Published 1993 | Version v1
Book

Radiation effects on lipid membranes

Creators

  • 1. Konstanz Univ. (Germany). Fakultaet fuer Biologie

Description

Biological membranes represent complex structures of great importance for many cellular processes. This applies, above all, for the cellular energy metabolism and for the inter- and intracellular signal transfer. The present report concentrates on ion channels in artificial lipid membranes, which have proved to be excellent models of biological membranes. They allow - by application of very sensitive electrical methods - the functional characterization of single channels. In comparison to native biological membranes the studies may be performed under better defined experimental conditions. So far our investigations have concentrated on model-channels, the structure of which has been sufficiently characterized by detailed studies over more than two decades. The interaction of radiation-induced free radiacals (from water radiolysis) with ion channels may lead to complete inactivation of the latter. The range of doses necessary for the inactivation of ion channels formed by gramicidin A and amphotericin B extends from a few cGy up to several Gy. In the case of the polyene antibiotic amphotericin B an inverse dose rate effect has been observed. It has been interpreted - similar to radiation induced lipid peroxidation - by a radical chain mechanism which gives rise (at sufficiently low dose rate) to substantial functional changes of the channels in the low dose region. One cannot exclude at present that radiation-induced membrane damage -via an interaction of products of lipid peroxidation with DNA - may also have consequences for the integrity of the genetic substance. (orig.)

Abstract (German)

Biologische Membranen stellen komplexe Strukturen dar, die fuer viele zellulaere Vorgaenge ausserordentlich wichtig sind. Dies gilt vor allem fuer die Bereiche des Energiestoffwechsels und des inter- und intrazellulaeren Signaltransfers. Im vorliegenden Beitrag wird ueber Untersuchungen an Ionenkanaelen in kuenstlichen Lipidmembranen berichtet, die sich als Modelle biologischer Membranen sehr bewaehrt haben. Sie gestatten durch Anwendung ausserordentlich empfindlicher elektrischer Nachweismethoden die funktionelle Charakterisierung einzelner Kanaele. Im Vergleich zu nativen biologischen Membranen koennen diese Untersuchungen unter besser definierten experimentellen Bedingungen durchgefuehrt werden. Unsere Arbeiten haben sich bisher auf Modellkanaele konzentriert, deren Struktur durch eingehende Untersuchungen ueber 2 Jahrzehnte gut bekannt ist. Die Wechselwirkung strahleninduzierter freier Radikale (aus der Wasserradiolyse) mit Ionenkanaelen kann zu vollstaendiger Inaktivierung der Kanaele fuehren. Die Inaktivierungsdosen der durch die Antibiotika Gramicidin A und Amphotericin B gebildeten Kanaele liegen im Bereich einiger cGy bis einiger Gy. Im Falle des Polyenantibiotikums Amphotericin B wurde hierbei ein inverser Dosisrateneffekt beobachtet, der - aehnlich wie die strahleninduzierte Lipidperoxidation - durch einen Radikalkettenmechanismus gedeutet wurde und der (bei hinreichend niedriger Dosisrate) zu erheblichen Funktionsveraenderungen der Kanaele im Niederdosisbereich fuehrt. Es ist prinzipiell nicht auszuschliessen, dass sich strahleninduzierte Membranschaeden - ueber eine Wechselwirkung von Folgeprodukten der Lipidperoxidation mit der DNA - auch auf der Ebene der genetischen Substanz bemerkbar machen. (orig.)
Part of:
Environmental radioactivity, radioecology, radiation effects. Vol. 2. Proceedings

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Strahlenwirkungen an Lipidmembranen

Publishing Information

Publisher
Verl. TUeV Rheinland.
Imprint Place
Koeln (Germany)
ISBN
3-8249-0169-2
Imprint Title
Environmental radioactivity, radioecology, radiation effects. Vol. 2. Proceedings
Imprint Pagination
425 p.
Series
Publikationsreihe Fortschritte im Strahlenschutz.
Journal Page Range
p. 841-842.
ISSN
1013-4506

Conference

Title
Environmental radioactivity, radioecology, radiation effects.
Original Conference Title
25. Jahrestagung des Fachverbandes fuer Strahlenschutz e.V. (FS): Umweltradioaktivitaet, Radiooekologie, Strahlenwirkungen
Acronym
25. annual meeting of Fachverband fuer Strahlenschutz e.V. (FS)
Dates
28-30 Sep 1993.
Place
Binz auf Ruegen (Germany).

Optional Information

Notes
Imprint:Umweltradioaktivitaet, Radiooekologie, Strahlenwirkungen. Bd. 2. Tagungsbericht.
Secondary number(s)
FS--93-67-T.