Корогодин Владимир Иванович

Владимир Иванович Корогодин родился 4 января 1929 г в г Донецке на Украине. Школу окончил в 1947 г в Полтаве после чего поступил в Московский государственный университет на физический факультет. В 1948 г он перешел на биологический факультет, который окончил по кафедре генетики в 1952 г. Отработав год зоотехником-оленеводом на Крайнем Севере в Межобластной комплексном землеустроительной экспедиции, он в 1953 г вернулся в Москву и поступил старшим лаборантом на только что организованную кафедру биофизики биологического факультета МГУ. По совету заведующего кафедрой проф. Б.Н. Тарусова он занялся проблемой действия ионизирующих излучений на живые клетки. Поработав с разными биологическими объектами, В.И. Корогодин остановился на дрожжевых организмах. Основания для этого были следующие. Дрожжи - одноклеточные эукариоты имеющие половой процесс и способные существовать как в гаплоидном так и в диплоидном и полиплоидном состояниях. Каждая жизнеспособная клетка после двух трех суток инкубации на твердой питательной среде образует макроколонию, видимую невооруженным глазом, что чрезвычайно облегчает процедуру определения кривых выживания, т.е. зависимости выживаемости от дозы облучения, и, следовательно, проведение экспериментов по радиобиологии клеток.
Изучая колонии, вырастающие из облученных дрожжей, В. И. Корогодин в1956 г обнаружил "эффект дорастания" - задержку роста колонии из облученных клеток. Микроскопируя препараты, он в следующем году обнаружил, что летально поврежденные клетки погибают не сразу, без деления (как считалось раньше), а спустя несколько циклов размножения, образуя разные формы "инактивации". В том же году, проверяя одну из гипотез своего руководителя проф. Б. Н. Тарусова, он установил, что если облученные клетки помещать на питательную среду не сразу после облучения, а выдерживая их предварительно то или иное время в непитательной среде, то процент выживающих клеток {т.е. клеток, образующих макроколонии) возрастает. В специальных экспериментах В.И. Корогодин совместно с Т.С. Малютиной показал, что это возрастание выживаемости является результатом "эффекта восстановления" - восстановления облученных клеток от летальных последствий облучения. В то время общепризнанным было мнение что живые клетки не способны восстанавливаться от повреждений, вызываемых ионизирующими излучениями. Этим якобы действие на клетки ионизирующих излучении коренным образом отличается от действия ультрафиолетовых лучей, после которых возможна фотореактивация. Лишь после работ В.И. Корогодина появились публикации Н.В. Лучника (СССР), Т. Альпер (Англия), Р.Ф. Кимбола (США) и других авторов, показывающие реальность пострадиационного восстановления самых биологических объектов: клеток растений, бактерий, инфузорий, клеток млекопитающих в культуре и др. В 1972 г. за доказательство реальности пострадиационного восстановления клеток В.И. Корогодину был выдан диплом на открытие (№ 115) с приоритетом от марта1957 г.
Вскоре В.И. Корогодин вместе с Э.М. Карабаевым установили, что пострадиационное восстановление происходит только при оптимальной для жизнедеятельности клеток температуре и при осуществлении дыхания или брожения: химические реактивы, подавляющие энергетический обмен клеток, подавляют и пострадиационное восстановление. А вместе с китайской студенткой Лю Айшень было показано, что восстановление не наблюдается у гаплоидных дрожжевых клеток.
Владимир Иванович Корогодин. К 70-летию со дня рождения. Дубна, ОИЯИ, 1998.
