Процесс облучения клеток

Как известно, в процессе облучения клеток млекопитающих ионизирующим излучением в их ДНК образуется специфический продукт — 5,6-дигидроксидигидротимин. Однако роль этого продукта в отдаленных эффектах излучений полностью не исследована. Известно, однако, что такое повреждение образуется вследствие атаки ДНК гидроксильным радикалом, возникающим в результате радиолиза воды. Хорошо известно, что этот радикал может перехватываться различными веществами: серосодержащими веществами, глицерином, этанолом и некоторыми другими. Следовательно, с помощью таких перехватчиков в опытах с культивируемыми клетками млекопитающих и лабораторными животными можно выяснить, имеет ли значение в трансформирующем действии ионизирующих излучений индукция в ДНК продукта модификации тимина и других повреждений ДНК, индуцируемых через ее реакцию с ОН.

Другой подход к анализу роли того или иного продукта радиолиза в повреждении ДНК — биологический. При облучении суспензии вирусов основное значение в их инактивации имеют ОН и eUq, реагирующие с основаниями фаговой ДНК, причем большее значение, вероятно, имеет радикал ОН, так как радиочувствительность

Фага возрастает в присутствии N2O, увеличивающего выход ОН, и уменьшается в присутствии KI — перехватчика ОН.

Количественная оценка вклада ОН - радикалов в поражение ионизирующим излучением ДНК in vivo затруднена из-за того, что эта величина определяется доступностью ДНК в хроматине для реакции с ОН"; выходом ОН", зависящим от концентрации в клетке ионов железа, активностей СОД, каталазы и т. д. Все эти параметры у различных клеток неодинаковы и, кроме того, могут существенно изменяться в зависимости от их возраста и физиологического состояния. Тем не менее анализ имеющихся данных позволяет сделать весьма приблизительную оценку вклада ОН в механизмы радиационного поражения ДНК. Проведенные нами оценки показывают, что 50—70% разрывов ДНК в клетках млекопитающих определяются действием на геном ОН. Таким образом, проведенный анализ позволяет полагать о существенной роли кислородсодержащих радикалов в спонтанной и индуцированной излучениями нестабильности ДНК. Кроме того, из всего, что известно о биологической роли окислительной деструкции ДНК в спонтанном, химическом и радиационном канцерогенезе и о роли (прямой-или косвенной) радикала О2 в такой деструкции, можно полагать, что супероксиддисмутаза или низкомолекулярные катализаторы, обладающие такой активностью (например, комплекс Си-3,5-диизо-пропил-салициловая кислота), должны обладать антиканцерогенной (антиинициирующей или антипромоторной) активностью.

Наряду с рассмотренными эндогенными генотоксическими факторами, имеющими значение в возникновении как спонтанных, так и радиационных повреждений ДНК, природные вещества других классов также являются факторами, способными усиливать нестабильность ДНК. В клетках образуются различные электрофильные агенты. Эти вещества могут реагировать с нуклеофильными центрами оснований ДНК. К числу эндогенных генотоксических факторов, несомненно участвующих в развитии как спонтанных, так и радиационных повреждений ДНК (в том числе и в отдаленные сроки после облучения), следует отнести перекиси липидов. Известно, что эти вещества, а также формальдегид и другие альдегиды, возникающие в процессе метаболизма, повреждают ДНК даже в очень небольших концентрациях.

Вероятно, в клетках имеются в значительных количествах и агенты, способные образовывать сшивки ДНК — ДНК или ДНК — белок. Переход оснований в менее вероятную — таутомерную форму или ионизованное состояние — еще один пусковой механизм и спонтанного, и радиационного повреждения ДНК. Однако этот механизм также, как и перенос протона от одного основания комплементарной пары оснований к другому, реализуется в делящихся клетках в процессе репликации ДНК, т. е. это — механизм образования ошибок синтеза ДНК.

Определенное значение в возникновении спонтанных повреждений ДНК должно иметь взаимодействие ДНК с низкомолекулярными продуктами метаболизма, находящимися в возбужденном электронном состоянии. В такое состояние молекулы могут перейти не только под влиянием облучения светом (в клетках кожи или глаза), но и при протекании некоторых ферментативных процессов в темновых условиях.

Известно, что вещества, содержащие карбонильные группы (в частности, ацетон), могут образовываться в значительных количествах, находясь в возбужденном долгоживущем (триплетном) состоянии. Показано также, что такие вещества активно реагируют с ДНК и индуцируют в ней повреждения, регистрируемые методом седиментации в градиенте щелочной сахарозы и кругового дихроизма. Согласно данным, полученным с использованием флуоресцентной метки ДНК (акридиновых красителей), ацетон в возбужденном электронном состоянии, образуемом в процессе его ферментативного синтеза, взаимодействует в основном с гуанин-цитозиновыми парами оснований в ДНК.