Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Как мы уже указывали, наряду с короткоживущими продуктами при облучении макромолекул могут возникать и долгоживущие скрытые повреждения, реализуемые при воздействии кислорода. По-видимому, это и обусловливает эффект кислородного после-
действия (Конгер, 1961; Шапиро, Протопопова, 1962; Карабаев, 1962 и др.). По мнению Л. М. Рождественского (1978), обнаружение долгоживущих скрытых повреждений макромолекул в условиях живых биологических объектов возможно лишь у сухих •семян, находящихся в состоянии подавленного метаболизма, а в условиях нормальной жизнедеятельности в клетке происходит почти мгновенное взаимодействие первично-поврежденных молекул либо с кислородом (условия обычной оксигенации), либо с веществами-реактиваторами (условия глубокой гипоксии, анок-сии). В связи с этим особое значение для получения эффективного кислородного радиосенсибилизирующего действия приобретают условия насыщения кислородом в процессе облучения; попытки получить кислородный эффект изменениями концентрации газовой среды после облучения обычно не приводят к желаемым результатам. Кроме того, установлено, что кислород, присутствующий в облучаемой системе, способен оказывать и защитное действие, т. е. вызывать так называемый обратный кислородный эффект (Альпер, 1954, 1957; Бутлер, Робинс, 1961; Ганасси и др., 1961; Эйдус, 1972). Предполагают, что прямой и обратный кислородный эффект обусловлен процессами взаимодействия кислорода с возникающими при радиолизе радикалами низкомолекулярных примесей (репарирующими или поражающими) (Эйдус, 1972).
Представления о физико-химическом механизме кислородного эффекта наиболее тщательно разработаны в связи с исследованиями, проводящимися на молекулярном уровне. Полученные выводы часто используются авторами для объяснения механизма кислородного эффект^ на клеточном и организменном уровнях. Но с усложнением организации системы появляются новые факторы, активно влияющие на чисто физико-химические процессы. Так, многие радиобиологи, анализируя кривую Грэя, приходили к ошибочному выводу о непосредственной зависимости между содержанием кислорода в среде (например, в атмосфере воздуха) и радиочувствительностью биологических объектов. Предполагалось, что кислород беспрепятственно дифундирует в клетку и его концентрация в ней равна содержанию кислорода в окружающей среде. Однако в настоящее время хорошо известно, что любой животной клетке присущ градиент кислорода и его стационарное состояние в клетках и тканях существенно отличается от содержания кислорода во внешней среде. Содержание кислорода в клетках может сильно варьировать от густоты клеточных суспензий; известна также роль биомембран в регуляции транспорта кислорода; кроме того, концентрация кислорода определяется не только его поступлением, но и потреблением в клетках. При изучении гипоксии у млекопитающих необходимо изучать также комплекс факторов, определяющих уровень кислорода в клетках, объем и скорость кровотока, артериально-венозную разницу, температуру тела, кровоснабжение разных органов, характер потребления кислорода и т. д.
Установлено, что противолучевое действие гипоксии уменьшается при снижении мощности дозы облучения (Смирнов, 1966) и при длительном содержании животного в условиях пониженного содержания кислорода (Овакимов, Ярмоненко, 1974). Радиоза-щитный эффект газовой гипоксии (5 и 6% содержания кислорода в азотно-кислородной газовой смеси) при общем однократном облучении мыши максимален в первые 10 мин после помещения животного в условия гипоксии, затем резко снижается и сохраняется постоянным в течение длительного времени (Ярмоненко,
Эпштейн, 1977; Кримкер и др. 1978). В 1978 г. Ярмоненко и Эпштейн предложили «адаптационную гипотезу» зависимости кислородного эффекта от «предыстории объектов», т. е. от их физиологического состояния. Адаптационная гипотеза основывается на экспериментальных данных авторов с использованием мышей, адаптированных к условиям кислородной недостаточности при действии острой гипоксии (рис. VII—3). Резкое снижение защитного эффекта гипоксии происходит уже в первые минуты острой гипоксии; одновременно с этим наблюдается столь же быстрое повышение устойчивости животных к гипоксии. Сравнивая концентрации кислорода в тканях (РтСЬ), в клетках (Рк02) с кислородным эффектом (по величине ФУД) в различное время гипоксии, Ярмоненко и Эпштейн обнаружили развивающуюся во времени дискорреляцию между радиозащитным эффектом и уровне кислорода: по'истечении одной минуты гипоксии (5% 02 в газовой смеси) в различных тканях Рт02 резко снижается и впоследствии остается иа постоянном низком уровне до окончания дыхания данной газовой смесью. Характерно, что величина ФУД изменяется во времени иначе: в первые 5—8 мин гипоксии ФУД имеет наивысшее значение (более 2,5), а затем к 20 мин снижается в полтора раза. Это несоответствие между содержанием кислорода в тканях и противолучевой защитой авторы объясняют тем, что кислородный эффект определяется ие непосредственно Рт02, а Рк02, величина которого регулируется потреблением кислорода в клетках. Степень регуляции клеточной радиоустойчивости при кислородном эффекте, по мнению авторов адаптационной гипотезы, определяется четырьмя взаимосвязанными параметрами, которые поддаются количественной оценке: Рт02, Рк02, дыхательной активностью клетки и кислородной проницаемостью цитоплазматической мембраны. В ответ на действие гипоксии происходит снижение потребления клеткой кислорода и соответствующее возрастание его внутриклеточного напряжения и (или)
