Биологическим мембранам отводиться любая из основных функций которой является для клетки жизненно - необходимой (барьерная, транспортная, рецепторно - сигнальная, регуляторно - ферментативная). По мере увеличения дозы гамма - излучения наблюдается подавление механизмов активного и пассивного транспорта, нарушается проницаемость ионов калия. (Chapmenn, Stuurrock, 1972, цит. по Кудряшеву), Важным в исследовании биологических мембран является оценка их структурно - функциональных взаимодействий с ДНК. Эта «пара» выступает кабы в виде единой гигантской системы, кооперативно реагирующей на поглощение энергии ИИ, Нарушаются ДЕ1К- мембранные взаимодействия, происходит денатурация и деструкция макромолекул, нарушение их функций в облученных клетках (Владимиров, 1972).

Основным свойством гамма - лучей является их способность разрушать слаженность биологических реакций, их взаимосвязь, порядок, повреждать регуляторные функции системы.

Живая система лишившись «контроля» перестает существовать (Хансон, Комар, 1985).

По мере усложнения биологической организации гамма - лучи способствуют образованию и действию активных радикалов воды и липидов, радиотоксинов, усилению автолитических процессов, нарушению клеточной и нейрогуморальной систем регуляции. (Кудряшов, 1985).

Следует отметить, что гамма - излучение поражает органы, клетки и структуры тесно взаимосвязанные с функциональной активностью, например, радиорезистентных «некритических систем» (нейрогормональной системы, печени, тучных клеток и др.), сохраняющейся в облученном организме в начальный период поражения (Корогодин, 1966).

Наиболее радиочувствительным процессом при гамма - излечении является процесс свободно-радикального перекисного окисления ненасыщенных липидов - липопероксидация (Владимиров, Арчаков, 1972). Гамма - излучения интенсифицирует пероксидацию липидов, в результате образуется избыток липидных токсических веществ, наступает деструкция мембраны (Ясуо Кагава. 1935, цит. по Кудряшову).

Надежность живых систем в отношении поражающего действие гамма лучей обеспечивается активностью защитных ресурсов системы - биогенных аминов, тиолов, гормонов, эндогенных антиокислительных и антирадикальных систем (Гончаренко, Кудряшов, 1980).

1.2. Влияние тяжелых металлов на наследственные структуры организма

Тяжелые металлы в последние десятилетия являются одним из самых распространенных факторов загрязнения окружающей среды. В связи с этим назрела настоятельная необходимость на ряд вопросов о степени генотоксической опасности многих веществ, включающих в свои структуры ионы ТМ. Мнения различных исследователей о генетической активности ТМ неоднозначны, поскольку функциональная роль металлов в организме до конца еще не выяснена.

Известно, что физиологическая роль некоторых ТМ обеспечивается их участием в клеточных структурах. Так, наряду с общеизвестными микроэлементами, представляющими атомы Мn, Fе, Ni, Сu, Мо, Zn, и Сr, оказывающих стабилизирующее действие на двойную спираль ДНК, а также играющих важную роль в организации третичной и четвертичной структур хромосом (Уильямс, 1975), возможна и определена роль ТМ в регуляции внутриклеточных процессов, в частности, как было показано Мазиа (Маzia, 1954) (цит. по: Ракин, 1990) кобальт и никель регулируют кроссинговер, препятствуя возникновению структурных нарушений нитей ДHК.

Металлы способны связываться и с белковыми структурами. Так в 1977 году в цитолизосомах кишечного эпителия личинок дрозофилы были обнаружены белковые образования, содержащие ионы меди (Тарр, Носkaday, 1977). Было высказано предложение, что эти протеиды, названные металлотионинами, являются клеточными детоксикантами. Правильность этого предложения была подтверждена в 1987 году, когда было обнаружено резкое снижение концентрации низкомолекулярных комплексов серебра и ртути, вводимых крысам в качестве затравок, под действием медь - и кобальт содержащих металлотионинов (Sugawara, 1987) (цит. по: Ракин, 1990).

По мнению Д. Уильямса (1975), металлы в качестве микроэлементов могут находиться в виде свободных ионов, выполняя регуляторные функции в клетке. Однако Б. Халлиуэл (1987), полагает, что в виде свободных радикалов ТМ появляются в организме крайне редко, причем происходит это в случае разрушения ранее существовавших комплексов и являются в этом виде сильнейшими клеточными ядами.

Действительно, практически все металлы, попадающие в клетку, сразу связываются в органические комплексы, даже находясь в виде нерастворимой соли. Такие ковалентные и координатные комплексы проявляют не только стимулирующую, но и угнетающую активность, которая в основном зависит от атомарной массы и электроположительности катионов металлов (Talukderg, 1987) (цит. по: Ракин, 1990). Резюмируя данные по генотоксической активности различных ТМ можно сделать вывод, что эти вещества, принимая форму органокомплекса, начинают проявлять мутагенные свойства.

Рассматривая механизмы повреждения наследственных структур можно сказать, что под влиянием ТМ происходит повреждения третичной структуры хромосом, что ведет к частичной денатурации ДНК. При связывании двух валентных ТМ с ДНК возможны мутации типа транверсий и транзиций (Лерина, 1972). ТМ могут вызывать хромосомные аберрации, индуцировав точковые мутации, нарушать ферментные взаимодействия, ингибируя отдельные энзимы. При этом соблюдается избирательная блокировка ферментных систем. Каждый из металлов действует в строго определенных структурных точках энзимов, вследствие чего появляется возможность подключить другие ферментные системы, чтобы компенсировать такие взаимодействия. ТМ взаимодействуя с ферментными системами, могут замещать активный центр. ТМ, находясь в цитоплазме, изменяют насыщенность свободными радикалами в сторону их уменьшения.

Ярким примером клеточных изменений является свинец, который обладает гонадотоксическим действием (Харченко, Андреева, 1987). Отмечена способность свинца, обладающего большим сродством к электрону, блокировать поступление в клетку кальция на рубеже внешней клеточной мембраны. Ингибирующее действие свинца на процессе синтеза ДНК и РНК объясняется подавлением им активности, полимераз. Ацетат свинца может индуцировать рецессивные сцепленные с полом летальные мутации (Jacobson - Kram, Montalbano, 1985). Нитрат свинца в малых концентрациях вызывает повышение уровня доминантных и рецессивных летальных мутаций у дрозофилы (Ракин, 1990).

1.2. Особенности биологического действия инкорпорированных

радионуклидов

Естественные радионуклиды являются химическими токсикантами. Обладают способностью излучать ИИ. Радиотоксический эффект инкорпорированных радиоактивных веществ превышают эффект от внешнего облучения (Рамад, 1981). При попадании радионуклидов в организм, облучение может продолжаться в течении всей жизни. Мощность дозы облучения уменьшается со временем.

Обширные исследования на животных показали, что проявление биоэффектов при инкорпорации радионуклидов, зависят от физических свойств (тип и энергия излучения), дозы, формы вводимого соединения, пути и ритма поступления, особенностей распределения, эффективного периода полураспада, определяющего длительность лучевого воздействия, физиологических и генетических особенностей организма. Например: торий. Период полураспада тория Т=1,39*1010. Поэтому в большей степени можно говорить о его токсичности, чем о радиационном факторе. Длительный контакт грызунов с природным торием приводит к усилению репаративных процессов в организме, что полностью не компенсирует нарушение физиологического гомеастаза (Верховская и др., 1965). Безусловное значение имеет вид, в котором торий поступает в организм, а именно сопровождающий его анион. Большую биологическую опасность представляют неорганические соединения тория, чем комплексы.