Окислительные процессы в облученной клетке

Радиационные изменения окислительно-восстановительного равно­весия в живых системах начинаются сразу, с момента передачи энергии ионизирующих излучений биоорганическим молекулам. Как уже отмечалось, в процессе ионизации происходит образование электронов, которые представляют особый интерес с биологической точки зрения, так как вызывают поляризацию и окисление молекул. Электроны в водной среде стабилизируются до гидратированного со­стояния, превращаясь в е_гидр и способны диффундировать на значи­тельные молекулярные расстояния и эффективно взаимодействовать с молекулярным кислородом, повышая уровень содержания суперок­сида О^÷₂ (и других окислительных радикалов и продуктов) не только в водных растворах, но и в облучённой клетке. Другая часть электронов окисляет биоорганические молекулы, первоначально превращая их в катионы и радикалы. Кроме того, как уже отмечалось, количество сильного радикала-окислителя ОН^· возрастает в результате непосред­ственного радиолиза молекул воды. В облучённой клетке так же, как и в водных растворах образуются оксирадикалы и оксипродукты, способные окислять практически любые органические молекулы.

Известно, что ионизирующие излучения могут индуцировать в клетке образование пероксинитрита. В. Д. Ми­коян и др. в 1994 году показали, что его содержание в облучённой клетке возрастает за счет усиления активности NO-синтазы. Накапливающи­еся в облучённой клетке оксипродукты ОН^·, Н₂О₂ и ONO₂^- высоко эффективны и могут быть отнесены к радиотоксинам⁾ (АКСС- радиотоксины — АКССрт). Важным свойством АКССрт является их «пусковая» способность — инициировать и усиливать цепной процесс перекисного окисления и инициировать образование сильных и отно­сительно долгоживущих окислителей — ППОЛ. В облученной клетке избыточно накопленные ППОЛ известны под названием «липидных радиотоксинов» (ЛPT). Они образуются, в основном, при окислении полиненасыщенных жирных кислот фосфолипидов БМ.

Обе группы радиотоксинов АКССрт и ЛРТ объединяются под общим названием оксирадиотоксины (ОРТ). Они вызывают в клетках и тканях облучённого организма повреждения, приводящие к так называемому лучевому токсическому эффекту.

В начальный период после облучения в клетке происходит нару­шение баланса между образованием ОРТ и антиокислителями. Эти изменения неспецифичны для ионизирующих излучений и известны под названием оксидативного стресса. Вначале при этом защитные антиокислительные ресурсы клетки активируются и сдерживают вы­ход окислителей из стационарного режима. Затем, по мере развития лучевого поражения, содержание антиокислителей (антиокислитель­ный буфер) постепенно исчерпывается, и накопление радиотоксинов приобретает бесконтрольный характер.

Известно, что содержание АКССрт и JIPT может увеличивать­ся не только в липидах, но и в водной фазе клетки. Поэтому эти продукты способны взаимодействовать с обеими радиационными кле­точными мишенями — БМ и ДНК. Результат этих взаимодействий — дальнейшее изменение системы окислительно-восстановительного гомеостаза, перестройка физико-химической регуляции метаболизма в клетке, нарушение барьерно-матричных свойств БМ, образование аддуктов [ОРТ ^Ç ДНК]. Участвуя в непрямом действии излучений, ОРТ, и в частности JIPT, вызывают хромосомные аберрации, мутации, во­влекаются в формирование радиационно-индуцируемой нестабильно­сти генома.

В экстремальной стадии оксидативных повреждений происходят многоэтапные и значительные цитогенетические повреждения мише­ней, завершающиеся гибелью облученной клетки.

В связи с изложенным предлагается следующая краткая схема образования и действия оксирадиотоксинов.

Стартовые изменения при облучении	Постлучевые изменения
Накопление оксирадиотоксинов (ОРТ)	Лучевой токсический эффект
ионизация органических молекул (МН) и воды   образование свободных е^-	возрастание уровня АКСС-радиотоксинов (АКССрт) ОН^·, Н2О2, ONO2^-     инициирование цепных процессов ПОЛ	усиление цепных процессов ПОЛP   накопление липидных радиотоксинов (ЛРТ)	влияние ОРТ на структуру и функции БМ; на-рушение барь-ерно-матричных свойств БМ   оксидативный стресс, апоптоз, некроз	влияние ОРТ на структуру и функции ДНК; образование генотоксических оксиаддуктов [ОРТ^ÇДНК]   участие в формировании нестабильности генома; хромосомные аберрации, мутации, апоптоз
МН«е^- егидр «	О2→Н2О2 → ↑ ↓ «е^-+О2 ОН^·	Н2О2+ЛН PЛРТ→ \	ОРТ → (БМ)	[ОРТ^ÇДНК]
Н2О«е^-+Н2О^+→	↓ → ОН^·→ ↑	ОН^· +ЛН PЛРТ→
МН«е^- →егидр «	OH^· ↑ NO+О^÷2→ОNО2→ ↑ «е^-+О2	Н2О2+ЛН PЛРТ→

Дата добавления: 2014-01-07