Введение в основы радиационной биофизики

Введение в основы радиационной биофизики

Все живое существует и развивается в мире излучений — от высокоэнергетических гамма-квантов до низкочастотных радиоволн. Для биосферы Земли излучения — это источник энергии, способ получения информации, важнейший фактор изменчивости. Такие фундаментальные биологические процессы, как фотосинтез, фототаксис, фотопериодизм, зрение, радиационный мутагенез, в своей физической основе представляют особые случаи взаимодействия излучений с биологическими структурами.

Различные виды электромагнитных и корпускулярных излучений — важнейший инструмент познания живой материи. Современная биология немыслима без методов ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной спектрометрии, рентгеноструктурного анализа, ЭПР- и ЯМР-спектроскопии, лучевой ультрамикрометрии, световой и электронной микроскопии. Большинство наиболее впечатляющих успехов в познании структуры и свойств живой материи достигнуто благодаря широкому внедрению этих методов исследований.

В отличие от физиологических и биохимических исследований, которые в той или иной мере учитывают или используют уникальные свойства излучений, биофизические исследования главным образом направлены на расшифровжу механизмов, лежащих в основе взаимодействия излучений с живой материей. Решение этой проблемы требует комплексного подхода, основанного, с одной стороны, на знании уникальных особенностей структурной >и функциональной организации живого, а с другой ■— на учете физических принципов передачи энергии излучений, их дискретной природы и характера взаимодействия с атомами и молекулами, составляющими живую материю.

В таблице схематически представлен диапазон электромагнитного спектра от у-лучей до радиоволн и указан характер биологического действия соответствующих видов излучения, а также перечислены наиболее распространенные методы биофизического анализа и получаемая с их помощью информация о структуре и свойствах биологических систем.

Специальная область биофизики — радиационная биофизика — исследует механизмы биологического действия ионизирующих излучений. К ионизирующим относятся корпускулярные излучения (ускоренные элементарные частицы и ядра различных элементов) и фотоны электромагнитного излучения (-у- и рентгеновское излучение с длиной волны менее 10 нм). Термин, «ионизирующие» выбран для этой разнообразной по природе группы излучений для того, чтобы подчеркнуть наиболее характерное их свойство — способность непосредственно или косвенно вызывать ионизацию атомов в веществе-поглотителе (таблица). Актуальность исследований биологического действия ионизирующих излучений продиктована по крайней мере тремя обстоятельствами: 1) все живые организмы подвергаются действию естественного радиационного фона, который составляют космические лучи и излучения радиоактивных элементов земной коры; 2) с появлением ядерных технологий и внедрением радиоактивных излучений в медицинскую практику возникла опасность облучения человека смертельными дозами радиации; 3) разработка эффективных методов лучевой терапии опухолей и других патологических состояний невозможна без средств направленного изменения чувствительности клеток и тканей к радиационному воздействию. В соответствии с этими практическими задачами в настоящее время интенсивно развиваются многие направления радиационной биологии: радиационная генетика и радиоэкология, радиационная биохимия и цитология, радиационная медицина и радиационная гигиена. В ряду этих исследований особое место принадлежит радиационный биофизике, так как ее задача — выяснение физико-химических и молекулярных механизмов первичных процессов лучевого поражения, протекающих с момента возникновения ионизированных и возбужденных атомов и молекул до появления видимых структурных и функциональных изменений. Для решения такой задачи необходим углубленный анализ процессов, происходящих на каждом этапе «размена энергии» излучения в живой системе, описание этих этапов в терминах молекулярных изменений и создание единой картины, отражающей всю последовательность реакций, приводящих к лучевому поражению.

Чтобы определить круг задач, стоящих перед современной радиационной биофизикой, необходимо кратко рассмотреть основные этапы развития представлений о механизме биологического действия ионизирующей радиации.

