Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Приведенные факты делают понятным, почему участие систем репарации ДНК в развитии радиационно-индуцируемой нестабильности генома является предметом интенсивного изучения.
Третья система, оказывающая существенное влияние на поддержание стабильности генома — система окислительно-восстановительного гомеостаза***).
Как уже отмечалось, АФК (супероксидный анион-радикал О2, синглетный кислород Oj, пероксид водорода Н2О2, гидроксильный радикал ОН ) и антиоксиданты образуют единую прооксидантно-ан-тиоксидантную систему. С этой системой до недавнего времени связывали только защитные функции: некоторых типов клеток — против чужеродных антигенов (прооксидантная активность), а при действии ионизирующей радиации, эффекты которой в значительной мере обусловлены образованием кислородных радикалов, — с инактивацией последних (антиоксидантная активность). Существенное влияние на антиоксидантную активность клеток оказывает онкобелок bcl-2, локализованный в тех же микроструктурах клетки, где происходит генерация 0J. Активация гена bcl-2 предотвращает окислительное повреждение клеточных компонентов, препятствует развитию апоптоза.
*) Ген белка GADD45 — growth arrest and DNA damage — белка с мол. массой 45 к Да, индуцируемого повреждением ДНК и вызывающего остановку (блок, арест) клеточного цикла.
**) Нокаутная мутация (в двух аллелях гена) GADD45.
***) Более подробное изложение вопроса о состоянии системы окислительно-восстановительного гомеостаза и его изменении в облученной клетке см. в предыдущей главе.
376
Гл. VII. Биологические эффекты малых доз излучений
Помимо непосредственно защитных функций, для некоторых из АФК в настоящее время установлена функция молекул, участвующих в передаче сигналов в клетках, направленных на формирование адекватного ответа при действии факторов внешней среды.
Экспрессия в потомстве облученных клеток системы образования повышенных количеств АФК предполагается в качестве главного источника радиационно-индуцированной нестабильности генома: АФК *) перманентно повреждают клеточные компоненты, прежде всего ДНК, увеличивая частоту клеточной гибели, мутаций и аберраций хромосом.
Это предположение подтверждается, хотя и не прямо, экспериментальными данными о способности антиоксидантов изменять характер проявлений нестабильности генома. Так, выращивание потомства кератиноцитов человека линии НаСаТ в присутствии низкомолекулярных антиоксидантов, понижающих содержание АФК, уменьшало выраженность радиационно-индуцированной нестабильности генома после воздействия 7-излучения в дозе 5 Гр, приводя к понижению соответствующего этой дозе количества апоптотических клеток, восстановлению клоногенной активности.
Другой пример — снижение содержания антиапоптотического белка bcl-2, способного увеличивать в клетках содержание глутатиона, было характерно для потомства облученных клеток с проявлениями радиационно-индуцированной нестабильности генома. Выращивание клеток в среде с антиоксидантами восстанавливало процент bcl-2 позитивных клеток до нормального уровня.
С другой стороны, показано, что при увеличении в клетках содержания АФК стабильность генома резко падает. Так, в опытах на культурах клеток костного мозга, различающихся двукратно по способности к эндогенной продукции супероксидного анион-радикала OJ, инициирование «респираторного взрыва» приводило к возникновению значительного числа хроматидных разрывов в клетках линии, характеризующейся более высоким образованием 0J.
Наконец, при исследовании радиационно-индуцированной нестабильности генома и радиочувствительности в клетках с различным генотипом в опытах на мышах обнаружена доминантность наследования как предрасположенности к повышенному образованию аберраций хромосом, так и сопровождающей ее способности тканей к генерации повышенных количеств супероксидного анион-радикала О2 *
*) Следует напомнить, что АФК являются первичным звеном в образовании и накоплении ППОЛ-оксирадиотоксинов, обладающих цитотоксиче-ским и генотоксическим действием.
4. Радиационно-индуцированная нестабильность генома_______377
4.3. Биологическое значение радиационно-индуцированной
нестабильности генома
Как уже отмечалось, судьба клеток, выживающих после облучения, и особенно их потомства не одинакова.
Активация механизмов репарации ДНК в клетках с высоким уровнем эффективности антиоксидантных механизмов приводит к устранению структурных повреждений в геноме и нормализации метаболических процессов.
Часть клеток, сохранивших повреждения, нарушающих постоянство генома или жизнеспособность, элиминируется механизмами апоптоза. Однако остаются клетки, которые, несмотря на имеющиеся повреждения, преодолели барьеры репарации ДНК и апоптоза и стали мутантными.
Наконец, после облучения выживает еще одна часть клеток — те, в которых адаптационные механизмы были активированы, но не пришли в норму к моменту деления. В таких клетках нет повреждений ДНК, препятствующих преодолению барьера сверочных точек клеточного цикла, однако генерация АФК в них усилена, а их ДНК чувствительна к действию метпаболических оксирадикалов и генотоксических агентов. Они-то и становятся носителями радиационно-индуцированной нестабильности генома со всеми ее проявлениями.
