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Chromosome damage by ionizing radiation: a review.
No full textThe exposure of living cells to ionizing radiation can induce chromosome aberrations (CAs), which consist of large-scale genome rearrangements following incorrect rejoining of chromosome fragments created by energy deposition in the DNA double helix. This biological endpoint is of peculiar interest, since CAs are strictly related to the fate of the cell: some aberration types generally lead to cell death, which is the main goal of radiotherapy, whereas others can lead to cell conversion to malignancy, which is what one wants to avoid in radiation protection.
After defining the various aberration types, in this paper we will describe the main phenomenological aspects of chromosome aberration induction (including the dependence on radiation dose, type and energy), will discuss the relationship between CAs and cell death or carcinogenesis, and will provide examples of the use of aberrations as “biological dosimeters” following human exposure to radiation. The biophysical mechanisms underlying CA induction will be discussed, also reporting the early theories developed by Lea and Revell, and the main open questions will be outlined. Finally, three examples of theoretical models will be presented, discussing the assumptions adopted by the authors and the consequences of such assumptions on the modelling outcomes
Danno cromosomico da radiazioni ionizzanti: fenomenologia, meccanismi e applicazioni
No full textIn media, circa una su mille delle cellule del nostro corpo è portatrice di un'aberrazione cromosomica, cioè un riarrangiamento del genoma verificatosi in seguito al ricongiungimento errato (mis-rejoining) di frammenti cromosomici. Mentre questo background di aberrazioni non ha conseguenze significative, l’esposizione ad agenti clastogeni come le radiazioni ionizzanti può causare un incremento dello yield di aberrazioni fino a livelli che portano conseguenze significative a livello cellulare e sovra-cellulare. Alcune categorie di aberrazioni hanno infatti un’elevata probabilità di impedire la duplicazione cellulare, mentre altre vengono generalmente trasmesse alle cellule figlie, determinando un aumento del rischio di conversione della cellula in cellula cancerosa.
Inoltre le aberrazioni sono utilizzabili in dosimetria biologica sia per stimare la dose assorbita, sia per valutare la qualità del campo di radiazioni d’interesse nel caso di esposizione a campi misti, come accade per gli astronauti esposti alla radiazione spaziale. Nel seguito, dopo una breve trattazione dei principali aspetti fenomenologici dell’induzione di aberrazioni cromosomiche da radiazioni ionizzanti, saranno analizzati i principali meccanismi biofisici che portano dall’irraggiamento alla formazione di aberrazioni, evidenziando le principali questioni aperte e fornendo alcuni esempi rappresentativi di come i modelli teorici possano essere d’aiuto nel chiarire tali meccanismi. Sarà poi analizzato il ruolo giocato dalle aberrazioni cromosomiche nel determinare il “destino” della cellula (morte cellulare o conversione in cellula cancerosa) e sarà descritto l’utilizzo delle aberrazioni come dosimetri biologici
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