Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
Значительный вклад в расшифровку биофизических механизмов лучевого поражения внесли работы Б. Н. Тарусова. Согласно выдвинутой им теории немногочисленные первичные повреждения инициируют цепные процессы окисления, в которые вовлекаются множественные субклеточные структуры. Такая теория физико-химического механизма усиления начального радиационного повреждения позволила объяснить многие радиобиологические феномены: развитие процессов лучеврго поражения во времени,
влияние температуры, газового состава атмосферы и т. д. Начинается поиск субстратов, в которых с наибольшей вероятностью могут протекать окислительные процессы, инициируемые облучением.
В середине 50-х гг. Ю. Б. Кудряшов обнаружил, что высшие ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав клеточных ли-цидов, обладают значительной уязвимостью к радиационному воздействию, а продукты перекисного окисления липидов во многом имитируют действие излучения на разнообразных биологических объектах и системах (автор показал радиомиметическое и радиосенсибилизирующее действие продуктов окисления высших ненасыщенных жирных кислот). Эти и другие исследования позволили предположить, что в результате облучения происходит активное вовлечение липидов биомембран в процессы перекисного окисления, приводящее впоследствии к множественным поражениям и гибели клетки. Б. Н. Тарусов обосновал предположение о том, что в норме окислительные процессы в тканевых липидах протекают на низком уровне и находятся в стационарном режиме. После облучения процессы окисления могут переходить в нестационарный режим и вовлекать различные компоненты внутриклеточных мембранных структур, обусловливая динамику лучевого пораже-
ния. Для развития этих представлений большое значение" имели классические исследования механизмов окислительных реакций, проведённые Н. Н. Семеновым и его школой. В настоящее время значительное число работ Н. М. Эмануэля, Е. Б. Бурлаковой и ряда други» авторов посвященр выяснению механизмов окисления липидов, в первую очередь индуцированного ионизирующей радиацией.
В последние годы значительных успехов добилась молекулярная радиобиология (прежде всего в расшифровке механизма лучевой инактивации ферментов и нуклеиновых кислот), использовавшая весь экспериментальный арсенал, накопленный ею за два десятилетия бурного развития. Сформировалось новое, молекулярное, направление радиационной биофизики, которое основывается на фундаментальных физических и «вантовомеханических принципах, опыте количественной радиобиологии и новейших открытиях молекулярной биологии о причинно-следственных отношениях между структурой и биологическими функциями макромолекул. Феномен «легочного восстановления от радиационного поражения, описанный в 60-е гг. благодаря развитию методов культивирования клеток, начинает приобретать объяснение на молекулярном уровне: был открыт и детально проанализирован механизм репарации радиационных повреждений ДНК- Это крупнейший вклад радиобиологии в науку о живом. Оказалось, что в клетках функционирует сложнейшая ферментативная система, поддерживающая структурную целостность генома. Эти ферменты способны, распознавать и исправлять дефекты структуры ДНК, возникающие вследствие радиационного воздействия. Функционирование' репа-ративных систем зависит от состояния внутриклеточного метаболизма, интенсивности энергетических процессов. Становится понятным молекулярный механизм известных радиобиологических эффектов, таких, как зависимость лучевого поражения от условий пострадиационного культивирования клеток, состояния метаболических систем и других физиологических факторов. Для современной радиационной биофизики становится общепринятым рассмотрение конечного радиобиологического эффекта как результата интерференции двух противоположно направленных процессов: реализации первичного поражения и его восстановления репаратив-ными системами. Все большее распространение получает структурно-метаболическая теория лучевого поражения, развиваемая
А. М. Кузиным.
В 70-е гг. появляются интересные исследования, посвященные формально-статистическому анализу радиобиологических процессов. Эти работы основываются на достижениях количественной радиационной биофизики и современных представлениях о динамическом характере формирования лучевого поражения. На смену классическим представлениям о наличии статичной мишени, попадание в которую однозначно приводит к тестируемому биологическому эффекту облучения, приходят динамические модели, учи-
тывающие вероятность реализации повреждений и их восстановления за счет протекания репаративных процессов. Такова ^стохастическая гипотеза» О. Хуга и А. Келлерера, «вероятностная модель» Ю. Г. Капульцевича. Разработанные в этих исследованиях математические построения позволяют на основании экспериментальных кривых «доза—эффект» получать информацию о характере пусковых событий лучевого поражения и особенностях их реализации в клетках.
Во многих радиацио-нно-биофизичеоких исследованиях рассматривается вопрос о степени специфичности ответной реакции биологических систем на радиационное воздействие. В 60-е гг.
