Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
В лаборатории Е. Б. Бурлаковой с середины семидесятых годов проводились радиобиологические исследования роли липидов и продуктов их перекисного окисления в биосинтезе и функциональной активности ДНК. Однако только на современном уровне молекулярной биологии удалось провести фундаментальное изучение структуры и свойств высоколабильных оксирадикалов и оксипродуктов и их влияния на макромолекулу ДНК и БМ (J1. Дж. Мернетт, 2000). Стало
384
Заключение
известно, что накопление 0Н‘ и Н2О2 является не только результатом радиолиза воды, но и усиления радиационно-индуцированного четырехэлектронного неферментативного восстановления кислорода в клетке.
Непрямой эффект радиации через радикалы воды был изучен давно, однако цито- и генотоксическое действие ОН', Н2Ог и других активных окислителей в механизме усиления лучевых повреждений более полно стало раскрываться только в последнее время. Гидроксид-радикал — чрезвычайно активный окислитель с весьма малым пробегом — способен разрушать фактически любую находящуюся вблизи него молекулу в клетке. При этом он взаимодействует не только с мембранными структурами. На большие клеточные расстояния его доставляет пероксид водорода, являющийся диффундирующей, «скрытой» формой гидроксид-радикала.
Перемещаясь на большие клеточные расстояния и диссоциируя, молекула Н2О2 способна оказать токсическое действие гидроксид-радикалом не только на ядерный хроматин, но и на любые другие элементы клетки. Действие радикалов на клеточные мишени может быть облегчено в ДНК-липидном комплексе, подробно изученном в 60-70 годах. Вполне вероятно, что ДНК-мембранный комплекс (мол. масса 3-109 Да) может представлять собой единую радиобиологическую мишень — ДНК-МК, лучевое повреждение которой может привести к инактивации и гибели клеток как эукариотов, так и прокариотов.
Радиационное окисление ДНК было известно давно и является важнейшим и твердо установленным фактом, как и механизмы окислительной деградации БМ и лучевого токсического эффекта продуктов ПОЛ, исследование которых проводилось, начиная с пятидесятых-шестидесятых годов прошлого столетия. Однако эти исследования происходили изолированно друг от друга, а возможная связь процессов в липидах и ДНК практически не рассматривалась.
Известно, что БМ наиболее подвержены окислительной деградации, и большое содержание полиненасыщенных жирных кислот в фосфолипидах определяет высокую способность БМ к цепным реакциям окисления и образованию новых инициаторов окисления, обладающих оксидазной активностью.
Показано, что оксирадикалы и образованные ими оксирадиотокси-ны содержатся в клетке в норме на стационарном уровне, не превышающем 1 мкмоль/л. При действии ионизирующих излучений этот уровень возрастает и вследствие многократного накопления ППОЛ образуется их избыток, который нарушает окислительно-восстановительное равновесие и оказывает токсическое действие на клетку, например вызывая денатурацию мембрано-связанных макромолекул и инактивацию встроенных в мембрану ферментов.
Реакция цепного окисления липидов, инициируемая ионизирующими излучениями, играет исключительно важную роль в клеточной патологии и гибели клетки. Важность такой реакции заключается в
Заключение
385
том, что это процесс, способствующий наиболее массивному накоплению избытка токсических продуктов окисления (ППОЛ) в связи с многократным их воспроизведением. Таким образом, имеются убедительные данные о непрямом эффекте излучений не только за счет продуктов радиолиза воды, но и в результате образования свободнорадикальных продуктов окисления липидов.
В последние годы ведутся интенсивные работы по исследованию механизмов непрямого повреждения ДНК эндогенными оксирадика-лами. Принципиально новые методические усовершенствования (газовая, тонкослойная хроматография, селективная ион-масс спектрометрия, ЭПР, хемилюминесценция, использование радиоактивных меток, радикальных ингибиторов и др.) создали в конце прошлого столетия основу для высокочувствительной и специфической идентификации токсических оксипродуктов и оксидативных повреждений ДНК, а также для оценки биологических последствий их образования.
Обнаружено, что в нуклеиновых кислотах оксирадиотоксины вступают в реакции с основаниями, образуя оксиадцукты, составляющие основу повреждений генома. Они также разрушают углеводные мостики между нуклеотидами и вызывают разрывы связей в ДНК и РНК. В итоге оксидативные повреждения ДНК в клетке оказываются цито-генотоксичными — вызывают задержку клеточного деления, а при репликации нанесенные ими повреждения вызывают появление на всех стадиях клеточного цикла мутаций в виде аберраций хромосом.
Показано, что оксидативные повреждения в клетке являются важным звеном в патогенезе не только лучевых, но и многих других заболеваний, что свидетельствует о неспецифическом характере этого важнейшего общебиологического процесса. Использование новых методов анализа ядерной ДНК показало также, что непрямой механизм повреждения этой макромолекулы в клетках организма является результатом действия на нее АФК, ППОЛ и системы моноксида азота N0.
