Радіація та живі організми

Якби в історії наук існували якісь вихідні дати, «дні становлення» – таким часом для радіобіології слід було б, напевно, вважати 1895 рік. Це рік виготовлення перших радієвих препаратів і перших радіобіологічних експериментів. Однак в історії науки є й інша віха – 6 серпня 1945 року. У той пам’ятний для людства день тисячі людей, вцілілих, здавалося, при атомному бомбардуванні Хіросіми і Нагасакі, піддалися дії радіації. Вони ще не знали про це. Вони ловили рибу, годували дітей, оплакували вбитих. Але вони вже були вражені важкою хворобою. У той пам’ятний день перші радіобіологічні дослідження, розпочаті раніше в кількох лабораторіях світу, придбали новий сенс, виросли в найважливішу проблему практичної медицини та теоретичної біології.

Ми твердо віримо, що ядерна війна ніколи не буде розв’язана. Але атомна енергія вже глибоко увійшла в наше мирне господарство. В енергетику і промисловість. У хімію. У медицину. У наукові дослідження. Забезпечити повну безпеку людини, захистити живі істоти від дії іонізуючої радіації – це проблема номер один сучасної радіобіології. Вона складна.

Дія іонізуючої радіації на живий організм багато в чому загадкова. (Вчені, правда, не люблять цього слова – загадкова; вони кажуть – поки незрозуміло.) Отримані в досліді факти іноді ставлять у глухий кут самих експериментаторів.

Словом, про складний механізмі радіаційного ураження було відомо ще мало, коли вчені почали пошуки захисту від радіації. І тим дивніше та несподівано виявилися результати перших же дослідів: виявилося, що захисними властивостями володіють тисячі найрізноманітніших речовин. Це «уламки» нуклеїнових кислот, фруктоза, ціаністий калій, етиловий спирт, навіть інертні гази! І цілий ряд спеціально синтезованих препаратів, назви яких в силу своєї важкої вимовленості, навіть для хіміків, були замінені короткими й енергійними: БАЛ, АЕТ, ЕДТА.

«Захистити складний багатоклітинний організм виявилося дуже непросто, – розповідає доктор біологічних наук Е. Я. Граєвський. – Адже чим складніший організм – тим складніше механізм ураження його іонізуючою радіацією. Виділіть окрему клітину з організму, опромінюючи – клітина залишиться неушкодженою. Якщо ж опромінити рівною дозою цілий організм – клітина в організмі загине. Більше того. Якщо виділити клітину, опромінити, а потім помістити назад в організм, – це приведе її до загибелі. Поки це незрозуміло, звичайно, є деякі припущення .. Наведу аналогію, зрозуміло, дуже грубу. Ось віз, у нього зламана вісь. Поки він стоїть нерухомо – наче цілий віз, можна навіть сісти на нього, якщо людина не дуже важка. Запряжіть в нього коня – віз розвалиться. Подібне відбувається з ураженою клітиною в організмі. Організм пред’являє їй великі вимоги: жива клітина в живому організмі не може «не працювати». І це навантаження виявляється згубним…»

І все-таки вченим вдалося домогтися перших успіхів. Створені препарати, що зберігають життя опроміненим мишам, собакам, мавпам. Правда, і у цих препаратів є свої «але», часто вирішальні. Однак про це трохи нижче.

ШЛЯХИ, ПРОВІДНІ В НАУКУ

Склалося так, що перші кроки в пошуках цих речовин були зроблені чисто емпірично. Попросту кажучи, експериментатори вводили опромінюваним тваринам все, що чомусь приходило в голову – десятки, сотні, тисячі з’єднань в надії, що яке-небудь з них врятує приречених тварин від загибелі (метод наукового тику). Але зараз настав час, коли йти далі вже неможливо без глибокого розуміння механізму дії захисних речовин. Існує кілька теорій на цей рахунок – і немає єдиної, прийнятої всіма. А може бути, і не існує єдиного захисного механізму? Можливо, захист здійснюється різними шляхами?

У всякому разі можна з різних сторін підійти до вирішення цього важкого завдання.