Мысль о том, что неизвестная ранее проникающая радиация может оказывать выраженное влияние на биологические процессы, возникла среди биологов вскоре после того, как Вильгельм Конрад Рентген описал свойства «Х-лучей» и продемонстрировал фотографию костей руки, сделанную с помощью открытого им излучения. Уже в 1896 г. было выполнено около тысячи работ, посвященных влиянию рентгеновского -излучения на биологические объекты. Подводя итог этим работам, И. Р. Тарханов писал: «X-лучами можно не только фотографировать, но и влиять на ход жизненных функций…» — таковы были первые радиобиологические обобщения.

1901 год приносит сообщения о выраженном действии на кожу лучей радия: лучевые ожоги кожи описали Анри Беккерель, первооткрыватель радиоактивности, Пьер Кюри и другие исследователи, работающие с радиоактивными минералами. Более грозные последствия облучения для человека выявились позднее, когда погибли многие техники, врачи и рентгенологи, системати-

Таблица

Действие электромагнитных излучений на биологические объекты

Название излучения Диапазон длин волн нм Энергия излучений, эВ Излучение как инструмент исследования структуры и свойств молекул
методы исследований получаемая информация
Ионизирующее 0,03 и меньше, Y-лучи

0,03—10, рентгеновские лучи

больше 40-103

40—0.12Х хю»

рентгеноструктур-ный анализ

лучевая ультрамикрометрия

радиационно-хи-мические

изучение структуры молекул, расположения атомов в кристалле, формы молекул, измерение межатомных расстояний

определение размеров макромолекул, фагов, вирусов, внутреннего строения бактериальных спор, размеров генов, конформации белков, ДНК и ДНП

исследование процессов радиол иза молекул

Ультрафиолетовое Видимое

Инфракрасное

10—400 400—760

0,76—200

103

120—3 3—1,7

2—0,006

спектроскопия в ультрафиолетовой и видимой области. Лазерная спектроскопия, исследования электронновра-щательиых спектров фотохимические

инфракрасная спектроскопия

изучение переходов валентных электронов, электронной структуры, молекулярных колебаний и вращения молекул, внутреннего вращения

исследование фотохимических процессов

колебание атомов внутри молекул

Радиочастоты

СВЧ (микроволновые излучения)

0,2—10Х Х10»

1—15х ХЮ’

1,5—30 X

Х108

3—100 10» (УВЧ) 0,1—10 1012 (ВЧ) более 1013 (НЧ)

6-10-»— 1,2-10-4 1,2-Ю~* 6,2-10-»

6,210-е 4,1-10-’

4.1-10-’

1.2- Ю-8

1,2-10-8— 1,2-Ю-10

ниже 1,2-10-1»

микроволновая спектрометрия

спектроскопия ЭПР

спектроскопия ядерного магнитного резонанса; диэлектрическая спектроскопия; методы электропроводности

вращение поляризованных молекул и групп

резонанс неспаренных электронов, исследование радикалов, ион-радикалов и парамагнитных центров

резонансное поглощение ядерными спинами, характеристика химического окружения атомов и молекул, изучений- строения молекул по химическим сдвигам и спин-спиновому расщеплению сигнала; определение диэлектрической проницаемости и проводимости биологических систем, исследование свойств надмолекулярных структур и межмолекулярных взаимодействий

и системы, использование излучений в биологических исследованиях

Биологическое Действие излучений

Предмет исследова иия

эффект облучения

некоторые особенности действия

ионизирующая радиация обладает высокой проникающей способностью, фотоны излучения поглощаются всеми атомами и молекулами независимо от их химической структуры И локализации в клетке

о

4

0 к

1

5

образование ионов, радикалов, возбужденных и сверхвозбужденных атомов и молекул, образуются стабильные пораженные структуры; первичные радиационно-химические изменения усиливаются во времени за счет метаболических процессов и приводят в зависимости от дозы, способа и времени облучения к нарушению всех биохимических и физиологических процессов в клетке и организме

избирательное поглощение сравнительно невысокой энергии квантов строго зависит от молекулярной структуры вещества

к

5

о ч о к >5

эффект определяется фотохимическими реакциями с участием возбужденных молекул (или других, по которым передается энергия); в зависимости от типа молекул-реципиентов и условий облучения реакции носят либо полезный приспособительный характер (фототаксис, фотосинтез, зрение), либо приводят к разрушению и денатурации структур (бактерицидное действие, фотодинамический эффект и др.)

