Радиопротекторы

ритикулоэндотелиальной системы с пормощью частиц угля, полестерола, латекса

или гликогена. Однако в целом механизм радиозащитного действия адаптогенов

на организм пока не выяснен. Некотрые авторы к адаптогенам причисляют АТФ и

АДФ, аденин нуклеотиды, что связано с их нормализующим влиянием на

энергетический и генетический аппараты клеток. Установлено, что

многократное 20-суточное внутримышечное введение витамина С повышало

радиорезистентность лягушек, голубей, мышей. Было замечено также, что на

радиорезистентность лабораторных животных благотворное влияние оказывает

рациональное питание, что открывает перспективы эффетивной длительной

защиты организма от летального воздействия ионизирующего излучения.

ОСНОВНЫЕ МЕТОДЫ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАДИОПРОТЕКТОРОВ

Более 20 лет в радиобиологии существует термин “идеальный

радиопротектор”, но его содержание постоянно обновлялось и обогащалось.

Считается, что основные критерии применимости радиопротекторов должны

соответствовать их целевому назначению с учетом того, как они могут

использоваться:

1) как средства индивидуальной химической защиты от внешнего

воздействия ионизирующего излучения при сравнительно

кратковременном облучении в дозах с бльшой мощьностью (например,

при ядерных взрывах, солнечных вспышках);

2) для защиты от радиации при длительном облучении в дозах с малой

мощностью (например, при прохождении радиактивного облака, при

длительных космических полетах);

3) в качестве средств, повышающих устойчивость организма к радиации

при рентгено- и радиотерапии.

Существуют различные способы оценки радиозащитной способности

противолучевых средств. При этом можно использовать такие критерии как

влияние радиации на продолжительность жизни и выживаемость.

Выживаемость животных - наиболее простой способ определения защитной

способности препарата. Обычно о защитной способности судят по разности

между выживаемостью в течение месяцев после облучения в опыте и в контроле

(в процентах), либо по отношению этих показателей (индекс эффекта).

Наиболее четкие результаты наблюдаются, как правило, при дозе, равной или

превышающей величину ЛД100. В этом случае, когда доза излучения ниже, и в

контроле погибают не все животные, а протектор характеризуется 100%-ой

эффективностью, разность между опытом и контролем уменьшается и,

следовательно, данные о защитной способности протектора будут занижены.

ФИД или ФУД - фактор изменения (уменьшения) дозы определяется по

отношению равноэффективных (по поражающему действию) доз излучения в опыте

и контроле. Это отражает общепринятое представление, согласно которому

протектор как бы снижает величину поглощенной дозы радиации. Иными словами,

реакция предварительно защищенных и затем облученных животных (клеток)

слабее, как если бы они получили меньшую, чем в контроле, дозу. Для

определения величины ФУД большое значение имеет выбор доз, для

млекопитающих чаще всего используют отношение ЛД50/30 в контороле:

[pic]

При оценке противолучевой эффективности препаратов облучение животных

с протектором (опыт) и без него (контроль) необходимо производить

одновременно. Это диктуется необходимостью строгого соблюдения правил

облучения и дозиметрии. По количественному критерию выживаемости ФУД

учитывают действие различных доз излучения.

Для практической применимости препарата необходимо сопоставление

защитных и летальных доз. Такое сопоставление включает в себя

“терапевтический индекс”, “терапевтическую широту”, “протекторный индекс”.

П.Эрлих определил терапевтический индекс как отношение минимально

активной дозы к максимально переносимой. Позднее вместо них стали

использовать полулетальную дозу и дозу, излечивающую 50% животных. В

применении к радиопротекторам Д.Томсон определил терапевтический индекс

(Т.И.) как отношение полулетальной дозы к эффективной (в защитном

отношении) дозе:

[pic]

Препараты, имеющие терапевтический индекс больше 3, относятся к

слаботоксичным.

Терапевтическую широту определяют по отношению максимально

переносимойц дозы к радиозащитной дозе препарата.

Одним из качественных показателей эффективности радиопротекторов

является протекторный индекс (I). Достоинство такого способа оценки

противолучевой активности заключается в учете, наряду со степенью защиты,

терапевтической широты их действия. Протекторный индекс выражается

следующей формулой:

[pic]

где ЛД50 - доза вещества, вызывающая гибель 50% животных,

ЭД - доза вещества, приводящая к эффекту защиты,

а - процент животных, выживших при использовании эффективной

дозы, при 100%-ой гибели животных, облученных без защиты протектором;

Существующая шкала эффективности радиопротекторов позволяет

дифференцированно оценивать эффективность последних.