В 1960 г. В.И. Корогодина пригласили работать в биологический отдел Института атомной энергии им И.В. Курчатова. Пробеседовав с заведующим этим отделом четыре часа, В.И. Корогодин подал заявление об увольнении - и остался без работы. Однако через несколько дней ему позвонил проф. Н.П. Дубинин и предложил вместо себя заведовать лабораторией биофизики в Институте фитопатологии МСХ СССР в поселке Голицыне под Москвой. Там В.И. Корогодин проработал около двух лет, продолжая изучать закономерности пострадиационного восстановления дрожжевых клеток разной плоидности после действия ионизирующих излучений и ультрафиолетовых лучей. Было установлено, что темновое восстановление (без действия видимого света) происходит после обоих видов излучений, но наблюдается только у диплоидных и полиплоидных (но не гаплоидных) клеток. Мало того, совместно с В. Билуши им было показано, что дрожжевые клетки могут восстанавливаться как после облучения гамма лучами, так и после облучения альфа частицами, хотя интенсивность восстановления в этих случаях несколько различается. Позже эти данные были воспроизведены американскими авторами - Р. Хейнсом и другими. Тогда же В.И. Корогодин совместно с Е.Н. Кабаковым установил, что хотя после ионизирующих излучений возникают как обратимые, так и необратимые первичные повреждения, после ультрафиолетового света обратимыми являются практически все элементарные лучевые повреждения, но в ходе самого восстановления (или фотореактивизации) часть этих повреждений переходит в необратимые состояние.
Следует заметить, что представления о необратимости лучевых повреждении клеток хорошо согласовывались с "классической" точкой зрения, согласно которой элементарными летальными для клеток лучевыми повреждениями являются генные мутации. Вероятность возникновения летальных генных мутации весьма мала, что еще в 1935 г. было показано Н.В. Тимофеевым Ресовским с соавторами. Было очень заманчиво обсудить опыты по восстановлению с самим Н.В. Тимофеевым-Ресовским.
Еще работая на кафедре биофизики МГУ в 1956 г В.И. Корогодин познакомился с Н.В. Тимофеевым-Ресовским, а в 1958 г., после защиты кандидатской диссертации приехал в его лабораторию на озере Большое Миассово на Южном Урале и выступил там с докладом. Тотчас же по предложению Н.В. Тимофеева-Ресовского была организована группа проверки экспериментов по пострадиационному восстановлению дрожжей. Все результаты опытов полностью подтвердились. Сам же В.И. Корогодин решил свою дальнейшую работу связать с Н.В. Тимофеевым-Ресовским.
В конце 1961 г. В.И. Корогодин был приглашен заведовать лабораторией радиобиологии клеток и тканей в Институт медицинской радиологии АМН СССР, организованный академиком Г.А. Зедгенидзе в г.Обнинске недалеко от Москвы, куда и переехал в начале 1962 г. Созданная им лаборатория просуществовала до1972 г входя в отдел радиобиологии и генетики которым заведовал Н.В. Тимофеев-Ресовский. За эти годы совместно с Ю.Г. Капульцевичем В.И. Корогодин закончил математический анализ процесса пострадиационного восстановления клеток и приступил к изучению факторов, обусловливающих существование разных форм инактивации, эффекта дорастания, эффекта восстановления и зависимость этих феноменов от плоидности клеток. В 1966 г В.Н. Корогодин защитил докторскую диссертацию, а в 1970 г ему было присвоено звание профессора.
В конце 60 х годов В.И. Корогодин совместно с К М Близних и Ю.Г. Kaпyльцевичем, обнаружил еще одно явление, четко связанное с плоидностью клеток получившее впоследствии название "каскадный мутагенез". Оказалось, что если рассевать клетки из колоний, вырастающих из облученных диплоидных дрожжей, то вновь образующиеся колонии не только обнаруживают эффект дорастания, как и тотчас после облучения, но и формируют колонии разных размеров и формы. Если для рассева брали мелкие колонии вырастающие в предыдущем рассеве, то феномен воспроизводился после десятков пассажей на протяжении многих лет. Это наблюдалось только у диплоидных клеток, но не у гаплоидных, облученных в стационарной фазе роста.
Стало окончательно ясно, что форма кривой выживания (точнее, отсутствие плеча у кривой выживания гаплоидных клеток и его наличие у диплоидных и полиплоидных), разнообразие форм инактивации, наличие эффекта дорастания и каскадного мутагенеза, а также способность к пострадиационному восстановлению тесно связаны с фактором плоидности - все это наблюдается после облучения диплоидных и полиплоидных клеток и не наблюдается у гаплоидных. Возникло предложение, что с этим же связана более высокая радиорезистентность диплоидных клеток по сравнению с гаплоидными, хотя количество ядерного материала, т.е. размеры мишени, у гаплоидных клеток в два раза меньше, чем у диплоидных, и, согласно теории мишени, первые должны быть более радиорезистентными, чем вторые. Но чтобы убедиться в этом окончательно, требовались специальные эксперименты.
