Введение к работе
Исследование выполнено в райках Всесоюзных проблей 2.28.8
"Структура и функции биологических иелбран", 2.8.10 - "Радиацион
ная биология". ' .
Актуальность проблемы. В системе теоретических и практических проблем, раскрывающих взаимоотношение организма.и среды, к чиолу наиболее актуальных относится адаптация. При атом существенная роль принадлежит представлениям о ооотоянии структурных компонентов клеточных мембран в уоловиях" патологии, возникающей при . прорыве патогенным агентом системы защитных,, компенсаторных и восстановительных механизмов (П.7.Горизонтов,, Ї98І; Д.С, Саркисов, 1987; A.U.Кузин, 1987). Представляется очевидным, что решение га-дач этой исключительно важной проблемы современной биохимии, мемб-ранологии я экспериментальной биологии в целом тесно связано с глубоким изучением молекулярной организации клеточных мембран у биологических объектов, обладающих выраженной устойчивостью к поражающему действию экстремальных факторов.
Предшествующими работами (А.А.Турдыев и сотр., 1973-1988) была показана целесообразность филогенетического подхода к выяснению цитоэкологических взаимоотношений в экстремальных условиях. В зтом плане особый интерес представляет феномен уникальной радиорезистентности среднеазиатской черепахи Testudo borsfieldi. Не менее важным является факт высокого радиотерапевтического эффекта на млекопитающих фактора, подученного путем экстракции из селезенки черепахи (А.А.Турдыев и сотр., 1987; Р.Б.Усманов, 1986). В биохимии экстремальных и патологических состояний убедительно'показана особая роль синдрома пероксидации липидов биологических мембран {Ю.А.Владимиров, А.И.Арчаков, 1972; Е.Б.Бурлакова и др., 1975; Е.Н.Гончаренко, Ю.Б.Кудряшов, 1980; В.Е.Кагая, 1980). Изменение фазового состояния липидного матрикса биомембрая с одной стороны слухит механизмом резистентности к внешним воздействиям, с другой, если эти изменения выходят за диапазон саморегуляции, лежит з основе развития патологических процессов (Е.Б.Бурлакова и др.,1980; Kotelos, 1979).
Однако, несмотря на бесспорный интерес к изучению роли липидов в адаптационных реакциях животного организма, сдвиги липлдного метаболизма в экстремальных условиях недостаточно изучены даже для
центрального органа липогенеза - печени (И.К.Коломийцева, 1986). До сих пор Ьо многой неясны механизмы липидной стратегии адаптации в процессах видовой устойчивости и репарации повреждений био-ыембран, индуцированных нелучевыми воздействиями. .
В свою очередь, незнание критериев и экологс-биохимичеоких
механизмов адаптации одерживает решение проблем, овнаанных с целе
направленным управлением этим процессом и изысканием научно обос
нованных средств повышения резистентности организма к действию
различных экстремальных факторов и в том числе к ионизирующему из
лучению. ч
Цель и задачи ' іботн. Анализ состояния липидов биомеыбран при адаптации к экстремальным воздействиям у позвоночных, обладающих наиболее аффективными системами жизнеобеспечения, а также поиск путей управления радиорезистентностью- цель исследования.-.
К числу факторов, способных-увеличивать устойчивость к иояи-?.. вирующей радиации, относятся гипоксия, гипотермия, некоторые дру- . гие, механизмы действия которых сводятся к снижению содержания кислорода в тканях животных. Вместе с тем,'решение вопросов адаптации тесно связано о понятием биологической мембраны как кооперативной мишени для экстремальных воздействий, в которой липидный матрико -самая мобильная структура. В соответствии с целью исследований были сформулированы следующие.основные задачи:
исследовать устойчивость среднеазиатской черепахи к воздействию физических факторов ср л: гипо- и гипертермии, аноксии, со-четаннону действию аноксии и у-излучения;
дать сравнительную.характеристику основным классам фосфоли-пидов и нейтральных липидов, их кирнокислотного состава в мембранах микр^сом гепатоцитов высокореаистентной среднеазиатской черепахи Testudo horsfieidi и белой крысы;
изучить липидную стратегию биохимической-адаптации среднеазиатской черепахи к экстремальным воздействиям;
изучить реакции мембранных компонентов клетки на -предлуче-вое повышение уровня эндогенных продуктов .перекисного окисления липидов у млекопитающих;
выявить особенности пострадиационного восстановления поврежденных мембранных компонентов клетки млекопитающих экзогенным модификатором лучевого эффекта из селезенки среднеазиатской черепахи.
Научная новизна. Разрабатываются теоретические основы сравнительной биохимии видовой устойчивости к экстремальным факторам поз-
воночных животных* Впервые установлена ранее неизвестная способность среднеазиатской черепахи длительно существовать в условиях аноксии за счет снижения интенсивности обменных процессов и выработки энергии путем гликолиза.
Выявлены отличия в липидрои составе субклеточных структур печени среднеазиатской черепахи и млекопитающих.
Получены данные, свидетельствующие, что мембранные липиды более лабильны при охлаждении, чем при перегреве, это объясняет более высокую толерантность черепах к гипотерии, чем к гипертермии.