Шкала эффективности радиопротекторов Таблица 1

|0 - 1 |2 -5 |6 - 10 |11 - 14 |>15 |

|Неэффективен |малоэффективен |умеренно |эффективен |высоко |

| | |эффективен | |эффективен |

Для учета токсических эффектов радиопротекторов используется

коэффициент, отражающий вероятность защиты организма от радиационной

гибели:

[pic]

где СПЖ(0,0) - средняя продолжительность жизни животных в биологическом

контроле;

СПЖ(Д0,0) - то же для животных, облученных в дозе Д0 (контроль);

СПЖ(Д0,Да) - то же для животных, облученных в дозе Д0 при

использовании средства “а” защиты в дозе Да (опыт);

Этот показатель используют в том случае, когда хотят определить какая

часть особей, подвергнувшихся действию летальной дозы радиации, может быть

защищена от гибели.

В том случае, когда исследования ведутся не на живых обьектах, а на

культурах клеток, при цитогенетическом анализе используют коэффициент

защиты А, котрый отражает вероятность эффекта защиты и выражается

отношением разности между показателями поражаемости без защиты (а) и с

применением защиты (b) к величине поражаемости без защиты:

[pic]

СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ РАДИОПРОТЕКТОРЫ

Первая попытка защитить от облучения наследственные структуры

половых клеток была сделана в 1953 г. с помощью самого: эффективного в то

время' радиопротектоpa - цистеамина (МЭА). Было проведено две серии

экспериментов с дрозофилой и мышами, в результате которых уменьшение

мутагенного действия облучения не было обнаружено.

Попытка уменьшить с помощью цистеамина мутагенный эффект облучения у

тутового шелкопряда была предпринята в 1955 г. Наряду с этим исследовался

генетический эффект цистеина, защитное действие которого против вызванной

облучением гибели было показано в 1949г. на мышах. Оказалось, что оба

препарата не уменьшают частоту радиомутаций у тутового шелкопряда.

Одновременно проводилось генетическое изучение цистеина на дрозофиле.

Защитный эффект обнаружить не удалось.

В 1955 г. был выявлен еще один радиопротектор - гуанидиновое

производное цистеамина - АЭТ. Этот препарат оказался эффективным в защите

от биологических эффектов облучения и менее токсичным по сравнению с

другими SH-про-текторами. Поэтому АЭТ неоднократно исследовали с точки

зрения его радиозащитного действия, в том числе от генетического эффекта

облучения. Так, уже в 1958 г. было изучено влияние АЭТ на мутагенный эффект

облучения у дрозофилы и установлен эффект истинной сенсибилизации вместо

защиты.

Производное АЭТ - аминоэтилизотиуромочевина. В результате ее испытаний

было обнаружено, что она не является защитным препаратом против

индуцированных облучением доминантных леталей у мышей. Авторы предполагали,

что причина полученных отрицательных результатов - низкая концентрация

препарата в зародышевых клетках в период облучения. Действительно, при

исследовании распределения цистеамина в организме мыши с помощью S35

наблюдалось неравномерное распределение протектора по органам -через 20 мин

после внутривенной инъекции концентрация препарата в семенниках была очень

низкой. Вместе с тем существовали данные о снижении стерильности облученных

животных при обработке их протекторами. Так, в одной работе обнаружено

уменьшение стерильности самок, а в другой работе - самцов облученных

мышей, которым инъецировали цистеамин. Показано, что инъекции цистеамина

крысам до облучения заметно ослабляют процесс гибели сперматогониев. Эти

факты свидетельствовали о том, что даже малое поглощение протектора

половыми клетками все-таки обеспечивает осуществление защиты их от гибели.

Были основания полагать, что агенты, защищающие зародышевые клетки от

гибели, могут защищать их и от генетических повреждений. Также было

проведено исследование по той же методике с целью перепроверки результатов

изучения генетической эффективности цистеамина. Удалось показать, что

цистеамин, не влияя на гибель эмбрионов в необлученной группе, снижает ее у

облученных животных. При облучении мышей в дозе 300 Р частота доминантных

летальных мутаций уменьшается с 26,9 до 22,7 %, а при облучении в дозе 600

Р - с 41,4 до 34,5 %.

Обнаружилось расхождение результатов с результатами, полученными в

других работах. Это можно объяснить различием в сроках введения препарата,

который вводился одними авторами за 15 мин до облучения, в то время как в

данных работах препарат вводился за 4-7 мин. Этот интервал мог оказаться

недостаточным для проникновения вещества в сперму.

