Загрязнение природной среды. Введение в экологическую химию - Фелленберг Г.
ISBN 5-03-002857-9
Скачать (прямая ссылка):
Особое значение приобретают реакции радикалов, образовавшихся при облучении, с нуклеиновыми кислотами. Радикалы Н*
8.3. Реакции в тканях организма, вызванные действием ионизирующего излучения 211
и е^да особенно часто реагируют с основаниями нуклеиновых кислот, при этом в свою очередь образуются разнообразные радикалы. Частично измененные основания при синтезе нуклеиновых кислот вступают в реакции.с новыми партнерами, что приводит к образованию ложных нуклеотидов и возникновению мутаций (рис. 8.1). Радикалы ОН* реагируют не только с основаниями, но и по межнуклеотидным связям нуклеиновых кислот углеводы— фосфаты или углеводы—основания. При синтезе нуклеиновых кислот наряду с нарушением нормального образования пар оснований, происходят как утрата оснований, так и разрыв мостиков в структуре ДНК. В то время как разрыв отдельных мостиков может быть скомпенсирован их восстановлением, массовое разрушение мостиков может привести к выпадению целых сегментов в молекуле ДНК. После получения высоких доз облучения, как и после взаимодействия с определенными веществами мутагенного действия, можно с помощью микроскопа наблюдать полностью разрушенные хромосомы.
I IL I I I I I I I I I • ,
CGATTTCAGTCA ДНК
GCUAAAGUCAGT РНК
T I I I I T I Y I I I I
—Алании — Ала ни — Валин —- Серии — БЕЛОК У-ЛУЧИ
С GA Г T TCAGTCA ДНК
?УУ9ПтУттУТ тк
—Валим — Плутонии—Валин — Серии— Белок
Рис, 8.1. Наверху- Фрагмент генетического кода белка. Внизу: результат воздействия 7-излучения на два ДНК-основания [5].
Наряду с косвенным действием, приводящим к образованию радикалов или такого избытка ЩОг, который не устраняется действием катал азы, облучение может вызывать и прямое изменение нуклеиновых кислот, обусловленное дезаминированием или ионизацией оснований. При ионизации в тех участках молекулы, где идет образование пар при синтезе нуклеиновых кислот, могут воз
212
8. Радиоактивность
Таблица 8.2, Изменение взаимодействия оснований нуклеиновых кислот после деза-минирования или ионизации (в скобках — основание, образующее пару) [5]
Дезаминирование
Исходное основание Дезаминированное основание
Аденин (тимин или урацил) Гипоксантин (гуанин)
Гуанин (цитозин) Ксантин (цитозин)
Цитозин (гуанин) Урацил (аденин)
Ионизация
Исходное основание Ионизированное основание
Тимин (аденин) Тимин-ион (гуанин)
Гуанин (цитозин) Гуанин-ион (тимин или урацил)
никать ложные пары (табл. 8.2 и рис. 8.2). Химические превращения в клетках после облучения в деталях пока еще неизвестны; видимо, образуется ряд производных, обладающих мутагенным действием. Так, например, после облучения тймина образуется перок-сидпроизводные этого основания, а после облучения 2-дезокси-о-рибозы образуются карбонильные соединения, которые обладают мутагенным действием, как показали опыты с микроорганизмами. При этих процессах находящийся в клетках кислород, вероятно, играет различную роль в зависимости от вида облучения. Считают, что в присутствии кислорода при облучении рентгеновскими или гамма-лучами мутагенное действие усиливается в 2—-3 раза, а при действии нейтронов — в полтора раза.
Наблюдаемое в каждом случае образование кислородсодержащих соединений приводит к выводу о необходимости использования определенных веществ — протекторов, предохраняющих от последствий облучения и ослабляющих мутагенное действие. При защите от действия облучения главным образом используют восстановители, содержащие тиольные группы, в том числе глутати-он и цистеин. Эти антиоксид анты не могут предотвратить последствия воздействия облучения. Мутагенное действие последнего может быть ослаблено только в тех случаях, когда защитные препараты используют заранее до воздействия ионизирующих излучений. Наряду с защитными препаратами имеются и вещества, которые усиливают действие облучения. К ним, в частности, относится кофеин, который препятствует восстановлению структур ДНК и таким образом усиливает мутагенное действие. Результа
8.3. Реакции в тканях организма, вызванные действием ионизирующего излучения 213
том первичного действия облучения на организм человека могут явиться три вида нарушений: раковые заболевания, острый лучевой синдром и генетические изменения у потомства.
Уже при небольших дозах облучения может проявляться канцерогенное действие, при котором скрытый период болезни может длиться годами или даже десятилетиями. Причинную связь между первичным облучением и злокачественным перерождением клеток не всегда удается полностью проследить, однако бесспорна связь между изменениями ДНК и возникновением раковых заболеваний. Поскольку пороговое значение, очевидно, не существует, представляется возможным оценить рост доли раковых заболеваний, исходя из любой достаточно большой экспозиции облучения для больших групп населения. При этом невозможно установить промежуток времени, в течение которого проявляется увеличение числа заболеваний раком. Вероятность раковых заболеваний Кзйб можно приблизительно определить, используя соотношение:
