DMCA.com Protection Status

Các nhà khoa học đã tìm ra cách việc phơi nhiễm phóng xạ ion kéo dài ảnh hưởng đến các tế bào gốc người  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 09:33 ngày 26/12/2017

Chiếu sáng chậm = ít tác hại hơn

Các nhà nghiên cứu từ một số viện nghiên cứu của Nga, bao gồm MIPT, đã tìm ra cách mà phơi nhiễm kéo dài phóng xạ ion ảnh hưởng đến tế bào gốc của người. Họ đã phát hiện ra rằng nó gây ra trì hoãn chu trình tế bào, điều này khiến việc sửa chữa các đứt gẫy sợi đôi DNA do phóng xạ diễn ra nhanh hơn, ít lỗi hơn. Tuy nhiên những liên quan của chúng tới sức khỏe đặc biệt là ảnh hưởng của điều này tới nguy cơ phát triển ung thư vẫn chưa rõ ràng. Bài báo đã được đăng trên tạp chí Oncotarget.

Phóng xạ ion có khả năng biến các nguyên tử và phân tử trung hòa thành các ion mang điện tích. Cơ thể con người chắc chắn đều có sự phơi nhiễm đối với các bức xạ đến từ môi trường tự nhiên, với một người trung bình tiếp nhận khoảng 3 milligray mỗi năm. Hơn nữa, một lần chụp X quang tại bất cứ vị trí nào cũng đều phơi nhiễm thêm từ 0.001 đến 10 milligray, tùy thuộc vào quy trình chính xác. Nghiên cứu trước đó cũng cho thấy, phơi nhiễm quá mức rất nguy hiểm – một liều nhiều hơn 1000 milligray trong một khoảng thời gian ngắn gây ra bệnh nhiễm độc phóng xạ cấp tính.

Để đảm bảo an ninh phóng xạ, việc đánh giá những nguy cơ do bức xạ ion gây ra là vô cùng quan trọng. Các nghiên cứu trên những người bị phơi nhiễm với phóng xạ chỉ xác nhận được sự gia tăng nguy cơ ung thư gây nên bởi sự tiếp xúc với phóng xạ liều cao. Điều này khiến cho các cơ quan quản lý chấp nhận một mô hình tuyến tính mà theo đó liều thấp của phóng xạ cũng có thể làm tăng nguy cơ ung thư. Tuy nhiên, các thí nghiệm sau đó đã cho thấy tiếp xúc với bức xạ liều thấp hoặc không chỉ không có tác động bất lợi về mặt sinh học mà thậm chí còn có lợi, chứng minh bởi sự kéo dài tuổi thọ và tần số xuất hiện ung thư ít hơn.

Ngoài ra, tầm quan trọng của tỷ lệ liều là không thể bỏ qua. Phơi nhiễm với liều lượng tương đương của phóng xạ trong khoảng thời gian ngắn hoặc dài có ảnh hưởng khác nhau, trong đó chiếu xạ “chậm” ít gây hại hơn. Mặc dù vậy, mức độ của tỷ lệ liều lượng ảnh hưởng như tới các kết quả về sinh học là một trong những nguyên nhân của nhiều cuộc tranh luận. Trong điều kiện thực tế, con người có nhiều khả năng phải đối mặt cới việc tiếp xúc lâu dài với bức xạ liều thấp, vì vậy điều quan trọng là chúng ta phải hiểu được những ảnh hưởng của nó.

Chu trình tế bào: Pha G0 là giai đoạn nghỉ ngơi khi tế bào không trải qua phân chia. Pha G1 là giai đoạn trong chu trình khi tế bào chuẩn bị phân chia bằng cách nhân đôi các thành phần cấu thành ngoại trừ các nhiễm sắc thể. Trong giai đoạn pha S, DNA được sao chép trong quá trình nhân lên của tất cả 46 nhiễm sắc thể. Pha G2 là giai đoạn cuối cùng để chuẩn bị phân chia, hay còn được gọi là nguyên phân.

Đứt gãy cấu trúc sợi đôi DNA

Một trong những tác động tiêu cực của phóng xạ là sự đứt gãy cấu trúc sợi đôi DNA, trong đó cả hai sợi xoắn kép đều bị cắt đứt. May mắn là tế bào có khả năng sửa chữa những DNA bị hư hỏng đó. Nếu một trong hai sợi bị hỏng, sợi kia có thể được sử dụng để sửa chữa. Tuy nhiên, trong trường hợp đứt gãy xảy ra ở trên cả hai sợi, tế bào phải sử dụng đến những cơ chế dễ sai hỏng hơn. Và những hư hỏng không được sửa chữa hoặc sửa chữa hỏng có thể làm tăng khả năng của các bệnh ung thư. Điều này giải thích tại sao nghiên cứu về tác động của phóng xạ lên tế bào sống có xu hướng tập trung vào các đứt gãy sợi đôi. Cách đây không lâu, đã có những phát hiện về việc các tế bào gốc – những tế bào chưa biệt hóa – đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành các khối u thông qua tích lũy các đột biến và truyền chúng cho những tế bào chuyên biệt, những thế hệ sau của chúng. Tuy nhiên, phản ứng của các tế bào gốc đối với chiếu xạ kéo dài vẫn chưa được hiểu rõ.

