В настоящее время в лаборатории методами ЭРП и привитой сополимеризации в кинетическом аспекте изучено около 20 типов экспериментальных опухолей. Во всех случаях характер изменения концентрации свободных радикалов в опухолевой ткани подобен описанному выше. Наличие этого биофизического сдвига навело на мысль о возможности использовать его для целей ранней диагностики рака. Однако эта идея пока не получила практической реализации.

Изучение содержания свободных радикалов в лейкоцитах крови при лейкозах и в опухолевых тканях при развитии рака человека показало, что экстремальный характер изменения концентрации радикалов имеет место и в этих случаях.

Прогресируюшее течение лейкозов характеризуется увеличением содержания свободных радикалов в лейкозах до момента, соответствующего началу быстрого нарастания в организме дистрофических изменений. В этот период количество радикалов в лейкоцитах до момента начинает быстро уменьшатся. Можно предположить, что рост концентрации свободных радикалов свидетельствует об увеличении содержания в крови лейкозно-измененных клеток, то есть характеризирует лейкозную трансформацию кровотечения.

При химиотерапии содержание свободных радикалов в лейкоцитах снижается. Однако, несмотря на наступление состояния клинико-гематологической ремиссии, уровень радикалов в лейкоцитах в большинстве случаев остается выше значения, характерного для здоровых клеток. По-видимому, это связано с сохранением в периферической крови некоторого количества лейкозно измененных клеток.

Снижение уровня свободных радикалов в лейкоцитах при химиотерапии наблюдается раньше, чем уменьшение общего числа лейкоцитов в периферической крови. Можно думать, что изучение содержания свободных радикалов может также стать одним из методов контроля за развитием заболевания и ходом лечения.

Таким образом, характер изменения содержания свободных радикалов при развитии экспериментальных опухолевых процессов и при раке и лейкозах человека является достаточно общим.

Свободнорадикальные сдвиги обнаружены также при кинетическом изучении парамагнитных свойств тканей животных в процессе химического канцерогенеза. Так, в печени крыс в процессе малигнизации под действием диэтилнитрозамина (ДЭНА) имеет место характерные стадийные изменения в содержании свободных радикалов. Практически сразу же после введения канцерогенна наблюдается закономерное снижение содержания радикалов по сравнению с количеством их, характерным для нормы. Затем их концентрация возрастает. Первый максимум наблюдается примерно через месяц после начала опыта. В этот период еще отсутствуют какие-либо регистрируемые морфологические признаки малигнизации. В дальнейшем наблюдается их уменьшение почти до нормы, а затем – период длительного повышения содержания свободных радикалов, которые достигают максимума около 110 суток. Этот период гистологически соответствует началу формирования опухоли. Максимальное значение концентрации свободных радикалов обнаружены в сравнительно небольших опухолевых узелках. По мере дальнейшего формирования опухолей концентрация свободных радикалов снижается до значений ниже нормы, что находится в полном ответствии с приведёнными выше данными о биофизических сдвигах свободнорадикального характера на начальных стадиях опухолевого роста.

Аналогичные изменения наблюдаются при канцерогенезе под действием некоторых других химических веществ. Результаты большого числа экспериментов показали, что кинетические кривые изменения концентрации радикалов в тканях и клетках в процессе вирусного, химического и спонтанного канцерогенеза имеют много общих черт, несмотря на различную природу вызывающих этот процесс агентов.

В дальнейшем антиканцерогенное действие ингибиторов радикальных процессов было подтверждено в ряде работ другими авторами. Так, американским исследователем Уотенбергом в 1972 году было изучено антиканцерогенное действие ионола, бутилоксианизола и этоксиквина при развитии канцерогенеза под влиянием бензопирена 7, 12-диметилбензантрацена (ДМБА). Оказалось, что фенольные антиоксиданты тормозят развитие опухолей преджелудка мышей и молочной железы крыс. Аналогичное действие бутилоксианизола наблюдалось в случае рака легких у мышей, возникающего при введении в пищу ДМБА, бензапирена, утретана в острых опытах и при хроническом введении канцерогенов.

Были изучены молекулярные аспекты этой весьма важной проблемы. Обнаружено, что введение ионала совместно с канцерогеном (ДАБ) снимает эффект увеличения концентрации свободных радикалов на стадии формирования опухоли, сохраняя её на уровне, близком к соответствующему уровню в нормальной ткани печени. Опухоли у животных, получивших дибунол, не возникают в течение более 12 месяцев наблюдения.

Одновременно в этих опытах наблюдали за изменением содержания в клетках печени цитохрома Р-450.

Под действием одного ДАБ уровень цитрохрома Р-450 увеличивался в 2,5 раза, в то время как при одновременном использовании ДАБ и ингибитора он возрастал почти в 6 раз и удерживался на этом уровне, на протяжении длительного времени. Очевидно, дибунол является активным индуктором синтеза цитохрома Р-450 в микросомах печени и может приводить к нейтрализации канцерогенеза.

Лучевое повреждение биологически важных макромолекул и защита от лучевого поражения

Кинетический подход оказался весьма перспективным при изучении механизма повреждающего действия излучения на важные биологические макромолекулы – белки, липиды, ферменты, нуклеиновые кислоты. Большое внимание было уделено исследованиям изменения физико-химических свойств ДНК при действии ионизирующего излучения, ультрафиолетового света и др. Для изучения молекулярных механизмов повреждения нуклеиновых кислот использовались различные физические и химико-физические методы – инфракрасная спектроскопия, метод ЭПР в сочетании с методом спиновых меток, хемилюминесценция, электронная микроскопия и т.д.

Под действием на молекулы ДНК малых доз облучения обнаружены конформационные нарушения. При увеличении доз радиации появлялись одиночные и двойные разрывы молекул и различные химические изменения. При еще более высоких дозах длинные линейные молекулы превращались в короткие обрывки и клубки.

В соответствии с гипотезой о важной роли свободных радикальных процессов в функционировании клетки и в развитии различных патологических состояний было высказано предположение, что воздействие ионизирующей радиации приводит к образованию свободнорадикальных состояний химических компонентов клетки, которые могут вызвать биохимические процессы, не свойственны живому организму в норме.

Развитие свободнорадикальных реакций в организме должно приводить к уменьшению количества тканевых ингибиторов, что, в свою очередь нарушает способность организма к правильной регуляции биохимических процессов. Подобное нарушение может быть одной из причин возникновения сдвигов, свойственных лучевой болезни.

Образование свободных радикалов при облучении как самих молекул ДНК, так и соединений, моделирующих отдельные фрагменты макромолекулы, было доказано экспериментально с помощью метода ЭРП. Получены кинетические кривые накопления радикалов ДНК при облучении замороженных водных растворов, установлен сложный механизм образования и дальнейших превращений радикалов в ДНК. Изучение спектров электронного парамагнитного резонанса ДНК, углеводов и азотистых оснований позволило сделать вывод, что при облучении образуются свободные радикалы. Продукты окисления этих радикалов превращаются в гидроперекиси, которые могут распадаться с образованием новых радикалов, инициируя, таким образом, дальнейшее развитие нежелательных процессов повреждения. Процесс распада молекул гидроперекисей ДНК сопровождается свечением – хемилюминесценцией, которая обычно возникает в таких реакциях при рекомбинации радикалов. Из кинетического анализа следует, что интенсивность хемилюминесценции линейно зависит от концентрации гидроперекисей ДНК. Такая же зависимость наблюдается и на опыте.