Дело в том, что до тех пор все такие работы проводились на диплонтах - природных диплоидных дрожжах и искусственно полученных и них гаплоидных. Возникало опасение, что именно искусственность таких гаплоидов и обусловливала все перечисленные выше их радиобиологические особенности. Требовалось провести такие же эксперименты на реципрокной системе дрожжей - на природных гаплоидных клетках и искусственно полученных из них диплоидных, т.е. на так называемых гаплонтах. Но чтобы провести эти работы, нужны были специалисты по генетике дрожжей, владеющие соответствующими методиками. Из литературы В.И. Корогодин выяснил, что два таких специалиста работают в Москве, в Институте генетики и селекции промышленных микроорганизмов. Договорившись с директором этого института проф. С.И. Алиханяном об организации лаборатории генетики и селекции дрожжей, В.И. Корогодин переходит на работу в этот институт и в 1972 г переезжает в Москву. В 1974 г он уже располагал тремя парами штаммов дрожжей разных видов: природными гаплоидами и искусственно полученными из них диплоидными штаммами.
Эксперименты показали, что такие штаммы ведут себя совершенно иначе, чем те с которыми ранее работали во всем мире. А именно, природные гаплоидные дрожжи были примерно в два раза более радиорезистентными, чем искусственные диплоиды, хотя кривые выживания у природных гаплоидных клеток были экспоненциальные, как и у искусственных гаплоидов. Причем пострадиационного восстановления не наблюдалось ни у природных гаплоидов, ни у искусственных диплоидов. Три года работы с гаплоидными и диплоидными штаммами гаплоитов и диплонтов показали следующее.
Гаплонты не способны к пострадиационному восстановлению ни в гаплоидном, ни в диплоидном состоянии - по-видимому, у них отсутствует (или отсутствуют) какой-то (или какие-то) репарационные ферменты. Поэтому они и ведут себя так, как следует из теории мишени. У природных же диплонтов существует эффект восстановления, когда они находятся в диплоидном состоянии и тогда они более радиорезистентны, чем гаплоидные клетки. Восстановление у дрожжей происходит по рекомбинационному типу, почему для его осуществления и необходим минимум двойной набор хромосом. Восстановление - единственная причина более высокой радиорезистентности диплоидных клеток по сравнению с гаппоидными, и, можно думать, оно же является важнейшим фактором, обусловливающим высокую надежность генома таких клеток. Гибель облученных гаплоидных и диплоидных клеток происходит не за счет разных генетических повреждений, как считалось ранее, т.е. не за счет так называемых рецессивных и доминантных, летальных мутаций, а за счет повреждений одного типа - двойных разрывов ДНК, вызывающих различные нарушения хромосом .Такие хромосомные мутации являются причиной гибели облученных клеток любой плоидности .Только у гаплоидных клеток эти повреждения абсолютно летальны, и поэтому кривая выживания у них экспоненциальная, т е одноударная, а у диплоидных и полиплоидных клеток одно повреждение не является абсолютно летальным и вызывает гибель лишь с некоторой вероятностью, и для гибели таких клеток требуется несколько повреждений, или попаданий. Это обстоятельство обусловливает плечо у их кривых выживания, а также возможность их пострадиационного восстановления. Генные же летальные мутации возникают настолько редко, что практически не обусловливают никакого эффекта не только у диплоидных, но и у гаплоидных клеток. Так как для гибели облученной диплоидной клетки требуется несколько повреждений (попаданий), то отдельные повреждения вызывают у них лишь хромосомные аберрации, повышающие появление летальных секторов (тем самым обусловливая эффект дорастания), а также жизнеспособные хромосомные мутации, проявляющиеся в форме каскадного мутагенеза.
Таким образом, однотипные лучевые повреждения (двойные разрывы ДНК) и способность клеток к пострадиационному восстановлению обусловливают все особенности реакции клеток на облучение, о чем шла речь выше, а также связь этих особенностей с фактором плоидности. Можно было утверждать общебиологичность этих феноменов и их огромную роль в жизни живых организмов.
