1. CƠ CHẾ TÁC DỤNG CỦA BỨC XẠ ION HOÁ

1.1. Cơ chế tác dụng trực tiếp

Năng lượng bức xạ được truyền trực tiếp cho các phân tử sinh học mà chủ yếu là các đại phân tử hữu cơ, gây nên các tổn thương về cấu trúc, chức năng và tạo tiền đề cho tổn thương tiếp theo. Sự biến đổi trong cấu trúc của các đại phân tử sinh học ảnh hưởng tới tốc độ các phản ứng hoá sinh. Các phản ứng hoá học xảy ra giữa các phân tử bị tổn thương hoặc bị kích thích tạo ra các phân tử mới và lạ đối với tổ chức sinh học, đa số là chất độc có hại. Các hiệu ứng về nồng độ, tác dụng của nhiệt độ, cơ chế tác dụng của một số chất bảo vệ đã chứng minh cho quan điểm tác dụng trực tiếp. Bức xạ tác dụng lên protein làm tổn thương cấu trúc và chức năng điều khiển của tế bào, tác dụng lên lipid làm tổn thương màng tế bào, giảm dẫn truyền xung động thần kinh, giảm tính thấm, ảnh hưởng màng mitochondrie làm giảm tổng hợp ATP, ảnh hưởng màng lysosom làm giải phóng các enzym phân huỷ protein nội bào.

1.2. Cơ chế tác dụng gián tiếp

Ngoài tác động trực tiếp, bức xạ ion hóa còn có tác động gián tiếp bằng con đường hình thành gốc tự do (GTD). Phân tử nước bị phân ly do tác động của bức xạ ion hoá hình thành các gốc tự do có hoạt tính hoá học mạnh.

Trong mô sinh học, nước chiếm gần 80% khối lượng tế bào và có vai trò rất quan trọng. Các tia bức xạ phân ly phân tử nước tạo ra hai gốc tự do H^•, OH^•. OH^• thường  gây sai lệch cấu trúc phân tử sinh học và phá hủy màng tế bào. Còn H^• sẽ cùng với oxy phân tử tạo ra gốc hydroperoxyt. Cơ chế tạo ra các gốc tự do như sau:

H^• + O₂ => HO₂^• ( gốc tự do hydroperoxyt)

H^• + OH^• => H₂O   (kết hợp)

H^• + H^• => H₂ ( hình thành dimer)

OH^• + OH^• => H₂O₂ (hình thành dimer peroxyt)

OH^• + RH => R^• + HOH   (gốc chuyển đổi )

R^• + O₂ => RO₂^• (gốc peroxyt hữu cơ tự do ).

GTD tấn công vào những phân tử sinh học quan trọng, vật chất di truyền, màng tế bào và các tế bào miễn dịch, là nguyên nhân của các quá trình bệnh lý, ung thư, lão hóa và rối loạn sự chết theo chương trình.

GTD hình thành do tác động của môi trường sống nếu bị ô nhiễm kim loại nặng, hóa chất, thuốc trừ sâu, độc tố gây ung thư, các tia bức xạ Tác động của bức xạ ion hóa cũng tương tự như tác động của những chất độc sinh ra trong hô hấp tế bào, chỉ khác là trong hô hấp tế bào các GTD sinh ra mang tính cục bộ nên tác hại thường tập trung ở ADN và enzym ở ty thể. Ngược lại, với bức xạ ion hóa các GTD sinh ra ở khắp nơi, trong nội bào cũng như ngoại bào, do vậy hậu quả sẽ nặng nề hơn, gây đột biến gen, hoặc làm cho quá trình phân chia tế bào không được kiểm soát, do đó phát sinh ung thư.

2. VAI TRÒ GÂY BỆNH CỦA GỐC TỰ DO

GTD thường tấn công vào các axit béo không no và màng sinh học tạo nên những phản ứng dây chuyền dẫn tới làm tan rã cấu trúc màng. Ngoài các protein trên màng với chức năng là thụ cảm thể, kháng thể hay các enzym khi vận chuyển các chất qua màng cũng khá nhạy cảm với GTD. Các GTD hình thành như: L^·, HOO^·, LO^., OH·, H^·. LOO^· gây tổn hại màng tế bào, rối loạn cân bằng nội môi, phá hủy cấu trúc màng, peroxyt hóa lipit màng lan truyền, biến đổi các protein màng, thay đổi tính thấm, tính đàn hồi và khả năng trao đổi chất của màng tế bào. Bơm Na⁺, K⁺ ATPaza bị tổn thương bởi HO₂^· dẫn đến làm phù tế bào, mất cân bằng của Ca⁺⁺ nội môi làm rối loạn trao đổi ion qua màng, dẫn đến giảm ATP. Khi màng tế bào bị tổn thương, sự trao đổi chất bị gián đoạn, tế bào sẽ bị suy yếu hoặc chết vì đói năng lượng, nhiễm độc bởi chất cặn bã. GTD còn phá hủy các tế bào bằng cách tấn công vào ADN và lysosom làm các enzym giải phóng từ lysosom tiêu hủy ngay chính tế bào hay phá hủy tế bào bằng cách tạo ra các liên kết chéo giữa các protein với nhau, kết quả là làm cho các phân tử protein đông vón lại không đảm đương được các chức năng sinh lý bình thường.

Những tác động kéo dài của các GTD lên hệ thống miễn dịch có thể dẫn đến hậu quả làm giảm sức đề kháng, làm tăng nguy cơ mắc các bệnh như bệnh tự miễn, bệnh viêm thoái hóa và ung thư…

Trong quá trình bảo vệ cơ thể, chính bạch cầu bị chết và giải phóng ra hàng loạt gốc tự do cũng góp phần làm suy giảm và sai lệch hệ thống miễn dịch, hậu quả là suy giảm sức đề kháng của cơ thể.

Tác dụng trực tiếp và gián tiếp gây nên tổn thương các phân tử sinh học cả về cấu trúc, chức năng, tổn thương tế bào và có thể gây chết tế bào. Trong tổn thương ở mức độ phân tử, được quan tâm nhất là ADN – phân tử vật chất di truyền của tế bào.

Trong các sản phẩm phân ly phân tử nước có khoảng 55% là H^· và OH·, chúng tồn tại khoảng  10^-11 giây, đủ để làm tổn thương ADN và các đại phân tử khác.

