Экология
региональное природопользование

Жизнедеятельность

Моделирование молекулярной стадии онкогенеза на щелочногалоидном кристале

Изменение электромагнитной ситуации в биосфере приводит к увеличению физической неравновесности биосистем, например счет возникновения избыточного (связанного или свободного) аряда. В этом случае возрастает роль электромагнитных флуктуации, способных вывести систему из динамически устойчивого неравновесного состояния, характерного для живых систем.

Анализ данных практической онкологии показал, что возникновение ряда опухолей у человека, например лейкоз, рак печени, рак носоглотки и др., может быть связано с электромагнитным воздействием на дефектную подструктуру биологической клетки. В частности, экспериментально установлено, что начальные молекулярные аспекты вирусного онкогенеза обусловлены нарушением структуры ДНК клетки, перерожденной в результате обменного взаимодействия с фотоиндуцированными структурными изменениями, происходящими в ДНК вируса. Однако данных о механизме работы природного онковируса, изменяющего структуру ДНК клетки так, чтобы она стала способной самостоятельно вырабатывать онкогенный белок, нет.

Не учитывая накладывающиеся друг на друга трудно контролируемые причины, инициирующие онкогенез, рассмотрим простейший случай, когда основной причиной, обусловливающей работу онковируса, является воздействие актиничного электромагнитного излучения (ЭМИ).

Основываясь на вирусогенетической причине перерождения клетки, такое рассмотрение может быть применено к ряду ДНКсодержащих вирусов, например аденовирусам, герпесвирусам, паровавирусам, гепаднавирусам и поксвирусам. Эти вирусы характеризуются сходством по морфологическим признакам, реакциям электромагнитное облучение, репродукции и др. Их основные физические составляющие: С, Н, N, Р, О, углеводы и липиды. Заученная форма большинства онковирусов, обнаруженная на срезах биоткани под электронным микроскопом, показывает шаровую симметрию с линейными размерами от 30 до 260 нм. Известно, что практически все онковирусы термически нестабильны и разрушаются при температурах от 50 до 70 °С в зависимости от вида онковируса.

«Низкая» температура разрушения свидетельствует о слабы молекулярных связях, прежде всего во внешних областях онковируса, и указывает на возможность образования электрически активных ионов и свободных электронов при электромагнитных и температурных флуктуациях. Раскрыть механизм вирусогенетиче ского онкогенеза можно попытаться путем создания искусственного структурного образования по форме, размерам и химическим связям подобного онковирусу.

Подвергнув модель онковируса электромагнитным и термическим воздействиям в тех же диапазонах электромагнитных полей и температур, при которых замечено изменение структуры онковируса, можно судить о механизме начальных стадий онкогенеза. В вируссодержащей клетке равновероятно могут возбуждаться как ДНК онковируса, так и ДНК клетки, однако если есть способствующие факторы, например температура, сдвигающая равновесие обменных процессов (вирус — клетка) в сторону вируса, то последний начнет активнее взаимодействовать с клеткой и переводить ее ДНК в качественно новое состояние. Выделив одну часть процесса, а именно работу онковируса, при условии, что идет синхронное перерождение ДНК клетки, можно смоделировать молекулярную стадию вирусогенетического онкогенеза на объектах неживой природы, чувствительных к УФИ того же спектрального диапазона, что и биологическая клетка, в которых можно искусственно создать модель онковируса. Такими объектами являются щелочногалоидные монокристаллы.

Подготовка модельных образцов заключалась в отжиге кристаллов в специальной титановой ампуле в течение 6 ч в парах Na при температуре 650 °С с последующим медленным охлаждением (в течение 24 ч) до комнатной температуры. В результате проведенной термообработки в спектре оптического поглощения обоих типов кристаллов появляется коротковолновая полоса поглошения в NaCl(l) 220—280 нм, а в NaCl(2) 240—330 нм, ответственная за возникновение чувствительности кристаллов к биологически активному УФИ. После такой обработки («очувствления») в матрице кристалла создается стабильный при комнатной температуре центр электромагнитной чувствительности (ЦЭЧ), представляющий локальное дефектное образование сферической материи на основе иновалентных примесей ионных и катионных вакансий и электронов. Где составляющие ЦЭЧ удерживаются за счет сил кулоновсковзаимодействия. При воздействии на кристалл ЭМИ происходит его перестройка, проявляющаяся в 11 зцикновении центров окраски (ЦО), при этом по спектрам можно расшифровать механизмы протекания электроноионных преобразований. Механизм образования ЦЭЧ в ЩГК раскрыть различными методами.