По мере изучения кривых выживания дрожжей разных штаммов, как диплонтов, так и гаплонтов, при действии на них излучений с разными физическими характеристиками все более складывалось впечатление, что эффект восстановления лежит в основе так называемой относительной биологической эффективности (ОБЭ) излучений с разной линейной передачей энергии (ЛПЭ). Создавалось впечатление, что в основе ОБЭ лежит зависимость от ЛПЭ необратимого компонента лучевого поражения клеток. Чтобы окончательно решить этот вопрос, требовались эксперименты на большом интервале ЛПЭ при использовании объектов, способных и неспособных к пострадиационному восстановлению. Технические возможности для проведения таких экспериментов имелись в нашей стране только в Дубне, в Объединенном институте ядерных исследовании (ОИЯИ). Весной 1977г. В. И. Корогодин выступает на семинаре в ОИЯИ с предложением провести такие эксперименты с целью выяснить природу ОБЭ. Это предложение получило поддержку со стороны дирекции ОИЯИ, и в конце 1977 г. В. И. Корогодин переезжает на работу в г. Дубну. Здесь он организует сектор биологических исследований (впоследствии отдел радиобиологии).
За решение проблемы ОБЭ взялся перешедший на работу в сектор Е. А. Красавин вместе с группой молодых сотрудников - выпускниками МИФИ К.Г. Амиртаевым, А.В. Глазуновым и П. Н.Лобачевским, а также молодой математик из Праги С.Козубей. Примерно через десять лет эта работа была завершена. Было действительно установлено, что решающая роль в разной биологической эффективности излучений с разными физическими характеристиками принадлежит свойству клеток спонтанно восстанавливаться от лучевых повреждений. В 1986 г. В. И. Корогодин передал сектор биологических исследований Е. А. Красавину, а сам полностью занялся научной работой.
Пока в секторе проводилась работа по проблеме ОБЭ В. И. Корогодин занимался другими задачами. Первая из них - изучение роли теории информации в биологических процессах. Вторая - изучение роли функционального состояния генов в их спонтанной мутабильности. Третья - роль глюкозной нагрузки на клетки злокачественных опухолей в их радиочувствительности. Коротко эти три цикла работ можно охарактеризовать следующим образом.
Анализ логического и математического аппаратов классической теории информации позволил выявить в ней ряд противоречии, в частности, подмену понятия информации представлениями о ее количественной мере. В работах В. И. Корогодина предлагается рассматривать информацию как "руководство к действию", как необходимый компонент информационных систем, определяющий их свойство совершать то или иное целенаправленное действие. Анализируются разные свойства информации и динамика информационных систем. Показано, в частности, что все информационные системы обладают двумя общими свойствами - аутокатализом и гетерокатализом, не зависящими друг от друга. При этом аутокатализ определяет самовоспроизведение этих систем и кодирующей их информации, а гетерокатализ - изменения, вызываемые этими системами в окружающей среде. Изменчивость самой информации определяет возможность эволюции информационных систем.
Развитие жизни на Земле рассматривается как результат аутогенеза информации. Выделяются три вида информации: генетическая, поведенческая и логическая. Всем трем видам информации присущи одни и те же свойства, но разные специфические носители. Логическая информация, в отличие oт двух первых обуславливает техногенез - развитие технических систем связи и средств производства, присущих человеческим сообществам.
Изучение роли физиологического состояния генов в их спонтанной мутабильности было выполнено совместно с В. Л.Корогодиной. Главной трудностью здесь был выбор систем генов, мутации которых можно улавливать одним и тем же способом, но которые различаются в разных условиях их функциональным состоянием. Таковыми оказались гены, контролирующие синтез аденина. Исходными были штаммы, ауксотрофные по аденину и неспособные расти на среде, не содержащей этот метаболит. Как известно, реверсии к прототрофности по аденину могут происходить двумя путями: путем образования обратных мутаций в гене, контролирующем его синтез, и путем прямых мутации в генах-супрессорах. В специальных опытах было установлено, что в условиях, при которых активность гена ade2 подавлена, этот ген образует мутации с частотами, на два порядка меньшими, чем в условиях, когда он активно работает. В то же время гены-супрессоры, активность работы которых не зависит от наличия в среде аденина, в обоих случаях мутируют примерно с одинаковыми частотами.
