Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Невысокая противолучевая активность мощных ингибиторов, свободнорадикальных процессов — веществ, инактивирующих в простых системах радикалы, свидетельствует о том, что эффект противолучевой защиты биологических объектов не может быть сведен только к прямой инактивации радикалов введенными в организм радиопротекторами. Существует ряд других возражений против представлений о защите in vivo путем непосредственной инактивации радикалов (Граевский, 1969; Константинова, Жеребченко, 1970; Ярмоненко, 1977). К числу основных возражений упомянутые авторы относят наличие широкого диапазона доз различных протекторов, при которых происходит оптимальная
защита; отсутствие корреляции между инактивирующей радикалы активностью веществ и их радиозащитными свойствами; низкое содержание протекторов в клетке для осуществления механизма инактивации радикалов. По-видимому, гипотезы противолучевой защиты,\ основанные на прямой инактивации радикалов, имеют наиболее полное экспериментальное обоснование лишь в опытах на простых низкомолекулярных системах in vitro. Уже при переходе к более сложным системам возможны также принципиально иные механизмы защиты, обусловленные спецификой строения, макромолекул. Эти соображения нашли отражение в гипотезах, связывающих эффект защиты с физико-химическими процессам» взаимодействия протекторов с биомакромолекулами.
Так, в 1958 г. JI. X. Эйдус предположил, что при облучении макромолекул в них могут возникнуть долгоживущие скрытые (потенциальные) повреждения, которые в дальнейшем, при определенных условиях (температурные влияния, наличие кислорода или восстанавливающих веществ), реализуются или репарируют-ся. Этим процессы радиолиза сложных молекул отличаются от радиационно-химических изменений простых систем. Энергия ионизирующей радиации, поглощенная биомакромолекулой при прямом: или косвенном действии излучений, способна мигрировать по специфическим для данной структуры макромолекулы путям, локализуясь в слабых местах молекулы, в которых нарушается система вторичных связей. Так, по данным Эйдуса, на первом этапе радиационно-химических процессов образуются скрытые повреждения, вызванные локальными нарушениями электронной структуры макромолекул, которые сохраняются достаточно долго. В белковых молекулах местами локализации несиаренных электронов могут быть дисульфидные мостики, в нуклеиновых кислотах скрытые повреждения обычно связаны с нарушением конфигурации молекул. На втором этапе лучевых физико-химических процессов может происходить как реализация, так и репарация скрытых повреждений (Эйдус, Ганасси, 1960; Пауэрс, 1960; Эйдус, 1964). Часть радиационных изменений макромолекул способна репари-роваться путем компенсации электронных нарушений при помощи эндогенных доноров электронов (например, сульфгидрильных групп ферментов) и репарирующих радикалов низкомолекулярных веществ. Это представление высказано в гипотезе Н. А. Изможе-рова и др. (1970—1977) об электродонорных свойствах радиоза-щитных веществ. . Изучению подвергались бромистоводородные соли алкилдиизотиурония, триптамин и его окси- и метоксипроиз-водные, амидоалкилпроизводные сульфолана. Рассчитав энергетические параметры молекул методом МО JIKAO в зт-электронном: приближении, авторы пришли к выводу, что в ряду диизотиуро-ниевых производных донорная активность молекул определяется аминными группами (т. е. атомными группами в молекуле, осуществляющими непосредственное, физическое донирование электронов); для ряда индолилалкиламинов центрами донорной активно-
»сти являются аминные группы боковой аминотнольной депи./Расчеты энергетических параметров протекторов показали, что их градиозащитная эффективность коррелирует с электронодоиорной ^активностью с коэффициентом ранговой корреляции, близким к •единице. На этом основании Н. А. Изможеров предположил, что в основе противолучевого действия изученных им различных классов протекторов лежит электронодонорный механизм. Ккк видно, данное представление учитывает значимость начального физикохимического механизма лучевого поражения — эффекта ионизации, влекущего за собой возникновение электронных вакансий в структуре биологических макромолекул. Заполнение вакансий за •счет введенных в биологическую систему протекторов — доноров электронов должно приводить с этой точки зрения к эффекту защиты.
Изучая защитное влияние различных «примесей» — низкомолекулярных соединений от лучевой инактивации ферментов в вод-иых растворах, Л. X. Эйдус (1972) выдвинул «адсорбционную» гипотезу противолучевой защиты, согласно которой введенный в исследуемую систему радиопротектор способен осуществлять ра-диозащитный эффект в результате адсорбции на макромолекуле, препятствуя ее конформационным перестройкам на втором этапе инактивации. Адсорбция происходит в результате слабых, легко диссоциирующих нековалентных связей. Из-за динамического характера адсорбции в каждый момент времени на макромолекуле адсорбируется (в зависимости от концентрационных соотношений) множество непрерывно заменяемых молекул органических примесей, скрепляющих третичную структуру макромолекулы до такого •состояния, что она обратимо теряет способность к конформацион-дым изменениям. При этом длительность жизни скрытых повреждений макромолекул возрастает.
