Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Модифицирующее действие кислорода. В экспериментах с сухими препаратами ферментов было установлено, что их радио-чувствительность значительно возрастает, если облучение проводится в атмосфере кислорода, а не в вакууме. На рис. III-19 представлены результаты эксперимента по сопоставлению эффективности инактивации сухой РНКазы -у-лучами ib вакууме и в атмосфере кислорода. Значение дозы ?)з7 для инактивации ри-бонуклеазы в вакууме примерно вдвое выше, чем в атмосфере 02.
На рис. III-20 показано, как изменяется радиочувствительность сухого трипсина при изменении атмосферы во время облучения. За единицу принята чувствительность трипсина к радиационному воздействию в вакуума. Даже незначительное содержание кислорода в среде приводит к резкому возрастанию инактивирующего действия данной дозы облучения, эффект инактивации возрастает при увеличении давления Ог примерно до 120 мм рт. ст., дальнейшее увеличение неэффективно.
Механизм кислородного эффекта выяснен недостаточно. Ряд исследователей (см., например, Дертингер и Юнг, 1973) объясняют способность кислорода повышать чувствительность макромолекул к прямому действию тем, что некоторые молекулы, изначально получившие повреждение, восстанавливаются в отсутствие кислорода в результате одного из таких процессов:
(ионизированная молекула) МН+ + е_->-МН, (111-10)
(свободнорадикальное состояние молекулы) М+Н'-*-МН, (111-11)
а кислород ингибирует обе реакции либо за счет перехвата электрона, либо за счет превращения радикала М‘ в перекисный радикал М02‘ (в последнем случае возникает необратимое повреждение, связанное с пероксидацией радикала М’).
В обоих случаях предполагается, что кислород оказывает потенцирующее действие, т. е. он не увеличивает истинное число первичных повреждений, а тормозит или полностью прекращает протекание восстановительных процессов.
В последние годы JI. X. Эйдус и его сотр. обнаружили пострадиационное действие кислорода на ферменты, которое было названо кислородным последействием. Один из экспериментов, в которых был обнаружен этот эффект, состоял в следующем. Ампулы с сухим пепсином облучали в анаэробных условиях в дозах, в 1,5 раза превышающих дозу D37, затем облученный фермент переносили (без доступа Ог) в герметическую камеру, наполненную аргоном, где и проверяли активность фермента. Было показано, что при облучении ферментативная активность не теряется и в анаэробных условиях может сохраняться длительное время. В отсутствие воды кислород также не оказывал инактивирующего действия, и лишь при увлажнении препарата происходила его инактивация под действием кислорода, степень которой увеличивалась с ростом поглощенной дозы.
Существование долгоживущих скрытых повреждений ', реализуемых при взаимодействии с кислородом, доказано, по крайней мере для некоторых ферментов по критерию их инактива-
1 Согласно принятому определению «скрытое (потенциальное) повреждение — это состояние, при котором исследуемые свойства объекта после его облучения не отличаются от исходных, но могут стать иными в силу дополнительных внешних воздействий или в результате процессов, происходящих в объекте» (Эйдус Л. X. Физико-химические основы радиобиологических процессов и защиты от излучений. М., Атомиздат, 1972).
ции. По мнению JI. X. Эйдуса, отсутствие поражения некоторых объектов при анаэробном облучении свидетельствует, что кислород не просто один из агентов, модифицирующих поражение, а необходимый участник определенных видов поражения. При этом кислород может оказать поражающее действие, присутствуя не только во время облучения, но и после его окончания.
По мнению ряда исследователей, в облученном образце возникают два вида поражения: первый требует присутствия кислорода непосредственно «под лучом», второй способен длительное время сохраняться в отсутствие кислорода, т. е. соответственно короткоживущие и долгоживущие «скрытые» повреждения.
Анализ физико-химических процессов, приводящих к возникновению скрытых повреждений, требующих для своей реализации кислорода, проводится в настоящее время. В частности, анализируется связь этих эффектов с возникающими в результате облучения свободными радикалами (кислород влияет на спектр ЭПР облученных биомакромолекул и в ряде случаев даже приводит к исчезновению сигнала ЭПР облученных белков). Проблема возникновения и реализации скрытых повреждений далека от разрешения и служит предметом радиа-цонно-биологического анализа.
Изменение температуры во время облучения. Радиочувствительность многих макромолекул зависит от температуры во время облучения. Пример этого приведен на рис. 111-21, где показана инактивация сухой РНКазы -у-излучением при трех различных температурах. Механизм температурного эффекта окончательно не установлен. Предполагают, что константа скорости реакции (или реакций), определяющей инактивацию макромолекулы, зависит от температуры. По крайней мере некоторыми из таких реакций могут быть взаимодействия макромолекул с атомарным водородом и другими малыми радикалами, которые высвобождаются при облучении органических материалов и, вероятно, атакуют непораженные молекулы.
