Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Важная роль оксидативных процессов для нормальной жизнедеятельности клетки экспериментально установлена и в настоящее время продолжает исследоваться. Получены убедительные данные, что ок-сидативная деградация, возникающая вследствие накопления избытка продуктов окисления, способная вызывать ряд патологических состояний организма (они получили разные названия: «лучевой токсический эффект», «лучевой стресс», «синдром липопероксидации», «оксидативный стресс» и др.), есть результат системной, общей неспецифической реакции клеток и организма на внешние воздействия. При этом происходит изменение эндогенного фона радиорезистентности, т. е. соотношения в клетках или тканях между количествами прооксидантов — ПО и антиоксидантов — АО, т. е. ПО/АО, которое становится заметно > 1.
Специфика нарушений окислительно-восстановительного равновесия при различных заболеваниях заключается в характере и степени изменений конкретных компонентов АО и ПО. Для лучевого пораг жения, как уже отмечалось, характерно лучевое последействие развивающихся во времени механизмов усиления процессов деградации
13*
388
Заключение
критических структур. В настоящее время ферментная и неферментная внутриклеточная защита и восстановление от избыточного накопления ППОЛ носит сложный и многоэтапный характер и подробно изучена.
Обращая внимание на процессы липопероксидации в БМ, следует отметить, что хотя этот процесс развивается в липидной фазе клетки, многие стадии этой сложной системы реакций окисления протекают также и в водной среде. Поэтому часть эндогенных защитных систем в клетке локализована в липидах БМ, часть — в водной клеточной фазе.
Другим важным многоплановым механизмом системного ответа на облучение являются процессы репарации ДНК и пострадиационного восстановления клетки и ее генетического аппарата, связь восстановления ДНК с радиорезистентностью клетки. Стало совершенно очевидным, что существует чрезвычайно великое множество путей восстановления от лучевых повреждений на всех уровнях организации живого: молекулярном, клеточном и уровне целостного организма. Множество путей предохранения и защиты критических структур-мишеней обеспечивает клетке и организму высокую степень надежности их защиты от развития патологического процесса.
В ряде лабораторий исследованы «физические» и молекулярно-биологические механизмы пострадиационного восстановления и доказано, что клетки мутантных бактерий, простейших, млекопитающих и растений восстанавливаются от летальных, сублетальных и мутационных изменений. В многоклеточном организме клеточное восстановление в разных органах и тканях имеет свои особенности. Так, наибольшей скоростью восстановления обладают активно пролиферирующие ткани за счет репопуляции от стволовых клеток, еще сохранивших свою жизнеспособность.
Плодотворными в изучении механизмов радиационного повреждения и пострадиационного восстановления оказались выводы о ключевой роли кислорода в этих процессах, а также о модифицирующем действии ряда радиопротекторов и радиосенсибилизаторов.
Все убедительнее становилась необходимость учитывать новые подходы в оценке биофизических механизмов радиационных эффектов — принципы системного ответа клетки на облучение: наряду с усиливающим первоначальное повреждение эффектом деструктивных процессов принять в расчет работу контролирующих и репарационных систем, «заложенных» в клетке.
Ведущую роль в исследовании процессов пострадиационного восстановления сыграли успехи молекулярной биологии по изучению ферментных систем, обеспечивающих репарацию ДНК от повреждений. Изучены различные репаративные ферменты, одни из которых как бы усиливают первичные лучевые повреждения ДНК (экзо- и эндонуклеазы), другие — отчетливо направлены на их ликвидацию (полимеразы, лигазы, фосфатазы) и др. В реакциях восстановления участвуют некоторые гормоны и факторы роста, влияющие на отдельные хромосомы и их фрагменты.
Заключение
389
Слаженность и многоплановость процессов репарации ДНК, процессов, протекающих с разной скоростью и наблюдаемых в клетках (облученных даже в очень высоких, абсолютно летальных дозах), работа систем, контролирующих пострадиационную деградацию Полину к л еотидных цепей, открыли возможность детально исследовать механизмы репродуктивной и интерфазной гибели клеток, апоптоза, некротической гибели клеток, формирования радиационно-индуцируемой нестабильности генома, т. е. главных явлений системного ответа клетки на действие ионизирующих излучений.
Появление идей о необходимости учета фактора времени привели к существенной трансформации представлений о характере действия ионизирующей радиации на клетку. Если на заре развития радиобиологии предпочтение отдавалось статичным моделям, которые рассматривали гибель клетки как результат простого повреждения субклеточной мишени, то для современного периода характерен динамический и системный подход, который в целом соответствует представлениям динамической биохимии и биофизики. На основе количественной оценки эффектов восстановления клеток были предложены «стохастические модели», внесшие существенные коррективы в концепцию принципов попаданий и гетерогенности, а также в теорию мишени. Они базируются на представлениях о том, что случайные и диффузно расположенные акты ионизации и возбуждения только в редких и маловероятных случаях однозначно приводят клетку к гибели. На эту «стохастику первого порядка» должна накладываться «стохастика более высоких порядков», которая определяется динамической нестабильностью жизненных процессов, способных усиливать или элиминировать начальное радиационное повреждение.
