Введение к работе
Актуальность исследования» Биологическим мембранам^ наряду с геномом, принадлежит ведущая роль в формировании и развитии лучевого поражения ввиду их особо ванной роли во всех явлениях кизнеделтель-ности, в процессах саморегуляции и гомеостаза клетки. Развиваемые в последнее время представления о тесном структурно-функшюнальном взаимодействии ДНК с мембранными комплексами придают выявлению критических, пусковых процессов лучевых повреждений биологических мембран особый интерес. Разнообразие типов начальных повревдоний и структурно-функциональные особенности различных клеток, проявляемые как в явлениях усиления первичных радиационных повреждений, так и в восста-навливагаих процессах, механизмах репарации, затрудняют идентифщшил.л критических начальных повреждений, причинно связанных о конечным радиобиологическим эффектом (Кудряшов,1987).
С этих позиций, особый интерес представляет изучение механизмов лучевого поражения эритроцитов, выйокоспеииализировашшх и одних из наиболее простых по строению и легко доступных клеток организма.
В настоящее время накоплен большой фактический материал относительно влияния ионизирующей радиации на эритропиты: зафиксированы значительные изменения в лилидных и белковых компонентах эритроиитарных мембран, выявлены дозозависимые сдвига функции как эритроиитарных мембран, так и клеток в целом. Однако, до сих пор не существует четкого представления о механизмах лучевого поранения эритроиитов, не определены те начальные изменения, которые о большей степенью вероятности приводят к конечному радиобиологическому эффекту - радиационному гемолизу. Имеющийся в настоящее время экспериментальный материал не отравает особенностей лучевого поражения разновозрастных эритроцитов. Вместе а тем известно, что в течение жизненного пикла эритроциты претерпевавт значительные функциональные и физико-химические изменения. В связи о этим выявление особенностей лучевого поражения эрит-ропитов разных возраотных групп имело бы важное значение не только
-ч -о точки зрения решения вопроса возрастной радиочувствительности, но и для понимания общих механизмов лучевого поракения эритроцитов. Ве-роятно, объяснение этого факта надо искать в несовершенстве методик дифференцированного исследования эритропитов разных возрастных групп. Поиски новых МЄЇОДИЧЄСКИХ подходов в этом направлении оправданы и тем, что их мокно применять для оиенки изменения динамического равновесия популяиионного состава эритропитов периферической крови (ЭПК), зависящего от темпов элиминаций повреаденных или устаревших клеток, возрастного соотношения в системе депо-циркуляция,а такяе характера и темпов поступления в циркуляцию молодых форм эритроцитов за счет эритропоэтпческой активности. Изучение этого вопроса представляется целесообразным не только о точки зрения экономичности, оперативности и большой доступности для автоматизации самого процесса исследования, но и значения этой информации для выяснения общебиологических механизмов функционирования и адаптации системы крао-ной крови в целом.
Работа выполнена ар теме научно-иооледовательских работ Отдела радиобиологии Института физиологии АН ГССР: "Исследование молекулярных, клеточных и организменных механизмов и различных классов модификаторов на нивотвых", номерГсрегистрапии 01860033346. -
Цель и основные задачи работа. Целью данной работы является установление кинетичеоких характеристик и причинно-следственных отношений процессов, приводящих к радиационному гемолизу эритроцитов, выяснение характерных особенностей этих, процессов в эритроцитах разных возрастных групп, исследование возыокности применения различия в отуктурно-функииональных характеристиках разновозрастных эритроцитов для определения популяпионного спектра ШК, определение информационной вначиыооти данного параметра для опенки функционального состояния системы красной крови и организма в целом в норме и при различных патологических пропесоах, в том числе - лучевой болезни.
-5 -Задачи исследования состояли в следующем:
-
Разработать методику дафференпированного исследования эритроцитов разных популяций;
-
Идентифицировать механизм реализации конечного радиобиологического эффекта^ набухания и гемолиза эритроцитов;
-
Исследовать зависимость динамики радиационного набухания разновозрастных эритроцитов: а) от дозы облучения; б) от блокирования или стимулирования свободаорадикалышх реакпий путем введения в среду . суспендированкя облученных эритроцитов про- и антиоксидантов в разные ороки после облучения; в) от создания гипоксяческих условий до
и на разных этапах пострадиационного периода и на основании сравнительного анализа этих данных установить характер начальных реакций, индуцируемых ионизирующей радиацией, причинно связанных с конечным радиобиологическим эффектом для эритроцитов разных возрастных групп. Установить последовательность этапов радиационного поражения эритроцитов ;
4. В рамках предложенной методики исследовать динамику популяци-онного состава ЭПК в норме и при различных степенях лучевой патологии?
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Экспериментальные данные, об изменении пространственной организации эритропитарных мембран в качестве основной причины радиационного набухания эритроцитов.
-
Экспериментальные данные об интенсификации реакпий порекисного окисления липидов (ПОЛ)' как вапускатаего механизма радиационного поражения эритроцитов, полученных при помощи оригинальной методики дифференцированного исследования популяции ЭПК.
-
Экспериментальные данные о вариантах, имевших эндогенный и экзогенный генез, динамичеокого равновеоия оиотемы краоной крови у кроликов в норме к при лучевых поражениях.
Научная новизна исследования. РазработанаЛіринштиально новая їетодаїГа дифференцированного исследования эритроцитов разных популяций, позволяющая избирательно изучать различные аспекты функционирования как разновозрастных эритроцитов, так и их мембран. Впервые экспериментально доказано, что причиной радиационного набухания и лизиса клеток являются структурные изменения эрктроиитарних мембран, приводящие к нарушению их пространственной организаций/ у-стайовлёно, *fto начальной"реакциями, 'причиннеГ связаннши'с конечним радиобиологическим аффектом являются цепные реакции свободнорадикального ПОЛ. При этом установлено, что основним поракакцим фактором при облучешш являются вторичные продукты ПОЛ. Выявлен один из возможных механиз-
мов возрастных различии радиочувствительности эриттоадтов^'Вдервые^ выявлены 'к^^й^ійя^^^0Іоп5^оуі ?0 , дней стедетаГгашероъГотическогд сжатип~воеи популяции эритроцитов.^ Теоретическая и практическая ценность тоботи. Изучение механизмов радиационного поражения на уровне мембранных структур клетки представляет интерес для широкого круга исследователей, работающих
в области биофизики мембран и'радиобиологшь/Результаты и зыводы
/данного исследования уточняют и значительно дополняют существующее представление о пусковых механизмах радиационного поранения биологических мембран, создают предпосылки для отработки диагностических п прогностических критериев использования изменений в системе красной
крови и в клинической практике. / ~ ' "
.Апробация работы. Материалы-диссертации доложены на У Всесоюзной межуниверситетской конференции "Биология клетки" (Тбилиси,1987), на ІУ Всесоюзной иколе "Современные проблемы радиобиологии" (Пермь, 1988), на ІУ Республиканской конференции био-медишнекого технического общества Грузии (Тбилиси,1989).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ.
(I
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из следующих частей: введения, обзора литература, экспериментальной чаоти, включающей описание материалов и методов исследования, результатов исследования и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитированной литература ( 204 ссылки) . Диссертация изловена на ІГ7 страницах, содержит 19 рисунков.