Роль стохастических факторов в процессе формирования первичных повреждений ДНК и их хромасоомных аберраций при воздействии радиации на соматические клетки млекопитающих in vitro и in vivo

• Автор: Хвостунов, Игорь Константинович
• Шифр специальности: 03.01.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Обнинск
• Количество страниц: 287 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК ОСНОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ

1.1. Необходимость учета стохастических факторов и их классификация

1.1.1. Факторы физической природы

1.1.2. Факторы физико-химической природы

1.1.3. Факторы биологической природы

1.2. Методы биофизического моделирования

1.2.1. Микродозиметрический метод

1.2.2. Моделирование прямого и косвенного действия радиации на

1.2.3. Учет пространственной структуры мишени и репарации первичных повреждений
1.2.4. Модели формирования хромосомных аберраций
1.2.5. Использование хромосомных аберраций в биологической дозиметрии
1.3. Достижения и нерешенные проблемы. Предмет настоящего исследования
ГЛАВА 2. ОЦЕНКА РОЛИ СТОХАСТИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ В РАМКАХ МИКРОДОЗИМЕТРИЧЕСКОЙ КОНЦЕПЦИИ
2.1. Структура и характеристики биофизической модели
2.1.1. Топология мишени и ее структурные элементы
2.1.2. Стохастическая структура трека (физическая стадия)
2.1.3. Оценка роли свободных радикалов (радиационно-химическая стадия)
2.1.4. Алгоритм взаимодействия треков с мишенью
2.2. Микродозиметрическая модель воздействия на клетку и субклеточные структуры
2.2.1. Микродозиметрическое распределение поглощенной энергии в ядре клетки
2.2.1.1. Воздействие частиц больших энергий

2.2.1.2. Воздействие частиц малых энергий с учетом их замедления в мишени
2.2.2. Микродозиметрическое распределение поглощенной энергии в субъядерных структурах
2.3. Учет фактора пространственной неоднородности мишени
2.3.1. Стеночный эффект при воздействии частиц малых энергий
2.3.2. Стеночный эффект при воздействии частиц больших энергий
РЕЗЮМЕ
ГЛАВА 3. БИОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАДИАЦИОННЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ ДНК И ХРОМАТИНА, ИНДУЦИРОВАННЫХ ИЗЛУЧЕНИЕМ С РАЗЛИЧНОЙ ЛПЭ
3.1. Виды повреждений ДНК и их классификация
3.1.1. Классификация повреждений ДНК
3.1.2. Модель двойной спирали ДНК
3.1.2.1. Модель прямого действия на ДНК
3.1.2.2. Модель косвенного действия на ДНК
3.2. Моделирование первичных повреждений ДНК в клетке
3.2.1. Радиационно-индуцированная фрагментация ДНК
3.2.2. Фрагментация ДНК с учетом спонтанного уровня повреждений.
3.3. Межклеточное взаимодействие
3.3.1. Биофизическая модель межклеточного взаимодействия
3.3.1.1. Выживаемость клеток
3.3.1.2. Трансформация клеток
3.3.1.3. Оценка параметров модели межклеточного взаимодействия
3.3.2. Межклеточное взаимодействие при облучении в геометрии микропучка
3.3.3. Межклеточное взаимодействие при облучении в геометрии широкого пучка
3.3.4. Вклад межклеточного взаимодействия в наблюдаемые радиационные эффекты
РЕЗЮМЕ

ГЛАВА 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ХРОМОСОМНЫХ
АБЕРРАЦИЙ ПРИ ОБЛУЧЕНИИ in vitro и in vivo
4.1. Оценка частоты спонтанных аберраций хромосом
4.1.1. Состав контрольных групп обследованных лиц
4.1.2. Нестабильные аберрации в контрольных группах
4.1.3. Стабильные аберрации в контрольных группах
4.2. Дозовая зависимость выхода нестабильных и стабильных аберраций хромосом при облучении лимфоцитов крови
человека in vitro
4.2.1. Дозовая зависимость нестабильных аберраций
4.2.2. Дозовая зависимость стабильных аберраций
4.2.3. Анализ результатов регрессионного анализа дозовой зависимости частоты стабильных и нестабильных
аберраций при облучении лимфоцитов in vitro
4.3. Закономерности индукции аберраций хромосом в лимфоцитах
крови человека in vivo при аварийном облучении
4.3.1. Характеристика группы обследованных лиц
4.3.2. Результаты анализа индукции аберраций хромосом в раннем пострадиационом периоде
4.3.3. Результаты анализа динамики частоты аберраций хромосом
за весь период наблюдения
4.3.3.1. Анализ динамики частоты нестабильных аберраций
в отдаленном пострадиационном периоде
4.3.3.2. Анализ динамики частоты стабильных аберраций
4.3.3.3. Динамика частоты стабильных и нестабильных аберраций в лимфоцитах крови облучившихся лиц в отдаленном пострадиационном периоде
4.3.4. Динамика хромосомных аберраций при фракционированном
пролонгированном облучении с высокой мощностью дозы
РЕЗЮМЕ
ГЛАВА 5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ДОЗИМЕТРИИ ПРИ ОЦЕНКЕ ДОЗ НЕКОНТРОЛИРУЕМОГО ОБЛУЧЕНИЯ

программные комплексы для биофизического моделирования прямого и косвенного действия радиации на ДНК. Более детально данные алгоритмы анализируются в главе 3.
Таблица 1.2. Характеристики биофизических алгоритмов по моделированию прямого и косвенного действия на молекулу ДНК
Программа/ структура трека Метод учета диффузии-рекомбинации Модель ДНК Радиус реакции ОН-ДНК* Ссылка
PARTRAC /PARTRAC-Y, HZE пошаговая с возрастающим интервалом по времени Атомарная: линейная, Э/40 минихромосома, фибрилла хроматина 0,085 нм Alloni D. et al. (2006) Valota A et al. (2003) Friedland W. (2003, 2006)
Monte Carlo / OREC пошаговая с постоянным интервалом по времени Атомарная: линейная форма 0,106 нм Moiseenko V.V. (1998)
RADACK/ TRION пошаговая с возрастающим интервалом по времени Атомарная: короткие ДНК-олигонукпеотиды, нуклеосома 0,12 нм Michalik V. (1994, 1995) Begusova M. (2003)
DBREAK/ TRACEL (БТ** Атомарная: линейная, плазмида ДНК, фибрилла хроматина 0,10 нм (константа реакции с ДНК) Tomita H. (1994, 1998)
Monte Carlo theory аналитические формулы Атомарная: линейная, Б/40 минихромосома, фибрилла хроматина 0,10 нм Chatterjee A., Holley W.R.A. (1990); Holley W.R., Chatterjee A. (1994); Rydberg B. et al. (1998)
DNA damage / CPA100, PITS пошаговая с постоянным интервалом по времени Субобъемная: линейная форма Сегмент цилиндра ДНК Nikjoo H. et al (1997, 2001), Fulford J. et al. (1999, 2001)
RADLYS/ OREC 1БТ** Атомарная: 0,118 нм Aydogan B. et al. (2002)
DNA damage /OREC пошаговая с постоянным интервалом по времени Субобъемная: линейная форма 0..28 нм Wright H.A. et al. (1985) Turner J.E. et al. (1994) Bolch W.E. et al. (1990, 1998)
* - реакция с сахаро-фосфатной группой, ведущей к образованию ОР.
** - Independent Reaction Times (IRT) - численный алгоритм учета диффузионнорекомбинационной стадии, Green N.J.В. etal.. (1990).