Аналогичные результаты были получены и в еще одной работе при

исследовании, проведенном на мышах и на обезьянах. Внутрибрюшинное введение

цистеамина за 10 мин до облучения различными дозами рентгеновского

излучения снижало частоту хромосомных перестроек в зародышевых клетках

мышей в среднем на 42,7 %. Обезьян облучали в дозе 200 Р и также обнаружили

уменьшение числа хромосомных аберраций в сперматоцитах первого порядка на

50,8 %.

Однако вслед за работами, показавшими защитный эффект цистеамина

против мутагенного действия облучения, появилась целая серия генетических

исследований, в которых серосодержащие препараты оказались либо

неэффективными, либо усиливали мутагенное действие облучения. Так,

совместное действие АЭТ и рентгеновского излучения исследовалось на

дрозофиле . Введение АЭТ усилило радиочувствительность всех стадий

сперматогенеза. К тому же АЭТ в этих опытах оказывал и мутагенное действие,

в 2 раза увеличивая частоту сцепленных с полом летальных мутаций.

Наряду с этим было установлено, что цистеин не уменьшает выхода

сцепленных с полом рецессивных деталей, а АЭТ усиливает частоту таких

радиомутаций у дрозофилы.

Возможности уменьшения мутагенного эффекта облучения детально

исследовались с помощью сульфгидрильных соединений у дрозофилы. Изучалось

влияние трех препаратов - цистеамина, АЭТ и глютатиона на возникновение

самых разнообразных мутаций: РЛМ, транслокаций, делеций, ДЛМ, а также

потерь Х- и Y-хромосом. Изучение проводилось с учетом всех стадий

сперматогенеза. Оказалось, что ни один препарат не снизил частоты ни одного

типа мутаций ни на одной стадии развития зародышевых клеток. Более того,

цистеамин увеличивал выход всех типов радиомутаций (кроме транслокаций) на

той или другой стадии сперматогенеза. Глютатион увеличивал частоту потерь

хромосом в сперматоцитах и доминантных летальных мутаций в сперматидах.

Автор предположил, что изученные им препараты повышают частоту мутирования,

затормаживая восстановительные процессы или уменьшая время, в течение

которого происходит фиксация мутаций.

Полученные отрицательные результаты поставили под сомнение возможность

генетической защиты от облучения. Однако Кункель описал возможные физико-

химические механизмы генетической защиты и признал такую защиту

теоретически возможной. В то же время приведенные им данные генетических

исследований цистеина и АЭТ на дрозофиле показали, что цистеин не влияет на

частоту индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций, а

усиливает мутагенное действие облучения на 37 %. Вот почему вопрос о

практической возможности защиты от радиогенетических поражений остался без

ответа.

Тем не менее среди серии отрицательных результатов были и

положительные. Эксперименты выполнялись на мышах. Показано, что и цистеин,

и АЭТ уменьшают на 6 % частоту ДЛМ, вызванных облучением в сперматидах

мышей (защита на прочих стадиях не была существенной).

Защитный эффект при использовании АЭТ обнаружен и в работах, в которых

исследовалось его влияние на эмбриональную гибель, обусловленную

возникновением ДЛМ, на разных стадиях сперматогенеза у мышей. АЭТ защищает

спермии мыши от возникновения в них радиомутаций при облучении в дозе 1200

Р и неэффективен при дозе 400 Р. Что же касается сперматид, то в них АЭТ

снизил значительно предимплантационную гибель, вызываемую дозой 1200Р, и

незначительно постимплантационную гибель при дозе 400 Р. Влияние АЭТ

исследовалось на мутагенный эффект облучения у мышей по тесту хромосомных

перестроек в сперматоцитах. Эффект АЭТ, как и в первом случае, зависел от

дозы радиации: при дозе 100 Р препарат вызывал статистически достоверную

защиту (на 30 %), а при дозе 200 Р введение АЭТ, наоборот, усиливало

повреждающее действие облучения. Исследования влияния АЭТ на частоту

доминантных летальных мутаций, индуцированных облучением у мыши,

подтвердили способность этого соединения защищать от генетических

повреждений. Правда, эффект был обнаружен только для сперматоцитов при

облучении их в дозе 400 Р. Клетки, находящиеся на прочих стадиях

сперматогенеза, защитить с помощью АЭТ не удалось. Одновременно изучался и

цистафос, но он не дал никакого защитного эффекта.

