Биологические мембраны: структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами - Артюхов В.Г.
ISBN 5-7455-1162-1
Скачать (прямая ссылка):
Исследование уровня функциональных свойств и структурного состояния важнейших ферментов транспортной, иммунологической, антиоксидантной и окислительной систем крови больных с различной этиологией и патогенезом до и после проведения сеансов АУФОК и ЭЛОК-терапии, сопоставление результатов биофизического и биохимического анализов изучаемых показателей с клинической картиной развития патологических состояний позволит осуществить математическое и физическое моделирование динамики развития заболеваний на различных стадиях его лечения, разработать рекомендации индивидуальнодифференцированного подхода к использованию АУФОК и ЭЛОК при лечении конкретных патологий и внедрить прикладные программы использования фотогемо- и лазеротерапии в медицине.
4.1.2. Радиационно-химические превращения структурных компонентов биомембран
Процесс свободнорадикального пероксидного окисления липидов мембран рассматривают в настоящее время как один из механизмов “биохимического усиления” эффекта ионизирующей
радиации, который играет важную роль в развитии лучевого поражения живых систем.
При первичном взаимодействии (физическая стадия) ионизирующего излучения электромагнитной или корпускулярной природы с атомами вещества образуются положительно и отрицательно заряженные ионы, а также возбужденные электронные состояния атомов и молекул. В элементарном акте ионизации расходуется около 10—12 эВ энергии ионизирующей радиации (потенциал ионизации). Бели передаваемая электрону энергия больше этой величины, то он сам становится источником ионизации других атомов; если меньше потенциала ионизации, имеет место возбуждение атома (молекулы). Физико-химическая стадия воздействия радиации на биообъекты существенно зависит от особенностей их структурно-функциональной организации. При этом большое значение имеет процесс радиолиза воды:
* н'+ ОН,
е + м 2о
-----Н20~----------> Н + ОН
+ и(
-----^ и
+ Н20 _
....р
сгидр
Молекулярный кислород, растворенный в биологических жидкостях, вступая в реакцию с продуктами первичного радиолиза, является источником образования супероксидного анион-радикала, гидропероксидов, органических пероксидов, эпоксидов:
Н20 ~»Н + ОН' + ёгвдр + Н2 + Н202 + Н30+;
ёгидр + 02 -* 02; Н + 02 -» Н02 .
Все последующие реакции, развивающиеся в живых системах под влиянием вышеуказанных продуктов взаимодействия ионизирующей радиации с веществом, носят свободнорадикальный характер (см. главу 3). Вклад косвенного действия (т. е. с участием воды) ионизирующего излучения на биологические молекулы составляет 85—90 %. АФК, образующиеся при лучевом воздействии, индуцируют окислительные реакции в макромолекулах по оксидазному или оксигеназному пути. В результате ферментативного или неферментативного оксигеназного окис-
возбуждение
Н20---------------------f Н20*-
т_
ионизация
Н20---------------------> Н20 +
ленкя образуются пероксидные продукты, способные к повреждению биомакромолекул и субклеточных структур.
Сравнительный анализ величин радиационно-химического выхода G (равного числу изменившихся или вновь образованных молекул на 100 эВ поглощенной энергии), используемого для характеристики радиочувствительности молекул, показал, что наиболее радиочувствительным компонентом клетки являются фосфолипиды (G>1), выступающие в качестве источника образования первичных продуктов радиолиза — органических радикалов и пероксидов, участвующих в реакциях инициации, продолжения и разветвления цепей свободнорадикального окисления.
Активные радикальные метаболиты (О1, ОН’, HOg, Н‘, ё ) и продукты радиолиза липидов мембран индуцируют в белках процессы окисления тиоловых и аминогрупп, образования внутри-и межмолекулярных сшивок, сопровождающиеся их инактивацией. В нуклеиновых кислотах и нуклеотидах происходят одно-и двутяжевые разрывы, модификация азотистых оснований, образование сшивок ДНК—ДНК и ДНК—белок.
Таким образом, в результате воздействия ионизирующей радиации на биомембраны происходит нарушение структурной организации всех ее компонентов, изменяется протекание транспортных и метаболических процессов, становится возможным выход лизосомальных ферментов (в частности, протеаз и нуклеаз), разрушение внутриклеточных структур и гибель клетки.
Важную роль в инактивации токсичных продуктов ПОЛ играют фосфолипазы, особенно фосфолипазы А2. В процессе фосфо-липазного гидролиза происходит удаление из мембран наиболее глубоко деградированных фрагментов ненасыщенных жирных кислот липидов. В результате токсичные продукты ПОЛ переходят в гидрофильное окружение и подвергаются инактивации с участием монооксигеназной системы (в том числе цитохрома Р-450) эндоплазматического ретикулума.
