тимин несколько более устойчив к облучению, что также можно объяснить наличием дополнительной метильной группы в молекуле тимина.

Наибольший интерес для понимания механизма биологического действия излучения представляют факты из области физико-химических изменений белков и аминокислот под действием излучений. Эти изменения тесно связаны с макро- и микроструктурой белковой молекулы. В ее структуре, как известно, большое место занимают водородные связи между остатками отдельных аминокислот, так называемые пептидные связи. Эти водородные связи между пептидными цепями непрочны, для их разрыва требуется относительно небольшая энергия. Однако для получения значительных изменений, типа денатурации белка, требуется разрыв многих водородных связей и, следовательно, значительные дозы ионизирующего излучения. Денатурация чистого альбумина и белков сыворотки наблюдались noc-i ле рентгеновского облучения дозами в 250000-500000 р и выше. Об этом можно было судить по изменениям инфракрасного спектра и по снижению вязкости. При облучении миозина (белок мышц) дозами в 500000 р наблюдалась значительная денатурация, о которой можно было судить по мутности раствора, измеряемой на фотометре Пульфриха.

А. Г. Пасынский с сотрудниками применил меченый метио-нин, по включению которого можно было судить о денатураци-онных изменениях в белках сыворотки при их облучении даже сравнительно небольшими дозами, порядка 500-1000 р.

При облучении разведенных очищенных растворов белка было показано, что даже при небольших дозах увеличивается адсорбция в ультрафиолетовой части спектра.

При облучении большими дозами у-лучей Со полупроцентных растворов альбумина, казеина и желатины увеличивается поглощение в ультрафиолетовой области в 230-300 ммк. Новых максимумов поглощения при этом не появляется. В растворах алифатических аминокислот (гликококол, аланин, лейцин и гистидин) под влиянием больших доз облучения (~10- - 102 эв/см) наблюдается повышение оптической плотности. В растворах цистина при облучении понижается поглощение в ультрафиолетовой области спектра.

При облучении ароматических аминокислот (фенил-аланин и тирозин) дозами 1,8-4,8 Юз эв/см также увеличивается поглощение в ультрафиолетовой области спектра без образования новых максимумов поглощения. В растворах триптофана поглощение уменьшается.

Кратко охарактеризованные физико-химические изменения касаются нарушений тонкой структуры облучаемых веществ в виде деполимеризации, снижения вязкости, сдвигов рН и изме-

нения спектров поглощения. Эти изменения выявлены и удовлетворительно изучены на растворах различного рода соединений, в том числе и биологически важных соединений, и наблюдаются, как правило, при очень больших дозах.

Выше при рассмотрении природы промежуточных продуктов, обусловливающих непрямое действие излучения, указывалось, что о наличии окислительных реакций при биологическом действии излучений можно судить по продуктам расщепления нуклеиновых кислот при их облучении, по изменению вязкости растворов ДНК и других соединений, в основе чего лежат разрывы водородных связей. Причинами рассмотренного в этом разделе снижения оптической плотности растворов пири-мидиновых и пуриновых оснований и некоторых аминокислот при облучении также являются окислительно-восстановительные процессы. Для растворов пуриновых оснований это доказывается расчетами на основании спектроскопических данных, а также с помощью хроматографического анализа.

Из других физико-химических изменений под действием излучений укажем только на полимеризацию, нарушение структуры поверхностей, нарушение проницаемости, эффекты сшивания и расшивания, изменения спектров электронного парамагнитного резонанса, которые со временем найдут свое место в объяснении ряда явлений, наблюдаемых при нарушении жизнедеятельности организма под влиянием облучения.

При этом, однако, надо всегда иметь в виду следующее обстоятельство, представляющее одну из неразрешенных пока загадок радиологии, а именно: расхождение на 2-3 и больше порядков в величинах доз, ведущих к поражению биологических объектов и аналогичным изменениям в растворах биологически важных соединений. В то время как гибель крупных биологических объектов (см. рис. 29) наступает при относительно малых дозах облучения - сотни рентгенов, для получения ощутимых изменений в облучаемых растворах биологически важных соединений требуются тысячи и десятки тысяч рентгенов. Ясно, что это не дает права прямо переносить закономерности, обнаруженные при облучении растворов, на живые объекты.

Биохимические изменения под влиянием ионизирующих излучений. Нарушения процессов обмена при действии излучений зависят от вида животных, от изучаемого органа, от величины дозы, от характера воздействия излучения (острое, под-острое, хроническое, однократное, дробное и т. д.). При всех этих различиях общая направленность изменения процессов остается более или менее одинаковой. В настоящее время наиболее изучены изменения обмена веществ, наступающие при остром однократном облучении большими дозами - от сотен до

сотен тысяч рентгенов. Гораздо меньше данных имеется об изменении обмена при хроническом облучении - как наружном,-так и при введении радиоактивных веществ внутрь. Полностью отсутствуют данные о нарушениях процессов обмена при хроническом облучении дозами порядка предельно допустимых и близких к ним.

