Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
рого отщепляется атом водорода, что приводит к разрыву нуклеотидной цепи. Существенно, что часть энергии, абсорбированной BU-нитью ДНК, переносится на нить, не включившую аналог, и вызывает в ней однонитевые разрывы.
Ингибирование сульфгидрильных групп
Наличие качественной корреляции между радиочувствительностью многих объектов и содержанием SH-групп в них свидетельствует о важной роли этих соединений в лучевом поражении. Защитное действие сульфгидрильных соединений показано на многих биологических системах. Во то же время при действии веществ, способных реагировать с SH-группами, происходит повышение радиочувствительности.
Практически все известные ингибиторы SH-групп сенсибилизируют клетки к действию ионизирующей радиации в опытах in vitro, поэтому казалось вполне логичным связать механизм их действия с нейтрализацией внутриклеточных сульфгидрильных протекторов.
Иодацетамид, йодуксусная кислота (ЙУК), синкавит, менадион и другие производные хинонов, и-хлормеркурийбензоат (иХМБ), N-этилмалеимид (N3M), карбонильные соединения и кетоальде-гиды, индантрион, производные ацетофенона, диамид повышают радиочувствительность клеток преимущественно в анаэробных условиях. Причем чем выше исходный уровень тиолов, тем выше степень радиосенсибилизации, и наоборот. Так, йодацетат и N3M более значительно сенсибилизируют клетки, находящиеся в резистентных Gj- и S-фазах цикла, в которых отмечается более высокое содержание SH-групп. Такая же степень сенсибилизации наблюдается при добавлении N3M к S-клеткам после облучения, при этом содержание небелковых сульфгидрильных групп не восстанавливается в течение нескольких часов и сопровождается ингибированием включения тимидина в ДНК. По-видимому, уменьшение в клетках содержания SH-групп — это один из способов увеличения их радиочувствительности.
В последнее время появился ряд данных о том, что сенсибилизация клеток к ионизирующему излучению при воздействии ингибиторами сульфгидрильных групп может обусловливаться и другими механизмами.
Радиосенсибилизирующий эффект ЙУК и ее производных может объясняться действием продуктов ее радиолиза, способных реагировать с клеточными компонентами, подавлять синтез ДНК, РНК и белка, ингибировать восстановление однонитевых разрывов ДНК, нарушать проницаемость мембран. Активными радиосенсибилизаторами в этом случае оказываются промежуточные продукты, возникающие при реакции исходного сенсибилизатора с радикалами ОН', или радикал, образовавшийся при отщеплении иода, или сам атом иода.
Возможна также реакция (N3M) не только с продуктами радиолиза воды (ОН ), но и с органическими радикалами оснований нуклеиновых кислот, сахара и компонентами мембран, помимо SH-групп. Сенсибилизация соединениями с высокими элект-рон-акцепторными свойствами (производные хинонов, ацетофено-на и др.) может объясняться их способностью захватывать электрон.
Механизм действия иХМБ, для которого была обнаружена корреляция между связыванием его SH-группами и сенсибилизирующей активностью, обусловливается образуемыми из него продуктами радиолиза (среди которых обнаружен ион ртути), обладающими высокой токсичностью. Кроме того, пХМБ значительно увеличивает выход одиночных разрывов ДНК, вероятно, за счет полного подавления активности ферментов репарации и дополнительного сенсибилизирующего эффекта в отношении возникновения одиночных разрывов.
При окислении почти всех небелковых SH-групп диамидом радиосенсибилизация клеток на воздухе не отмечается. Можно полагать, что эндогенные небелковые сульфгидрильные группы, являющиеся ловушками радикалов, в аэробных условиях не играют определяющей роли в радиационной реакции клеток, а увеличение радиочувствительности аноксических клеток диамидом объясняется увеличением радиационного повреждения ДНК.
Следует также учитывать, что реакция клеток может зависеть от небольшой фракции белковых SH-групп, определяющих активность ферментов пострадиационной репарации. Так, оказалось, что в невысоких концентрациях N3M сенсибилизирует к облучению аэробные клетки главным образом в тех фазах цикла, в которых высока способность клеток к восстановлению от ра^ диационных повреждений (Gj- и поздняя 5-фазы); радиосенсибилизация не наблюдалась в митозе и при переходе из Gj в S. Кроме того, N3M одинаково эффективен при добавлении до, во время и сразу после облучения, но неэффективен при воздействии через
2 часа после облучения. Следовательно, N3M может ингибировать восстановление клеток от повреждений путем связывания ферментов, содержащих SH-группы и участвующих в процессах репарации.
Необходимо учитывать, что корреляция между содержанием SH-групп и радиочувствительностью может отсутствовать при облучении в кислороде, однако обнаруживается в аноксических условиях. Возможно, что эндогенный пул сульфгидрильных соединений обусловливает повышение резистентности в аноксии.
По-видимому, ингибирование SH-групп не является единственным механизмом радиосенсибилизирующего действия приведенных выше соединений. Можно полагать, что повышение эффективности облучения ингибиторами SH-групп обусловлено:
