MECHANISMS OF THE IMPACT OF VARIOUS IONIZING RADIATION DOSES ON CELLULAR STRUCTURES AND THE ORGANISM: A LITERATURE REVIEW
DOI:
https://doi.org/10.32782/2519-4151-2025-1-7Keywords:
ionizing radiation, radiation risk, radioresistance of the organism, genetic instability, radiation hormesisAbstract
Research on the mechanisms of the impact of various ionizing radiation doses on living organisms is extremely important, as it allows us to understand how radiation affects cellular structures, tissues, and the organism as a whole. Such studies have both fundamental and applied significance. This work provides an analysis of modern literature sources dedicated to assessing the changes that occur at the cellular, genetic, and organismal levels under the influence of various doses of radiation. It has been established that even low doses of radiation can cause disruptions in genomic stability, changes in the functioning of the immune system, and cognitive disorders, while high doses significantly increase the risk of oncological and somatic diseases. The obtained data highlight the complexity and multifaceted nature of the impact of ionizing radiation on organisms, as well as the need for further research to understand the mechanisms of these effects and to develop effective strategies for protection and treatment.
References
Степанова Є.І., Скварська Є.А. Генетичні ефекти у дітей, які народилися у ліквідаторів Чорнобильської аварії. Матеріали ІV з’їзду медичних генетиків України, 9–11 жовт. 2008 р.; Львів. Львів, 2008. С. 73.
de Toledo S. M., Buonanno M., Harris A. L., Azzam E. I. Genomic instability induced in distant progeny of bystander cells depends on the connexins expressed in the irradiated cells. Int J Radiat Biol. 2017. Vol. 93, № 10. P. 1182–1194. doi: 10.1080/09553002.2017.1334980.
Fang L., Li J., Li W., Mao X., Ma Y., Hou D., et al. Assessment of genomic instability in medical workers exposed to chronic low- dose X-rays in Northern China. Dose Response. 2019. Vol. 17, № 4. P. 1559325819891378. doi: 10.1177/1559325819891378.
Siama Z., Zosang-Zuali M., Vanlalruati A., Jagetia G. C., Pau K. S., Kumar N. S. Chronic low dose exposure of hospital workers to ionizing radiation leads to increased micronuclei frequency and reduced antioxidants in their peripheral blood lymphocytes. Int J Radiat Biol. 2019. Vol. 95, № 6. P. 697–709. doi: 10.1080/09553002.2019.1571255.
Yushkova E., Zainullin V. Interaction between gene repair and mobile elements-induced activity systems after low-dose irradiation. Int J Radiat Biol. 2016. Vol. 92, № 9. P. 485–492. doi: 10.1080/09553002.2016.1206221.
Присяжнюк А.Є., Романенко А.Ю., Федоренко З.П. Інші форми раків. ; ред. А.М. Сердюк. В.Г. Бебешко, Д.А. Базика. Медичні наслідки Чорнобильської катастрофи 1986–2011. Тернопіль : Укрмедкнига, 2011. С. 223–235.
Stepanova Y. I., Kolpakov I. Y., Poznysh V. A., Vdovenko V. Yu., Zygalo V. M., Alekhina S. M. Comparative analysis of the state of pro- and antioxidant systems in children under the influence of stress factors of radiation and psychogenic origin. Environment & Health. 2019. № 4 (93). P. 38–43. doi: https://doi.org/10.32402/dovkil2019.04.038.
Moon S. G., Jeong A., Han Y., Nam J. W., Kim M. K., Kim I., et al. Cohort study protocol: a cohort of Korean atomic bomb survivors and their offspring. J Prev Med Public Health. 2023. Vol. 56, № 1. P. 1–11. doi: 10.3961/jpmph.22.469.
Hatch M., Brenner A. V., Cahoon E. K., Drozdovitch V., Little M. P., Bogdanova T., et al. Thyroid cancer and benign nodules after exposure in utero to fallout from Chernobyl. J Clin Endocrinol Metab. 2019. Vol. 104, № 1. P. 41–48. doi: 10.1210/jc.2018-00847.
Pirogova O., Buzunov V., Tsurprikov V., Domashevska T. Epidemiology of non-tumor diseases in the remote postradiation period. In: Serdiuk A., Bebeshko V., Bazyka D., Yamashita S., editors. Health effects of the Chornobyl accident. A Quarter of century aftermath. Kyiv: DIA; 2011. P. 321–370.
Захворюваність на рак щитоподібної залози населення України після аварії на ЧАЕС / М.М. Фузік та ін. Довкілля та здоров’я. 2014. № 2. С. 62–69.
Колодченко В.П. Стан фізичного здоров’я новонароджених дітей після аварії на Чорнобильській АЕС. Здоров`я дитини. 2011. Т. 7. № 34. С. 129–131.
