Экспериментальное изучение радиопротекторных свойств препарата Гитагамп-Рутин-Железо

Введение

Уже более 30 лет ученым известны радиозащитные свойства некоторых химических веществ. Их изучение про­водится в интересах защиты здоровых тканей у тех боль­ных, которые в связи с онкологическими заболеваниями подвергаются интенсивной радиотерапии. Очевидна и не­обходимость защиты человека от воздействия ионизирую­щих излучений при ликвидации последствий аварий на атомных установках и в случае военного конфликта, с при­менением ядерного оружия. Дальнейшее проникновение человека в космос также не мыслится без разработки со­ответствующих радиозащитных мероприятий.

Радиация высоких энергий (гамма-излучение, потоки нейтронов, протонов и т.п.), глубоко проникая в живые ткани, изменяет течение основных жизненных процессов. Останавливается деление клетки и рост организма, образуются хромосомные поломки и появляются мутации, нарушается развитие организма, возникают уродливые формы, а при высоких дозах наблюдается гибель облученной популяции клеток, гибель организма [1].

В активно метаболизирующих клетках, тканях сложного организма возможны два пути нарушения управления жизнедеятельностью. Первый путь – изменение структуры ДНК; второй – нарушение клеточного метаболизма. Активно метаболизирующая клетка содержит до 80 % воды и обильно снабжается кислородом. В связи с этим, под влиянием облучения первичными радиационно-химическими реакциями, возникающими в ней, являются реакции окисления [2,3]. Эти реакции ведут к образованию свободнорадикальных пероксидов – активных органических окислителей, появление которых служит пусковым механизмом развития радиационной патологии в метаболизирующих клетках и в организме в целом.

Одним из способов защиты организма от лучевого поражения является разработка радиозащитных веществ (радиопротекторов), непосредственно вмешивающихся в первич­ные пострадиационные радиохимические реакции. Такие вещества должны в первую очередь инактивировать свободно-радикальные пероксиды, возникаю­щие преимущественно при взаимодействии ионизирующего излучения с водой пораженной ткани. Современные радиозащитные вещества до сих пор далеко не соответствуют требованиям, которые к ним предъявля­ются.

Выбор препарата – Гитагамп – Рутин – Железо   для исследования его радиопротекторных свойств был обусловлен результатами, полученными при исследовании защитных свойств препарата на клеточной модели при воздействии перекиси водорода на клетки HCT-116, а также радиопротекторных свойств на мышах линии С57/Black6 при дозе гамма- облучения 8 Грэй.

Кроме того, перспективные результаты были получены при  изучении влияния препарата  на динамику роста первичной опухоли LLC. [4]. Биологическая активность препарата Гитагамп – Рутин – Железо   подтверждена исследованиями, в которых  изучали влияние препарата на состояние больных с диагнозом боковой амиотрофический склероз [5, 6].

Авторами сделано предположение о том, что молекулы Гитагамп – Рутин – Железо способны разлагать перекиси каталитическим путем.  

Таким образом, вышесказанное  дает основание считать, что предложенный препарат может быть весьма эффективен и в практической онкологии. Для метаболизма опухолевых клеток характерным является избыточное накопление активных форм кислорода и в особенности перекисей водорода [7]. Данный факт способствует прогрессированию злокачественного процесса, но в то же время дает и возможность  оказывать избирательно повреждающее воздействие на опухолевые клетки при проведении радио- и химиотерапии.

В связи с этим считаем целесообразным оценить противолучевую активность препарата и определить его адьювантные свойства при радиотерапии опухолей.

1. Материалы и методы

Экспериментальные  исследования радиопротекторных свойств препарата Гитагамп – Рутин – Железо проведены на крысах  3-х месячного возраста с живой массой  255-305 г при одноразовом пероральном введении препарата.

В эксперименте были использованы животные – лабораторные белые беспородные крысы. Животных  приобретали в питомнике «Андреевка», Московской области. Крыс  содержали  в виварии Медицинского радиологического научного центр им. А.Ф. Цыба - филиал федерального государственного бюджетного учреждения  «Национальный медицинский исследовательский радиологический центр» Министерства здравоохранения Российской Федерации  (г. Обнинск, Россия) в соответствии с принятыми санитарными нормами (нормальный световой и температурный режим,  свободный доступ к воде, сбалансированный по питательности гранулированный корм и т.д.).