Показана роль мембранных липидов в механизмах адаптации сред-' неазиатской черепахи к высоким дозам ионизирующего излучения. В микрооомах печени черепах, тослльно облученных в дозе SOO Гр,-наб- .„ людаетсн нарастание перекисей, увеличение количества лизоформ,.изменение относительного количества липидов, более стабильных к окислению, возрастает полиненаоыщенность основных классов фосфолипидов. Однако, эти процессы при облучении-кратной дозой (ЛД50/30) протекают у черепах более продолжительно, чем у млекопитающих. "
Приводятся данные о модифицирующем влиянии длительной анок
сии (6 ч) на повреждение ионизирующим излучением (420 Гр) мембран
ных компонентов клеток печени среднеазиатской черепахи,. Перевод
биосистемы на филогенетически более древний путь выработки энер
гии - анаэробный гликолиз устраняет кислородный эффект при тоталь
ном 7-облучении, і
Подтверждена гипотеза эндогенного фона радиорезистентности (Б.Н.Гончаренко, Ю.Ю.Кудряшов, 1980) и гипотеза универсальности активации липогенеза (И.К.Коломийцева, 1986) при лучевом воздействии не высокорадиорезистевтной среднеазиатской черепахе.
Приведены новые данные, свидетельствующие о синергическом эффекте совместного воздействия 7-облучения (8 Гр) и предлучевой гипокинезии (1 сут) на уровень эндогенных радиосенсибилизаторов и компенсаторный резерв энергетической системы в митохондриях печени крыс.
Показана возможность коррекции нарушений структуры и функции энергетячеокой системы облученных млекопитающих в постлучевой период препаратом» полученным путем экстракции из селезенки среднеазиатской черепахи. .
Взаимосвязь между составом и уровнем окислительных реакции в липидах позволяет с помощью малых доз экстракта селезенка черепахи,опосредован но влияющего на интенсивность процессов ПОЛ, нап-
. равленно-лзменять состав ыитохондриальных и иикросоиальных липи-дов и тем самым нормализовать реакции, лежащие "в основе патоге-нега лучевой болезни.
Научно-практическая значимость. Работа имеет значение для фундаментальных исследований роли липидной стратегии биохимической адаптации к экстремальным воздействиям у позвоночных.
Представления о механизмах устойчивости высокорадиорезио-тентной среднеазиатской черепахи Testudo horsfieldi к условиям длительной аноксии и гипотермии важны для анализа радиационных из меяений структуры и функций биоиеыбран при воздействии на организ летальных и сублетальных доз ионизирующего излучения.
В практике радиационной терапии рекомендуется учитывать явле ние синергического, неаддитивяого инициирования уровней вндогенни радиосенсибилизаторов при комбинированном воздействии гипокинезии и у-облучения, так как при этом наблюдаются более значительные нарушения липидной фазы мембран субклеточных органелл и функционе льной активности энергетического аппарата клетки, чем при разделі ном воздействии ограничения подвижности и облучения.
Практическое значение работы состоит в обосновании перспективности поисков антилучевых средоть среди биогенных регуляторов гемопоэза, полученных путем экстракции из селезенки среднеазиатской черепахи Xestudo horafieldi, способных модифицировать структуру и функции биомеыбран, а также оказывать антиоксидантні аффект в постлучевой период.
Полученные результаты внедрены в учебный процесс на кафедре биофизики и охраны окружающей среды биофака Ташкентского государственного университета.
Основные положения диссертации, выносимые на защиту.
-
Устойчивость среднеазиатской черепахи Testudo horsfieiai экстремальным факторам среды в значительной мере связана с компе: оаторвыми изменениями в липидной фазе биоиеыбран.
-
В реализации патобиохимических реакций при комбинирована воздействии гипокинезии и у-облучения ведущим является синергич окий аффект накопления продуктов перекисвого окисления липидов в мембранных компонентах клетки;
3» Экзогенный модификатор радиационного эффекта из селеэенх
среднеазиатской черепахи способствует частичному восстановлению
физико-химических свойств мембранных компонентов клетки облученн
в летальных дозах млекопитающих. .
Апробация работы» Материалы диссертации докладывались на П
Ш Всесоюзных симпозиумах "физиологические и клинические проб-
:мы адаптации организма человека и животного к гипоксии, гипер-
ірмии, гиподинамии и неопецифичеокие средства восстановления"
їосква, 1978, 1981); Всесоюзном симпозиуме "Радиочувствитель-
ють и процессы восстановления у животных и растений". (Ташкент,
Э79); на I и Ш Всесоюзных симпозиумах "Липиды биологических мем-
>ан" (Ташкент, 1980? Пущино, 1984); Всесоюзной конференции "Био
ническая характеристика лабораторных животных и экстраполяция
і человека полученных в эксперименте данных" (Москва, 1980); на
Всесоюзном биофизическом съезде (Москва, 1982); на Ш съезде фи-
юлогов Узбекистана (Ташкент, 1983); на Ш Советско-швейцарском
шпозиуме."Биологические мембраны: структура и функции?1 (Ташкент,
383); Всесоюзном рабочем совещании "Радиочувствительность орга-
»зма и возможности ее модификации" (Андижан, 1983); Пленуме Науч-
эго Совета АН СССР по проблемам радиобиологии "Проблемы радиире-
астентности животного организма" (Ташкент, 1984); на УІ Всесоюз
ен герпетологической конференция (Ташкент, 1985); на ІУ консервн
ій биохимиков республик Средней Азии и Казахстана (Ашхабад,1986);
і I конференции биохимиков Узбекистана (Ташкент, 1986); Воеооюз-;
эм симпозиуме по биохимии липидов (Алма-Ата, 1987); рабочем сове-
інии "Гомеостаз при радиационном повреждении организма" (Пущино,
387). . .
Диссертационная работа апробирована на заседании Узбекистан-
кого биохимического общества и Ученого совета Института биохимии
I УзССР. .
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 32 печат
ью работы. .
Объем и структура диссертации, диссертация иалояана на 25" . машинописного текста, оостоит из введения, обзора литературыі атериалов и методов исследований, глав собственных исследований, аключения и выводов. Работа иллюстрирована "34 рисунками, содер-ит 47 таблиц. Указатель литературы содержит 435 источников, том числе 233 отечественных авторов.
