Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Благодаря этому возникает значительный сдвиг в направлении изучения образования и биологической роли низкомолекулярных оксирадикалов и биогенных продуктов окисления — активных кислородсодержащих соединений (АКСС): активных форм кислорода, моноксида азота, продуктов свободнорадикального пере-кисного окисления липидов. В результате показана принципиальная возможность образования в интактных и облученных клетках ок-сиаддуктов ДНК с перекисями, эпоксидами, альдегидами ненасыщенных липидов, т.е. оксиаддуктов, обладающих цито- и генотоксическим действием, способностью вызывать в клетках активацию апоптоза и мутации.
В 1960-е годы значительных успехов в расшифровке механизма лучевой инактивации ферментов и нуклеиновых кислот добилась молекулярная радиобиология, использовавшая весь экспериментальный арсенал, накопленный ею за два десятилетия бурного развития. Сформировалось новое, молекулярное направление радиационной биофизики системного ответа на действие излучений, которое основывается на фундаментальных физических и кван-тово-механических принципах, опыте количественной радиобиологии и новейших открытиях молекулярной биологии о причинно-следственных отношениях между структурой и биологическими функциями макромолекул.
Феномен клеточного восстановления от радиационного поражения, описанный в 1960-е годы благодаря развитию методов культивирования клеток, начинает приобретать объяснение на молекулярном уровне: открыты и детально проанализированы механизмы восстановления ДНК от радиационных повреждений. Это стало крупнейшим вкладом радиобиологии в науку о живом.
*) А. И. Арчаков, Ю. А. Владимиров, Д. И. Рощупкин, Е. В. Бурлакова, Е. А. Нейфах, Н. П. Пальмина, Ю. П. Козлов, Ю. В. Кудряшов, И. И. Иванов, В. Е. Каган.
Введение
29
Оказалось, что в клетках функционирует сложнейший комплекс ферментных систем, поддерживающих структурную целостность генома. К одной из них относят разнообразные ферменты репарации ДНК, распознающие дефекты ее структуры, «ремонтирующие» ее при лучевых повреждениях путем специфического устранения различных повреждений и восстановления структуры и функций ДНК, а вместе с тем и нормального клеточного деления.
Были обнаружены несколько механизмов восстановления ДНК от повреждений: фотореактивация; эксцизионная репарация нуклеотидов и оснований; рекомбинационная репарация и репарация путем некомплементарного сшивания концов ДНК. Показано, что функционирование систем восстановления ДНК зависит от состояния внутриклеточного метаболизма, интенсивности энергетических процессов клетки. Таким образом, стал понятным молекулярный механизм известных радиобиологических эффектов, таких как зависимость лучевого поражения от условий пострадиационного культивирования клеток, состояния метаболических систем и других физиологических факторов. В зависимости от величины дозы облучения, восстановление ДНК может оказаться полным или частичным, и от этого зависит выживаемость пораженной клетки.
Для радиационной биофизики становится общепринятым рассмотрение конечного радиобиологического эффекта как результата интерференции двух противоположно направленных процессов: реализации первичного поражения и восстановления от него внутриклеточных структур при помощи систем репарации.
Важную роль в развитии радиобиологии и радиационной биофизики сыграла структурно-метаболическая теория лучевого поражения, сформулированная и развивавшаяся А. М. Кузиным. Последняя предполагает, что множественные структурные повреждения клеточных органелл приводят к дезорганизации метаболизма в клетке. Результатом этого может быть не только гибель облученной клетки, но и нарушение жизнедеятельности и гибель соседних и даже находящихся на удалении от нее клеток (так называемый дистанционный эффект радиации).
Исследование механизмов радиационного повреждения ДНК, процессов репарации ДНК, направленных на его устранение, их роли в формировании закономерностей лучевого поражения клеток лимфоидной ткани стали основополагающими в понимании «запрограммированности» процесса интерфазной гибели клеток при действии ионизирующей радиации. Полученные результаты в этом направлении стали предтечей открытия в 1972 г. такой формы гибели клеток, как апоптоз, принципиально отличный от другой формы — некроза. За почти четвертьвековой цикл работ в этом направлении коллектив
сведение
авторов во главе с А. М. Кузиным и П. Д. Горизонтовым *) в 1987 г. был удостоен Государственной премии «эа разработку теоретических осиов радиационной гибели лимфоидных клеток н их использование для выяснения патогенеза лучевой болезни».
Было высказано предположение, что ведущим механизмом гибели неделящихся или медленно делящихся клеток организма (нервные клетки, клетки мышц и паренхиматозных тканей и др.) является поражение уже других критических структур, например, биологических мембран. Эта интерфазная гибель свойственна клеткам, относительно устойчивым к облучению. Само лучевое воздействие на ДНК или БМ при определенных уровнях доз не всегда оказывается для этих структур и клетки повреждающим, поскольку в клетке имеются собственные системы противодействия образуемым в ходе облучения оксирадикалам.