Trong nghiên cứu này, các nhà khoa học đã tiến hành xử lý các tế bào với tổng liều lượng phóng xạ giống hệt nhau nhưng trong các khoảng thời gian dài và ngắn. Sự đứt gãy sợi đôi được theo dõi bằng cách sử dụng phương pháp nhuộm các protein γH2AX và 53BP1 như các marker. Với việc phơi nhiễm ngắn nhưng với cường độ cao, tỷ lệ của cả hai marker đều có sự tăng lên tuyến tính theo liều. Nhưng trong trường hợp chiếu xạ kéo dài, phản ứng chỉ tuyến tính đén một điểm nhất định, sau đó ổn định ở mức 1,000 milligray. Nói cách khác sau khi đạt đến một số lượng nhất đinh, mức độ thương tổn không tiếp tục tăng lên. Một sự cân bằng được hình thành giữa quá trình gây ra và sửa chữa đứt gẫy.

Sửa chữa DNA

Tế bào được trang bị những hệ thống sửa chữa có khả năng sửa chữa các đứt gãy DNA. Tuy nhiên, sau khi chiếu xạ cường độ cao, tế bào phải sử dụng một cơ chế được gọi là nối các điểm cuối (end joining) – một quá trình nhanh chóng nhưng không chính xác – tại tám trên mười vị trí đứt gãy sợi đôi. Điều này thường dẫn đến những bất thường của nhiễm sắc thể. Ví dụ những sửa chữa sai lệch của các đứt gãy DNA có thể dẫn đến chết tế bào, kích hoạt các oncogene, và ức chế các anti-oncogene. Nhưng có một cơ chế thay thế khác để sửa chữa DNA, được gọi là tái tổ hợp tương đồng (homologous recombination). Nó sử dụng một phân tử DNA tương tự hoặc giống hệt như trình tự mẫu và phương pháp này tạo ra ít lỗi hơn, nhưng nó chỉ diễn ra trong các giai đoạn nhất định của chu trình tế bào. Các nhà nghiên cứu đã theo dõi quá trình tái tổ hợp tương đồng thông qua một protein marker khác là Rad51. Trong suốt quá trình phơi nhiễm kéo dài hai giờ, lượng Rad51 gần như duy trì không thay đổi ban đầu đã có sự gia tăng tuyến tính sau đó. Nhóm nghiên cứu giả định rằng việc chiếu xạ kéo dài có thể kích hoạt sự tái tổ hợp tương đồng.

Phân chia tế bào

Tế bào gốc có thể được chia thành hai nhóm, một nhóm được gọi là những tế bào đang tăng sinh – những tế bào đang trải qua phân chia và nhóm những tế bào không hoạt động – những tế bào đã ngừng sinh sản, và có một sự cân bằng giữa hai nhóm tế bào này. Qúa trình theo dõi số lượng các đứt gãy sợi đôi DNA trong các tế bào đang tăng sinh và không hoạt động được thực hiện một cách riêng biệt thông qua một protein nhất định chỉ tìm thấy ở các tế bào đang diễn ra phân chia. Kết quả cho thấy trong cả hai loại tế bào, số lượng đứt gãy DNA đều tăng lên, cuối cùng đạt đến một giá trị không đổi.

Các nhà nghiên cứu cũng quan sát thấy rằng tiếp xúc với phóng xạ không làm thay đổi tỷ lệ 4 trên 1 giữa các tế bào đang tăng sinh và tế bào không hoạt động. Tuy nhiên, một cuộc điều tra chi tiết hơn cho thấy rằng bốn giờ chiếu xạ “chậm” dẫn đến một số lượng tăng lên đáng kể của các tế bào ở pha S và G2 của chù kỳ tế bào – lần lượt là các giai đoạn tổng hợp DNA và chuẩn bị cuối cùng trước khi diễn ra phân chia. Chính trong các giai đoạn này, một bản sao của DNA của tế bào đã sẵn sàng cho việc phân chia, nhưng cũng đồng thời có thể được sử dụng như khuôn cho quá trình tái tổ hợp tương đồng. Kết quả này có vẻ là lời giải thích cho sự tăng lên của marker Rad51Nói cách khác, chiếu xạ gây ra sự chậm chễ trong chu trình tế bào – khiến cho tại bất kỳ thời điểm nào, có nhiều tế bào hơn trong các giai đoạn cho phép tái tổ hợp đồng nhất. Điều này có nghĩa là có thể sửa chữa đứt gãy sợi đôi DNA một cách chính xác.

“Chúng tôi đã cho thấy sự chiếu xạ kéo dài các tế gốc trung mô dẫn đến sự phân bố lại của chu trình tế bào. Điều này có thể ảnh hưởng đến các phản ứng sinh học đối với phóng xạ”, Sergey Leonov, giám đóc Trường Vật lý và công nghệ về Vật lý Y khoa và Sinh học (Phystech School of Biological and Medical Physics) cho biết. “Những phát hiện của chúng tôi có thể trở thành cở sở để nghiên cứu thêm về sự đứt gãy sợi đôi ở các tế bào gốc và những ảnh hưởng của chúng tới sự hình thành khối u”.