Bức xạ ion hóa gây nên các đứt gãy cấu trúc phân tử ADN ở mọi mối liên kết giữa các nucleotit với nhau hay ngay trong một nucleotit, ở những khung phân tử bazơ nitơ hoặc đường 5 carbon hoặc liên  kết các thành phần trong nucleotit. Đứt gãy chuỗi bao gồm đứt gãy 1 chuỗi polynucleotit (đứt gãy đơn - SSB) hoặc đứt gãy cả hai chuỗi polynucleotit (đứt gãy kép - DSB). Ngoài ra bức xạ ion hóa cũng tạo ra những tổn thương bazơ nitơ (BD). Tia X, tia Gamma gây đứt gãy đơn và tổn thương bazơ nitơ với tỉ lệ như nhau. Vander Schans (1982) chứng minh cứ 10- 20 đứt gãy đơn thì có 1 đứt gãy kép được tạo thành. Các bức xạ ion hóa như tia neutron, α gây đứt gãy kép cao hơn và cũng gây nên những biến loạn nhiễm sắc thể (NST) nhiều hơn so với tia X và tia Gamma. Nhìn chung các tác giả đều nhận thấy đứt gãy đơn ít có vai trò trong việc hình thành biến loạn NST. Chẳng hạn chiếu tia X liều 1 rad lên tế bào động vật có vú có thể gây nên khoảng 10 đứt đơn trên mỗi tế bào nhưng thời gian phục hồi đứt đơn rất nhanh, t_1/2 chỉ khoảng 10 phút. Để tạo thành những biến loạn NST, thì những đứt gãy đơn phải chuyển thành đứt gãy kép. Nếu những đứt gãy đơn xảy ra ở trên hai chuỗi xoắn kép ADN có vị trí lệch nhau không quá 5 bazơ thì sẽ dẫn đến một đứt gãy kép. Với những tia bức xạ có độ truyền năng lượng tuyến tính thấp (LET), thì tỉ lệ đứt gãy đơn với đứt gãy kép là 10:1, trong khi đó nếu độ truyền năng lượng tuyến tính của tia bức xạ (LET) cao thì tỉ lệ này gần bằng nhau và thời gian hồi phục một nửa của đứt gãy kép khoảng trên 1 giờ.

Một số công trình nghiên cứu gần đây đều chứng minh rằng những tổn thương Bazơ nitơ thường do GTD gây nên và xảy ra ở thymine nhiều hơn ở các bazơ khác. Sự hồi phục của những bazơ này hiện đang là vấn đề đặt ra đối với lĩnh vực nghiên cứu sinh học phân tử. Tổn thương ADN do bức xạ ion hoá gây ra được mô tả như sau:

Sự hồi phục những tổn thương ADN là nhờ các enzym hay trực tiếp theo cơ chế thắt nút hoặc cơ chế cắt bỏ, diễn ra theo nhiều bước. Trước tiên khu vực tổn thương được đánh dấu, tiếp đến là sự cắt bỏ tổn thương, cuối cùng là sự sinh tổng hợp để hồi phục chỗ tổn thương trên cơ sở sử dụng sợi không bị tổn thương làm khuôn mẫu cùng với sự tác động của enzym polymera.

Obe, Hamlet, Klimov, Forell (1982) cho rằng tế bào lympho ở giai đoạn G_o cũng có khả năng phục hồi những tổn thương ADN do bức xạ gây ra. Khả năng phục hồi này tăng gấp khoảng 20 lần so với những tế bào lympho được kích thích bởi Phytohemagglutinin (PHA).

3. THUỐC BẢO VỆ PHÓNG XẠ - CHẤT DỌN GỐC TỰ DO

Thuốc bảo vệ phóng xạ (BVPX) là những thuốc khi đưa vào cơ thể (trước khi chiếu xạ) có tác dụng tăng đề kháng chống PX của cơ thể, hạn chế hoặc giảm nhẹ các tổn thương do phóng xạ gây ra và tăng cường khả năng phục hồi các tổn thương đó.

Theo Bacq và Alecxander (1955): hiệu lực BVPX của một số chất đạt được là do chúng có khả năng kết hợp với gốc tự do- sinh ra do bức xạ ion hoá, làm cho các gốc tự do này mất hoạt tính, cắt đứt phản ứng chuỗi tạo gốc tự do. Đặc biệt các gốc tự do tạo ra do quá trình peroxit hoá lipid- những chất có khả năng gây ra hàng loạt các phản ứng hoá học bất bình thường, làm rối loạn quá trình trao đổi chất trong tế bào.

Bản thân cơ thể có hệ thống enzym chống GTD như men SOD (superoxyde Dimustase) phân huỷ các O₂^. ; có 2 đồng phân:

MnSOD ở mitochondrie chống gốc O₂^. do hô hấp TB; CuZn SOD ở bào tương, chống O₂^. lọt ra bào tương.

2O₂^. + 2H^{+ SOD} H₂O₂ + O₂

Peskova và Goncharenko (1982) thấy E.coli bền vững hơn với phóng xạ khi hoạt tính SOD tăng lên. Chủng vi khuẩn nào có hoạt tính SOD cao thì kháng xạ tốt hơn.

Men Catalase, không phân huỷ được peroxit hữu cơ, phân huỷ H₂O₂ ở nồng độ cao >10⁸ mol/l

2 H₂O₂ ^Catalaza 2H₂O + O₂

Men GSH-PO (Glutation Peroxydase) loại bỏ peroxit hữu cơ và vô cơ, dọn triệt để H₂O₂ ở nồng độ thấp <10⁸ mol/l + các peroxyt ở màng. Có sự phối hợp của Vitamin E, Selen, Glutation.

ROOH + 2GSH  ^{Glutation peroxidase} GSSG + ROH + H₂O

GSH: Glutation dạng khử; GSSG: Glutation dạng oxy hoá; R là gốc hữu cơ hoặc là H.

Các nghiên cứu cho thấy glutation cần thiết để các chất nội sinh như serotonin phát huy tác dụng, Glutation không tham gia vào các quá trình ban đầu sau chiếu xạ, mà tham gia vào giai đoạn muộn hơn, ảnh hưởng đến đặc trưng diễn biến các quá trình tổn thương và hồi phục sau chiếu xạ.

Ngoài ra còn có các chất chống oxy hoá không enzym: nhóm poliphenol-ancol; nhóm các thiol, muối selen, nhóm chất chứa nhiều nối đôi liên hợp.

- Nhóm OH phenol và ancol: Coenzym Q10, vitamin E bioflavonit, vitamin C. Các diphenol (đồng phân octo) có khả năng tạo phức Chelat với Fe²⁺ và Cu²⁺ làm mất khả năng xúc tác của 2 ion này để tạo phản ứng Fenton, một trong những nguồn gốc gây ra các gốc tự do độc hại.

Ubiquinone Q9 có tác dụng phục hồi tổn thương màng mitôchndrie do tác dụng của bức xạ ion hoá.

Vitamin E là chất chống oxy hoá vì nó ngăn cản quá trình oxy hoá các axit chưa no của màng tế bào.

Vitamin C đưa Vitamin E từ dạng oxy hoá về dạng khử.

Các hợp chất có chứa nhóm thiol: do có tính khử mạnh nên chúng có thể cùng vitamin C chuyển vitamin E từ dạng oxy hoá về dạng khử nhằm phục hồi chức năng dập tắt mạch peroxit hoá lipit do các gốc tự do độc hại sinh ra.

Graevski và Taraxenko (1972) thấy có sự phụ thuộc của độ nhạy cảm phóng xạ của cơ thể với hàm lượng SH. SH càng tăng cao càng có khả năng kháng xạ, ngược lại, SH giảm gây tăng độ nhạy cảm phóng xạ.