Специально введенные примеси в кристаллы систематизируют и перераспределяют составляющие элементы скопления, сознавая упорядоченные участки второй фазы, определенной формы. Например, известно, что в кристаллах, легированных двухвалентной катионной примесью, образуются включения второй фазы сферической симметрии, окруженные оболочкой декорирующих частиц серебра, отличных от плотности и размеру от частиц серебра в центре включения. В данном случае структура ЦЭЧ представляет типичный участок второй фазы, создаваемый примесями и режимом термообработки. Специфика этого участка в отличие от «классической» второй фазы заключается в высокой электромагнитной чувствительности в ультрафиолетовой области спектра, обусловленной повышенной концентрацией заряженных точечных дефектов.

Анализ кинетики образования ЦО в результате воздействия УФИ в полосе поглощения ЦЭЧ показал, что в NaCl идет одностадийный процесс образования простейших электронновакансионных центров, при этом линейный размер ЦЭЧ не меняется и составляет 40 нм. В NaCl при облучении УФИ идет многостадийный процесс: сначала образуются элементарные центры, затем происходят их агрегация и разрастание ЦЭЧ за счет объедиНения агрегатных ЦО с продуктами фотоиндуцированного распаДа примесных образований со слабыми связями. Увеличение размеров ЦЭЧ происходит в пределах от 40 до 210 нм.

Общее свойство кристаллов NaCl(l) и NaCl(2) заключается в том, что после 2минутного экспонирования УФИ при комнатной температуре идет накопление только центров. Этот процесс обратим, и после 2минутной выдержки при 70 °С первоначальная структура ЦЭЧ восстанавливается в обоих случаях (кристаллы
обесцвечиваются), размер ЦЭЧ не меняется. Увеличение времени экспонирования у NaCl(l) приводит к увеличению концентрации до 1018 см3, то есть вырабатываются все ЦЭЧ. При этом ЦЭЧ в ЩГК может изменять свое состояние результате электромагнитного, температурного или комплексного воздействия, что сопровождается люминесценцией в ближнее УФ видимом и ИКдиапазонах спектра.

С другой стороны, после таких же воздействий структурные нарушения в онковирусах и биологических макромолекулах, изменяя свое состояние, порождают биолюминесценцию в тех же спектральныхдиапазонах, чтой люминесценция в ЩГК.

Если рассматривать только электромагнитное воздействие, то и в ЦЭЧ, и в онковирусе за стадией возбуждения в последующих темновых процессах инициируются схожие физикохимические превращения. Последовательность этих превращений вписывается в единую схему: поглощение ЭМИ активным центром и образование электронновозбужденных состояний миграция энергии электронного возбуждения появление первичных радиационных продуктов » темновые физикохимические превращения » конечный продукт. В обоих случаях прослеживается тенденция влияния процессов микроуровня (онковирус, ЦЭЧ) на макроуровень (клетка, матрица ЩГК). Это влияние проявляется в изменении свойств и структур клетки и матрицы ЩГК в целом, фиксируемом по измерению структурночувствительных характеристик.

Механизм работы ЦЭЧ в ЩГК, не со>каших водной составляющей, при температуры или ЭМИ имеет характер Возникновение и исчезновение изменений структуры онковируса на ранней стадии (водная составляющая находится в связанном состоянии) имеет обратимый характер, обусловленный либо температурным, либо ЭМвоздействием. Окончание обменного взаимодействия вируса и клетки. Законченная организация онковируса и обновленной ДНК клетки, способной самостоятельно синтезировать онкогенный белок. Необратимое качественное изменение фототермических продуктов ЦЭЧ опровождается увеличением размеров с последующим выпадением квазиметаллических частиц в матрице ЩГК.

Устойчивость радиационных продуктов в каждом облучаемом объекте определяется исходными условиями. Например, «работа» ЦЭЧ в ЩГК, определяется четырьмя факторами: предысторией кристалла, спектром действующего излучения, временем его действия и температурой. В биологической клетке эти же факторы определяют эффективность возникновения молекулярных преобразований, создающих электронновозбужденные состояния на уровне вирусной ДНК.

Исходя из различных особенностей структурночувствительных характеристик кристаллов NaCl(l) и NaCl(2), можно отметить, что для раскрытия механизма обратимых электронноионных процессов в качестве модели целесообразно использовать кристалл NaCl(l), изучая динамику и кинетику образования и изменения состояния ЦЭЧ. В этом случае можно считать, что ЦЭЧ в NaCl является аналогом инфекционного вируса, когда нуклеиновая кислота вируса работает в одну сторону, а именно подавляет Работу ДНК клетки и самостоятельно синтезирует вирусный белок; в результате клетка повреждается и гибнет.

С другой стороны, ЦЭЧ в NaCl можно считать аналогом онковируса. В этом случае идут более сложные процессы. В частности, нуклеиновая кислота вируса не подавляет синтез клеточных белков, его потенция даже возрастает. Однако уклеиновая кислота онковируса постепенно инкорпорируется в клетке, что в итоге вызывает перерождение ДНК клетки.

Особенно важно понять, как незлокачественное состояние переходит в злокачественное, а именно, где граница между инфекционным вирусом и онковирусом, или как в модельном варианте.

