МОНООКСИГЕНАЗНАЯ СИСТЕМА И СВОБОДНО-РАДИКАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ РАДИАЦИОННОМ ВОЗДЕЙСТВИИ.

Целью работы явилось изучение состояния микросомальной системы клеток печени при длительном хроническом облучении. В эксперименте  использовали мышей — самок линии СВА, которые подвергались круглосуточному тотальному облучению с постоянной мощностью дозы: 1, 4, 6 и 16 сГр/сут в течение трех месяцев. Группа необлученных животных того же возраста служила контролем. Источником излучения являлась модифицированная установка “ОЦК-400” с зарядом ¹³⁷ Cs. Для биохимических исследований использовали микросомальную фракцию печени, полученную стандартным способом. После трех месяцев облучения наблюдались существенные сдвиги в содержании и активности микросомальных ферментов, а также в уровнях НАДФН- и аскорбат-зависимого ПОЛ при мощностях доз 4 сГр/сут, 6 сГр/сут и 16 сГр/сут. Выявлено, что содержание цитохрома b₅ в микросомальной фракции печени мышей, облученных при мощности дозы 6 сГр/сут достоверно снижено на 12% от уровня контроля. При мощности дозы 16 сГр/сут содержание этого гемопротеида достоверно превышает уровень контроля на 15,5% .Содержание цитохрома Р-450 на этом сроке возрастает от уровня контроля при мощности доз 6 сГр/сут и 16 сГр/сут на 12% и 43% соответственно. В условиях стрессового воздействия, которым является радиация, активизируется гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая система, что ведет к стимуляции секреции кортикостероидных гормонов [1, с. 200]. Увеличение их содержания в организме стимулирует биосинтез м-РНК, индуцирует новообразование различных белков и ряда ферментов в клетках, в том числе и гепатоцитах, что способствует поддержанию гомеостаза в организме при неблагоприятных ситуациях, и в частности радиационном воздействии. Метаболизм кортикостероидов протекает с участием микросомальных монооксигеназ печени [2, с. 87]. Следовательно, усиление метаболизма стероидов в условиях стресса может сопровождаться активацией монооксигеназной системы, т. е. индукцией ее компонентов. Одним из показателей стресс-реакции является усиление биосинтеза холестерина, который осуществляется в микросомальной монооксигеназной системе [3, с. 467]. Показано, что в ответ на воздействие ионизирующего излучения развивается реакция восстановления биомембран, проявляющаяся в интенсификации новообразования липидов, в частности холестерина. Отмечается увеличение и скорости его обновления. Как показало исследование [4, 25], после трех месяцев гамма-облучения при мощностях доз 6 сГр/сут и 16 сГр/сут содержание холестерина увеличивалось в сравнении с контролем на 54% и 46% соответственно. Все это косвенно указывает на активацию, а значит, и индукцию микросомальных монооксигеназ, особенно форм цитохрома Р-450, катализирующих превращения стероидов и биосинтез холестерина. По-видимому, данные изоформы являются наиболее радиорезистентными. Кроме того, вследствие радиационно-индуцированной деструкции компонентов клетки происходит накопление в ней автолитических токсичных продуктов. Часть из них, преимущественно липофильной природы, может быть субстратами гидроксилирования в монооксигеназной системе. Появление дополнительного количества таких субстратов может обусловливать индукцию ферментов этой системы. По всей вероятности, на данном этапе облучения, деструктивные процессы конкурируют с репаративными. Поэтому деструкция монооксигеназной системы не выявляется, а наоборот, увеличение ее активности при мощностях доз 6 сГр/сут и особенно 16 сГр/сут свидетельствует об адаптационных процессах, направленных на компенсацию клеточных повреждений. Существуют различные по радиочувствительности изоформы цитохрома Р-450. При облучении увеличивается доля стабильной формы цитохрома Р-450 и уменьшается доля лабильной [5, с. 650]. Показано, что более радиочувствительными, склонными к радиационно-индуцированной инактивации, являются изоформы цитохрома Р-450, катализирующие реакции деметилирования. Следовательно, снижение деметилазной активности, возможно, объясняется снижением содержания этих форм в общем пуле цитохрома Р-450. В нашем эксперименте после трех месяцев облучения деметилазная активность при мощности дозы 6 сГр/сут была достоверно снижена на 30% от уровня контроля. Такое снижение коррелирует и с содержанием цитохрома b₅ в микросомальной фракции печени мышей этой дозовой группы. Поскольку данный гемопротеид является средним компонентом монооксигеназной системы и весь его пул участвует в реакциях биотрансформации ксенобиотиков, то уменьшение его содержания снижает скорость реакции деметилирования ДМА. Фактором снижения деметилазной активности цитохрома Р-450 при повышенном в сравнении с контролем его содержании может быть и то, что на данном сроке облучения при мощности дозы 6 сГр/сут в микросомах печени увеличена интенсивность НАДФН-зависимого ПОЛ. МеждуНАДФН-зависимыми системами гидроксилирования и перекисного окисления липидов существуют конкурентные отношения. Если эта конкуренция в пользу НАДФН-зависимого ПОЛ, то недостаток редуцирующих эквивалентов в реакциях гидроксилирования приводит к снижению активности цитохрома Р-450, в том числе и деметилазной активности. При мощности дозы 16 сГр/сут после трех месяцев облучения деметилазная активность микросом печени достоверно превышала уровень контроля на 14%, что сопоставимо с увеличением содержания цитохромов b₅ и Р-450 в этой дозовой группе. На данном сроке исследования отмечалось достоверное возрастание активности НАДФН:2,6-ДХФИФ-редуктазы  при мощности дозы 6 сГр/сут — на 23%, при мощности дозы 16 сГр/сут — на 33% от уровня контроля, что также, вероятно, объясняется индуцирующим влиянием радиации, опосредованном действием нейро-гуморальных систем, либо индуцирующим действием эндогенных субстратов гидроксилирования, накопление которых происходит вследствие радиационно-индуцированной деструкции компонентов клетки. Уровень накопления ТБК-реактивных продуктов превышает контроль при всех мощностях доз. При мощностях доз 4 сГр/сут, 6 сГр/сут и 16 сГр/сут уровень НАДФН-зависимого (ферментативного) ПОЛ достоверно возрастает на 77%, 81% и 99% соответственно от уровня контроля. Известно, что инициация процессов ПОЛ в НАДФН-специфичной электрон-транспортной цепи микросом осуществляется на начальном ее участке — НАДФН-цитохром Р-450-редуктазе и терминальном компоненте — цитохроме Р-450 за счет генерации активных форм кислорода (АФК) (Н₂О₂, •О₂‾ ,¹О₂, •ОН). Показано, что облучение в дозах 7 Гр и 10 Гр значительно увеличивает генерацию супероксид-анионов в микросомах за счет активности НАДФН-цитохром Р-450-редуктазы и цитохрома Р-450 [6, с. 165]. Индукция ферментов микросомального окисления приводит к значительному увеличению продукции МДА, что свидетельствует об активации ПОЛ [7, с. 330].В связи с вышесказанным становится очевидной положительная корреляция между тремя процессами: возрастанием активности НАДФН-цитохром Р-450-редуктазы, увеличением содержания цитохрома Р-450 и усилением интенсивности НАДФН-зависимого ПОЛ. По результатам наших исследований коэффициент такой корреляции составил r=0.80. Другая система ПОЛ, действующая в микросомах, — аскорбат-зависимое ПОЛ — не требует участия супероксид-анионов и не зависит от содержания ферментов электрон-транспортной цепи [8, с. 226]. После трех месяцев облучения превышение уровня контроля при мощностях доз 6 сГр/сут и 16 сГр/сут составляет всего 17% и 15% соответственно. Таким образом, вклад неферментативного ПОЛ в общее накопление ТБК-реактивных продуктов на этом сроке не так значителен, как ферментативного ПОЛ. Предполагая на основании результатов исследования, что хроническое облучение в течение трех месяцев индуцирует активность микросомальной системы, можно заключить, что с одной стороны повышение ее функционирования может быть связано с ликвидацией радиационно-индуцированных нарушений за счет активации реакций биотрансформации и детоксикации, а также биосинтетических процессов. Но с другой, активация микросомального окисления приводит, согласно нашим данным, к активации НАДФН-зависимого ПОЛ, что может служить дополнительным фактором, усиливающим поражение структур клетки. Тем не менее, при анализе данных работы [4] выявляется, что обнаруженное нами усиление НАДФН-зависимого ПОЛ в микросомах и активация монооксигеназных реакций происходит на фоне усиления антиокислительной защиты за счет увеличения активности супероксиддисмутазы и глутатионредуктазы в клетках печени после трех месяцев облучения при мощностях 4 сГр/сут, 6 сГр/сут и 16 сГр/сут.