Несколько позже подобные результаты были получены другими авторами на бактериях (прокариотах), и феномен получил название "адаптивный мутагенез".
Третья проблема, разработка которой проводилась в основном совместно с Н.Л.Шмаковой, но осталась незавершенной, - это проблема действия глюкозной нагрузки на клетки злокачественных опухолей. Эта проблема возникла в связи со стремлением понять, почему добавление в среду глюкозы иногда повышает радиочувствительность опухолевых клеток. Эксперименты, проведенные на клетках, асцитной карциномы Эрлиха, показали, что сама по себе глюкоза не является радиосенсебилизатором, а вызывает гибель клеток независимо от облучения, если глюкозной нагрузке сопутствует гипоксия (недостаток кислорода в среде). Это, таким образом, проявление давно известного эффекта Пастера: в условиях гипоксии дыхание клеток переключается на брожение, глюкоза активно сбраживается опухолевыми клетками, в них накапливается молочная кислота и они погибают от самозакисления. Такой же эффект можно получить, снижая рН среды, в которой находятся опухолевые клетки, разными другими способами. Это очень интересное явление, свойственное только клеткам злокачественных (но не доброкачественных!) опухолей, прекрасно воспроизводимое и in vivo, и in vitro, в том числе и на человеке, как было показано в Институте медицинской радиологии АМН СССР на неоперабельной опухоли языка. Однако дальнейшее развитие этих весьма перспективных для клиники работ было прекращено в связи с обнищанием ОИЯИ и других институтов бывшего СССР.
В заключение следует остановиться еще на одной задаче, разрабатываемой В. И. Корогодиным. Она относится к радиационной экологии, которой В.И. Корогодин начал интересоваться еще во время работы на кафедре биофизики биофака МГУ. Это расчет радиоемкости экосистем и повышение радиорезистентности живых организмов под влиянием предварительного слабого облучения - так называемая радиоадаптация.
Первая работа по радиоэкологии была выполнена В.И. Корогодиным (совмест- но с А.Л. Агре) еще в 1957 г. и опубликована в 1960 г. Она касается вопроса, какое количество радионуклидных загрязнений может быть сброшено в водоем без нарушения его работы как водоема-дезактиватора. Неожиданно для В.И.Корогодина эта работа пригодилась в 1988 г. в связи с загрязнением радионуклидами каскада днепровских водохранилищ после Чернобыльской катастрофы. Как было показано совместно Ю.А. Кутлахмедовым и Г.Г. Поликарповым, количество радионуклидов, которое может вместить в себя данная экосистема без нарушения режима ее функционирования, и представляет собой меру радиоёмкости этой экосистемы.
К вопросам радиоадаптации относится способность клеток осуществлять процecc пострадиационного восстановления во время продолжающегося облучения. Еще в начале шестидесятых годов В.И. Корогодин направил своего сотрудника В.Г. Петина в Германию, где в лаборатории проф. Б.Н. Раевского он провел эксперименты по хроническому облучению покоящихся дрожжевых клеток при разных мощностях дозы и при разных температурах. Было установлено, что процессы восстановления происходят не только после прекращения облучения, но и во время лучевого воздействия, причем в обоих случаях закономерности восстановления идентичны. Эти результаты оказались важными в дальнейшем, когда проблема хронического облучения при низких мощностях доз стала особенно актуальной в связи с Чернобыльской катастрофой. В настоящее время, основываясь, в частности, и на этих результатах В.И.Корогодин вместе с В.Л.Корогодиной и Н.А.Зюзиковым стремится понять, чем обусловлено явление радиационной адаптации, когда малые мощности дозы при хроническом облучении повышают радиорезистентность клеток и организмов, что нередко сопровождается различными нарушениями иммунной системы. В основе этого феномена лежат, по-видимому, повреждения массовых структур клеток, что активирует репарационные системы, приводящие к восстановлению клеток от повреждений их уникальных (или генетических) структур.

В.И. Корогодин является:

действительным членом
Российской академии естественных наук,
членом Нью-Йоркской Академии наук,
членом Международного общества радиоэкологов