Nhóm chất có nhiều nối đôi liên hợp: beta-caroten là chất bẫy gốc tự do, chủ yếu là oxy đơn bội.

Ben-Amotz A., yativ S. Sela M. (1998) theo dõi trên 709 chấu bè bị ảnh hưởng của thảm hoạ Chernobyl đã được đưa tới israel 1990-1994, tất cả được kiểm tra xác định các triệu chứng lâm sàng, chia làm 3 nhóm: bị chiếu xạ <5Ci/m²; >5Ci/m² và  có liên quan. 57 bé trai và 42 bé gái được dùng thêm 40mg 9 cis và trans beta-caroten dạng viên nén trong 3 tháng. Kiểm tra các chỉ tiêu huyết thanh trước khi dùng, sau khi dùng 1 và 3 tháng. Kết quả cho thấy các sản phẩm oxy hoá lipid giảm, trong khi các chỉ tiêu về carotenoid, retinol hay alpha-tocopherol thay đổi không đáng kể. Các chỉ tiêu sinh hoá khác nằm trong giới hạn bình thường. Bằng phương pháp phân tích sắc ký lỏng cao áp với carotenoid trong máu thấy chủ yếu là oxycarotenoid, beta-carotene dạng trans, alpha-carotene, không thấy 9-cis beta-carotene.  Từ đó có giả thiết rằng trẻ em bị chiếu xạ làm tăng oxy hoá lipid và beta-carotene có thể tác dụng như một chất chống oxy hoá lipid và như một chất BVPX.

Konopacka M., Widel M., Wolny J. (1998) cho biết, nếu cho động vật uống vitamin 5 ngày liên tục trước khi chiếu xạ hoặc uống ngay sau khi chiếu xạ liều 2Gy với liều 100-200mg/kg/ngày vitamin E và 3-12mg/kg/ngày beta-carotene có hiệu quả chống lại việc hình thành đa nhân (micronucleus) trong tế bào. Vitamin C với liều khác nhau có thể gây hiệu quả khác nhau: 400mg/kg/ngày tăng hiệu ứng của bức xạ, còn 50-100mg/kg/ngày có tác dụng giảm hình thành các hồng cầu đa nhân. In vitro các tác giả cho thấy sự có mặt của vitamin trong dung dịch nuôi cấy có ảnh hưởng tốt đến tốc độ hồi phục tổn thương DNA của bạch cầu.

Có thể chống GTD bằng giảm sinh GTD, tăng phản ứng phân huỷ gốc superoxyt bằng tăng tạo SOD, tăng tạo men GSH-PO (tăng bổ sung Selen), trung hoà GTD ở ngoại bào: tăng glutation, beta caroten, Flavonoid. Dùng các thuốc antioxydant.

Trong thiên nhiên có rất nhiều chất có khả năng chống oxy hoá, chống GTD, chúng nằm trong các loại thực phẩm, rau quả, dược liệu cây con thuốc. Thuốc BVPX gây phản ứng với các GTD trước khi các GTD tác động vào phân tử sống. Thuốc có thể khôi phục lại hoạt tính sinh học của các đại phân tử đã bị tổn thương. Chính vì vậy trong đánh giá khả năng chống oxy hoá của một chế phẩm, có thể đánh giá qua khả năng thuốc đó có hạn chế được tác dụng của tia bức xạ làm giảm hoạt tính enzym SOD hay không.

Pericova E.G., Goncharenko E.N. (1982) cho thấy SOD có tác dụng BVPX. Tiêm SOD cho chuột có thể bảo vệ được tế bào gốc tuỷ xương với hệ số giảm liều 2,1. Khi chiếu xạ làm hoạt tính SOD ở gan giảm khoảng 20%, SOD biến đổi ngay sau chiếu xạ 15 phút, giảm từ 1 giờ và giảm rõ nhất vào 4 giờ sau chiếu xạ (còn 70-75% hoạt tính ban đầu). Chính những sản phẩm peroxit lipid màng đã ức chế hoạt tính của SOD.

Nguyễn Liêm, Triệu Duy Điệt, Đỗ Văn Bình khi nghiên cứu tác dụng chống oxy hoá của một số cây thuốc Việt Nam đã tìm thấy 4 cây có tác dụng chống oxy hoá mạnh: lá đỏ ngọn, chè xanh, lá bụt mọc, vỏ cây xoan trà. Malonic dialdehyd (MDA) là một radiotoxin đặc biệt, có hoạt tính hoá học cao, có phản ứng mạnh với các nhóm amin của bazơ nitơ trong ADN, khi tạo búi với ADN, sẽ làm đứt sự nhân đôi ADN, gây sai lạc nhiễm sắc thể và gây chết tế bào. Ngô Văn Thành nghiên cứu ảnh hưởng của chế phẩm Panpsegin (PG-2) tới hàm lượng malonic dialdehyd trong các mô lách, ruột non, gan của chuột cống trắng bị chiếu xạ liều 7Gy thấy PG-2 liều 0,5g/kg có tác dụng giảm MDA, mạnh nhất ở lách: còn 60% so với chứng . Mai Văn Điển cũng cho thấy flavonoid chiết xuất từ vỏ đậu xanh có thể giảm lượng MDA trong lách còn 69,94%, trong gan còn 75,23% trong ruột non 74,83% so với nhóm chứng.

4. BIẾN LOẠN NHIỄM SẮC THỂ

Nhiều bằng chứng xác nhận ADN là nguyên nhân trong việc gây lên biến loạn NST. Tổn thương trên phân tử ADN được tạo ra bởi tác động hóa lý hoặc do bức xạ ion hóa như đứt gãy đơn, đứt gãy kép, tổn thương bazơ nitơ các loại, đứt gãy các liên kết chéo giữa ADN – ADN, liên kết chéo giữa ADN – protein, sự alkyl hoá các nhóm đơn chức, đứt gãy liên kết phosphodiester…Những tổn thương này có thể hồi phục hoặc sẽ trở thành nguyên nhân dẫn đến biến loạn NST.

Trong những năm gần đây, nhiều công trình nghiên cứu nhằm xác định vai trò của các loại tổn thương ADN do bức xạ ion hóa gây nên dẫn đến biến loạn NST. Tần suất biến loạn NST có liên quan đến tần suất hồi phục tổn thương ADN. Những tổn thương ADN lại phụ thuộc vào độ nhạy cảm bức xạ ion hóa của cùng một loại tế bào ở những loài khác nhau hay ở những loại tế bào khác nhau trên cùng một loài.