область ^-дисперсии электропроводности; энергия электромагнитного поля поглощается за счет колебания ионов и релаксации диполь-ных молекул, в значительной мере переходит в тепловую; в дециметровом диапазоне возможно избирательное поглощение молекулами воды в биомембранах, а также резонансное поглощение водородными атомами; релаксация внутриклеточных органелл Максвелла—Вагнера (р-дисперсия электропроводности) и ди-польных молекул белка; релаксация зарядов на мембранах (а-дисперсия электропроводности)

е

к

е-

к

поглощение энергии электромагнитного поля может приводить к разрыву водородных и межмолекулярных связей, нарушению гидрофобного белок-липидного взаимодействия в биомембранах, изменению гидратации молекул, внутримолекулярным перестройкам, денатурации; в зависимости от интенсивности воздействия тепловой эффект может вызвать повреждение структур, нарушение физиологических процессов и даже гибель клеток и организма; в области УВЧ-диапазона возможно избирательное поглощение энергии дипольными молекулами белка и поляризация надмолекулярных структур

чески использовавшие ионизирующие излучения в терапевтических целях1. В 1903 г. Е. С. Лондон описал летальное действие лучей радия, которые убивали животных на расстоянии: мыши гибли через 4—10 дней после облучения. Под влиянием работ Е. С. Лондона Хейнеке в Германии исследовал летальное действие рентгеновских лучей. Ему удалось вызвать гибель животных, которой предшествовало поражение кроветворной системы. В 1904 г. Пертес обнаружил появление хромосомных аберраций при облучении делящихся клеток; через год в работах Линзера и Хельбера было выявлено накопление в крови облученных животных «лейхо-токсинов» — веществ, способных разрушать лейкоциты; в 1908 г. Бенжамин и Слюк обнаружили угнетение антителообра-зования, а Вернер (1909) — усиление автолитических процессов у облученных животных.

В этот период делаются первые важные обобщения: французские исследователи Бергонье и Трибондо на основании экспериментов с клетками, находящимися на разных стадиях дифферен-цировки, сформулировали в 1906 г. правило, согласно которому «ионизирующее излучение тем сильнее действует на клетки, чем интенсивнее они делятся и чем менее законченно выражена их морфология и функции». Начиная с 1910 г. большой цикл работ по выяснению роли обменных процессов в лучевом поражении выполняется М. И. Неменовым. Он приходит к интересному выводу о том, что в результате облучения возникают изменения в обмене веществ, сходные с наблюдаемыми при патологическом старении.

Роль обмена веществ в формировании лучевых реакций наглядно продемонстрировали Анцель и Витембергер в экспериментах с куриным эмбрионом, который выдерживался после облучения при различных температурах. Лучевое поражение развивалось в зависимости от интенсивности обменных процессов. Это наблюдение позволило авторам предсказать наличие трех существенных моментов в развитии лучевого поражения: 1) первичное радиационное повреждение; 2) факторы, способствующие проявлению этого повреждения; 3) восстанавливающие факторы. Так постепенно формировалось представление, согласно которому степень лучевого поражения определяется не только интенсивностью первичного повреждения, но и физиологическим состоянием организма и характером метаболических Процессов.

