Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
В последнее время особенно большой интерес у исследователей вызвало простое химическое соединение — моноксид азота (структурная формула N—О), обладающее высокой реакционной активностью (в том числе способного активировать и ингибировать цепные свободнорадикальные реакции). Диффундирующий молекулярный мес-седжер — моноксид азота — и продукт его окисления — протони-рованный пероксинитрит О=N-0 0 И — накапливаются в клетках и тканях облученных организмов и вызывают весьма сильное цито-и генотоксическое действие. Пероксинитрит так же, как и перекись водорода, выполняет функции диффундирующей «скрытой» формы гидроксида-радикала.
Благодаря использованию современных методов молекулярной биологии, появляются все новые и новые данные о регуляторной роли N0 и пероксинитрита в оксидазных процессах и механизмах влияния на экспрессию генов и биосинтез белков. Установлено, например, что длительная генерация их инициирует апоптоз.
13 Ю.Б. Кудряшов
386
Заключение
Наряду с оксирадикалами моноксид азота и его производные являются ключевыми факторами воспаления, механизмов инфекции, канцерогенеза, а также развития стрессорного и адаптивного ответов организма.
Установлено, что пероксинитрит и его протонированная форма, диффундируя в клетке и проникая через мембраны с помощью пе-реносчиков-анионов, имеют уникальный спектр химической реактивности: вызывают разрывы цепочек и окисление оснований ДНК, нитрование гуанина и белков, окисление липидов биологических мембран и т. д. Результатом многих таких реакций могут быть цитотогенетиче-ские эффекты и мутагенез.
Все полученные к настоящему времени данные свидетельствуют о том, что ДНК, а также и БМ представляют собой мишени не только для непосредственного попадания в них квантов энергии ионизирующих излучений, но и непрямого оксидантного действия радиации, т. к. мишени повреждаются вследствие действия в облученной клетке мультитоксичных и мутагенных прооксидантпов-оксирадиотоксинов: ОН', Н2О2, ONO2 , NO и ППОЛ-липидных радиотоксинов.
Оценивая характерный для ионизирующих излучений эффект последействия с прогрессирующей деградацией критических структур клетки, следует остановиться еще на одном принципе радиобиологии — «принципе усиления первичных повреждений».
3. Принцип усиления первичных радиационных
повреждений в критических структурах-мишенях
- Радиационно-индуцированные первичные повреждения ДНК (одно- и двунитевые разрывы, повреждение и/или освобождение оснований) и БМ (начальные стадии окисления полиненасыщен-ных липидов) потенциально опасны для судьбы клеток.
Реальная опасность этих нарушений связана с накоплением лучевых повреждений критических структур. Показаны количественная зависимость ОБЭ по отношению к хромосомам (летальный эффект) и генам (мутации отдельных генов), а также зависимость ОБЭ от ЛПЭ разных видов ионизирующих излучений.
- Если непосредственные первичные радиационные повреждения локализованы в структурной части гена и проявятся как мутации, то в результате экспрессии гена синтезируются сотни, и тысячи молекул мутантных белков, нарушающих функционирование клетки или вызывающих изменения, несовместимые с ее жизнью. Последующий этап усиления первичных повреждений ДНК в отсутствие контроля со стороны механизмов надзора на молекулярном (мутантный белок р53) или клеточном (иммунные механизмы элиминации чужеродных клеток) уровне может сопровождаться их передачей (наследованием) потомкам материнских клеток, т.е. приводить к увеличению численности клеточного потомства, несущего повреждения.
Заключение
387
- Процесс ионизации, образование избыточных концентраций АФК, N0, пероксинитрита и первичных ППОЛ, образование токсических окислительных адцуктов ДНК и БМ на физикохимическом и химическом этапах передачи энергии излучений, а также фактическая универсальность проявления кислородного эффекта — все это говорит об исключительно важной роли кислорода в трансформации энергии излучения в лучевое поражение клетки.
- Развитие оксидативного процесса, цепных реакций окисления в БМ представляет собой механизм усиления первичных повреждений, завершающегося необратимой окислительной деградацией мембранных структур клетки.
- Необратимая деградация структур как ДНК, так и БМ может привести к фатальным для клетки последствиям.
Следует еще раз подчеркнуть, что важнейшая биологическая роль клеточных мембран в энергетике, их барьерно-матричные, регуляторные функции в клетке, высокая способность к радиационно-индуци-рованному окислению и образованию избытка мультитоксических и мутагенных оксирадикалов и ППОЛ — все это в настоящее время позволяет говорить о БМ как о критической структуре — радиобиологической мишени (наряду с критической структурой ДНК), повреждение которой может оказаться губительной для клетки.
В интактной клетке оксидативные процессы находятся в состоянии гомеостаза — под строгим и чрезвычайно разнообразным контролем ферментативных и неферментативных систем, скорость этих процессов невелика, а содержание природных прооксидантов находится на низком стационарном уровне.