ЩО СПІЛЬНОГО МІЖ ЦІАНІСТИМ КАЛІЄМ, АДРЕНАЛІНОМ І НЕМБУТАЛОМ!

Людину, хоч скільки-небудь знайому з хімією і фізіологією, це питання здатне поставити в глухий кут: адреналін – судинозвужувальний засіб, нембутал – наркотик, ціаністий калій – сильна отрута. І, тим не менш, кожна з цих речовин має захисні властивості. У лабораторії Е. Я. Граєвського спробували відшукати те загальне, що робить ці далекі один від одного з’єднання протекторами – захисними речовинами.

Давно відомий так званий «кисневий ефект» при опроміненні: при підвищеному вмісті кисню радіаційні порушення виражені особливо різко. Якщо ж знизити доступ кисню до об’єкта, що опромінюється, можна значно зменшити ураження. Виходячи з цього, Граєвський із співробітниками припустив: чи не змінюють захисні речовини рівень кисню в тканинах? Виявилося, дійсно – при введенні багатьох протекторів вміст кисню в тканинах знижується. І чим яскравіше захисний ефект, тим рівень кисню нижче. Значить, існує єдиний ключ до механізму захисної дії найрізноманітніших речовин: їх ефект в значній мірі обумовлений тим, що вони так чи інакше створюють недолік кисню в тканинах (прийнято говорити – створюють штучну гіпоксію). Але інша, менша група речовин не впливає на рівень кисню – діє по якомусь іншому принципу.

Звідси випливає важлива робоча гіпотеза. Мабуть, речовини першої групи мало перспективні для практичного застосування. Це одне з тих «але», про які йшла мова спочатку.

Справді, з гіпоксією потрібно поводитися з великою обережністю. Уявіть собі такий дослід. Мишам під час опромінення давали дихати газовою сумішшю з різним вмістом кисню. Завдяки розвиненій гіпоксії самими життєздатними, самими стійкими виявилися миші, які отримували мінімум кисню. Ймовірно, можна було б добитися ще більшої стійкості до опромінення… якби при подальшому зниженні вмісту кисню миші не задихалися.

Те ж із захисними речовинами. Варіюючи хімічну структуру, ймовірно, вдасться синтезувати виключно ефективну речовину. Але перш ніж врятувати тварину від випромінювання, вона вб’є її – припинивши тканинне дихання.

Значить, якщо гіпотеза підтвердиться, особлива увага повинна бути звернена на другу, меншу групу речовин. Багато з речовин цієї групи містять сірку. Ще раніше вони були відомі як рятівна протиотрута при ураженні іпритом або отруєнні важкими металами.

Ці речовини незвичайні і примхливі. Механізм їх дії не зовсім ясний. Можливо, з’єднуючись з молекулами функціонально важливих білків, вони «прикривають» їх від руйнівної дії так званих активних радикалів, які виникають при опроміненні в рідких фазах організму. Поки це ще неясно… Однак беззаперечний основний факт: якщо перед початком смертельного опромінення ввести тваринам деякі з цих речовин (цістеамін, АЕТ), – то 80, а то і 90 відсотків тварин залишаться живі.

У дослідників сірчаних речовин постійно виникають все нові питання. Виявилося, наприклад, що речовина має захисні властивості лише в тому випадку, якщо її «вуглецевий скелет» містить три атоми вуглецю – подовження або вкорочення вуглецевого ланцюжка призводить до втрати активності. Чому? Невідомо. Виявилося, що ті чи інші речовини неоднаково проникають в різні органи. А тому певний препарат врятує, наприклад, від дії опромінення очей, але не захистить кишечник. Чому? Теж до кінця невідомо.

Виявилося, далі, що переважна кількість цих речовин ефективна лише при введенні їх безпосередньо у кров, а вводити їх з їжею марно… Загадки, пов’язані з сірковмісними сполуками, вирішують в десятках лабораторій світу. Це одна з найбільш цікавих і перспективних глав радіобіології.

Автор: Л. Розанова.