Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
растеризовать способность клеток к восстановлению и аккумуляции сублетальных повреждений, то уменьшение величины плеча на кривой зависимости эффекта от дозы может свидетельствовать в пользу предположения о том, что механизм радиосенсибилизирующего действия этих агентов связан главным образом с ингибированием процессов восстановления.
Одним из широко применяемых интеркалирующих соединений является актиномицин Д. Он реагирует с гуаниловыми группами ДНК, образуя ковалентные связи, или же вставляется между парами оснований ДНК, что может обусловливать уменьшение репарации радиационных повреждений, подавление ДНК-зависи-мого синтеза РНК и, как следствие, синтеза белка. Размер лучевых повреждений, например число разрывов цепи на единицу абсорбированной дозы, в присутствии препарата увеличивается и одновременно уменьшается репарация лучевых повреждений. Актиномицин Д тормозит воссоединение однонитевых разрывов и репаративную репликацию ДНК, подавляет восстановление целостности ДНК-мембранного комплекса, ингибирует активность ДНК-лигаз.
Для других интеркалирующих агентов, например кинакрина, предполагается, что его плоская трехкольцевая молекула вставляется между соседними парами оснований двойной спирали ДНК- При этом наблюдается ингибирование активности ДНК- и РНК-полимераз, подавление репарации однонитевых , разрывов ДНК и репаративной репликации. По-видимому, эти эффекты объясняются стерическим взаимодействием кинакрина с ДНК.
Имеются данные о том, что и другие интеркалирующие соединения — акрифлавин, бромистый этидий — ингибируют репарацию ДНК и уменьшают выживаемость клеток при однократном и фракционированном облучении.
При исследовании радиосенсибилизирующего действия комплексов платины было показано, что транс-изомеры вызывают в клетках образование связей ДНК-белок, ^ис-изомеры — ДНК — ДНК, а с гибелью клеток коррелирует главным образом индукция поперечных связей ДНК — ДНК-
Весьма распространенным ингибитором процессов восстановления является кофеин, в определенных концентрациях значительно повышающий гибель облученных клеток и увеличивающий число хромосомных аберраций, но в некоторых случаях не влияющий на выживаемость клеток. Оказалось, что кофеин на многих линиях клеток (но далеко не на всех) ингибирует восстановление от потенциально летальных повреждений, индуцированных рентгеновским, у- и нейтронным облучением и тем самым увеличивает выход двунитевых разрывов ДНК.
Вполне возможно, что гетерогенность клеточных популяций по фазам цикла и другим параметрам, их различия в репаративной способности обусловливают разную эффективность некоторых ингибиторов репарации (особенно кофеина), их не универ-
сальность. Следовательно, комбинация двух агентов, подавляющих разные типы репарации, может приводить к большему усилению действия облучения. Действительно, комбинация кофеина, ингибирующего постреплекативную репарацию, и хлорокина, более существенно ингибирующего ренаративную репликацию и воссоединение однонитевых разрывов, в значительно большей степени повышает эффективность облучения, чем каждый из агентов в отдельности.
Таким образом, способы повышения радиочувствительности клеток основаны на определенных молекулярных и клеточных механизмах: увеличении радиационного повреждения ДНК, подавлении процессов репарации повреждений или использовании таких фундаментальных закономерностей, как различия в радио-чувствительности фаз цикла и знания параметров клеточного цикла. Можно назвать следующие основные пути усиления действия облучения на клетки:
I. Увеличение радиочувствительности клеток.
1. Изменение молекулярной структуры ДНК при включении в нее галоидированных аналогов пиримидиновых оснований.
2. Действие агентов, понижающих уровень тиолов и других протекторов в клетке.
3. Действие промежуточных продуктов радиосенсибилизатора, образуемых при его радиолизе и других превращениях в клетке.
4. Изменение быстрых физико-химических процессов при воздействии кислорода и других электрон-акцепторных соединений (в гипоксических условиях) путем окисления поврежденных облучением макромолекул и взаимодействия с ними.
II. Синхронизация клеток и облучение популяции в радиочувствительной фазе клеточного цикла.
1. Блокирование продвижения клеток по циклу.
2. Избирательная гибель клеток в одной из фаз клеточного цикла при воздействии синхронизирующего агента.
III. Подавление репарации повреждений.
1. Изменение молекулярной структуры ДНК при ее комп-лексировании с различными соединениями.
2. Подавление активности ферментов репарации.
Если проанализировать I и III пути усиления действия облучения, то у всех пёречисленных соединений, вызывающих эффект радиосенсибилизации, можно обнаружить одно общее свойство — способность образовывать комплексы или взаимодействовать с молекулами ДНК, увеличивая радиационное повреждение ДНК или препятствуя ее репарации. Универсальность действия аналогов пиримидиновых оснований на всех системах, не зависящая от типа клеток и других условий, говорит о важности повреждения ДНК в реакции клеток. Многие из перечисленных выше