Sax & Stadler (1941) đề xuất giả thuyết “đứt gãy” để giải thích sự hình thành biến loạn NST. Thuyết này cho rằng những đứt gãy sơ cấp của NST do tác động trực tiếp của bức xạ ion hóa ở thời điểm gian kỳ. Những đứt gãy này có thể hồi phục, nên NST vẫn giữ nguyên cấu trúc và hình dạng ban đầu. Nếu không hồi phục thì những điểm vừa đứt gãy có thể tương tác và nối lại để hình thành NST mới có những biến loạn kiểu trao đổi, hoặc giữ nguyên hình thành những NST mất đoạn cuối. Như vậy cần có hai đứt gãy độc lập để hình thành một biến loạn NST kiểu trao đổi. Những năm 1954, 1974, 1985 Revell đã nghiên cứu và đề xuất thuyết “trao đổi”; thuyết này cho rằng những đứt gãy sơ cấp không phải là đứt gãy thật sự mà chỉ là sự “mất tính bền cục bộ” trong cấu trúc NST. Sự mất tính bền cục bộ này có thể được hồi phục trực tiếp hoặc dẫn đến “điểm khởi đầu trao đổi”. Sự tương tác giữa hai “điểm khởi đầu trao đổi” dẫn đến hình thành biến loạn NST thực sự trong quá trình trao đổi. Natarajan (1981) cho rằng giả thuyết này chỉ đúng với những điều kiện đặc biệt nhất định, nhưng đối với những biến loạn NST do bức xạ ion hoá gây ra thì giả thuyết của  Sax & Stadler phù hợp hơn. Đường cong hiệu ứng biến loạn NST kiểu trao đổi đều tuân theo hàm mũ, chứng tỏ những biến loạn NST kiểu trao đổi được tạo nên bởi hai “cú đánh”. Phương pháp chiếu xạ phân đoạn cho thấy tần suất biến loạn NST của 2 lần chiếu xạ sẽ thấp hơn một lần chiếu với liều tương đương vì có sự hồi phục trong khoảng thời gian giữa 2 lần chiếu. Những giả thuyết này được chứng minh trong nội dung “hiệu ứng tích lũy” và định luật Blair.

Phân loại biến loạn nhiễm sắc thể:

Biến loạn NST bao gồm thay đổi về số lượng và biến loạn cấu trúc NST. Số lượng NST trong một tế bào có thể tăng hoặc giảm do nguyên nhân sai sót trong quá trình hình thành giao tử.

Biến loạn cấu trúc NST đều được hình thành từ sự tái liên kết giữa các ”đầu dính”. Sự tái liên kết giữa các mảnh NST có các "đầu dính” do đứt gãy kép trước pha S tạo ra những biến loạn cấu trúc NST, sự tái liên kết các "đầu dính” do đứt gãy đơn trước pha S tạo nên những biến loạn kiểu nhiễm sắc tử.

Những biến loạn này phụ thuộc vào tác nhân gây tổn thương, loại tổn thương gây ra trên phân tử ADN và phụ thuộc vào giai đoạn của tế bào trong chu trình tế bào.

Ở tế bào sinh dưỡng của sinh vật bậc cao, chu trình tế bào diễn ra theo 4 pha với trình tự là G₁, S, G₂ và M. Ba pha đầu thuộc giai đoạn gian kỳ. Nếu tổn thương xảy  ra ở pha G₁ thì sẽ là tổn thương kiểu NST. Tổn thương được nhân đôi cùng với sự nhân đôi của ADN. Nếu tổn thương xảy ra ở pha S hoặc pha G₂ thì đó là kiểu tổn thương nhiễm sắc tử. Chính vì vậy, các tác giả thường phân chia biến loạn NST thành biến loạn cấu trúc kiểu nhiễm sắc tử và biến loạn cấu trúc kiểu NST.

Trong điều kiện tự nhiên vẫn tồn tại một tỉ lệ biến loạn NST nhất định. Các  tác nhân hoá lý như bức xạ ion hoá, hóa chất, nhiệt độ…không gây nên một kiểu biến loạn NST mới, mà chỉ làm tăng tần suất biến loạn.

Tế bào lympho ở máu ngoại vi thường tồn tại ở phase G₁ của chu trình tế bào. Do đó những biến loạn do bức xạ ion hóa gây ra ở tế bào lympho thường là những biến loạn kiểu NST.

Biến loạn kiểu nhiễm sắc tử:

Biến loạn nhiễm sắc tử (NStử) là các kiểu biến loạn chỉ thay đổi cấu trúc của 1 trong 2 NStử của NST. Trong nghiên cứu những biến loạn NStử do tổn thương phân tử ADN trước pha S nên người ta chỉ quan tâm đến cơ chế hình thành biến loạn từ những tổn thương do đứt gãy đơn.

Đứt đơn là hiện tượng một đoạn của nhiễm sắc tử bị đứt tách ra xa phần nhiễm sắc tử còn lại, khoảng cách từ nhiễm sắc tử còn lại tới đầu mút vừa đứt thường lớn hơn đường kính của nhiễm sắc tử, hoặc có một vùng không bắt màu với chiều rộng lớn hơn chiều rộng của nhiễm sắc tử được minh hoạ trên hình 1.

Sự tham gia của 2 đứt gãy đơn trên 2 nhiễm sắc tử tại 1 vị trí giống nhau sẽ tạo thành kiểu biến loạn cấu trúc NStử phức tạp như hình 2.

Trường hợp một chỗ nào đó không liên tục do không bắt màu, có độ lớn thường không lớn hơn đường kính của NStử được xác định là khuyết đơn. Nếu  không bắt màu xảy ra trên cả 2 nhiễm sắc tử ở vị trí giống nhau thì đó là khuyết kép.

Nếu tổn thương đứt gãy NStử đơn, kép trên 2 hay nhiều NST trước pha S thì sự tái liên kết hoàn toàn của 4 “đầu dính” tạo nên kiểu biến loạn như hình 3.

Trường hợp đứt gãy giữa hai sợi đơn khác nhau hoặc trên cùng một sợi đơn như hình 5 thì cả 4 đầu tự do đều có khả năng liên kết với nhau để tạo thành những kiểu biến loạn phức tạp. Nếu có hai đứt gãy đơn, 1 đứt gãy kép trên 3 NST thì sự tái liên kết hoàn toàn sẽ tạo nên kiểu biến loạn triradical phức tạp như hình 1.6

Những kiểu biến loạn NST nêu trên chỉ là những kiểu đặc trưng thường gặp. Cơ chế hình thành biến loạn NST chỉ đúng trong trường hợp tổn thương ADN không hồi phục. Nghiên cứu của Bachetti, Bender, Johansen, Natarajan, Preston, Sperling…đã chứng minh những đứt gãy đơn do bức xạ ion hóa gây nên ở tế bào sinh vật được phục hồi rất nhanh ngay sau khi tổn thương. Điều đó lý  giải tại sao tần suất biến loạn nhiễm sắc tử rất thấp ở tế bào lympho máu ngoại vi của những người bị chiếu xạ.

Biến loạn kiểu nhiễm sắc thể:

Biến loạn NST là những kiểu biến loạn xảy ra trên cả hai NStử của NST, bao gồm kiểu đa tâm, mảnh không tâm, vòng có tâm và không tâm, kiểu chuyển đoạn và đảo đoạn. Giải thích cơ chế hình thành biến loạn NST theo thuyết tái hợp và trao đổi các mảnh có “đầu dính” của Evans, Natarajan, Revell, Sax. Sự hình thành các kiểu biến loạn cấu trúc NST trong tế bào có các “đầu dính” không chỉ phụ thuộc vào số lượng đứt gãy chuỗi xoắn kép ADN mà còn phụ thuộc vào cơ hội gặp nhau giữa các ‘đầu dính”. Cơ chế hình thành các kiểu biến loạn cấu trúc đa tâm, mảnh không tâm, vòng có tâm và không tâm, chuyển đoạn, đảo đoạn là một quá trình tái liên kết giữa các “đầu dính” theo giả thuyết đổi chỗ và nội trao đổi.

Trường hợp trong tế bào có hai đứt gãy kép trên 3 NST thì sẽ tạo ra 8 “đầu dính” theo hai nhóm, xác suất liên kết của 4 “đầu dính” ở mỗi nhóm là như nhau. Nếu đứt gãy kép trên hai vai 1 NST sẽ tạo ra NST 3.

Trường hợp hai đứt gãy kép xảy ra trên hai vai 1 NST (hình 7) sẽ tạo ra 4 “đầu dính”, nếu liên kết hoàn toàn sẽ tạo thành NST hình vòng có tâm kèm mảnh không tâm hoặc đảo đoạn.

Trong tế bào có hai đứt gãy kép trên 2 NST (hình 8) sẽ tạo thành 4 “đầu dính” của hai mảnh có tâm và hai mảnh không tâm, nếu liên kết hoàn toàn theo từng cặp thì tạo nên một biến loạn 2 tâm và mảnh không tâm.

Liên kết sẽ tạo nên 4 kiểu biến loạn cấu trúc hình vòng kèm 2 mảnh không tâm hoặc 1 NST có kích thước ngắn kèm một mảnh không tâm hay một hình vòng có tâm và một minut (hình 8, hình 9).

Giả thuyết của Savage cho rằng quá trình tái liên kết do một tổn thương hai đứt gãy đơn không xảy ra sẽ tạo thành biến loạn không tâm và một NST có kích thước ngắn hơn như hình 10.

Trong chuyển đoạn bất đối xứng giữa những NST thường tạo ra những NST 2 tâm hoặc NST ba tâm. Khi phân tích thường thấy đi kèm với 1 hai tâm là một mảnh, một 3 tâm là 2 mảnh. Các trao đổi đoạn thường tạo ra NST loại hai tâm cao hơn rất nhiều so với những tổn thương khác gây ra do phóng xạ. Chính vì vậy chỉ tiêu hai tâm thường được dùng để đánh giá liều chiếu. Cơ chế hình thành như hình 11.

Chuyển đoạn đối xứng giữa những NST, là hiện tượng trao đổi đoạn giữa 2 NST, mỗi NST bị đứt ở 1 vị trí, chúng trao đổi đoạn đứt cho nhau để hình thành 2 NST mới. Những NST mới này đều thay đổi về hình thái. Nếu những đoạn trao đổi khác nhau về kích thước còn được gọi là chuyển đoạn tương hỗ.

Chuyển đoạn hoà nhập tâm chỉ xảy ra đối với những NST tâm đầu. Trong kiểu chuyển đoạn này, 2 NST bị đứt ở vùng gần tâm, các đoạn đứt chuyển đoạn cho nhau, kết quả tạo nên 1 NST bất thường và 1 NST rất nhỏ có thể bị tiêu biến đi.

Trong bộ NST sẽ thiếu 2 NST tâm đầu, thay vào đó xuất hiện 1 NST tâm giữa lớn có kích thước tương tự NST nhóm A (chuyển đoạn giữa nhóm D/D) hoặc 1 NST tâm lệch có kích thước tương tự nhóm C (chuyển đoạn D/G) hoặc 1 NST tâm giữa nhỏ (chuyển đoạn G/G).

Liên kết hoàn toàn giữa các “đầu dính” còn tạo ra đảo đoạn ngoài tâm hoặc đảo đoạn quanh tâm (hình 13, hình 14).

Giả thuyết của Savage giải thích biến loạn cấu trúc NST phụ thuộc vào số lượng đứt gãy đôi và sự tái liên kết các mảnh có “đầu dính” đã lý giải được số lượng đơn vị nhiễm sắc trong tế bào luôn được bảo đảm đủ 46 khi các mảnh sinh ra được tái liên kết hoàn chỉnh. Số lượng đơn vị nhiễm sắc sẽ lớn hơn 46 khi các mảnh đứt gãy không liên kết hoàn toàn.

Bender, Lloyd và Sax cho rằng hai đứt gãy đơn gần nhau cũng có vai trò giống như đứt gãy kép trong việc tạo ra các “đầu dính” đứt gãy kép được tạo ra do tác động trực tiếp thì hai đứt gãy đơn có thể được tạo ra do hồi phục nhầm lẫn từ các tổn thương khác hoặc hồi phục thiếu.

Các kiểu biến loạn NST cấu trúc chỉ đúng trong trường hợp các tổn thương ADN không được hồi phục. Bender, Johansen, Natarajan, Preston, Sperling, Van Zeeland xác nhận những đứt gãy đơn do bức xạ ion hoá gây nên ở tế bào sinh vật được hồi phục nhanh sau khi tổn thương hình thành.

Trong tổn thương phân tử ADN do tác động của hoá chất còn phức tạp hơn những tổn thương do bức xạ ion hoá gây ra. Obe, Muler, Natarajan đã xác định những tổn thương phân tử ADN do hoá chất vừa theo kiểu UV vừa theo kiểu bức xạ ion hoá.

Trong thực tế  khi nghiên cứu đánh giá những tổn thương ADN do tác động của bức xạ ion hoá cũng rất dễ gặp sai sót, thậm chí trong cùng một thời điểm nghiên cứu nhưng thực hiện trên đối tượng khác nhau, có điều kiện chế độ dinh dưỡng khác nhau cũng có thể cho kết quả dao động khác nhau.

Khác với bức xạ ion hoá, các đứt gãy kép do hoá chất thường là những đứt gãy kép gián tiếp do hồi phục khuyết các tổn thương liên kết hoặc tổn thương bazơ nên thường là dạng đơn, khả năng liên kết hoàn toàn các “đầu dính” tự do thấp, tính chất bảo toàn đơn vị nhiễm sắc trong tế bào thấp. Ngoài ra hoá chất còn tác dụng làm bất hoạt các enzym hồi phục, do đó những đứt gãy đơn tồn tại được qua pha S để hình thành kiểu biến loạn NStử. Đây là những đặc điểm để phân định hậu quả tác động của phóng xạ hay hoá chất trong quá trình nghiên cứu.

Biến loạn nhiễm sắc thể bền và không bền:

+  Biến loạn NST bền:

Biến loạn NST bền là những biến loạn mà không bị đào thải trong quá trình phân bào, chúng tồn tại và tham gia vào quá trình phân bào tiếp theo. Như vậy, khi bức xạ ion hóa tác động vào tế bào sinh dục thì có thể gây đột biến cho thế hệ sau, hoặc một lượng lớn tế bào sinh dưỡng mang một loại biến loạn NST bền giống nhau có thể dẫn đến ung thư hay có thể di truyền cho thế hệ sau. Những biến loạn NST bền thường hay gặp như mất đoạn, đảo đoạn, nhân đoạn, chuyển đoạn…Nếu bộ NST mang một trong những biến loạn này thì sẽ có biểu hiện kiểu hình dị dạng, hoặc sẩy thai liên tiếp, nếu di truyền cho thế hệ sau thì sinh con sẽ bị dị tật bẩm sinh.

+ Biến loạn nhiễm sắc thể không bền:

Thông thường những chuyển đoạn bất đối xứng (tạo ra mảnh không tâm động) không những chỉ bị mất một phần NST không tâm trong quá trình phân bào, mà ngay cả NST có tâm động mang biến loạn cũng có thể bị mất vì lý do cơ học.

NST hai tâm là loại biến loạn chính được dùng làm liều kế sinh học trong những nghiên cứu về ảnh hưởng của bức xạ ion hóa trên cơ thể sinh vật. Những NST hai tâm được sắp xếp trên thoi vô sắc theo hai cách:

- Cả hai tâm động của một nhiễm sắc tử đơn cùng được kéo về một tế bào con.

- Hai tâm động của nhiễm sắc tử đơn bị kéo về các phía khác nhau làm xuất hiện cầu của kỳ sau. Các NST tạo cầu ở kỳ sau hình thành nhân con, nên dẫn đến mất biến loạn.

Đặc biệt với NST hai tâm thường có sự vặn xoắn vào nhau giữa hai tâm động, dẫn đến làm hai tâm động cài vào nhau ở kỳ sau cho dù các tâm động trên cùng một nhiễm sắc tử chỉ được kéo về một trong hai tế bào con. Cấu trúc NST vòng khuyên cũng bị mất đi tương tự nếu có sự trao đổi diễn ra giữa các nhiễm sắc tử chị em dẫn đến các hiện tượng tạo các “vòng”, làm cho các nhiễm sắc tử cài vào nhau không tách ra ở kỳ sau. Ngoài ra trong quá trình trao đổi giữa các NST còn có sự tương tác trực tiếp của tia bức xạ làm đứt gãy NST để tạo ra những mảnh không tâm và những chấm nhỏ. Biến loạn này sẽ mất dần trong quá trình phân bào.

Biến loạn NST ở tế bào lympho người:

Phát minh kỹ thuật nuôi cấy tế bào lympho trong các môi trường của Moorehead, Nowell (1960) được đánh giá là một trong những thành tựu to lớn thúc đẩy sự phát triển nghiên cứu di truyền học tế bào và những ứng dụng của nó trong y học thế kỷ XX. Năm 1982 kỹ thuật phân tích biến loạn NST ở tế bào lympho máu ngoại vi của người được Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) khuyến cáo áp dụng để đo liều phóng xạ. Biến loạn NST ở tế bào lympho máu ngoại vi có những đặc trưng riêng biệt phản ánh khách quan và chính xác tác động của phóng xạ lên con người.

Tế bào lympho người là loại bạch cầu đơn nhân chiếm 20% tổng số bạch cầu trong cơ thể. Chúng sinh ra từ các hạch bạch huyết, chủ yếu là ở tuyến ức, với số lượng khoảng 500 x 10⁹ tế bào lympho (ở người trưởng thành khoẻ mạnh) lưu thông trong máu ngoại vi phân bố đều khắp cơ thể. Buckton, Dolphin, Lloyd, Norman, Ramalho đã chứng minh được thời gian sống một nửa của tế bào lympho thường là 4 năm, một số tồn tại lâu hơn, đến vài chục năm. Có khoảng 99% tế bào tồn tại lâu dài ở pha G_o trong cơ thể, không phân chia, nên có thể lưu giữ được hầu hết các biến loạn nhiễm sắc thể do ảnh hưởng của bức xạ ion hóa in vivo cũng như in vitro. Nghiên cứu của Bazerska, Bender, Breman, Clemenger... cho thấy có sự giống nhau về tần suất biến loạn NST giữa các tế bào lympho máu ngoại vi bị chiếu xạ in vitro với các mẫu máu của bệnh nhân được phân tích sau khi xạ trị cùng liều. Việc phân tích biến loạn NST ở lần phân chia đầu tiên của tế bào cho ta biết kiểu tổn thương ADN do tác nhân phóng xạ gây nên. Để đảm bảo khách quan và chính xác, cần phải phân tích biến loạn NST của tế bào lympho in vivo cũng như in vitro ở chu kỳ phân bào đầu tiên. Do đó, thời gian nuôi cấy thích hợp đã được các tác giả Fabry, Kodama, Natarajan, Sasaki…xác định là 48 giờ.

Tế bào lympho T trưởng thành có đời sống dài cho phép có thể phát hiện biến loạn NST trong nhiều tháng, thậm chí nhiều năm sau chiếu xạ ở tế bào lympho máu ngoại vi. Dưới tác động của bức xạ ion hóa, biến loạn NST xảy ra không chỉ ở tế bào lympho đã trưởng thành mà cả ở những tế bào non trong tuỷ xương, trong hạch lympho và một số cơ quan khác. Các tế bào gốc có biến loạn NST không đối xứng (hai tâm) chết ngay khi phân chia. Còn các tế bào có biến loạn NST đối xứng (chuyển đoạn ) sống sót và NST đã bị biến đổi được truyền lại cho các tế bào mới trong quá trình phân chia. Biến loạn NST đối xứng được coi là bền vì chúng tồn tại nhiều năm. Ngày nay, bằng kỹ thuật FISH có thể xác định được tần suất biến loạn NST chuyển đoạn tương đối dễ dàng, cho phép đánh giá liều chiếu toàn thân xảy ra trong quá khứ. Chẳng hạn có thể xác định liều chiếu toàn thân cách đây trên 50 năm ở những người sống sót sau vụ ném bom nguyên tử ở Hiroshima và Nagasaki.

Biến loạn NST ở tế bào lympho người trong tự nhiên

Nghiên cứu của Buckton, Evan, Tonomura không phát hiện thấy biến loạn NST ở trẻ sơ sinh. Như vậy biến loạn NST có khả năng được hình thành do tác động của các yếu tố đột biến tự nhiên. Tuổi càng cao, tần suất biến loạn NST càng tăng lên. Tonomura cho thấy tần suất biến loạn NST hai tâm ở tế bào lympho phụ thuộc vào tuổi theo phương trình:

y = 2,18.10^-4 + 1,7.10^-4X (y = NST hai tâm, X = tuổi/10 năm).