В качестве радиопротектора испытывали железосодержащий препарат – Гитагамп – Рутин – Железо – порошок, темного цвета. Исследовали два соединения, содержащих железо:

1) Гитагамп – Рутин – Железо, содержащего 2Fe3+  (Гитагамп-Fe2Ru); 2) Гитагамп – Рутин – Железо, содержащего  Fe3+  (Гитагамп-FeRu).

Перед введением испытуемые препараты растворяли в воде: навески по 1,5 г каждого  препарата растворяли в 5 мл воды, получая суспензию. Каждой крысе  вводили в желудок с помощью зонда  надосадочную часть полученной суспензии. С учетом растворимости продукта, равной 40 %,  доза составляла 150 мг/кг живой массы животного. Объем вводимой надосадочной части суспензии варьировал в зависимости от массы тела животных.        

Облучение крыс проводили на радиотерапевтической установке «Луч». Условия облучения:  доза 9,0 Гр с мощностью поглощенной дозы (МПД) 34,75 сГр/мин., расстояние до источника – 40 см, время облучения – 25мин. 54 сек. Дозиметрические измерения проводили клиническим дозиметром типа 27012 (“Veb RFT Messellktronik “Otto Schon””, Германия) Доверительный интервал погрешности измерения при вероятности 0,95 не превышает 9 %.

Для проведения эксперимента животных рандомизировали по массе и формировали две подопытные группы и одну контрольную. Схема эксперимента приведена в таблице 1.

Таблица 1. – Схема проведения эксперимента

Через 1,5 - 3,5 часа после однократного введения препарата крыс всех трех групп облучали  γ – лучами. Облучение проводили группами по 6 крыс. Каждую закладку для облучения формировали, отбирая по две крысы из каждой испытуемой группы.

Во время эксперимента определяли выживаемость крыс, а также по клиническим признакам регистрировали развитие лучевой болезни.

Исследовательские работы проведены в Медицинском радиологи-ческом научном центре им. А.Ф. Цыба.

2. Результаты исследования

Результаты исследования показали, что после облучения животных  всех трех групп в дозе 9 Гр, через сутки у них начала развиваться острая лучевая болезнь крайне тяжелой степени. При этом наблюдали через 1 сутки с момента облучения заторможенную двигательную активность животных, ухудшение аппетита, расстройство функции желудочно-кишечного тракта (поносы), кровавые истечения из носа. Результаты эксперимента приведены в таблице 2 и на рисунке 1. В контрольной группе 100 % крыс жили только 3-е суток; гибель животных началась на 4-ые сутки после облучения в дозе 9,0 Гр. Выживаемость животных на 4-ые сутки составила 77,8 %; на 9-ые сутки – 22,2 % и через 15 суток гибель крыс составила 100 % (выживаемость – 0%). Изучение выживаемости животных опытных групп после воздействия γ -лучами в дозе 9,0 Гр и предварительного перорального введения препаратов железа (Гитагамп-Fe2Ru и Гитагамп-FeRu) показало:

- после облучения все крысы в группе №1 (Гитагамп-Fe2Ru) прожили 7 суток (выживаемость – 100%), гибель животных началась с 8-х суток, но выживаемость в это время была достаточно высокой и составила 80 %.

В группе №2 (Гитагамп-FeRu) гибель животных при сравнении с группой № 1 началась раньше (с 4-х суток), но выживаемость животных этих  подопытных групп на 8 сутки после облучения практически сравнялась и составила 80 % и 70 %, соответственно. В то время как в контроле выживаемость животных составила только 33,3 %, что является статистически достоверно.

50% крыс выжило  через 9 суток после облучения в обеих подопытных группах,  и эта цифра сохранялась в группе №2 до 11 суток. В это время в контроле выживаемость составляла только 22,2 %.

На 16-ые сутки в подопытной группе №1 и №2 выживаемость животных составила 10 %, в контроле – 0 %.

