Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Еще в 1949 г. Е. Баррон, изучая радиолиз растворов ферментов, обнаружил, что тиольные группы обладают наиболее высокой радиочувствительностью по сравнению с другими группами макромолекул. В связи с этим Е. Баррон и С. Дикман (1949) предположили, что сульфгидрильные группы представляют собой уникальные структуры, поражение которых ионизирующей радиацией приводит к инактивации ферментов, повреждению тиолзависимых
внутриклеточных структур и последующему поражению и гибели клеток. Однако простое перенесение выводов, полученных на модельных системах, на биологические объекты не нашло экспериментального подтверждения. Так, в работе П. Фишера и сотр. (1950) было показано, что даже при острейшей форме лучевого поражения животных в их тканях не наблюдается изменений сульфгидрильных групп низкомолекулярных веществ и активности тиоловых ферментов. Не найдено изменений в содержании сульфгидрильных групп и другими авторами в различных органах и тканях облученных мышей, крыс и морских свинок. Наряду с этим имеются работы, в которых описано как снижение уровня эндогенных тиолов в тканях облученных животных, так и его увеличение. По-видимому, изучение общего суммарного содержания в тканях сульфгидрильных групп еще не позволяет оценивать роль тиолов в первичных процессах лучевого поражения. По мнению
3. М. Бака (1968), суммарное количество тиоловых групп в тканях значительно превышает ту их долю, которая могла бы окислиться при облучении животных даже в высоких летальных дозах.
Грубое фракционирование тиолов на низкомолекулярные и белковые позволило установить некоторые закономерности в изменении уровня сульфгидрильных групп у облученных животных. Так, JI. С. Исупова (1960) обнаружила, что сразу же после облучения крыс в абсолютно смертельной дозе рентгеновских лучей (7 и 14 Гр) в печени и селезенке происходит незначительное снижение количества низкомолекулярных (небелковых) сульфгидрильных групп, которое спустя 15 мин после окончания облучения нормализуется; через 24 ч наблюдается возрастание содержания небелковых тиолов, являющееся, по мнению автора, уже следствием глубокого нарушения обменных процессов при лучевом поражении. Снижение количества белковых тиолов непосредственно после облучения крыс оказалось более значительным, особенно в семенниках.
Мысль о том, что в первичных процессах могут участвовать не все тиолы, а только незначительная их часть, присущая отдельным компартментам клетки, определенным структурам или биомакромолекулам, все чаще встречается в работах по изучению радио-чувствительности сульфгидрильных групп в клетке.
Пока еще не удалось показать, что содержание тиольных групп в молекуле ферментов снижается за счет радиационно-химических процессов даже при использовании высоких доз ионизирующей радиации (Штреффер, 1972). Сомнения по поводу значимости ферментов в первичных физико-химических процессах лучевого поражения высказывали и другие исследователи. Однако несмотря на многочисленные критические замечания по поводу представлений Е. Баррона о повышенной радиочувствительности тиольных ферментов, сама проблема радиочувствительности высокофункциональных сульфгидрильных групп и их участия в механизмах лучевого поражения не утратила своей остроты и актуальности. Так,
попытки изучить отдельные фракции и внутриклеточные структуры позволили ряду авторов получить данные о высокой чувствительности сульфгидрильных групп к действию ионизирующей радиации. X. Дикен и др. (1963) исследовали содержание сульфгидрильных групп в белках ядер тимуса при облучении изолированных ядер и животных. В интервале времени от 15 до 60 мин после облучения они обнаружили снижение количества тиольных групп в богатых аргинином гистонах и связали это снижение с лабили-зацией комплекса ДНК. Придавая большое значение высокой функциональной активности сульфгидрильных групп гистонов ядер клеток, М. Орд и Л. Стокен (1963) считали окисление тиолов одной из наиболее радиочувствительных реакций ядра клетки. Е. Вилс и А. Вилкинсон (1967) обнаружили значительное снижение сульфгидрильных групп за счет их окисления в облученных изолированных микроструктурах печени крыс: лизосомах, митохондриях, ядрах и микросомах. Наиболее интенсивно этот процесс протекал в лизосомах. По мнению авторов, окисление тиолов при действии ионизирующей радиации иа внутриклеточные структуры происходит в результате образования свободных радикальных состояний в фосфолипидах биомембран и накопления в них продуктов перекисного окисления липидов. Р. Сазерленд и
А. Пил (1968) установили, что в мембранах эритроцитов существуют два типа тиолов: радиочувствительные (быстрореагиру-
ющие, составляющие всего 15% от общего содержания в мембранах) и радиорезистентные. Радиочувствительные сульфгидрильные группы мембран окисляются в облучаемых эритроцитах, а это приводит к поражению специфической структуры мембран и нарушению транспорта ионов К+. Однако механизм окисления тиолов в клетке при действии ионизирующей радиации все еще остается неясным в связи с трудностью постановки прямых экспериментов по выяснению участия сульфгидрильных групп в первичных радиационно-химических реакциях лучевого поражения биологических объектов. Отсутствие достаточно полных сведений о радиочувствительности тиолов в зависимости от их функций и локализации во внутриклеточных структурах и компартментах не позволяет делать окончательные выводы о возможном участии сульфгидрильных групп в первичных лучевых процессах.
