Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
4. Свободные радикалы в облученной клетке
219
Фундаментальные исследования, экспериментально подтвердившие важнейшую роль свободных радикалов и антиоксиданов, регулирующих их уровень, в развитии лучевого поражения клетки и организма проводились в радиобиологических школах Н. М. Эмануэля и Б. Н. Тарусова. Получены многочисленные данные, указывающие на связь между количеством индуцируемых излучением свободных радикалов и степенью лучевого поражения клеток. Большинство таких данных получено с использованием методов, позволяющих регулировать уровень и дальнейшее превращение свободных радикалов в облученной клетке.
Следует отметить, что для проведения тонких радиобиологических исследований чувствительность упомянутых методов часто оказывается недостаточно высокой. Так, в биологических системах скорости образования свободных радикалов часто оказываются на границе пределов чувствительности метода определения содержания радикалов; вместе с тем скорости деградации радикалов достаточно велики, поэтому исследуемая концентрация радикалов в каждый момент времени оказывается низкой. Поэтому в радиационной биофизике успешно применяются такие методы, как «спиновые ловушки» в методе ЭПР и «активатор свечения» в методах XJI и ЭХЛ.
В радиобиологических исследованиях по изучению свойств свободных радикалов, возникающих в липидах, белках и нуклеиновых кислотах облученных клеток, успешно применяется метод обменных реакций свободных радикалов с ингибиторами радикальных процессов («метод ингибиторов», «метод добавок»).
Для этого используются вещества — ингибиторы радикальных процессов, которые вступают в обменные реакции со свободными радикалами, заменяют активные радикалы на неактивные и защищают тем самым животных и исследуемые системы от лучевого поражения. Обменные реакции синтезированных ингибиторов с радикалами в облученном организме контролировались методами ЭХЛ, привитой сополимеризации и ЭПР-спектро-скопии.
С помощью метода ингибиторов Н. М. Эмануэлю, Б. Б. Бурлаковой и сотр. удалось, например, показать возможность обменных реакций радикалов ДНК с ингибитором радикальных процессов. Методика эксперимента позволила количественно определить гидроксильные радикалы, гидратированные электроны, радикалы ДНК, а также радикалы, возникающие при добавлении ингибитора.
Показано, что сразу после облучения раствора ДНК с ингибитором происходит возрастание концентрации радикалов в ДНК, затем их концентрация уменьшается и появляется радикал ингибитора. В качестве ингибитора радикальных реакций применялся пропиловый эфир галловой кислоты. Используя другие ингибиторы, удалось обнаружить такую закономерность: чем выше антирадикальная активность, тем лучше препараты защищают молекулы ДНК от радиолиза.
Аналогичные закономерности обнаружены и при изучении свободнорадикальных процессов в облученных липидах. Ингибиторы в модельных опытах реагировали с радикалами липидов, накапливающимися в результате облучения, и снижали интенсивность окислительных свободнорадикальных реакций, индуцированных ионизирующим излучением.
220 Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
Основополагающие выводы о роли свободных радикалов в лучевом поражении были подтверждены в зарубежных и отечественных исследованиях и значительно расширены, особенно в последние 10-20 лет.
Принципиально новые методические усовершенствования (селективной ион-масс-спектрометрии, рентгеноэлектронной и атомной спектроскопии, ЭПР, различных видов хроматографии, активированной ХЛ и биолюминесценции), использование радиоактивных индикаторов, применение модификаторов свободнорадикальных состояний и др. (JL Дж. Мернетт, 2000) создали основу для высокочувствительной и специфической идентификации вызываемых активными кислород-содержащими соединениями — АКСС (в том числе оксирадикалами и активными соединениями азота) — повреждений биологических мембран и ДНК.
В предыдущей главе оценивалась возможность образования ППОЛ и их участие в непрямом механизме действия ионизирующих излучений. Использование новых методов анализа ядерной ДНК показало, что многие эндогенные оксидазные модификации этой макромолекулы в облученной клетке и в клетках организма являются результатом действия на ДНК АКСС. При помощи этих методов исследования расшифрована химическая структура оксирадикалов и продуктов их взаимодействия с ДНК, а также с другими биомакромолекулами.
Таким образом, активные кислород-содержащие соединения — АКСС — принимают непосредственное участие в зарождении и развитии нарушений системы окислительно-восстановительного равновесия в облученной клетке.
Остановимся подробнее на этой проблеме, учитывая при этом проявление в ней качественно нового, системного клеточного ответа на облучение. Изменению регуляции окислительно-восстановительного гомеостаза при действии ионизирующей радиации посвящен следующий раздел этой главы.
5. Система окислительно-восстановительного гомеостаза клетки и ее изменения после облучения
Известно, что система окислительно-восстановительных процессов составляет основу жизнедеятельности клетки и организма, а кислород играет ключевую роль в энергетике дыхания нормальных аэробных клеток, являясь единственным акцептором электронов.