Таблица 1.– Выживаемость (%) крыс после воздействия гамма-лучами в дозе 9,0 Гр и предварительного перорального введения препаратов железа

Таким образом, в контрольной группе продолжительность жизни крыс составила 15 суток после облучения; в группе №2 – 18 суток; в группе №1 - прожили 29 дней, при этом выживаемость составляла 10 %.

Рис.1 – Сравнительная оценка влияния изучаемых железосодержащих соединений на динамику  выживаемости беспородных крыс при воздействии γ-лучами в дозе 9,0 Гр: 1 –препарат Гитагамп-Fe2Ru ;  2- препарат Гитагамп-FeRu;  3 – контроль.

3. Заключение

Проведено   изучение радиопротекторных свойств препаратов железа Гитагамп-Fe2Ru и Гитагамп-FeRu, представленных в виде порошка.

Экспериментальные  исследования,  проведенные на крысах  2-месячного возраста  при предварительном разовом пероральном введении препаратов железа и последующем облучении γ- лучами в дозе 9,0 Гр показали существование протекторных свойств испытуемых препаратов. На фоне развития острой лучевой болезни крайне тяжелой степени, выживаемость животных, получавших препараты железа, была выше, чем в контроле. Лучше всех действовал препарат Гитагамп-Fe2Ru (группа №1). В этой группе  100 % крыс жили 7 суток, в то время  как в контроле и в группе №2 – 100 %-ая выживаемость была только 3 –е суток. Применение препарата Гитагамп-Fe2Ru более, чем в два раза увеличило время жизни животных, по сравнению с облученным контролем. В этой же группе (№1) 10 % животных прожило до 30 суток. Это важное достижение, т.к. доза облучения 9,0 Гр у животных вызвала развитие лучевой болезни крайне тяжелой степени. Но даже в этом случае 10 % животных выживало, практически, в течение месяца.

Для разработки радиопротектора на основе соединений железа необходимо продолжить исследования для  определения оптимальной дозы, минимально эффективной дозы и терапевтической широты изучаемых соединений (отношение максимально переносимой дозы к минимально эффективной дозе, при которой регистрируется статистически значимый радиозащитный эффект).

Необходимо подтвердить также радиозащитный эффект протектора (при более низких дозах) с использованием тест-систем:

1. Определить выживаемость клоногенных клеток костного мозга  (мышей) по тесту селезеночных экзо- и эндоколоний. Доза облучения 5 – 6 Гр, смотреть колонии и клеточность костного мозга.
2. Оценить ФИД – фактор изменения дозы.
3. Оценить выживаемость гемопоэтических стволовых клеток. Регистрацию клеток производить с учетом их высокой экспрессии CD 34+ методом проточной цитофлуориметрии. 

В процессе выполнения научно-исследовательской работы  набор тест-   систем может быть расширен по желанию заказчика.

       Список использованной литературы

1. Кузин А.М. Молекулярные механизмы биологического действия радиации высоких энергий. М.: Наука, 1968. – 32 с.
2. Тарусов Б.Н. Сб. «Первичные механизмы биологического действия ионизирующих излучений». М.: Изд-во АН СССР. – 68.- 1963.
3.  Adams G.E. Book of Abstracts. 3rd Ins. Congress of Rad. Res.Cortina DAmpezzo. Abstr., 20, 1966.
4. Гитлин И.Г., Гольдберг Е.З. Неврология, психиатрия и оксидативный стресс. Защитные свойства «Гитагамп — Рутин Железо GRuI»
5. //Журнал международной медицины. Неврология. Психиатрия. ― 2013. ― № 2 (3). ― С. 101-106.
6. Захарова М.Н., Народицкий Б.С., Логунов Д.Ю., Гитлин И.Г. //Изуче-ние роли антиоксидантов в патогенезе бокового амиотрофического склероза.  Практическая медицина. ― 2012. ― № 1 (56). ― С. 185-187
7. 6. И.Г. Гитлин. Нейродегенеративные заболевания. Опыт лечения бокового  амиотрофического склероза.  //Дневник казанской медицинской школы  I (VII) март 2015 г. – C. 72-76.
8. 7. M. Lopez-Lazaro HIF-1: Hypoxia-inducible factor or dysoxia-inducible factor? //FASEB J. 2006.  20: 828–32.