Organismos radiorresistentes

La versión actual de la página aún no ha sido revisada por colaboradores experimentados y puede diferir significativamente de la versión revisada el 4 de enero de 2020; las comprobaciones requieren 12 ediciones .

Los organismos radiorresistentes son organismos que viven en ambientes con niveles muy altos de radiación ionizante . La radiorresistencia es lo opuesto a la radiosensibilidad .

Contrariamente a la creencia popular, muchos organismos tienen una radiorresistencia sorprendente. Por ejemplo, en el curso del estudio del medio ambiente, las plantas y los animales en el área del accidente de Chernobyl , se descubrió que, a pesar del alto nivel de radiación, muchas especies sobrevivieron de manera completamente impredecible. Los estudios brasileños de una colina en el estado de Minas Gerais con niveles naturalmente altos de radiación debido a los depósitos de uranio también han mostrado muchos insectos , gusanos y plantas radiorresistentes [1] [2] . Algunos extremófilos , como la bacteria Deinococcus radiodurans y los tardígrados , son capaces de soportar las dosis más altas de radiación ionizante del orden de los 5000 Gy [3] [4] [5] .

Radiorresistencia adquirida

La radiorresistencia se puede inducir exponiendo el objeto en estudio a pequeñas dosis de radiación ionizante. Varios artículos han descrito dicho efecto en levaduras , bacterias , protistas , algas , plantas e insectos, así como en células humanas y de mamíferos in vitro , animales de laboratorio. Esto activa varios mecanismos radioprotectores celulares, como cambios en los niveles de ciertas proteínas citoplasmáticas y nucleares , aumento de la expresión génica , reparación del ADN y otros procesos.

Muchos organismos tienen mecanismos de autocuración que se activan cuando se exponen a la radiación bajo ciertas condiciones. Dos de estos procesos de autocuración en humanos se describen a continuación.

Devair Alves Ferreira recibió una gran dosis (7,0 Gy) durante una contaminación radiactiva en Goiania y sobrevivió, mientras que su esposa, que recibió una dosis de 5,7 Gy, murió. La explicación más probable para esto es que él recibió su dosis en pequeñas dosis durante un largo período de tiempo, mientras que su esposa estaba más tiempo en la casa y expuesta a la radiación continua sin interrupción, dando menos tiempo a los mecanismos de autocuración en su cuerpo para funcionar. reparar los daños causados ​​por la radiación. . Del mismo modo, algunas personas que trabajaban en los sótanos de Chernobyl recibieron dosis de hasta 10 Gy, pero las recibieron en pequeñas partes, por lo que la radiación no tuvo un efecto agudo.

En experimentos de radiobiología , se descubrió que cuanto mayor es la dosis de radiación que se irradia con un grupo de células, menor es el número de células supervivientes. Además, se descubrió que si las células se irradian con radiación que no ha estado bajo su influencia durante mucho tiempo, entonces la radiación es menos capaz de causar la muerte celular. El cuerpo humano contiene muchos tipos de células, y la muerte de un tejido en un órgano vital conduce a su muerte. Muchas muertes rápidas por radiación (de 3 a 30 días) se deben a la pérdida de células que forman las células sanguíneas ( médula ósea ) y células del sistema digestivo que forman la pared intestinal .

En el siguiente gráfico, se dibuja un arco de dosis/supervivencia para un grupo hipotético de células para los casos en que las células tuvieron o no tiempo para recuperarse. Además del tiempo de recuperación de la radiación, las células de estos dos grupos estuvieron en las mismas condiciones.

La evolución de la radiorresistencia

En términos de historia evolutiva y causalidad, la radiorresistencia no parece ser un rasgo adaptativo, ya que no hay una presión de selección natural documentada que confiera adaptabilidad a la capacidad de los organismos para soportar dosis de radiación ionizante en el rango en el que ciertas especies extremófilas tienen se ha observado que sobrevive. Esto se debe principalmente a que el campo magnético de la Tierra protege a todos sus habitantes de las radiaciones solares ionizantes y los rayos cósmicos galácticos, que son las dos principales fuentes de este tipo de radiación en nuestro sistema solar, e incluso incluyendo todas las fuentes terrestres conocidas de radiación ionizante como el radón. gas y radionucleidos primordiales en las rocas, que se consideran objetos naturales con altos niveles de radiación, la dosis anual de radiación de fondo natural sigue siendo decenas de miles de veces menor que los niveles de radiación ionizante que muchos organismos muy radiorresistentes pueden soportar.