Середина 20-х гг. ознаменовалась одним из крупных открытий в радиационной биологии: было обнаружено мутагенное действие рентгеновских лучей. Пионерские работы в этом направлении были предприняты Н. К. Кольцовым с сотр. и Г. А. Надсоном. В 1920—1925 гг. были опубликованы работы Г. А. Надсо.на и Г. С. ,Филиппава по появлению новых стабильных рас у дрожжей, подвергнутых радиационному воздействию. В этих экспериментах впервые было показано появление мутаций под влиянием облучения. Однако генетика дрожжей в то время была мало разработана, и авторам не удалось .привести строгих доказательств индуцированного мутагенеза. Наиболее точные и обширные эксперименты по влиянию рентгеновских лучей на мутационный процесс были проведены Г. Мёллером на специально созданных культурах дрозофилы. Им были получены строгие доказательства возникновения мутаций под влиянием облучения. Впервые биологи получили возможность экспериментально воздействовать на наследственную изменчивость.

С открытием мутагенного действия излучений многие радиобиологи перешли ,к изучению единичной реакции дискретных биологических структур (генов, хромосом) на радиационное воздействие. В это же время значительно совершенствуются методы дозиметрии излучений, вводится и’онизационая единица дозы — рентген. Появляется возможность количественного анализа биологического действия излучений, основанного на выяснении зависимости между наблюдаемым биологическим эффектом и дозой радиации, поглощенной изучаемой системой. Такие эксперименты проводились не только на ядерных наследственных структурах, но и на клонах клеток, вирусных частицах, препаратах ферментов. Результаты, полученные в точных количественных опытах, свидетельствовали о вероятностном характере проявления единичной реакции объекта в ответ на облучение в данной дозе радиации. Иначе говоря, при облучении однородных объектов (клетки одного клона, молекулы одного типа и т. д.) наблюдали, что при любой малой дозе радиации некоторое число объектов оказывается пораженным, а другие сохраняют исходные свойства; при самой большой дозе радиации небольшая доля объектов все еще остается непораженной. Кривые «доза — эффект» в этих случаях имели экспоненциальный характер и надежно экстраполировались к нулевой точке. Обнаруженный эффект нельзя было объяснить ее-, тественной вариабельностью: речь шла о генетически однородных клетках и вирусных частицах или молекулах одного типа. Его трактовка потребовала привлечения фундаментальных физических концепций, прежде всего представлений о вероятностном характере поглощения энергии излучений, о диакретной природе частиц, составляющих ионизирующие излучения, о физически микрогетерогенной организации биологических структур.

По-видимому, этот период (конец 20-х гг.) следует считать датой рождения радиационной биофизики, так как впервые для объяснения радиобиологических феноменов и создания общей теории биологического действия ионизирующих излучений в качестве отправных концепций потребовалось использовать теоретические положения квантовой механики и ядерной физики. Одним из первых это сделал Ф. Дессауэр в своей теории «точечного нагрева». Ионизирующие излучения обладают малой объемной плотностью, однако отдельные фотоны несут гигантский запас энергии. Исходя из этого, Ф. Дессауэр предположил, что при поглощении системой относительно небольшой общей энергии (смертельная для человека доза облучения вызывает нагрев тела всего на 0,001°С) некоторые дискретные микрообъемы поглбщают настолько большие порции энергии, что действие ионизирующих излучений можно сравнить с микролокальным нагревом, вследствие которого возникают глубокие структурные изменения и в конечном счете биологическое поражение. Вероятностный характер проявления эффекта у отдельных объектов автор гипотезы объяснял статистическим распределением «точечного тепла». Так впервые физический принцип попадания был введен в радиобиологию. Дальнейшее его развитие связано с работами Дж. Кроутера, Д. Ли, Р. Циммера, Н. В. Тимофеева-Рессовского, В. И. Корого-дина.

Работы этого периода оказали большое влияние на дальнейшее развитие радиационной биофизики, превратили ее ® одну из самых точных биологических дисциплин. Математический аппарат, развитый в этих работах, позволяет с достаточной надежностью судить о «пусковых событиях», приводящих « регистрируемым в эксперименте биологическим реакциям (мутации, гибель клетки и др.); оценивать параметры «мишени», ответственной за наблюдаемый радиобиологический эффект.