Kamiya K. Health management and care following the Fukushima nuclear power plant accident: overview of Fukushima Health Management Survey. Annals of the ICRP. 2021. Vol. 50, № 1_suppl. P. 82–89. doi: 10.1177/01466453211015402.
Suzuki G. Communicating with residents about 10 years of scientific progress in understanding thyroid cancer risk in children after the Fukushima Dai-ichi Nuclear Power Station accident. Journal of Radiation Research. 2021. Vol. 62. i7-i14. doi: 10.1093/jrr/rraa097.
Дибський С.С. «Мішеневі» та «немішеневі» цитогене- тичні ефекти в соматичних клітинах осіб, які зазнали впливу іонізуючої радіації внаслідок аварії на Чорнобильській АЕС : авто- реф. дис. … на здобуття наук. ступеня д-ра біол. наук : 03.00.15 ; Київ: Нац. наук. центр радіац. медицини НАМН України. Київ, 2010. 39 с.
Морфологічні та імуно-гістохімічні особливості ушкодження плаценти внаслідок інкорпорування 137Cs / А.А. Живецька-Денисова та ін. Проблеми радіаційної медицини та радіобіології. 2022. Т. 27. С. 474–494. doi: 10.33145/2304-8 336-2022-27-474-494.
Андрушків Б. Нехтування проблемами Чорнобильської трагедії є наслідковим ланцюгом виникнення сучасних проблем повномасштабної війни з Росією. Науково-інформаційний вісник Національної академії наук вищої освіти України. 2022. Т. 1. № 111. С. 13–18.
Volosovets O. P., Ivanov D. D., Kryvopustov S., Borуsova T. P., Volosovets A. Assessment of the impact of the consequences of the Chernobyl accident on the incidence and prevalence of diseases of the genitourinary system in children of Ukraine. Kidneys. 2020. Vol. 9, № 3. P. 144–151. doi: 10.22141/2307-1257.9.3.2020.21 1460.
Johnson A. et al. ROS regulation and antioxidant defense in irradiated cells. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2022. Vol. 10. P. 789.
Hall E. J., Giaccia A. J. Radiobiology for the Radiologist. Lippincott Williams & Wilkins, 2018. 624 p.
Smith J. et al. DNA repair mechanisms in response to ionizing radiation. Nature Communications. 2021. Vol. 12, № 1. P. 3456.
Lee H., et al. Role of p53 in radiation-induced genomic instability. Radiation Research. 2023. Vol. 199, No. 2. P. 123–134.
Brown M. et al. Mechanisms of radiation-induced apoptosis. International Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol. 21, № 15. P. 5432.
Chen Y. et al. Cell cycle checkpoints and radiation-induced damage. Cell Cycle. 2021. Vol. 20, № 8. P. 789–801.
Taylor R. et al. Epigenetic changes induced by ionizing radiation. Epigenetics. 2022. Vol. 17, № 3. P. 456–468.
Cardis E. et al. Risk of thyroid cancer after exposure to 131I in childhood. Journal of the National Cancer Institute. 2005. Vol. 97, № 10. P. 724–732.
Loganovsky K. et al. The effect of low-dose radiation on the cognitive functions of children and adolescents. International Journal of Radiation Biology. 2008. Vol. 84, № 5. P. 351–360.
Joo H. M. et al. Preventative and therapeutic effects of low-dose ionizing radiation on the allergic response of rat basophilic leukemia cells. Scientific Reports. 2019. Vol. 9, № 1. P. 16079. doi: https://doi.org/10.1038/s41598-019-52399-9.
Courtade-Saïdi M. The biological effects of very low-doses of ionizing radiation at the occupational exposure level. Morphologie. 2007. Vol. 91, № 294. P. 166–172. doi: https://doi.org/10.1016/j.morpho.2007.10.008.
Kim J. S. et al. Continuous exposure to low-dose-rate gamma irradiation reduces airway inflammation in ovalbumin- induced asthma. PLOS One. 2015. Vol. 10, № 11. P. e0143403. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0143403.
Park B. S., Hong G. U., Ro J. Y. Foxp3+-Treg cells enhanced by repeated low-dose gamma-irradiation attenuate ovalbumin-induced allergic asthma in mice. Radiation Research. 2013. Vol. 179, № 5. P. 570–583. doi: https://doi.org/10.1667/RR3082.1.
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. Sources and Effects of Ionizing Radiation. UNSCEAR 2013 Report to the General Assembly with Scientific Annexes. VOLUME I. Scientific Annex A. New York: United Nations; 2014.
Rola R. et al. Radiation-induced impairment of hippocampal neurogenesis. Radiation Research. 2004. Vol. 162, № 1. P. 39–47.
