Основы радиационной биофизики - Кудряшов Ю.Б.
Скачать (прямая ссылка):
В настоящее время не вызывает сомнения наличие в клетках млекопитающих эффективных систем дорепликативной реларации, участвующих в воссоединении однонитевых и двунитевых разрывов. В зависимости от природы концевых участков в месте разрыва в процесс вовлекаются различные ферментативные системы: ДНК-лигазы, ДНК-полимеразы, эндо- и экзонуклеазы. Пробелы, возникающие в полинуклеотидной цепи вследствие освобождения нуклеозидов из ДНК, восстанавливаются за счет системы эксци-зионной репарации, подобной (хотя и менее эффективной) темно-вой репарации УФ-повреждений у бактерий.
Сравнительно недавно, в 1975 г., была описана пострепликатив-ная репарация в клетках китайского хомячка, облученных ионизирующей радиацией. Как и в случае УФ-поврежденных клеток, новообразованная ДНК синтезируется в виде коротких фрагментов, а затем происходит заделывание брешей в постреплижатив-
ный период либо за счет синтеза de novo, либо путем рекомбинационных обменов между'сестринскими дуплексами. Как отмечают В. Е. Комар и К. П. Хансон (1980), пострепликативную репарацию следует скорее рассматривать не как истинное восстановление, а как преодоление повреждений, обеспечивающее клетке сохранение жизнеспособности, несмотря на 'наличие дефектов в ДНК; сохранение измененной структуры ДНК в поколениях клеток может лежать в основе отдаленных последствий облучения — канцерогенеза и мутагенеза.
Механизмам репарации принадлежит важнейшая роль в поддержании нативной структуры ДНК как в ходе нормальной жизнедеятельности, так и при действии различных повреждающих агентов, в том числе ионизирующего излучения. От эффективности репаративиых систем во многом зависит восстановление, наблюдаемое на клеточном уровне, однако точный вклад исправления дефектов структуры ДНК в общую картину радиационного поражения и в судьбу облученной клеши пока еще не установлен. Расшифровка молекулярных механизмов репарации ДНК в клетках млекопитающих позволила бы активно вмешиваться в этот процесс, селективно изменять радиочувствительность клеток и, возможно, многоклеточных организмов. Не исключено также, что различная природная радиочувствительность клеток и организмов связана не только с эффективностью репаративяых систем, но и с их уязвимостью для радиационного воздействия.
ГЛАВА VI
ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕЙ РАДИАЦИИ НА ЦЕЛОСТНЫЙ ОРГАНИЗМ
Материал этой главы в основном посвящен действию радиации на животные организмы, прежде всего на млекопитающих. Связано это с тем, что млекопитающие наиболее подробно изучены в радиобиологических экспериментах и, кроме того, полученные на них результаты можно экстраполировать на организм человека, что способствует решению одной из важнейших практических задач радиобиологии — разработке эффективных средств защиты от лучевого поражения.
Для выявления механизмов действия радиации на многоклеточные организмы большое значение имеют исследования на клеточном и субклеточном уровне. Репродуктивная и интерфазная гибель клеток лежит в основе дегенерации и атрофии различных органов и тканей. Поражение субклеточных структур и нарушение обмена веществ в отдельных клетках оказывает выраженное влияние на функционирование целостного организма и поддержание его гомеостаза. В то же время очевидно, что реакция сложного организма на радиационное воздействие не сводится к простой сумме клеточных и субклеточных эффектов. Возникающие изменения взаимосвязаны, затрагивают весь организм как целое, могут опосредоваться за счет особых механизмов, присущих только таким сложным и высокоийтегрированным системам, какими являются многоклеточные организмы. В настоящее время, несмотря на обилие фактического материала, радиобиологией все еще не получен однозначный ответ на вопрос о ведущих механизмах поражающего действия радиации на отдельные клетки и тем более на многоклеточные организмы. Большинство современных исследований направлено на выявление причин генетически детерминированных различий в радиочувствительности организмов, на изучение механизмов модифицированной устойчивости биологических объектов к действию радиации, на расшифровку первичных и начальных физико-химических процессов, протекающих после облучения.
1. СРАВНИТЕЛЬНАЯ РАДИОЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ОРГАНИЗМОВ
Биологическая эффективность ионизирующих излучений необычайно высока. По глубине и силе воздействия на организмы ионизирующая радиация значительно превосходит все известные виды излучений. К такому выводу пришли еще в начале века, когда
впервые подвергали облучению различные виды животных, отдельные органы и ткани. В настоящее время можно с уверенностью заключить, что нет ни одного организма, который не мог бы быть убит ионизирующим излучением, нет такой жизненной функции, которая не подавлялась бы в результате радиационного воздействия.
Количественные эксперименты, начатые в 20-е гг. благодаря развитию методов дозиметрии, показали, что существуют глубокие различия в чувствительности различных организмов к действию
