Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
ли бы это расстояние было достаточно велико и приближалось к размерам клетки, то облучение любого участка клетки с равной эффективностью вызывало бы биологическое поражение, связанное с непрямым действием радикалов воды. Опыты Коула, проведенные в 1965 г., 'показывают, что радикалы воды (или другие реакционноспособные продукты), возникающие в цитоплазме, малоэффективны — пучки электронов вызывали репродуктивную гибель клетки только в том случае, если они достигали ядра. По-видимому, радикалы, возникающие в цитоплазме, не в состоянии атаковать ядро. Теоретическая оценка расстояния диффузии радикалов показывает, что наиболее вероятное значение этой величины — 3 нм. Следовательно, в непрямое действие радиации вовлекается водная оболочка, окружающая мишени, толщиной примерно в 10 молекул воды. Радикалы, образующиеся в более отдаленных участках клетки, возможно, инактивируются в различных реакциях до того, как достигнут мишени.
Возникновение стойких молекулярных повреждений выявлено в облученных клетках еще в середине 50-х гг. работами Хатчинсона, Полларда, Раевского « др. Радиочувствительность ряда молекул в изолированных сухих препаратах и высушенных клетках совпадала. Вероятно, эти молекулы инактивируются в клетке за счет прямого действия радиации. В опытах с коферментом А было 'показано, что в высушенных клетках он в 2,7 раза чувствительнее к облучению, чем в изолированном состоянии. Такой результат позволяет предположить -наличие в «летке факторов, модифицирующих радиочувствительность молекул (высокая степень агрегации, адсорбция на поверхности субклеточных структур, образование комплексов и др.). В большом числе экспериментов сопоставляли радиочувствительность молекул во влажных и обезвоженных клетках. Во мношх случаях обезвоживание приводило к повышению радиоустойчивости молекул. Этот эффект указывает на роль непрямого действия активных продуктов радиолиза воды в инактивации молекул в клетке.
Основной вывод, который следует из опытов по изучению инактивации молекул в клетке, состоит в том, что значение инактивирующей дозы D37 варьирует от нескольких тысяч до миллиардов Гр. В то же время для большинства клеток летальная доза радиации — от 1 до 100 Гр. Следовательно, в летально облученной клетке доля инактивированных молекул чрезвычайно низка — около 0,001—0,1%. Если речь идет о ферментах, то 99,9г-« 99,999% молекул, оставшихся непораженными, способны выпол* нять свои функции. Маловероятно, чтобы убыль такого незначи* тельного числа катализаторов имела столь серьезные последст* вия для клетки. Возможно, повреждение небольшой доли уни-’ кальных структур, таких, как ядерная ДНК, действительно может привести клетку к гибели.
В облученных клетках выявлены структурные повреждения молекул ДНК, главным образом однонитевые и двухнитевые раз-
рывы полинуклеотидных цепей и повреждения азотистых оснований. Появление новых методов выделения ядерной ДНК позволило продемонстрировать возникновение одно- и двухнитевых разрывов после облучения клеток среднелетальным.и дозами радиации.
О перекисном окислении липидов биологических мембран
указано в большом числе работ. Показано, что в облученных клетках накапливаются продукты окисления, главным образом гидроперекиси ненасыщенных жирных кислот, способные (поражать мембраносвязанные белки и вызывать деструктивные изменения в мембранах. В работах Ю. Б. Кудряшова и сотр. установлено, что накопление .продуктов окисления липидов приводит к развитию лучевого токсического эффекта и сенсибилизирует клетки к действию радиации.
5. АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ЛУЧЕВОГО ПОРАЖЕНИЯ КЛЕТОК
Исследование биологической реакции клеток на облучение, количественная характеристика лучевого поражения, изучение физико-химических процессов в облученной клетке — все эти исследования служат основой для построения общей теории, раскрывающей механизм действия ионизирующих излучений на живую клетку. Такая теория должна учитывать вероятностный характер проявления радиобиологических эффектов, возможность модификации лучевого поражения, основные этапы развития немногочисленных начальных молекулярных повреждений до видимых конечных биологических эффектов. Для объяснения перечисленных радиобиологических феноменов могут быть сформулированы следующие априорные предположения о механизмах поражающего действия радиации на клетку.
1. Существует уникальная структура — мишень, поражение которой вследствие поглощения энергии излучения однозначно приводит клетку к гибели. Вероятностный характер гибели клеток определяется вероятностью .переноса энергии излучения к соответствующей мишени. Неодинаковая 'радиочувствительность клеток может объясняться различными геометрическими размерами или физико-химическими свойствами их критических мишеней. Модификация радиочувствительности связана с изменением устойчивости мишени к структурным повреждениям. Если предположить возможность миграции энергии к мишени извне, то модифицирующие агенты окажут влияние на механизмы миграции энергии, например, конкурируя за радикалы (воды и липидов.