Наряду с успехами количественных исследований интересные результаты были получены в 40-е гг. при анализе физико-химической природы процессов, происходящих в период между первичной абсорбцией энергии излучения и конечным биологическим эффектом. Было обнаружено зарождение в облучаемом растворе высокоактивных продуктов радиолиза воды — свободных радикалов, способных диффундировать на значительные расстояния и поражать биологические структуры. Радиационная биофизика начинает оперировать представлениями о «непрямом действии» излучения, опосредованном активными продуктами радиолиза воды; были изучены физико-химические свойства первичных продуктов радиолиза соды и характер их взаимодействия с макромолекулами клетки. Эти исследования были выполнены в содружестве со специалистами в области радиационной химии. Полученные данные породили гипотезы о возможности ослабления лучевого поражения за счет введения в систему веществ — перехватчиков свободных радикалов, конкурирующих с биологическими структурами за продукты радиолиза воды.

И действительно, В. Дейлу в 1942 г. удается снизить поражающее действие радиации на ферменты введением в раствор ряда веществ — перехватчиков радикалов. В 1948 г. был получен аналогичный защитный эффект в опытах с бактериофагами. Эти работа логически привели радиобиологов к открытию, практическую важность которого трудно переоценить: в 1949 г. была доказана способность ряда -веществ защищать млекопитающих от лучевого поражения. В опытах X. Патта с соавторами введение цисте-ина зач10 мин до облучения защищало крыс от действия смертельной дозы радиации; 3. Бак и А. Эрв обнаружили аналогичное действие цианида на мышах. Начинается интенсивный поиск эффективных радиозащитных’препаратов во многих лабораториях мира. Формируется самостоятельное направление радиационной биофизики — выяснение механизмов модифицированной радиочувствительности биологических объектов. Помимо практической значимости эти работы представляли теоретический интерес, поскольку были детально исследованы многие физико-химические процессы как возможная точка приложения радиозащитного агента. Так, наблюдения, согласно которым многие эффективные радиозащитные препараты снижают содержание кислорода в тканях животных, стимулировали углубленные исследования роли молекулярного кислорода в лучевом поражении (работы Н. Н. Суворова, П. Г. Жеребченко, С. П. Ярмоненко в нашей стране; Л. Грея, Д. Кейтера, X. Лангендорфа и других авторов за рубежом). Первоначально были высказаны гипотезы, связывающие защиту исключительно с инактивацией свободных радикалов и торможением свободнорадикальных окислительных процессов. Эти гипотезы находили хорошее подтверждение ib модельных экспериментах на простых молекулярных системах. Однако для сложных биологических систем такого объяснения было явно недостаточно.

Анализ многогранных физиологических и биохимических изменений, возникающих в тканях животных после введения радиозащитных соединений, привел в середине 60-х гг. 3. Бака и П. Александера к формулировке гипотезы «биохимического шока», согласно которой различные радиопротекторы однотипно изменяют метаболические процессы, переводя клетки >в состояние повышенной устойчивости к действию ионизирующей радиации. В дальнейшем появился ряд обширных исследований, посвященных анализу конкретных биохимических изменений, возникающих под влиянием радиозащитных агентов и способных изменять радиорезистентность организма. Так, возникли гипотезы «комплексного биохимического механизма действия радиозащнтных средств» (Е. Ф. Романцев), «сульфгидрильная гипотеза» (Э. Я- Граевский и др.).

Несмотря на стремление некоторых исследователей придать исключительное значение какому-то одному фактору, экспериментальные данные указывают на существование альтернативных путей реализации защитного эффекта даже для одного и того же радиопротектора. В 70-е гг. 10. Б. Кудряшов и Е. Н. Гончаренко установили, что различные радиозащитные агенты к моменту своей максимальной эффективности снижают в тканях животных уровень продуктов перекисного окисления липидов — природных сенсибилизаторов лучевого поражения — и увеличивают содержание биогенных аминов, которые наряду с тиолами относятся к природным противолучевым веществам. На основании этих данных авторы предложили гипотезу «эндогенного фона радиорезистентности».

