Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) - Кудряшов Ю.Б.
ISBN 5-9221-0388-1
Скачать (прямая ссылка):
Ряд модифицирующих агентов, таких, как кислород, низкая температура, серосодержащие соединения и другие воздействия, изменяют характер радиационно-химических реакций в водных и липидных растворах, конкурируя с органическими молекулами за активные радикалы или восстанавливая пораженные молекулы. Это открытие стимулировало, например, использование радиопротекторов для защиты клеток и организмов от действия излучения.
Так, уже первые работы В. Дейла (1942), открывшего непрямое действие ионизирующих излучений в водных растворах, показали, что прибавление ряда антиокислителей к облучаемым растворам ферментов снижает их радиационную инактивацию. Эти работы, как известно, послужили дальнейшим открытиям химической защиты бактериофагов (Латарже и Эфрати, 1948) и мышей (Бак и Херве, 1952) радиопротекторами — аминотиолами.
По признанию З.Бака (1968), на проведение исследований защитного действия антиокислителей повлиял факт образования в облученной воде перекисей, обладающих, по его мнению, радиомиметически-ми свойствами. В дальнейшем стали применяться и липидные модели оценки непрямого радиационного эффекта для первичного отбора, изучения свойств и биологического действия радиопротекторов.
Феномен непрямого действия излучения продемонстрирован на разбавленных водных растворах и липидах. Однако это не означает, что непрямое действие может наблюдаться только в данных биологически важных средах. В принципе, любой химический растворитель, в котором возникают диффундирующие активные продукты, может служить средой для проявления непрямого действия радиации.
Радиобиологов интересует не только сам факт прямого или непрямого эффектов радиации как таковых, а реакции живой клетки на повреждения, вызванные ими. Этому посвящена гл. VI.
Глава VI
РЕАКЦИИ КЛЕТКИ НА ДЕЙСТВИЕ ИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ
Реакции клеток на действие ионизирующих излучений исследуются со времени открытия рентгеновских лучей и радиоактивности. За этот период накоплен обширный экспериментальный материал о характере морфологических и биохимических изменений в облученной клетке, изучены закономерности развития лучевого поражения во времени, проведен количественный анализ гибели клеток в облученной популяции.
Однако и до настоящего времени выяснение механизмов ответных реакций клетки на действие ионизирующих излучений — одна из основных проблем радиобиологии. Ее решение имеет важное теоретическое значение, так как позволяет расшифровать природу процессов, приводящих к развитию радиационного поражения, а также восстановления как самой клетки, так и биологических структур более высоких, чем клеточный, уровней организации. Практическая значимость исследований, проводимых на клеточном уровне, несомненна, т. к. реакции различных клеток на действие ионизирующей радиации лежат в основе лучевого поражения сложных биологических систем — органов, тканей, организмов растительного и животного царств, включая млекопитающих.
До недавнего времени считалось, что такие лучевые реакции клеток как их гибель, хромосомные аберрации, соматические мутации, а также опухолевая трансформация тканей, являются следствием необратимых радиационных повреждений первичной структуры ДНК, возникающих в результате прямого и опосредованного молекулярным окружением воздействия ионизирующего излучения. Однако достижения современной молекулярной биологии и радиационной биофизики, радиобиологии привели к выводу о более сложных механизмах, связанных с функциональными реакциями самих радиационных мишеней: с одной стороны, ДНК, с другой — биологических мембран (БМ), непосредственно связанных с системой окислительно-восстановительного гомеостаза клетки.
В связи с этим все с бблыиим интересом радиобиологи сосредоточивают внимание на образующиеся в биологической мембране и ДНК под влиянием ионизирующих излучений оксирадикалы и другие продукты окисления молекул, а также на вызываемые ими изменения
206 Гл. VI. Реакции клетки на действие ионизирующих излучений
в механизмах регуляции, осуществляемые в клетке при непосредственном участии ДНК и Б М.
1. От изолированных молекул к клетке
В предыдущих главах была дана оценка характера процессов поглощения энергии радиации веществом, рассмотрены механизмы действия ионизирующих излучений на изолированные молекулы и простые системы. При переходе на новый уровень организации живого — клеточный — мы уже говорим не только о взаимодействии излучений с отдельными молекулами, а о более сложной, ответной реакции клетки, включающей в себя взаимосвязанные нарушения структуры и функции ее элементов, зависимые от характера и степени повреждений. Во многих случаях биологический клеточный эффект может быть связан с радиационным повреждением не только тех участков в макромолекуле или даже не только тех молекул, которые непосредственно поглотили энергию излучений, а с теми элементами клетки, которые вступили в реакцию с активными продуктами, образующимися вследствие облучения.
Иными словами, важно знать не только то, какие изменения претерпевают макромолекулы в клетке при действии ионизирующих излучений, но и каким образом клетка, как живая система, реагирует на возникающие в этих макромолекулах нарушения.