Una posible explicación de la existencia de la radiorresistencia es que es un ejemplo de adaptación o exaptación cooptada , donde la radiorresistencia puede ser una consecuencia indirecta de la evolución de otra adaptación relacionada que ha sido elegida positivamente por la evolución. Por ejemplo, una hipótesis sugiere que la adaptación a la desecación causada por las temperaturas extremas presentes en los hábitats de hipertermófilos como De inococcus radiodurans requiere combatir el daño celular que es casi idéntico al causado por la radiación ionizante, y que los mecanismos de reparación celular que se han desarrollado para tales reparaciones también se puede usar para daños por radiación, lo que permite que D. radiodurans resista dosis extremas de radiación ionizante. La exposición a la radiación gamma da como resultado daños en el ADN celular, incluidos cambios en los pares de bases nitrogenadas, daños en el esqueleto de azúcar-fosfato y daños en el ADN de doble cadena . Los mecanismos de reparación celular extremadamente eficientes que algunas especies de Deinoccocus, como D. radiodurans, han desarrollado para reparar la célula después de una lesión térmica también pueden revertir los efectos del daño en el ADN causado por la radiación ionizante, por ejemplo, al unir cualquier componente de su genoma. que han sido fragmentados por la radiación. [6] [7] [8] [9] [10]

Fármacos que aumentan la radiorresistencia

Es:Ex-Rad (ON 01210.Na) es un potente agente de protección contra la radiación . Químicamente, es la sal de sodio de 4-carboxiestiril-4-clorobencilsulfona. Además de este fármaco, en:CBLB502 , amifostina ( en:amifostine ) 'WR2721', Filgrastim ( en:Filgrastim ) ('Neupogen'), Pegfilgrastim ( en:Pegfilgrastim ) ('Neulasta'), ácido kójico [11] han propiedades radioprotectoras .

Radiorresistencia hereditaria

Está bien establecido que la radiorresistencia puede ser genéticamente determinada y heredada en al menos algunos organismos. Heinrich Nöthel, genetista de la Universidad Libre de Berlín , produjo el trabajo más extenso sobre mutaciones de radiorresistencia utilizando la mosca común de la fruta , Drosophila melanogaster , en una serie de 14 publicaciones.

Radiorresistencia en oncología radioterápica

El término "radiorresistencia" se usa a veces en medicina ( oncología ) para las células cancerosas que no se eliminan bien con la radioterapia . Las células radiorresistentes pueden poseer esta propiedad por sí mismas o producirla en respuesta a la radioterapia.

Radiorresistencia en varios organismos

La siguiente tabla proporciona información sobre la radiorresistencia en varias especies. Existen grandes diferencias entre los datos obtenidos en diferentes experimentos, ya que la cantidad de muestras utilizadas es pequeña, además, en ocasiones es imposible controlar el entorno en el que se tomaron los datos (por ejemplo, los datos para humanos se tomaron del bombardeo ). de Hiroshima y Nagasaki ).

Dosis letal de radiación, Gy
organismo Dosis letal LD 50 DL 100 Clase/reino
Perro   3.5 (LD 50/30 días ) [12]   mamíferos
Humano 4-10 [13] 4.5 [14] 10 [15] mamíferos
Rata   7.5   mamíferos
Ratón 4.5-12 8.6-9   mamíferos
Conejo   8 (LD 50/30 días ) [12]   mamíferos
Tortuga   15 (LD 50/30 días ) [12]   reptiles
pez dorado   20 (LD 50/30 días ) [12]   Pez
Escherichia coli 60   60 bacterias
cucaracha roja   64 [13]   Insectos
almeja   200 (LD 50/30 días ) [12]   -
mosca de la fruta 640 [13]     Insectos
Ameba   1000 (LD 50/30 días ) [12]   -
bracónidos 1800 [13]     Insectos
Milnesio tardígrado 5000 [16]     Eutardigrada
Deinococcus radiodurans 15000 [13]     bacterias
Thermococcus gammatolerans 30000 [13]     arqueas

LD 50 es la dosis letal media, es decir la dosis que mata a la mitad de los organismos en el experimento;
LD 100 es una dosis letal que mata a todos los organismos en el experimento [17] .

