выживаемости в разных условиях культивирования, было открыто В. И. Корогодиным. Например, вполне вероятно, что часть двойных разрывов ДНК, образовавшихся при облучении в предсинтетический период, может быть вое-становлена на время, оставшееся до репликации (удвоения) ДНК и летальными станут лишь только те из них, которые клетка не успела «залечить» до момента синтеза ДНК. Отсюда, если искусственно задержать деление клеток и тем самым удлинить предсинтетический период (например, содержанием в непитательной среде), то увеличивается вероятность «заживления» двойных разрывов, а следовательно, и доля выживших клеток.
Вопрос о репарации клеток от потенциально летальных повреждений имеет очень большое значение для оценки истинной радиочувствительности. А. А. Вайнсон в нашей лаборатории показал, что выживаемость опухолевых клеток, высеянных через 2 часа после облучения в дозе 1000 Р, возрастает вдвое по сравнению о наблюдаемой при посеве сразу после облучения. Эффект восстановления определяется здесь тем, что в первые часы после облучения клетки находятся в контакте друг с другом. И. И. Пелевина обнаружила, что репарация от потенциально летальных поражений идет только в стационарных культурах, и не наблюдается в экспоненциально растущих; следовательно, в делящихся клетках, по-видимому, такого типа восстановление не происходит. Вполне возможно, что покоящиеся клетки, находящиеся в тесном контакте, выработали особое защитное свойство — репарацию от тех повреждений, которые обычно не восстанавливаются. Это подтверждается данными Г. С. Календо, которая наблюдала снижение выживаемости клеток при разобщении межклеточных контактов.
Возможность восстановления от сублетальных повреждений была продемонстрирована в I960 году Элкин-дом в опытах с дроблением дозы на две отдельные фракции с интервалом в несколько часов. Оказывается, что выживаемость большинства клеток млекопитающих при 2—4-часовом интервале между фракциями увеличивается в 2—3 раза. Это свидетельствует о происходящем восстановлении части сублетальных повреждений, возникших при первой фракции облучения.
Механизмы пострадиационной репарации сейчас являются предметом углубленных молекулярно-биологических исследований, успешно проводящихся в ряде ведущих научных центров нашей страны В. Д. Жестянниковым, С. Е. Бреслером, К. П. Хансоном, Н. И. Рябченко, А. И. Газиевым, В. Е. Комаром, Л. А. Носкиным, А. С. Саенко и другими. В результате уже сегодня добыты интереснейшие сведения. Открыты, например, два типа ферментов репарации, одни из них выщепляют отрезки ДНК с возникшими в них повреждениями, а другие «ремонтируют» образовавшиеся бреши, восстанавливая их исходную структуру. Обнаружены разные типы репарации на молекулярном уровне и условия, способствующие их проявлению.
Все эти сведения используются для управления радиочувствительностью клетки, ибо понятно, что, увеличивая объем репарации, можно ослабить последствия облучения. Как мы увидим дальше, не менее важным оказывается и альтернативная возможность — усилить лучевое поражение клетки, что также может быть достигнуто воздействием на механизмы и системы репарации, теперь, однако, в противоположном направлении,— ингибируя (подавляя) их отдельные стороны.
Есть все основания предположить, что и огромный диапазон межвидовых различий в радиочувствительности также в значительной мере связан с совершенством репарационных систем. Достаточно допустить особенности их организации у отдельных видов, чтобы ожидать любые различия в величинах доз, при которых реализуется одна и та же доля первичных повреждений.
Теперь мы видим, что исход поражения клетки зависит не только от первичного поражения, но и от возможности восстановления ее жизнеспособности. Отдавая должное истории, нельзя не вспомнить, что еще в 1925 году Р. Vencel и Р. Vinembergen, а в 1952 году В. Я. Александров чисто умозрительно, но удивительно дальновидно отметили, что исход лучевого поражения складывается из трех компонентов: первичной повреждаемости, возможности проявления поражения и восстановления. Следует лишь иметь в виду, что под восстановлением тогда понималась не репарация повреждения, а восстановление целостности поврежденной ткани и организма за счет размножения сохранивших жизнеспособность клеток. Однако это нисколько не умаляет значения упомянутого постулата, так же как и правила Бергонье и Трибондо, высказанные на самых ранних этапах развития радиобиологии.
Путешествие за ясностью, кто крепче и почему, закончено, однако сам по себе вопрос остался далеко не разрешенным. Это и понятно, ибо в его решении кроется познание одной из многих, сложнейших и пока еще не раскрытых тайн природы. Хочется надеяться, что кому-то из вас повезет, а если так, то и пожелать, чтобы это свершилось как можно скорее.
КТО ВЫЖИВЕТ?
Венец научной работы есть предсказание.
Н. А. УМОВ
Сейчас нам предстоит от клеточных радиационных эффектов перейти к рассмотрению радиочувствительности целого организма и понять причины гибели животных и человека, т. е. раскрыть радиобиологический парадокс на уровне организма. Без этого невозможно научиться управлять радиочувствительностью, а это, как вы помните, основная задача радиобиологии.
Критические системы
Еще в сороковых годах Борисом Раевским в опытах на мышах было обнаружено, что в определенных интервалах, несмотря на увеличение дозы, средние сроки отмирания животных не меняются.
Иными словами, между дозой излучения, поглощенной в организме, и средней продолжительностью жизни существует строгая зависимость. Последняя может быть описана кривой, состоящей из трех участков (рис. 10). Начальный участок охватывает период от нескольких недель до нескольких дней и соответствует дозам от нескольких сот рентген до 1000 Р. Далее следует участок в виде плато, где средняя продолжительность жизни, составляя около четырех дней, не изменяется, несмотря на увеличение дозы от 1000 до 10 000 Р. С дальнейшим ростом дозы продолжительность жизни снова резко укорачивается до нескольких часов — третий участок кривой.
Рис. 10. Зависимость средней продолжительности жизни мышей от дозы излучения — кривая Раевского, построенная в двойном логарифмическом масштабе (объяснение в тексте)
Эти три характерных компонента кривой отражают несовместимые с жизнью поражения жизненно важных критических органов или систем: соответственно костного мозга, тонкого кишечника и центральной нервной системы (ЦНС), выходящих из строя в соответствующем диапазоне доз.
В дальнейшем такого рода ступенчатый характер отмирания, связанный с выходом из строя критических систем, подтвержден и для других млекопитающих — крыс, морских свинок, собак, овец и обезьян. И. Б. Бычковская, обнаружившая для самых разнообразных объектов — одноклеточных, земноводных, насекомых, червей и даже растений ступенчатую зависимость времени наступления гибели от дозы, показала ее общебиологическую закономерность, отражающую многосистемность в реагировании на облучение целого организма.
Разрыв между дозами, начинающими вызывать определенные формы гибели, указывает на разницу в радиочувствительности ответственных систем (по критерию несовместимого с жизнью поражения). Так как для млекопитающих определены три такие критические системы, то аналогия в форме кривых отмирания делает справедливым допущение о том, что и другие объекты погибают в результате поражения каких-то, пока еще не установленных, жизненно важных систем.
Таким