При однократном остром облучении сравнительно большими дозами больше всего страдает костный мозг - основная кроветворная система организма, затем селезенка, лимфоидная ткань и кишечник. Это как раз те ткани и органы, где наблюдаются интенсивные процессы обмена, в особенности процессы синтеза нуклеиновых кислот, и связанные с ними процессы деления и возникновения новых клеток. Как отмечено многими исследователями, обмен нуклеиновых кислот является одним из процессов обмена наиболее поражаемых излучением, и следовательно, указанные выше органы и ткани страдают сильнее всего и даже доходят до состояния, несовместимого с нормальной жизнедеятельностью животного. Ниже кратко излагаются самые общие изменения, характерные для отдельных видов обмена веществ при действии ионизирующих излучений.

Нуклеиновые кислоты. Как уже говорилось, одним из наиболее характерных расстройств обмена веществ при лучевых поражениях является нарушение процессов обмена нуклеиновых кислот (дезоксирибонуклеиновой и рибонуклеиновой) и ггх отдельных химических компонентов в радиочувствительных тканях. Эти нарушения принадлежат к числу наиболее ранних. Хотя детали нарушения этого сложнейшего для всей жизнедеятельности организма звена еще не изучены, вероятнее всего эти изменения связаны с повреждением определенныл микроструктурных элементов клетки, в частности ее ядра. Изменение структуры влияет на ферментативные процессы, протекающие на поверхности молекул, а следовательно, и на обмен нуклеиновых кислот, зависящий от этих ферментативных процессов. Данные последнего времени позволяют сделать заключение, что нарушение механизмов фосфорилирования, в частности окислительного фосфорилирования, а также изменение обмена нуклеотидов - предшественников и производных нуклеиновых кислот - является наиболее существенным моментом в изменении обмена нуклеиновых кислот под действием облучения.

Белковый обмен. Что касается сдвигов в белковом обмене, то единого мнения среди исследователей в этом вопросе нет. Большинство все же указывает на усиление распада белков различных органов и тканей, что подтверждается отрицательным азотистым балансом и увеличением выделения азота с мочой. До сих пор не удалось установить каких-либо сущест-

венных изменений в белковом обмене человека, несмотря на использование современной тончайшей аппаратуры и приборов.

Углеводный обмен. При облучении вне организма отмечены несомненные изменения ряда ферментов, регулирующих обмен углеводов в организме (аденозинтрифосфатазы, дегидразы, сукциноксидазы и др.). Однако это не наблюдается при попытках исследования изменений этих ферментов у облученных живых объектов. Нет единого мнения о влиянии облучения на синтез и распад гликогена. Одни считают, что способность печени образовывать гликоген не только не нарушается, но даже усиливается. Согласно другим, в разные сроки после облучения дозами порядка сотен рентгенов в крови животных повышается количество сахара и снижается усвояемость глюкозы; количество гликогена в печени и скорость его синтеза уменьшаются. При увеличении дозы указанные только что изменения протекают в ускоренном темпе и становятся необратимыми. У люден в большинстве случаев содержание сахара в крови при лучевой болезни значительно не меняется. В общем по поводу изменений углеводного обмена при облучении можно сказать, что, по крайней мере в начальных стадиях, существенных сдвигов з нем не наблюдается.

Жировой обмен. Данные по жировому обмену необычайно скудны и изменения недостаточно определены, хотя, учитывая близкую связь жирового и углеводного обменов, можно было бы ожидать более существенных изменений. Отмечается увеличение в крови облученных животных липидов, чему иногда предшествует снижение их концентрации; в печени устанавливается увеличение липидов и жиров и также развивается жировая инфильтрация печени, когда в ней появляется большое количество мелких капелек жира. В костном мозгу после облучения увеличивается синтез насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, причем в более поздние сроки нарушаются нормальные соотношения между обоими видами жирных кислот.

Минеральный обмен. Недостаточно изучен вопрос об изменениях минерального обмена при действии излучения. Имеющиеся данные, при всей их противоречивости, говорят о возможных нарушениях этого обмена при дозах, вызывающих лучевую болезнь. Серьезных, несовместимых с сохранением жизни сдвигов в содержании натрия, калия и хлоридов в крови животных не отмечено. Обнаружены изменения кислотно-щелочного равновесия. С практической точки зрения большое значение имеет выявление с помощью Fe5 заметного снижения включения железа в красные кровяные шарики. Это говорит о нарушении синтеза гемоглобина при действии излучений и опровергает установившееся мнение о большой устойчивости красной крови к облучению.

Окислительные процессы. К окислительным процессам относят тканевое дыхание, являющееся источником энергии, необходимой для выполнения организмом самых различных функций и осуществления нормальной деятельности всех клеточных элементов тела. Непосредственно после облучения выраженных изменений газообмена не наблюдается. Иногда даже усиливаются окислительные процессы. По мере развития лучевой болезни интенсивность окислительных процессов снижается. Это особенно отчетливо проявляется в последние дни болезни. Следует все же сказать, что и по этому вопросу имеются большие расхождения. Для окислительных, как впрочем и для всех других процессов обмена, характерны колебания в ту или иную сторону с временным усилением или снижением их интенсивности и с большими различиями в протекании у разных животных.

Ферментные системы. Все рассмотренные процессы обмена веществ регулируются в живом организме специфическими белковыми соединениями - ферментами или энзимами. Они входят в состав всех клеток и тканей живых организмов и играют роль биологических катализаторов. Именно они обусловливают способность живых организмов осуществлять превращения веществ, необходимые для их жизнедеятельности. В поисках биохимических компонентов в организме, изменению которых можно было бы приписать тяжелые нарушения жизнедеятельности при сравнительно небольших дозах излучения, естественно было в первую очередь обратиться именно к ферментам. Значение ферментов трудно переоценить, если представить, например, что одной молекулы каталазы достаточно для разрушения 5000000 молекул перекиси водорода. Однако на первых порах все опыты казались обескураживающими. При облучении концентрированных растворов ферментов миллионами рентгенов создавалось впечатление о полной нечувствительности ферментов к облучению. Однако использование чистых кристаллических энзимов, притом в очень разведенных растворах, показало, что энзимы обладают большой чувствительностью к облучению. Поскольку и в организме ферменты находятся именно в разведенном состоянии, казалось, что при действии излучений они должны подвергаться заметному разрушению даже под действием небольших доз. Однако это не подтвердилось.

При оценке роли ферментов в реакции организма на облучение большую роль сыграли работы, в которых была доказана чувствительность к облучению ферментов, содержащих сульф-гидрильные группы (SH). Каталитическая активность многих ферментов непрерывно связана с наличием в их молекуле SH групп, чрезвычайно легко изменяющихся под влиянием любого из образующихся при облучении радикалов или окислителей

(ОН, Н2О2, НО2) сводится в большинстве случаев к замене SH-групп S-S-группами, что и приводит к инактивации ферментов.

С наличием сульфгидрильных групп связаны очень многие процессы жизнедеятельности клеток: размножение, рост, дыхание и др.; естественно, что сразу же возникли попытки объяснить всю цепь патологических процессов при лучевом поражении инактивированием или блокированием SH-rpynn, содержащих серу ферментов. В этом хотели найти разрешение всех проблем механизма биологического действия излучения. В на-стояихее время накапливается все больше и больше возражений против этой концепции. Основное заключается в том, что растворы чистых энзимов реагируют на облучение совсем иначе, чем энзимы в соответствующей физиологической среде. Но было бы неправильно полностью игнорировать значение в механизме биологического действия излучения соединений, содержащих сульфгидрильные группы, особенно учитывая их несомненно доказанную защитную роль.

Данные по многим другим ферментам пока еще очень противоречивы.

Таким образом, приведенные факты из области радиационной биохимии не оставляют сомнения в том, что под влиянием ионизирующих излучений возникают нарушения различных про цессов обмена, идущих в различных направлениях. Решающее значение имеет, по-видимому, не нарушение того или иного вида обмена, каким бы глубоким оно ни было, а нарушение согласованного течения всех обменных процессов, имеющего основное значение для нормальной жизнедеятельности организма.

Приведенные данные не дают ответа на вопрос о первичном или вторичном характере радиационно-биохимических изменений, т. е. предшествуют ли они изменениям в тех или иных жизненно важных органах и системах или являются следствием функциональных или морфологических изменений, наступающих в этих органах под влиянием излучения.

Проблема токсемии. Данные радиационной биохимии не могут удовлетворительно объяснить несоответствие между количеством поглощенной энергии и эффектом не только под влиянием малых доз излучений-десятков рентгенов (нуклеиновые кислоты, ферменты), но даже при смертельных дозах. Достаточно сказать, что значительные физиологические изменения происходят при небольших суммарных энергиях воздействия (напри.мер, для млекопитающих они соответствуют тепловому эквиваленту повышения температуры всего на 0,002°). Это порождает ряд теорий, которые (за исключением теории мишени ) принимают за основу образование в организме токсических (ядовитых) веществ. По мнению большинства исследователей, эти вещества обладают даже в ничтожных концентраци-