輻射防護劑——谷胱甘肽
谷胱甘肽 (GSH) 是最豐富的細胞內(nèi)非蛋白質(zhì)硫醇，它參與許多細胞功能，包括氧化還原穩(wěn)態(tài)緩沖。
細胞放射敏感性已被證明與內(nèi)源性谷胱甘肽水平呈負相關。很多試驗研究了GSH 作為輻射或外源化學物質(zhì)引起的細胞損傷的保護劑的潛在作用，作為一種抗氧化劑，GSH 也被認為是一種輻射防護劑。
2023年8月24日，日本正式將福島第一核電站核污水排入大海，核污染水里含高達64種核放射性元素，并且七成以上都是超標的，而且是多核素設備難以完全處理掉的。
▲日本排放核污水
美國伍茲霍爾海洋研究所稱，核污水中含碘-129、鍶-90、釕-106、碳-14等放射性元素。
福島核污水中的放射性物質(zhì)含量之高相當危險，存在損害人類DNA的潛在危險。其中，碘-129可以導致甲狀腺癌，鍶-90更被世界衛(wèi)生組織列入一類致癌物清單，易致白血病。
報道稱，中國地質(zhì)大學海洋學院劉恩濤指出，“人類處于食物鏈金字塔的頂端，海鮮等生物富集的放射性元素，會通過食物鏈的傳遞影響到人類?！?/span>
分析稱，人類通過食用海產(chǎn)品，間接地攝取海水中的各種放射性同位素。實驗證明，如果長期、大量食用放射性污染海產(chǎn)品，有可能使體內(nèi)放射性物質(zhì)積累超過允許量，引起慢性射線病等疾病，造成血器官、內(nèi)分泌系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等損傷。
此次排放核污水，日本太平洋沿岸海域?qū)⑹艿接绊?，尤其是福島縣周邊局部水域，之后污水還將會污染東海。日本周邊的國家，將不可避免地受到影響。
德國一海洋科學研究機構稱，從排放之日起，放射性物質(zhì)57天就將擴散至太平洋大半?yún)^(qū)域，3年后美國和加拿大就將受影響。
以放射性物質(zhì)銫為例，日本原子能研究開發(fā)機構曾對半衰期約為30年的放射性銫的擴散情形進行計算機模擬演算，發(fā)現(xiàn)其順著海流5年將到達北美；10年會隨著洋流又回到亞洲東部；30年后，會幾乎擴散到整個太平洋。
核輻射是指在原子的核反應過程中如裂變、衰變釋放出的不同能量粒子和電磁輻射，其作用于物質(zhì)可引起電離和激發(fā)，由此產(chǎn)生生物學效應，故屬于電離輻射，放射性物質(zhì)就是產(chǎn)生核輻射的其中一種來源。
電離輻射對細胞具有直接、可測量的有害影響，包括增加活性氧 (ROS)、產(chǎn)生單鏈 DNA 斷裂 (SSB) 和雙鏈 DNA 斷裂 (DSB) 。
自從人們認識到電離輻射可能對生物分子造成損害以來，輻射防護領域的發(fā)展確實與電離輻射的使用密切相關。對于作為輻射防護劑的試劑，它必須在輻射時存在以與通過自由基清除機制產(chǎn)生的自由基競爭。眾所周知，輻射防護劑除了清除自由基的能力外，還可以發(fā)揮一般的抗氧化活性。輻射防護劑可通過其對 DNA 損傷、脂質(zhì)過氧化、蛋白質(zhì)損傷和細胞周期調(diào)節(jié)的影響來減少致癌和致畸。
▲輻射誘導的 DNA 損傷和修復受細胞 GSH 水平的調(diào)節(jié)
細胞暴露于電離輻射會導致活性氧的產(chǎn)生，從而導致細胞抗氧化劑儲備的耗盡，其中最顯著的是 GSH。
▲還原型谷胱甘肽作為保護劑的作用總結
GSH 的抗氧化功能通過與活性氧直接相互作用或向其他氧化還原系統(tǒng)提供電子來表達，例如谷胱甘肽過氧化物酶 (GPX) 和谷氧還蛋白 (GRX)。
除了抗氧化和電子供給之外，GSH 還需要維持動物體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)，例如通過與毒物形成結合物和抑制細胞凋亡來解毒。
電離輻射引起的 DNA 雙鏈斷裂是嚴重的損傷，如果未修復或修復錯誤，可能會導致染色體畸變、細胞死亡以及突變和細胞轉化。已有研究證明GSH可能是細胞修復DNA損傷和抵抗細胞死亡能力的重要決定因素。
傳統(tǒng)上，細胞核中的 GSH 被認為是 DNA 和 DNA 結合蛋白免受氧化應激和輻射誘導損傷的保護劑，研究表明，外源添加 GSH 可以有效減少輻射引起的微核和不同系統(tǒng)中的染色體畸變。
GSH 在防止氧化劑和電離輻射引起的 DNA 損傷以及在細胞周期進展期間將核蛋白保存在基因轉錄的還原環(huán)境中發(fā)揮著重要作用。
已發(fā)表的報告表明細胞中的 DNA 修復依賴于 GSH。GSH 作為單一藥物，被發(fā)現(xiàn)可以影響 DNA 損傷和修復、氧化還原調(diào)節(jié)和多種細胞信號傳導途徑。
多個研究證明GSH 不僅可以作為輻射保護劑，防止DNA 損傷，還可以作為 DNA 修復活性的調(diào)節(jié)劑。
▲GSH 增加可拯救細胞免受電離輻射介導的損傷
▲谷胱甘肽可防止 X 射線通過谷胱甘肽化引起的 DNA 損傷
▲GSH 可用于保護 γ 輻射誘導的 DNA 損傷
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