолей, которые стали использовать еще в 20-е годы прошлого века. В 1959 г. в опытах на дрожжах В.И. Корогодиным было показано, что если после облучения суспензии клеток вместо немедленного высева на питательные среды выдержать несколько часов в так называемой «голодной среде» и лишь затем поместить в нормальные для роста условия, то их способность к почкованию значительно увеличивается. Впоследствии такой вид восстановления был изучен в количественном плане и на животных клетках и получил название восстановления от потенциально летальных поражений. Второй вид восстановления клеток носит название восстановления от сублетальных поражений. Он был обнаружен в опытах с фракционированным облучением одноклеточного объекта — хламидомонады — Б.С.Якобсоном в 1957 г. Через два года эффект был детально изучен на клетках млекопитающих М. Элкайндом, который определил динамику восстановления клоногенной способности клеток в зависимости от времени между фракциями дозы!
Восстановление организма после острого лучевого поражения в первом приближении можно свести к пролиферации клеток, сохранивших жизнеспособность, благодаря чему восполняется убыль популяции клеток критических органов и систем, а следовательно, восстанавливается их функциональная полноценность.
Источником пострадиационного восстановления критических тканей и органов могут быть не только неповрежденные клетки, но и клетки, поврежденные обратимо и восстановившие жизнеспособность, точнее, способность к неограниченному размножению. Процессы восстановления в организме животного и человека после облучения протекают с различной скоростью:
- наивысшей в активно пролиферирующих тканях,
- минимальной в тканях с низким уровнем пролиферации.
Пострадиационное восстановление — ликвидация повреждения, вызванного воздействием ионизирующего излучения. проявляется на различных уровнях биологической организации от молекулярного до организменного. В его основе лежат физиологические процессы, направленные на обеспечение стабильности генетического материала и клеточного обновления жизненно важных систем. Пострадиационное восстановление, протекающее в облученных клетках без их деления (внутриклеточное восстановление), обозначают термином «репарация». В клетках облученного организма происходит репарация сублетальных и потенциально летальных повреждений. Репарация сублетальных повреждений характерна для активно пролиферирующих клеток, например, клеток костного мозга и эпителия кишечника. При таком типе пострадиационное восстановление в первые несколько часов после облучения репарируются повреждения, делающие клетку более чувствительной к повторному облучению. Репарация сублетальных повреждений обычно бывает полной и завершается до вступления облученных клеток в период синтеза ДНК.
Репарация потенциально летальных повреждений характерна для клеток, находящихся в фазе временного или постоянного пролиферативного покоя, например, для клеток печени, почек, головного мозга. В этом случае выживаемость клеток возрастает с увеличением временного интервала между облучением и воздействием стимула к клеточной пролиферации или при снижении мощности дозы излучения. Репарация потенциально летальных повреждений обычно не является полной, часть популяции представляют клетки, потерявшие способность к «бесконечному» размножению и отмирающие после одного или нескольких делений.
Многообразие процессов пострадиационное восстановление обусловлено как многочисленностью возникающих радиационных повреждений, так и использованием различных показателей — повреждений ДНК, хромосом и целых клеток. Кроме того, доказано, что различные репаративные процессы, разделенные по скорости их молекулярных проявлений, протекают параллельно. Соответствующие типы репарации могут быть полностью или частично завершенными; кроме того, в ряде случаев репарация протекает как «ошибочная». Доказан генетический контроль различных этапов репаративных процессов.
В процессах репарации принимают участие многочисленные ферменты — ДНК-полимеразы, рестриктазы, лигазы и др. На клеточном уровне может быть восстановлена большая чисть повреждений молекул-мишеней. Так, например, при облучении в дозе 1 Гр в клетках млекопитающих в среднем образуется около 1000 одиночных разрывов ДНК, 100 двойных разрывов и 1500 испорченных её оснований, которые реализуются затем всего в 1 хромосомную аберрацию обменного типа, т.е. до 99,9% молекулярных повреждений ДНК могут быть восстановлены. Однако из-за стохастического (вероятностного) характера нанесения различных повреждений и невозможностью 100% репарации в каждой клетке или ее генетической структуре, даже при самой низкой дозе излучения, существует некоторая вероятность летального повреждения или индуцирования мутаций.
Пострадиационное восстановление тканей облученного организма включает как внутриклеточное восстановление, так и размножение выживших клеток, замещающих погибшие. В органах и системах, в которых клеточное обновление происходит медленно (стационарные системы), а у взрослых практически отсутствует, результат лучевого поражения по завершении репарации потенциально летальных поражений зависит от степени повреждения эндотелия сосудов.