Установлено, что основным субстратом свободно-радикальных процессов являются липиды, в частности полиненасыщенные жирные кислоты и жирно-кислотные остатки фосфолипидов биомембран. Прямое действие ионизирующего излучения, основу которого составляют физические процессы (на липиды приходится 2-8% поглощенной энергии), и радиационно-химические реакции, иницируемые активными радикалами (продуктами радиолиза воды и липидов), активируют процессы перекислого окисления липидов (ПОЛ).
Активация процессов липопероксидации ведет к нарушениям в липидной фазе мембран в результате накопления продуктов ПОЛ: гидроперекисей, эпоксидов, альдегидов, кетонов, лизоформ отдельных фосфолипидов. Одновременно происходит нарушение белковых компонентов мембран в результате окисления тиоловых групп, окислительного декарбоксилирования и дезаминирования, разрыва пептидных связей, модификации ароматических аминокислот, образования перекисных группировок и сшивок типа оснований Шиффа. Повреждение основных структурных компонентов ведет к нарушению функций биомембран: транспортной, барьерной, рецепторной, регуляторной. Нарушается компартментализация ионов, метаболитов, ферментов.
|
|
Уже после завершения воздействия радиации происходит потеря клетками К+ и Na+, перераспределение внутриклеточного Са2+. Отмечается потеря пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, аминокислот. Усиливается поступление в клетку глюкозы, что является одной из причин активации гликолиза. В результате изменения топографии мембран и перераспределения углеводных компонентов, участвующих в формировании отрицательного заряда, происходит снижение заряда плазматической мембраны. Это ведет к нарушению рецепторных и контактных свойств клетки. Изменение "микровязкости" липидного бислоя из-за уменьшения количества полиненасыщенных жирных кислот обусловливает нарушение кооперативных свойств аденилатциклазного комплекса, являющегося компонентом циклазной регуляторной системы.
Накопление продуктов липопероксидации может стать одной из причин повреждения (инактивации и изменения регуляторных свойств) мембраносвязанных ферментов, и в частности АТФ-аз, участвующих в активном транспорте ионов и метаболитов. Особенно серьезные последствия для клетки имеют повреждения ДНК-мембранных комплексов-мест ассоциации ДНК-хроматина и ядерной мембраны. Предполагается, что они участвуют в регуляции активности хроматина посредством приема и передачи цитоплазматических сигналов. Репаративные возможности клетки в отношении повреждений ДНК-мембранных комплексов крайне низки, а сама репарация малоэффективна.
|
|
Под действием ИИ происходит отрыв атома водорода от кольца, образуются свободные радикалы, а затем перекиси.
Из продукта распада углеводов - глицеринового альдегида - синтезируется метилглиоксаль - вещество, ингибирующее синтез ДНК, белка, подавляющее деление клеток.
Чувствительна к облучению гиалуроновая кислота, являющаяся составным элементом соединительной ткани.
6. ПОСТРАДИАЦИОННЫЕ НАРУШЕНИЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ КЛЕТКИ
Способность клетки после облучения к восстановлению определяется в значительной степени устойчивостью систем ее энергообеспечения к действию факторов ионизирующих излучений. Основные биохимические процессы, обеспечивающие клетку энергией, - гликолиз и окислительное фосфорилирование. Ключевым ферментом гликолиза, регулирующим его интенсивность, является фосфофруктокиназа (ФФК).
Свободнорадикальные реакции, индуцируемые действием радиации, ведут к окислению тиоловых групп аллостерического центра ФФК. Происходит нерегулируемая активация ФФК, за ней следует активация гликолиза. Но, так как ФФК теряет способность ингибироваться АТФ, усиление гликолиза приобретает патологический характер. Резко возрастает расход АТФ в фосфофруктокиназной реакции в результате нерегулируемого синтеза глюкозо-1,6-дифосфазы. Одновременно идет накопление промежуточных и конечных продуктов гликолиза, некоторые из них (глицеральдегид-3-фосфат и диоксиацетонфосфат) обладают выраженным генотоксическим и радиосенсибилизирующим действием. Накопление лактата ведет к закислению среды, что является одним из механизмов активации АМФ-дезаминазы, усиливается катаболизм нуклеотидов. С одной стороны, это усугубляет истощение эндогенного пула АТФ вследствие распада ее предшественников. С другой - происходит накопление гипоксантина - субстрата ксантиноксидазы, являющейся после облучения одним из основных генераторов супероксид-анион-радикала. Необходимо отметить, что окислительное фосфорилирование и гликолиз, происходящие в ядре, более подвержены воздействию радиации, чем аналогичные процессы, протекающие в цитоплазме. Это связано с потерей ядрами после облучения цитохромов, нарушением переноса электронов и протонов по дыхательной цепи и синтеза АТФ в результате разобщения процессов дыхания и фосфорилирования.
Таким образом, после облучения на фоне повышенной энергетической потребности клетки происходит нарушение процессов энергообразования, причем в ядре оно наиболее выражено. Падение уровня энергообеспечения и, что важнее, нарушение процесса гликолиза в ядре становятся важнейшими элементами, определяющими низкие адаптивные и репаративные возможности клеток.