Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Рис. V.14. Радиолиз 0-каротина, растворенного в олеиновой кислоте, в зависимости от содержания перекисей в растворе
резкому возрастанию его радиочувствительности. D37 составляет относительно незначительную величину — всего лишь 40 Гр. Естественно, такое возрастание радиочувствительности не может объясняться увеличением линейных размеров каротина в олеиновой кислоте в десятки тысяч раз. Формально можно утверждать, что чувствительный объем увеличился за счет того, что в растворе достаточно попадания кванта излучения в некую область, окружающую молекулу каротина, откуда возможна диффузия поражающего агента к молекуле. Так возникло предположение о существовании опосредованного действия ионизирующей радиации в липидах. Однако более строго доказать это предположение стало возможным при изучении температурных, дозовых, концентрационных зависимостей радиолиза каротина, добавления модифицирующих радиолиз веществ.
Из рис. V.12 следует, что радиолиз каротина, растворенного в олеиновой кислоте, резко уменьшается, если облучение растворов проводить при низкой температуре. Это свидетельствует о температурной зависимости процессов непрямого действия ионизирующей радиации. Исследование зависимости радиолиза каротина от его концентрации в растворах олеиновой кислоты позволило получить типичные кривые, подтверждающие вывод о непрямом действии радиации. Эти данные представлены на рис. V.13. Увеличение дозы облучения вызывает повышение количества активных, диффундирующих продуктов, поэтому уровень плато кривых возрастает с повышением дозы 7-излучения.
Высокая радиочувствительность веществ, растворенных в олеиновой кислоте, в значительной степени определяется уровнем содержания продуктов ее окисления, в первую очередь гидроперекисей и перекисей. На рис. V.14 показано, что предварительное окисление кислородом воздуха олеиновой кислоты приводит к резкому усилению процессов радиолиза.
Дальнейшие исследования показали, что вещества, модифицирующие лучевое поражение биологических объектов, аналогично влияют
4. Непрямое действие радиации в липидных растворах
203
на процесс радиолиза растворов каротина в липидах. Так, аминоэ-тилизотиуроний и ингибитор свободнорадикальных реакций — 4-ме-тил-2,6-дитретбутилфенол — обладали радиозащитным действием. Из приведенных ранее данных можно видеть, что снижение содержания кислорода в растворе также приводит к радиозащитному эффекту.
Вывод об опосредованном действии радиации в липидах подтвердили также данные о продолжительности жизни активных радикалов ненасыщенных жирных кислот. Так, используя метод «флеш-радиолиза», показали, что средняя продолжительность жизни первичных продуктов радиолиза — медиаторов реакции — не превышает 8 мс (Кудряшов, Балтбарздыс, 1966). Этот вывод особенно важен тем обстоятельством, что удалось определить участие перекисных радикалов липидов в непрямом эффекте ионизирующей радиации.
Данные о роли перекисных радикалов липидов в непрямом механизме действия ионизирующей радиации были подтверждены в дальнейшем на других липидных растворах, биологических объектах и системах.
* *
*
Материал гл. V посвящен рассмотрению непрямого действия ионизирующих излучений в растворах. Опосредованное поражение органических молекул в разбавленных водных растворах обусловлено действием высокоактивных диффундирующих свободных радикалов, возникающих в результате радиолиза молекул воды. Свободные радикалы Н', ОН', е^др обладают высокой реакционной способностью, они могут вызывать разрушение химических связей в белках, нуклеиновых кислотах, фосфолипидах и других органических молекулах. Во многих случаях реакция органической молекулы со свободными радикалами воды приводит к возникновению свободных радикалов органических молекул, которые вступают в различные реакции друг с другом и с другими молекулами. В результате формируются стабильные растворенные продукты — молекулы с измененными структурными и функциональными характеристиками. Это могут быть ферменты с нарушенными каталитическими характеристиками, молекулы ДНК с одно- и двунитевыми разрывами полинуклеотидных цепей или разрушенными азотистыми основаниями, фосфолипиды, образующие высокоактивные продукты перекисного окисления и т. д. Многие из этих повреждений, в принципе, могут служить причиной гибели клеток и организмов.
Оценивая радиационно-химический выход при облучении растворов ряда биоорганических веществ, можно отметить весьма высокую радиочувствительность фосфолипидов, образующих в присутствии кислорода высокоактивные перекисные радикалы и гидроперекиси при цепных автокаталитических реакциях. Так же как и водные радикалы, радикалы липидов, индуцированные облучением, способны
204
Гл. V. Непрямое действие ионизирующего излучения
вызывать инактивацию биоорганических молекул, в том числе и молекул фосфолипидов биологических мембран. Цепные реакции окисления ненасыщенных липидов приводят к накоплению в биологических средах избыточного количества свободных радикалов, продуктов перекисного окисления липидов, способных, как это будет показано в следующей главе, к токсическому действию на клетку. Таким образом, не только в воде, но и в липидах осуществляется непрямой механизм действия ионизирующих излучений.