Эти исследования -привели к накоплению обширного .фактического материала по общей картине лучевого поражения и его модификации, позволили наметить пути к выяснению основных закономерностей зарождения «пусковых», «запальных» физико-химических процессов, механизмов ослабления или усиления первичных лучевых реакций. В результате на первый план выдвинулись исследования, посвященные анализу физико-химических процессов, протекающих в клетке от момента возникновения начальных структурных повреждений до проявления выраженных биохимических и морфологических изменений. С этой целью анализируется модифицирующее действие кислорода, температуры и других агентов, влияющих на развитие лучевого поражения биологических объектов. Большое число работ посвящается проблеме миграции энергии и заряда в облученной системе, анализируется роль свободных радикалов, относительный вклад прямого и непрямого действия ‘ионизирующей радиации.

Значительный вклад в расшифровку биофизических механизмов лучевого поражения внесли работы Б. Н. Тарусова. Согласно выдвинутой им теории немногочисленные первичные повреждения инициируют цепные процессы окисления, в которые вовлекаются множественные субклеточные структуры. Такая теория физико-химического механизма усиления начального радиационного повреждения позволила объяснить многие радиобиологические феномены: развитие процессов лучеврго поражения во времени, влияние температуры, газового состава атмосферы и т. д. Начинается поиск субстратов, в которых с наибольшей вероятностью могут протекать окислительные процессы, инициируемые облучением.

В середине 50-х гг. Ю. Б. Кудряшов обнаружил, что высшие ненасыщенные жирные кислоты, входящие в состав клеточных ли-цидов, обладают значительной уязвимостью к радиационному воздействию, а продукты перекисного окисления липидов во многом имитируют действие излучения на разнообразных биологических объектах и системах (автор показал радиомиметическое и радио-сенсибилизирующее действие продуктов окисления высших ненасыщенных жирных кислот). Эти и другие исследования позволили предположить, что в результате облучения происходит активное вовлечение липидов биомембран в процессы лерекисного окисления, приводящее впоследствии к множественным поражениям и гибели клетки. Б. Н. Тарусов обосновал предположение о том, что в норме окислительные процессы в тканевых липидах протекают на низком уровне и находятся в стационарном режиме. После облучения процессы окисления могут переходить в нестационарный режим и вовлекать различные компоненты внутриклеточных мембранных структур, обусловливая динамику лучевого поражения. Для развития этих представлений большое значение’ имели классические исследования механизмов окислительных реакций, проведённые Н. Н. Семеновым и его школой. В настоящее время значительное число работ Н. М. Эмануэля, Е. Б. Бурлаковой и ряда други» авторов посвященр выяснению механизмов окисления липидов, в первую очередь индуцированного ионизирующей радиацией.

В последние годы значительных успехов добилась молекулярная радиобиология (прежде всего в расшифровке механизма лучевой инактивации ферментов и нуклеиновых кислот), использовавшая весь экспериментальный арсенал, накопленный ею за два десятилетия бурного развития. Сформировалось новое, молекулярное, направление радиационной биофизики, которое основывается на фундаментальных физических и «вантовомеханических принципах, опыте количественной радиобиологии и новейших открытиях молекулярной биологии о причинно-следственных отношениях между структурой и биологическими функциями макромолекул. Феномен клеточного восстановления от радиационного поражения, описанный в 60-е гг. благодаря развитию методов культивирования клеток, начинает приобретать объяснение на молекулярном уровне: был открыт и детально проанализирован механизм репарации радиационных повреждений ДНК- Это крупнейший вклад радиобиологии в науку о живом. Оказалось, что в клетках функционирует сложнейшая ферментативная система, поддерживающая структурную целостность генома. Эти ферменты способны, распознавать и исправлять дефекты структуры ДНК, возникающие вследствие радиационного воздействия. Функционирование’ репа-ративных систем зависит от состояния внутриклеточного метаболизма, интенсивности энергетических процессов. Становится понятным молекулярный механизм известных радиобиологических эффектов, таких, как’ зависимость лучевого поражения от условий пострадиационного культивирования клеток, состояния метаболических систем и других физиологических факторов. Для современной радиационной биофизики становится общепринятым рассмотрение конечного радиобиологического эффекта как результата интерференции двух противоположно направленных процессов: реализации первичного поражения и его восстановления репаратив-ными системами. Все большее распространение получает структурно-метаболическая теория лучевого поражения, развиваемая А. М. Кузиным.