Kết quả khảo sát của Lloyd cho thấy tần suất biến loạn NST đa tâm ở 42 cộng đồng dân cư khác nhau trên thế giới dao động từ 0 đến 0,39%, mảnh không tâm từ 0 đến 1,5%. O’Riodan (1978) xác định tần suất đứt gãy NST khoảng 0,10%. Hầu hết kết quả nghiên cứu của Awa (1983,1992), Bender (1988), Leonard (1987), Darroudi F.(2007) đều cho thấy tần suất biến loạn NST đa tâm ở các cộng đồng dân cư tự nhiên đều dưới 0,28%, mảnh không tâm 1,05% và đứt NST dưới 2,0%. Radhia M’Kacher, Martin Schlumberger, Jean-Denis Légal, Dominique Violot... (1998) khảo sát 3540 tế bào lympho máu ngoại vi bình thường gặp 6 NST hai tâm  và 7 chuyển đoạn ở NST số 4 trên 3600  tế bào (tương đương 1,9/1000 tế bào).

T.T.T. Huong, I. Szentesi và A. Czeizel (1998 đã khảo sát tần suất biến loạn NST không bền (hai tâm, vòng, mảnh không tâm) ở máu ngoại vi phụ nữ (đối chứng) không có thai là 1 ± 0,14%, thai phụ đối chứng: 1 ± 0,13%, thai phụ bị nhiễm độc thai nghén: 20 ± 2,22% và nhóm không có thai bị nhiễm độc là 23 ± 2,88%.

Biến loạn NST ở TB lympho người có liên quan đến phóng xạ

Các nghiên cứu tần suất biến loạn NST của các cộng đồng dân cư sống gần những vùng có thử bom hạt nhân, những vùng bị tai nạn hạt nhân, hay những khu vực khai thác quặng uranium đều cho thấy tần suất biến loạn NST tăng rõ rệt so với những vùng đối chứng. Dolphin cho biết tần suất biến loạn NST hai tâm của công nhân làm việc trong môi trường có sự phân rã của plutonium là 0,5% (đối chứng là 0,25%). Pohl – Ruling, Scheminzky (1977) khảo sát nhóm dân cư sống trong môi trường Badgastein (Áo) có phông phóng xạ cao, thấy tần suất biến loạn NST mảnh không tâm là 0,73 – 0,85%, hai tâm là 0,15 – 0,28%. Franca khảo sát dân cư sống trong vùng có phông phóng xạ cao tại Brazil đã cho thấy tần suất biến loạn NST đa tâm là 0,15% (đối chứng là 0,06%), mảnh không tâm là 1% (đối chứng 0,85%). Các khảo sát tương tự ở những vùng dân cư có phông  phóng xạ tự nhiên cao như: Phần Lan, Nhật Bản, Trung Quốc, Pháp, Mỹ cũng cho thấy tần suất biến loạn NST của dân cư ở những vùng này đều cao hơn so với đối chứng. Năm 1988 sau sự cố nhà máy điện nguyên tử Chernobyl, Stephan và Oestreicher khảo sát NST của dân cư bị nhiễm bụi phóng xạ đã xác định được tần suất biến loạn NST đa tâm là 0,24%, mảnh không tâm là 0,82%. Năm 1989 hai tác giả đã khảo sát lặp lại ở những nhóm dân cư này, kết quả thấy tần suất biến loạn NST đa tâm là 0,16%, mảnh không tâm 0,82%. Vladimir Shevchenko (2004) nghiên cứu biến loạn cấu trúc NST máu ngoại vi của những người khắc phục sự cố nhà máy điện nguyên tử Chernobyl từ năm 1986 đến 2001. Kết quả cho thấy tần suất biến loạn loại 2 tâm là 0,33 ± 0,03%,  tăng 16 lần so với đối chứng (0,02%), sau 1 năm giảm 2 lần còn 0,14 ± 0,02% và  đến năm 2001 còn lại là 0,09 ± 0,02%. Biến loạn NST kiểu chuyển đoạn của những người làm việc từ 1992 đến 1995 ở vùng xảy ra tai nạn tăng 2 lần so với nhóm chứng là 1,2 ± 0,16 % (nhóm chứng 0,47 ± 0,09%). Tanaka, Kamada, Ohtaki, Kuramoto (1997) đã khảo sát NST của những người dân còn sống sót ở Hiroshima gần 40 năm sau vụ nổ bom nguyên tử, thấy tần suất biến loạn NST bền từ 19,6% đến 22,1% và biến loạn không bền là 1,5%. Trong nghiên cứu đánh giá an toàn bức xạ, một số tác giả nhận thấy có mối tương quan giữa tần suất biến loạn nhiễm sắc thể cao nhất ghi được với liều hấp thu (Gy) khi chiếu ngoài.

Tác động của bức xạ ion hoá tuân theo quy luật ngẫu nhiên, cho nên những biến loạn cấu trúc NST ở tế bào lympho máu ngoại vi do tác động của bức xạ ion hoá cũng mang tính chất ngẫu nhiên. Tổn thương do bức xạ ion hoá quan sát được chủ yếu là biến loạn NST kiểu hai tâm. Do vậy, hầu hết các tác giả khi nghiên cứu tổn thương phóng xạ thường quan tâm đến các chỉ tiêu biến loạn cấu trúc NST nói chung, đặc biệt là NST hai tâm.

MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU BIẾN LOẠN NST

Để nghiên cứu biến loạn NST có nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp di truyền tế bào, phương pháp vi nhân, lai tại chỗ đánh dấu huỳnh quang và phương pháp phân tích sao chổi...mỗi phương pháp đều có những ưu việt riêng. Ứng dụng phương pháp nào là tùy từng mục đích nghiên cứu khác nhau.

Phương pháp di truyền tế bào:

Tế bào được nuôi cấy in vitro và sau đó làm tiêu bản NST. Phương pháp do Moorehead và Nowell phát minh năm 1960, được đánh giá là một trong 3 thành tựu thúc đẩy sự phát triển vượt bậc của ngành di truyền học tế bào trong nghiên cứu y sinh học và môi trường ở thế kỷ XX. Năm 1982 phương pháp này được Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế triển khai ứng dụng nuôi cấy tế bào lympho máu ngoại vi để phân tích những biến loạn NST của những nạn nhân có liên quan đến phóng xạ và trong nghiên cứu đánh giá liều sinh học. Ngoài ra, phương pháp nuôi cấy tế bào còn được ứng dụng trong nuôi cấy tế bào tủy xương để đánh giá tổn thương do bệnh phóng xạ cấp hoặc một số bệnh về máu, kỹ thuật này dễ nuôi cấy, nhưng lấy mẫu phức tạp, gây đau đớn cho bệnh nhân. Do vậy, chỉ sử dụng nuôi cấy tủy trong những trường hợp đặc biệt.

