Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
а) реакции взаимодействия радикалов — рекомбинации, например
R' + R' —> R—R, (V.49)
в результате которых образуются молекулярные продукты;
200
Гл. V. Непрямое действие ионизирующего излучения
б) реакции радикалов с ионами переменной валентности, например с ионами железа:
RO2 + Fe2+ + Н+ —> ROOH + Fe3+, (V.50)
R- + Fe2+ + H+ —> RH + Fe2+; (V.51)
в) реакции радикалов с ингибиторами-антиоксидантами (InH):
RO2 + InH —> ROOH + In', (V.52)
в результате которых возникают малоактивные радикалы антиоксидантов, не способные вступать в реакции с новыми молекулами (ненасыщенных жирных кислот). Они исчезают в результате рекомбинации с другим радикалом In' или радикалами R' и RO2.
4.1.4. Коррекция цепных реакций
В присутствии металлов переменной валентности описанный процесс (V.50), (V.51) может приобрести разветвленный характер за счет реакции:
ROOH + Fe2+ —+ RO' + ОН" + Fe3+, (V.53)
т. е. появляются новые свободные радикалы, а значит, новые цепи перекисного окисления. Для того чтобы происходило эффективное разветвление цепей, необходимо добавлять в систему ионы металла переменной валентности или же регенерировать окисленное железо. Такая регенерация может происходить за счет сульфгидрильных соединений:
RSH + Fe3+ —> ^RSSR + Fe2+ + Н+. (V.54)
В результате образуется восстановленное железо, способное инициировать образование радикалов RO' при взаимодействии с молекулой гидроперекиси ROOH.
Рассматривая последовательность реакций цепного перекисного окисления липидов, можно выделить три возможности значительной интенсификации процесса:
1 — увеличение содержания свободных радикалов, инициирующих
цепи перекисного окисления;
2 — усиленное разложение гидроперекисей с образованием новых ра-
дикалов, инициирующих новые цепи окисления (процесс приобретает разветвленный характер);
3 — разрушение антиоксидантами, ингибирующими развитие процес-
са за счет обрыва цепей.
Химическая природа инициаторов или ингибиторов может быть различной — и молекулярной, и радикальной.
Применяя добавки инициаторов или ингибиторов, можно управлять цепными реакциями, создавать неразветвленные и разветвленные цепи, цепи с вырожденным разветвлением. В радиобиологии этот
4. Непрямое действие радиации в липидных растворах
201
принцип нашел большое применение при изыскании радиопротекторов и радиосенсибилизаторов, первичный отбор которых проводится также и на модельных растворах, с протекающими в них цепными процессами окисления липидов (Е. Н. Гончаренко, Ю. Б. Кудряшов, 1985).
Цепные процессы окисления липидов в модельных системах относятся к реакциям с самоускорением, поскольку их важным свойством является промежуточное образование гидроперекисей ROOH:
R' +Ог —У НОд, (V.55)
ROj + RH —> ROOH + R*, (V.56)
и цикл продолжения цепи может многократно повторяться по приведенной схеме.
4.2. Роль свободных радикалов липидов в непрямом эффекте
инактивации биоорганических молекул
Выводы о высокой радиочувствительности ненасыщенных жирных кислот в составе фосфолипидов и их способности к образованию активных свободных радикалов в цепных окислительных реакциях позволили предположить наличие у липидных растворителей способности осуществлять непрямой эффект радиации.
Для выяснения этого вопроса легко идти по проторенной дороге и использовать богатый опыт радиобиологов по классическим исследованиям непрямого эффекта в воде.
Еще в середине 60-х гг. в лаборатории радиационной биофизики МГУ им. М. В. Ломоносова были начаты работы, показавшие возможность непрямого механизма действия ионизирующей радиации через продукты радиолиза липидов. Для исследований была выбрана молекулярная модель раствора каротина в липидах.
Было обнаружено радиационное повреждение каротина в результате прямого (кристаллический каротин) и опосредованного (в липидных растворах) действий излучения. Данные представлены на рис. V.12.
Как видно из рисунка, кристаллический каротин обладает значительной радиорезистентностью: облучение в дозе 105 Гр вызывает радиолиз лишь 10% облученных молекул. Растворение каротина в одном из строительных блоков липидов (в олеиновой кислоте) приводит к
Рис. V.12. Радиолиз /9-каротина в зависимости от величины дозы 7-излучения: 1 — кристаллический /9-каротин, +18 ° С; 2 — раствор /9-каротина в олеиновой кислоте, в атмосфере азота, +18 °С; 3 — раствор /9-каротина в олеиновой кислоте, воздушная атмосфера, +18 °С; 4 — раствор /3-каротина в олеиновой кислоте, воздушная атмосфера, -196 °С
202
Гл. V. Непрямое действие ионизирующего излучения
Рис. V.13. Радиолиз Д-каротина в зависимости от его концентрации в олеиновой кислоте при облучении в разных дозах: 1—20 Гр, 2 — 50 Гр, 3 - 100 Гр
Количество перекисей, мкмоль Ог/г-Ю"1