В целом полученные данные демонстрируют, что система микросомального окисления является достаточно радиочувствительной к воздействию ионизирующего излучения как на уровне содержания ее компонентов и их активности в реакциях гидроксилирования, так и на уровне реакций перекисного окисления липидов, протекающих в микросомах.

Оценка функционирования монооксигеназной системы в условиях длительного хронического гамма-облучения при различных мощностях доз показала фазный характер изменений исследованных параметров. Облучение в течение трех месяцев вызывает стимулирующий эффект радиационного воздействия на уровне активности микросомальной системы, обусловленный компенсаторной индукцией ее компонентов.   

Список литературы:

1. Арчаков А. И. Микросомальное окисление. М.: Наука, 1975. 326 с.
2. Городовикова Е. Н., Гудзь Т. И., Гончаренко Е. Н. Влияние рентгеновского облучения на генерацию О₂‾ в микросомах печени крыс // Радиобиология. 1985. Т.25. вып.2. С. 165‑168.
3. Каган В. Е., Котелевцев С. В., Ситковский М. В., Данилов В. С., Козлов Ю. П. Перекисное окисление липидов в микросомах // Вопр. мед. химии. 1973. №3. С. 227‑241.
4. Лицкевич Л. А., Докшина Г. А. Влияние облучения на образование метаболитов гидрокортизона в перфузируемой печени крыс // Радиобиология. 1985. Т.25. вып.2. С. 200—203.
5. Метелица Д. И. Активация кислорода ферментными системами. М.: Наука, 1982. 256 с.
6. Мецлер Д. Биохимия. Химические реакции в живой клетке. Т.2. М.: Мир, 1980. 608 с.
7. Платонов А. Г., Ахалая М. Я., Деев Л. И. Изменение некоторых характеристик цитохрома Р-450 микросом печени крыс после рентгеновского облучения // Радиобиология. 1979. Т.19. вып.5. С. 649‑653.
8. Устинова А. А. Процессы перекисного окисления липидов в условиях хронического действия малых доз радиации: дисс. … канд. биол. наук. Челябинск, 1999. 198 с.