Открытым для онкогенеза остается вопрос о механизме передачи генетической информации от ДНК онковируса к ДНК клетки. Как это происходит, можно понять на примере «очувствленного» ЩГК, где локальные дефектные встройки, объединяющие катионную или анионную подрешетку с вакансионными ассоциациями, при характеристических температурах претерпевают фазовые переходы. При этом возникают электроннофононные возбуждения, распространяющиеся в решетке в виде искажения кулоно ского потенциала, приводящего к изменению энергии решетки в целом, а особенно в местах с ослабленной связью, где существено облегчаются собственные структурные перестройки. Этот эффект простейшего вида наследственности может объяснить изменение электронноионных перестроек в ДНК клетки, определяющего ее перерождение, обусловленное фотостимулированным збуждением ДНК онковирусов.

Необходимо отметить, что в принципе возможна и собственная фотостимулированная перестройка ДНК клетки (без участия ярусной ДНК), однако эта ситуация выходит за рамки вирусогейеТической модели онкогенеза и здесь не рассматривается.

Таким образом, можно считать, что злокачественное перерождение клетки начинается с частичных изменений структуры онковирусов при воздействии ЭМИ. В частности, действие флуктуационных ЭМИ (УФИ «С») обеспечивает усиление процессов перестройки зарядовых компонент ионного гомеостаза (ионов, макромолекул) прежде всего в дефектных областях, к которым относится геном онковируса. В то же время в состояниях, близких к равновесным, в бездефектных областях зарядовая компонента слабо реагирует на случайные вариации свободной энергии.

В общем случае при фазовых переходах функция ( описывающая состояние дефектной подсистемы, быстро затухает, однако при фазовых переходах приобретает дальнодействующий характер, что эквивалентно вовлечению в процесс перестройки ранее не участвовавших компонентов ионного гомеостаза при электромагнитном или термическом воздействии.

В данном случае под фазовым переходом следует понимать комплексный процесс, при котором возможны молекулярные перестройки в онковирусе в результате локальных температурных скачков, возникающих при многочисленных биологических процессах. Поскольку спектр процессов достаточно широк, то и возникновение «нужной» температуры является вполне вероятным. Следовательно, температурный фактор («структурная» температура перестройки) как бы постоянно присутствует, и определяющим в Реализации «фазового перехода» можно считать действия активного ЭМИ.

Стадийность вирусного онкогенеза по характеру ЭМ и термоивационного действия можно представить тремя процессами:
1) частичное изменение структуры онковируса, приводящее к 3Данию обновленной ДНК клетки (молекулярная стадия);
2) динамика структурных особенностей развития опухолевой и (клеточная стадия);
3) образование опухолевого узла из отдельных клеток (меж^т точное взаимодействие).

Каждая стадия характеризуется своими термодинамическим и ЭМ-параметрами, в частности первая из них (молекулярная) в условии, что идет фототермическое преобразование онковирус, может быть представлена квазифотохимической реакцией.

Поскольку большинство известных онкогенных вирусов имеет симметрию, близкую к шаровой, с размерами 40—260 нм, например аденовирусы, лейкемические вирусы и ряд других, окруженные двойным электрическим слоем, то механизм начальной стадии онкогенеза может быть сопоставим с механизмом работы ЦЭЧ в ЩГК подобной структуры и размеров. Изменение структуры вируса можно объяснить тем, что одновременно с температурными флуктуациями и возбуждением вируса на электромагнитном уровне в его структуру могут встраиваться, например, ионы ОН, О2 и др., появившиеся при химическом, термическом или комплексном воздействии на клетку, помогающие интеграции гена вируса с геном клетки.

В ЩГК, где водная составляющая находится в диссоциированном состоянии и имеются другие электрически активные ионы примеси, ЦЭЧ может претерпевать серию метастабильных изменений при действии различных температур и ЭМИ и, наконец, необратимое изменение — образуется квазиметаллический центр (КМЦ). При этом динамика проходящих процессов отслеживается появлением на разных этапах соответствующих центров окраски (F, F+2, Xn и т. д.). Этот факт послужил основной идеей для моделирования молекулярной стадии вирусогенетического онкогенеза с помощью ЦЭЧ в ЩГК, поскольку появляется уникальная возможность поэтапно проследить механизм трансформации ковируса.

Появление КМЦ в ЩГК для биологической клетки равносильно окончанию процесса структурных изменений онковирус. Можно предположить, что при продолжительном воздействии на онковирус электромагнитного широкополосного сигнала (ШПС) на базе его ДНК создается спектр генных структур, спос°бных перестраиваться таким образом, что происходит их интенция с геном клетки, создается качественно новая генная структура ДНК клетки.

<Биологическое действие неионизирующих ЭМИ
Главная   |   Поля   |   Жизнедеятельность   |   Природопользование   |   Безопасность   |   Карта сайта
2008-2015 © p0d.ru, E-mail:info@p0d.ru