Препараты АЭТ и цистеамин изучались также и на кроликах с учетом

частоты ДЛМ. Поскольку многие авторы связывали неудачи в осуществлении

защиты половых клеток от облучения с плохим проникновением протектора в

гонады через физиологические барьеры, в данном случае проводились облучение

и обработка спермиев кролика in vitro. Защитные вещества вводились в

эякулят, и спермии таким образом облучались либо в физиологическом

растворе, либо в растворе протектора. Оказалось, что и в этом случае ни

АЭТ, ни цистеамин не уменьшали мутагенного действия f -лучей. Полученный

результат уже нельзя объяснить непроникновением протектора в гонады,

поэтому авторы считали более вероятным, что эти соединения не могут

вступать в реакции, ведущие к защитному эффекту, с соответствующими

молекулами, и в первую очередь с ДНК, сосредоточенной в головке

сперматозоида.

За последующие 10 лет появились еще 4 работы, в которых изучалось

радиозащитное действие сульфгидрильных соединений против мутагенного

эффекта облучения у животных. В одной из них исследовалось влияние

цистеамина на частоту РЛМ. У дрозофилы эффекта обнаружено не было. Эта

работа еще раз показала, что цистеамин не способен защищать половые клетки

дрозофилы от возникновения в них радиомутаций. К такому же выводу пришли и

авторы другой работы, показавшие отсутствие защитного действия цистеамина

против индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций у дрозофилы.

Однако им удалось показать, что АЭТ снижает выход таких мутаций. Выявились

некоторые специфические особенности этого препарата. Так, АЭТ, снижая

частоту хромосомных деталей, одновременно увеличивает процент выхода

хромосомных семилеталей.

Было показано отсутствие защитного эффекта цистеамина против

индуцированных рентгеновским излучением генетических повреждений у

дрозофилы, хотя глута-тион в их опытах проявил защитное действие.

Четвертая работа выполнена на мышах. При исследовании выхода

доминантных летальных мутаций в постсперма-тогониальных стадиях обнаружено,

что при облучении в дозе 100 Р цистамин повышает постимплантационную гибель

эмбрионов, при облучении в дозе 300 Р, наоборот, снижает ее, а при

облучении в дозе 600 Р оказывается неэффективным. На выход реципрокных

транслокаций в сперматогониях мышей циста-мин не влияет.

Поскольку проникновению радиопротекторов в гонады препятствует

гематотестикулярный барьер, который начинает функционировать у

млекопитающих в первые недели постнатального периода, Померанцева

предположила, что степень защитного эффекта протектора можно увеличить,

если препарат ввести до начала функционирования этого барьера. Для проверки

данного предположения цистамин вводили беременным самкам накануне родов за

15 мин до облучения в дозе 3 Гр. В этот срок половые клетки самцов являются

гоноцита-ми. Поскольку чувствительность эмбрионов к токсическому действию

протектора выше, чем у взрослых животных, то концентрация вводимого

цистамина составляла 50 мг/кг, т. е. в три раза ниже, чем та, которая

применялась для защиты взрослых животных. Экспериментально было показано,

что циста-мин в такой дозе не снижал выхода реципрокных транслокаций,

индуцированных облучением в сперматогониях половозрелых мышей. Оказалось,

что использование цистамина для защиты самцов, облученных в эмбриогенезе,

существенно снижает уровень реципрокных транслокаций, при этом степень

защитного эффекта выше, чем при введении цистамина в трехкратной

концентрации взрослым животным.

Литературные данные о влиянии серосодержащих протекторов на мутагенный

эффект облучения, полученные разными авторами при испытании одних и тех же

препаратов на одних и тех же объектах по исходным методикам, достаточно

неоднородны. При этом на насекомых положительные результаты в подавляющем

большинстве случаев не достигнуты. Что же касается исследований,

проведенных на млекопитающих, то результаты их крайне противоречивы (табл.

2.1). Таким образом, эти сведения не дают возможности считать хотя бы какой-

либо из серосодержащих протекторов эффективным радиозащитным средством

против мутагенного эффекта облучения в половых клетках животных.

АМИНЫ

По своему радиозащитному действию против летального эффекта облучения

некоторые амины соперничают с серосодержащими препаратами. Протекторные

свойства аминов, очевидно, обусловлены создаваемой ими гипоксией. Поскольку

путем снижения концентрации кислорода можно уменьшить генетический эффект

облучения, казалось вероятным, что препараты, вызывающие гипоксию, проявят

защитное действие и против мутагенного эффекта радиации. Однако при

генетическом исследовании аминов, наиболее эффективных в защите от лучевой

гибели, в большинстве случаев получены отрицательные результаты. Инъекции

мегафена перед облучением не оказали никакого влияния на частоту

рецессивных летальных мутаций у дрозофилы.

В то же время удалось показать, что инъекции серотонина уменьшают

частоту индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций в зрелых

спермиях дрозофилы, хотя в более поздней работе получен противоположный

эффект: под влиянием серотонина частота радиомутаций в зрелых спермиях

Страницы: 1, 2, 3, 4