В 70-е гг. появляются интересные исследования, посвященные формально-статистическому анализу радиобиологических процессов. Эти работы основываются на достижениях количественной радиационной биофизики и современных представлениях о динамическом характере формирования лучевого поражения. На смену классическим представлениям о наличии статичной мишени, попадание в которую однозначно приводит к тестируемому биологическому эффекту облучения, приходят динамические модели, учитывающие вероятность реализации повреждений и их восстановления за счет протекания репаративных процессов. Такова ^стохастическая гипотеза» О. Хуга и А. Келлерера, «вероятностная модель» Ю. Г. Капульцевича. Разработанные в этих исследованиях математические построения позволяют на основании экспериментальных кривых «доза—эффект» получать информацию о характере пусковых событий лучевого поражения и особенностях их реализации в клетках.

Во многих радиацио-нно-биофизических исследованиях рассматривается вопрос о степени специфичности ответной реакции биологических систем на радиационное воздействие. В 60-е гг. В. П. Парибок высказал предположение, согласно которому известная способность репаративных систем устранять радиационные повреждения ДНК — это лишь одно из проявлений неспе-цифичеокой реакции живой системы на повреждающее воздействие. Иначе говоря, предполагается, что в клетках существуют системы, поддерживающие нативное состояние ее структур и реагирующие на любое повреждающее воздействие. В исследованиях Л. X. Эйдуса, продолжающихся в настоящее время, анализируется биофизический механизм неспецифической реакции клеток на повреждающие воздействия, к которым автор наряду с ионизирующей радиацией относит и действие различных радиопротекторов. Согласно развиваемой им гипотезе под влиянием повреждающего агента возникают однотипные изменения, включающие нарушение мембранного транспорта и соответствующих градиентов концентрации ‘низкомолекулярных соединений, которые локально накапливаются в компартментах клеток, сорбируются на макромолекулах и изменяют их конформационную подвижность. В конечном итоге может наступить состояние паранекроза, обратимое при умеренно, повреждающих воздействиях. При этом изменяется соотношение скоростей конкурирующих между собой процессов реализации и репарации «скрытых повреждений» в уникальных структурах, ответственных за гибель клеток.

Представления о молекулярных механизмах неспецифической реакции клеток на повреждающие воздействия безусловно нуждаются в дальнейшей конкретизации. Однако сама постановка вопроса о неспецифичности рассматриваемых радиационной биофизикой процессов и систем позволяет рассматривать известные радиобиологические феномены как одно из проявлений общебиоло-гической реакции живых систем на любые повреждающие воздействия. Это означает, что методологические подходы, математический аппарат и методические приемы, накопленные радиационной биофизикой, приобретают важное значение для современной биологии в целом.

В кратком обзоре трудно перечислить все направления, по которым развивается радиационная биофизика. Много интересных исследований выполняется на простых модельных системах. Полученный на них экспериментальный материал пока еще находится в отрыве от работ, проведенных на клетках и целостном организме. В настоящее время намечается объединение этих крайних полюсов ценнейшей информации. Очевидно, в этом — бли-жайшее\будущее радиационной биофизики. Можно ожидать, что синтез физико-химических, молекулярных и традиционных биологических Чрадиобиологических) подходов позволит вскоре ответить на ключевой вопрос радиационных исследований: каков механизм первичных пусковых процессов лучевого поражения и как наиболее эффективно управлять им.