5. Действие ии на липиды и углеводы

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.