Véase también

Notas

  1. ↑ Cordeiro, AR; Marques, EK; Veiga-Neto, AJ Radiorresistencia de una población natural de Drosophila willistonivivir en un ambiente radiactivo. (Inglés)  // Investigación de mutaciones: revista. - 1973. - vol. 19 , núm. 3 . - P. 325-329 . - doi : 10.1016/0027-5107(73)90233-9 . —PMID 4796403 .
  2. ↑ Moustacchi, E. Inducción por agentes físicos y químicos de mutaciones por radiorresistencia en Saccharomyces cerevisiae  //  Mutation research : journal. - 1965. - Vol. 2 , núm. 5 . - Pág. 403-412 . - doi : 10.1016/0027-5107(65)90052-7 . —PMID 5878261 .
  3. ↑ Moseley BEB, Mattingly A. Reparación de ácido desoxirribonucleico transformante irradiado en tipo salvaje y un mutante sensible a la radiación de Micrococcus radiodurans  //  Journal of Bacteriology : diario. - 1971. - vol. 105 , núm. 3 . - Pág. 976-983 . — PMID 4929286 .
  4. ↑ Murray RGE. 1992. La familia Deinococcaceae. En Los procariotas, ed. A Ballows, HG Truper, M Dworkin, W Harder, KH Schleifer 4:3732–44. Nueva York: Springer-Verlag. doi : 10.1007/978-1-4757-2191-1_42
  5. ↑ Ito H., Watanabe H., Takeshia M., Iizuka H. Aislamiento e identificación de cocos resistentes a la radiación pertenecientes al género Deinococcus a partir de lodos de depuradora y alimentos para animales  //  Química agrícola y biológica : diario. - 1983. - vol. 47 , núm. 6 _ - P. 1239-1247 . -doi : 10.1080/ 00021369.1983.10866087 .
  6. ↑ Mattimore, V.; Battista, JR (febrero de 1996). “Radiorresistencia de Deinococcus radiodurans: las funciones necesarias para sobrevivir a la radiación ionizante también son necesarias para sobrevivir a la desecación avanzada” . Revista de Bacteriología . 178 (3): 633-637. DOI : 10.1128/jb.178.3.633-637.1996 . ISSN  0021-9193 . PMC  177705 . IDPM  8550493 .
  7. ↑ Friedberg, Errol C. Reparación y mutagénesis del ADN  / Errol C. Friedberg, E. C. Friedberg, G. C. Walker ... [ y otros ] . - ASM Press, 1995. - ISBN 9781555810887 .
  8. ↑ Minton, KW (julio de 1994). “Reparación del ADN en la bacteria extremadamente radiorresistente Deinococcus radiodurans” . Microbiología Molecular . 13 (1): 9-15. DOI : 10.1111/j.1365-2958.1994.tb00397.x . ISSN  0950-382X . IDPM  7984097 .
  9. ↑ Slade, Dea; Radman, Miroslav (marzo de 2011). “Resistencia al estrés oxidativo en Deinococcus radiodurans” . Revisiones de Microbiología y Biología Molecular . 75 (1): 133-191. DOI : 10.1128/MMBR.00015-10 . ISSN  1098-5557 . PMC  3063356 . PMID  21372322 .
  10. ↑ Agapov, AA; Kulbachinskiy, AV (octubre de 2015). “Mecanismos de Resistencia al Estrés y Regulación Génica en la Bacteria Radiorresistente Deinococcus radiodurans”. bioquímica. bioquimica _ 80 (10): 1201-1216. DOI : 10.1134/S0006297915100016 . ISSN  1608-3040 . PMID  26567564 . S2CID  14981740 .
  11. ↑ Kai Wang, Peng-Fei Li, Chun-Guang Han, Li Du, Chao Liu, Ming Hu, Shi-Jie Lian y Yong-Xue Liu (2014). Efectos protectores del ácido kójico en la sangre periférica y supervivencia de perros Beagle después de la exposición a una dosis letal de radiación gamma. Investigación de radiación, 182(6), 666-673. doi : 10.1667/RR13823.1
  12. ↑ 1 2 3 4 5 6 Radioquímica y química nuclear , G. Choppin, JO. Liljenzin y J. Rydberg, edición tres, página 481, ISBN 0-7506-7463-6
  13. ↑ 1 2 3 4 5 6 Cucarachas y radiación . Consultado el 13 de mayo de 2006. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2012.
  14. ↑ Notas sobre radiación: daño por radiación y medición de dosis (enlace no disponible) . Consultado el 13 de mayo de 2006. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2012. 
  15. ↑ Emergencias por radiación de los CDC, Síndrome de radiación aguda: hoja informativa para médicos (enlace no disponible) . Consultado el 25 de julio de 2012. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2012. 
  16. ↑ Horikawa DD, Sakashita T., Katagiri C., Watanabe M., Kikawada T., Nakahara Y., Hamada N., Wada S., Funayama T., Higashi S., Kobayashi Y., Okuda T., Kuwabara M Tolerancia a la radiación en el tardígrado Milnesium tardigradum  (inglés)  // International Journal of Radiation Biology : diario. - 2006. - vol. 82 , núm. 12 _ - P. 843-848 . -doi : 10.1080/ 09553000600972956 . —PMID 17178624 .
  17. ↑ R. G. Gosmanov, A. K. Galiullin, A. Kh. Volkov, A. I. Ibragimova. Microbiología. - 2011. - S. 241. - 494 pág. - 1500 copias.

Literatura