Kỹ thuật nuôi cấy tế bào dịch ối trong xét nghiệm chẩn đoán bệnh di truyền có độ nhạy và độ đặc hiệu cao, được coi là tiêu chuẩn vàng trong xét nghiệm sàng lọc trước sinh cho những thai phụ có tuổi cao hoặc xét nghiệm xác định những trường hợp có nghi ngờ và thai phụ có tiền sử điều trị bằng dược chất phóng xạ. Tất cả các mẫu sau khi nuôi cấy được thu hoạch, trải lam và sử dụng những kỹ thuật nhuộm giêm sa khác nhau như: nhuộm giêm sa thường quy, nhuộm băng G, nhuộm băng C, băng Q, băng R tùy theo mục đích nghiên cứu. Kỹ thuật này có thể triển khai thực hiện thuận tiện ở các phòng xét nghiệm và có độ chính xác cao trong chẩn đoán bệnh di truyền và nghiên cứu liều sinh học thông qua biến loạn NST.

Độ nhạy cao của phương pháp có thể lý giải trước tiên là do các biến loạn NST  phản ánh chính xác tổn thương cấu trúc của bộ phận chính chịu trách nhiệm về hoạt động sống của tế bào. Các tổn thương NST do phóng xạ có thể phân tích phát hiện được dưới kính hiển vi và có thể phân loại theo kiểu tổn thương. Tần suất biến loạn cấu trúc NST là một chỉ tiêu đã được xây dựng giúp cho việc đánh giá mức độ tổn thương tế bào do phóng xạ gây ra, đồng thời nó còn là chỉ tiêu đánh giá kết quả điều trị bệnh phóng xạ và chẩn đoán nguy cơ của một số bệnh di truyền.

Phương pháp này chỉ có ý nghĩa khi liều chiếu toàn thân không quá cao, dưới 5Gy. Vì nếu bị chiếu liều lớn trên 5Gy, hầu hết các tế bào đều có tổn thương NST.

Phương pháp phân tích vi nhân (MN):

Phương pháp được Countryman và Heddle (1976) đề xuất để đánh giá mức độ biến loạn NST ở tế bào lympho máu ngoại vi. Năm 1985 Fenech, Morley cải tiến thành phương pháp ức chế động học tế bào trên tế bào được tạo hai nhân (Cytokinesis block method in binucleated cells).

Việc đánh giá tổn thương dựa vào mối tương quan giữa tần số MN và liều chiếu xạ. Phát hiện tế bào bạch cầu tạo hai nhân bằng cách dùng chất ức chế phân bào ở kỳ sau là cytochalasin –B. Khi số lượng biến loạn NST tăng sau khi chiếu xạ thì tần suất các vi nhân được phóng thích từ nhân cũng tăng lên. Nên khi xác định được tần suất vi nhân ta cũng có thể lượng giá được mức độ biến loạn NST. Tuy nhiên, so với phương pháp pháp đánh giá biến loạn NST trực tiếp thì phương pháp này là phương pháp gián tiếp và có độ nhạy thấp hơn.

Phương pháp lai tại chỗ, đánh dấu huỳnh quang (FISH):

Dùng mẫu dò ADN chuyên biệt lai với những vị trí xác định trên NST ở kỳ trung gian hoặc kỳ giữa. Các NST sau khi lai đánh dấu được nhuộm huỳnh quang. Các NST bắt màu khác nhau. Trên cơ sở đó có thể phát hiện chính xác biến loạn NST và xác định được liều hấp thụ sau khi đối tượng không còn tiếp xúc trong thời gian dài với nguồn bức xạ vì phương pháp này phát hiện được cả những biến loạn NST bền. Gần đây phương pháp sử dụng cùng lúc lai tại chỗ đánh dấu huỳnh quang đa màu (mFISH) đã nhận biết được sự sắp xếp lại của NST hoặc những biến loạn cấu trúc phức tạp hơn. Phương pháp này phức tạp, giá thành cao cho nên khó triển khai thường.

Phương pháp phân tích sao chổi (Comet assay):

Phương pháp này do Olive P.L., Bauch và CS. mô tả (1991) và được ứng dụng để nghiên cứu mức độ tổn thương ADN.  Đây là phương pháp thăm dò nhanh, nhạy với mức độ đứt gãy ADN của từng tế bào riêng biệt dựa trên nguyên lý: ADN đứt gãy do các tác nhân khác nhau: bức xạ, hoá chất… đoạn đứt ADN mang điện tích âm sẽ di chuyển về phía cực dương khi làm điện di trên gel. Sau khi điện di ADN được nhuộm huỳnh quang. Hình ảnh thu được của mỗi tế bào giống như hình ảnh của sao chổi, với đầu sao chổi là nhân tế bào, còn phần đuôi là ADN bị đứt gãy di chuyển xa nhân về cực dương tạo thành. Đậm độ và kích thước phần đuôi phụ thuộc vào số lượng và kích thước các đoạn đứt.

Phương pháp ngưng tụ NST sớm (PCC):

Phương pháp PCC được R.C.Vyas, F. Darroudi và A.T.Natarajan (1991) sử dụng kỹ thuật hoà các tế bào bị chiếu xạ ở gian kỳ với các tế bào không bị chiếu xạ ở tiền phân bào. Hoặc hoà tan tế bào ở gian kỳ của tế bào lympho người giai đoạn G_o với tế bào buồng trứng chuột Trung Quốc giai đoạn gián phân (CHO), hay tế bào Hela khi sử dụng virút Sendan hoặc Polyethylen glycon làm chất hoà tan. Tế bào tiền phân bào sẽ nhanh chóng đi vào kỳ trước của phân bào, NST của cả hai loại tế bào sẽ ngưng tụ.

Kỹ thuật dùng hóa chất để thúc đẩy PCC là sử dụng chất ức chế ADN phosphoryl hoá như axít okadaic hoặc calyculin A. Phương pháp PCC cho phép quan sát trực tiếp đứt gãy NST do tác động của bức xạ trên tế bào lympho máu ngoại vi người ở gian kỳ không cần kích thích. Đây là phương pháp hữu hiệu để thăm dò quá trình hồi phục đứt gãy NST hoặc phát những nhầm lẫn gây biến loạn NST tạo nên trong quá trình hồi phục sau điều trị phóng xạ liều trung bình. Sử dụng phương pháp này kết hợp với kỹ thuật nhuộm quy ước như là nhộm băng C hay phương pháp lai tại chỗ đánh dấu huỳnh quang cho phép xác định được đứt gãy, NST hai tâm, vòng cũng như chuyển đoạn. Phương pháp này thực hiện khó, tế bào gián phân cần chất phản ứng và chỉ sử dụng trong trường hợp bị chiếu loại bức xạ có độ truyền năng lượng tuyến tính thấp như tia gamma, tia X...

Câu hỏi ôn tập:

1. Phân biệt hiệu ứng xác định và hiệu ứng ngẫu nhiên?

2. Các dạng biến loạn nhiễm sắc thể do tác dụng của bức xạ ion hóa?

3. Phương pháp nghiên cứu biến loạn NST do bức xạ ion hóa, ý nghĩa của đường cong đáp ứng liều sinh học?

4. Tổn thương của ADN dưới tác dụng của bức xạ ion hóa?