Тогда Баррону пришла счастливая мысль: нельзя ли с помощью веществ, восстанавливающих сульфогидрильные группы, восстановить и активность ферментов, утративших ее под влиянием облучения. Для "ремонта" окисленных - SH-групп белков логичнее всего было применить такие вещества, которые сами содержат неокис-ленные сульфогидрильные группы и могут подставлять их на место разрушенных свободными радикалами групп белков. Примененная Барроном аминокислота цистеин, содержащая в своей молекуле SH-группу и встречающаяся в живых клетках в свободном виде и в составе белков, действительно восстанавливала активность серу-содержащих ферментов (так называемых тиоловых ферментов), выделенных из организма и растворенных в воде.
Открытие Баррона было немедленно использовано в опытах на животных. Американцы Г. Патт и Е. Кронкайт значительно уменьшили гибель облученных мышей, вводя им перед облучением цистеин и глютатион (вещество, которое содержит сульфгидрильные группы и входит в состав нормальных клеток и тканей). Под влиянием первых обнадеживающих результатов, полученных этими исследователями, в разных странах мира многие ученые начали работать в этой области. Были испытаны тысячи серусодержащих соединений, и многие из них проявили противолучевое действие. Правда, защитный эффект всех этих веществ был непостоянным и наблюдался только в опытах на мелких животных (мышах, крысах). А некоторым ученым вообще не удалось повторить опыты своих коллег.
Новый серьезный шаг вперед был сделан в 1951 - 1952 гг., когда бельгийский радиобиолог 3. Бак для защиты мышей от действия облучения применил цистеамин - вещество, содержащее сульфогидрильную группу и очень близкое к цистеину. Цистеамин отличается от цистеина отсутствием кислотной (карбоксильной) группы:
Вводя мышам цистеамин непосредственно перед облучением, Бак предотвратил гибель всех мышей, облученных абсолютно смертельной дозой радиации (700 р).
Опыт Бака повторили ученые разных стран с неизменным успехом. В последующие годы противолучевое действие цистеамина изучалось очень широко и подробно (наряду с изучением других веществ, содержащих серу). Было установлено, что цистеамин защищает от облучения не только мышей, но собак и обезьян. С помощью внутривенного введения различных солей цистеамина удалось значительно ослабить лучевые реакции у больных, подвергавшихся рентгенотерапии и другим видам лучевого лечения. Таким образом, молодая отрасль науки, только что родившаяся на свет, одержала первые серьезные победы. В последующие годы было доказано, что продукт окисления цистеамина-дисульфид цистамин (он образуется, если от двух SH-групп отнять атомы водорода, за счет появления связи между атомами серы: - S - S -) не менее активен, а амино-этилизотиуроний (сокращенно АЭТ) даже превосходит цистеамин. Оба этих препарата дают более продолжительный (до 1 - 2 часов) защитный эффект, могут вводиться через рот и применяться в клинических условиях для ослабления побочных реакций у больных при лучевой терапии злокачественных опухолей.
Нужно учесть, что теоретические представления, которые легли в основу известных опытов Баррона и послужили толчком к испытанию противолучевых свойств сульфгидрильных соединений, в последующие годы претерпели серьезные изменения. Прежде всего оказалось, что те самые тиоловые ферменты, которые Баррон облучал в пробирках, совершенно иначе ведут себя в организме. Под влиянием даже смертельных доз радиации их активность не снижается. Наоборот, в ряде случаев в результате облучения наблюдалось увеличение их активности. Этот факт никак не вяжется с концепцией Баррона.
Однако защитное действие содержащих серу соединений было открыто. Пришлось срочно подводить под старую крышу новые стены, подыскивать новое объяснение фактам, обнаруженным на базе старой, ошибочной концепции. Теперь большинство ученых полагают, что механизм защитного действия соединений типа цистеина и цистеамина сводится к перехвату активных радикалов "на подходе" к белкам и другим биополимерным структурам. Благодаря сульфогидрильным группам эти вещества легко реагируют с любыми окислительными агентами. Окисляясь сами, они при этом обезвреживают, инактивируют свободные радикалы и перекиси, уменьшая их разрушительное действие на биополимерные структуры клетки.
Норвежские исследователи Элдьярн и Пиль предложили новую и оригинальную гипотезу защитного действия тиоловых соединений. Им удалось показать, что при введении в организм эти соединения вступают в связь с белками, а именно с их сульфогидрильными группами, образуя смешанные дисульфиды:
Сульфогидрильные группы белков, вступившие в такую временную связь, не боятся окисляющего действия свободных радикалов. Многие ученые в своих исследованиях подтвердили эту гипотезу. Так, советским радиобиологам В. Г. Яковлеву и Ф. Ю. Рачинскому с помощью меченого цистеамина (содержащего радиоактивную серу) удалось получить прямые доказательства образования смешанных дисульфидов белков и цистеамина.
Однако противолучевые вещества, содержащие - SH-группы, в опытах вне организма дают защиту полимеров, не содержащих серы, в том числе и нуклеиновых кислот; по-видимому, они защищают ДНК и в условиях организма. Это их действие нельзя объяснить с помощью теории образования смешанных дисульфидов.
В последние годы Бак и Александер выдвинули новые теоретические представления, позволяющие лучше понять механизм защитного действия тиоловых препаратов. Придавая особенно важное значение собственным биохимическим реакциям клеток организма на воздействие радиации, ученые пришли к выводу, что образование смешанных дисульфидов между введенным защитным препаратом и клеточными белками действительно имеет место, но это лишь первый шаг в механизме защиты. Вступив в соединение с белками клеток, защитные препараты оказывают сильное влияние на внутриклеточные процессы, вызывая набухание митохондрий, повышение проницаемости их мембран. Часть ферментов и более просто устроенных веществ выходит из митохондрий в протоплазму клетки и оказывает сильное влияние на все процессы ее жизнедеятельности.
Введение защитного вещества вызывает, таким образом, своего рода "биохимический шок" клетки, серьезную перестройку ее внутренней организации. Весь комплекс изменений или во всяком случае их часть таковы, что существенно повышают сопротивляемость клетки действию радиации, ее устойчивость в условиях облучения. Одно из проявлений "биохимического шока", имеющее, быть может, наиболее важное значение в механизме защиты, - увеличение в клетке количества свободных - SH-групп. Исследования советского радиобиолога Э. Я. Граевского и его сотрудников показали, что увеличение внутриклеточного уровня тиоловых групп происходит лишь частично (не более чем на 25 - 35%) за счет накопления . введенного извне радиозащитного вещества. Главное значение имеет мобилизация собственных ресурсов клетки. Освобождающиеся в клетке в процессе "биохимического шока" сульфогидрильные группы обладают высокой химической реактивностью, и именно они, очевидно, дают эффект защиты, перехватывая и обезвреживая водные радикалы на подходе к белкам и нуклеиновым кислотам.
Важную роль в механизме лучевого поражения играет растворенный в жидкостях организма кислопотт. Некоторые ученые высказали предположение, что тио-ловые защитные вещества связывают не только окислительные радикалы, но и кислород, уменьшая тем самым "кислородный эффект" облучения. Если цистеин связывает кислород и тем самым оказывает защитное действие, увеличение давления кислорода во вдыхаемом воздухе должно уменьшить его защитный эффект. И действительно, с помощью кислорода под давлением удалось снять противолучевое действие цистеина. Кислород под давлением, кстати говоря, совершенно самостоятельно вызывает повреждения, очень сходные с лучевыми.
