Модификация радиочувствительности. Радиопротекторы, радиосенсибилизаторы. Кислородный эффект при облучении организмов.

 

Под модификацией радиочувствительности понимают усиление или ослабление чувствительности живого объекта к действию ионизирующей радиации. Вещества, которые усиливают или ослабляют радиобиологический эффект, называются радиомодификаторами. Химические соединения, которые ослабляют эффект воздействия ионизирующих излучений, являются радиопротекторами. Радиопротекторы повышают устойчивость живых организмов к действию радиации, говоря иначе, эти вещества усиливают радиорезистентность организмов. Радиосенсибилизаторы, наоборот, повышают чувствительность живых систем к действию радиации, соответственно, снижают ее радиоустойчивость. Для оценки эффективности действия радиомодификатора используют показатель, который называется фактор изменения дозы (ФИД). Коэффициент ФИД – это отношение равноэффективных доз в опыте (с модификатором) и в контроле (без модификатора). Например, LD₅₀ для контрольной группы мышей составила 8 Гр, в опытной группе (мышам до облучения был введено модифицирующее вещество) LD₅₀ повысилась до 16 Гр. Коэффициент ФИД в этом случае составляет 2, т.е. вещество является радипротектором и повышает устойчивость животных. Если же в этом опыте после введения модификатора значение LD₅₀ снизилась бы до 4 Гр, то коэффициент ФИД составлял бы 0,5. В данном случае вещество является радиосенсибилизатором и снижает устойчивость животных к радиационному облучению. Как видно, у радипротекторов ФИД > 1, у радиосенсибилизаторов ФИД < 1.

Таким образом, радиомодифицирующие агенты – это химические соединения уменьшающие или усиливающие биологический эффект ионизирующей радиации.

 

Радиопротекторы. Химическая защита от лучевого поражения.

 

Впервые радиозащитные свойства химических веществ были обнаружены в 1940 году американским радиобиологом В. Дейлом. Он показал, что присутствие в растворе ферментов (протеиназ, амилаз) тиомочевины, муравьиной кислоты, коллоидной серы, снижает степень радиолиза облучаемых ферментов. В 1948 году в опытах с облучением бактериофагов было обнаружено защитное действие на них цистеина, триптофана, глютатиона. В 1949 году защитный эффект цистеина был обнаружен и при облучении крыс. В это же время появились сообщения о радиозащитном эффекте цианистого натрия в опытах с мышами. После этих опытов во всем мире начались активные поиски соединений, обладающих радипротекоторными свойствами. К настоящему времени, на проявление радиозащитного эффекта испытано десятки тысяч различных веществ. Однако, не все химические соединения, повышающие радиоустойчивость организмов, могут быть использованы на практике в качестве радиопропротекторов. “Истинные” радиопротекторы, которые применяются для защиты человека, должны удовлетворять следующим условиям. Во-первых, эти протекторы должны обладать высокой эффективностью ( ФИД > 2). Во-вторых, при введении в организм, они не должны вызывать побочных эффектов. Лишь несколько десятков веществ удовлетворяют этим требованиям. Большинство из известных радиопротекторов относятся к двум классам химических соединений: индолилалкиламинам и меркаптоэтаноламинам.

 

Индолилалкиламины

 

К этой группе относятся химические соединения, содержащие в своем составе индольное кольцо, аминную и алкильную группы. Простейшее соединение этого типа – триптамин. Добавить

 

Триптамин не относится к радипротекторам, хотя и проявляет радиозащитный эффект. При введении триптамина выживаемость летально облученных мышей повышается на 20-30 %.

Производное триптамина, 5-окситриптамин (серотонин) является эффективным радипротектором. При ведении этого соединения животным до облучения, в дозе 10 – 60 мг на кг массы, LD₅₀ увеличивается в 2-3 раза.

 

Другое производное триптамина, 5-метоокситриптамин, также является эффективным радиопротектором и широко используется на практике. Тривиальное название этого препарата – мексамин.

Защитный эффект мексамина показан на мышах, собаках, обезьянах. ФИД этого препарат больше 3, при введении его в расчете 10 – 60 мг на кг массы тела.

 

Меркаптоэтаноламины

Наиболее простое соединение из класса серосодержащих аминов – меркаптоэтаноламин.

 

 

Внутриутробное введение этого соединения мышам в расчете 150 мг/кг за 5-10 минут до облучения позволяет предотвращать гибель летально облученных животных. ФИД этого препарата для различных животных колеблется от 2 до 3. На многочисленных экспериментах с различными животными показано, что большинство соединений, относящихся к меркаптоэтаноламинам, обладают, в той или иной степени, радиозащитным эффектом. Наиболее эффективны и используются для научных и практических целей следующие соединения: дисулфидмеркаптоэтаноламин (тривиальное название препарата - цистамин), аминоэтилазотиуроний (АЭТ), натривая соль аминоэтилфосфорной кислоты (цистафос), имдазолэтиламин (гистамин).

 

 

Нужно отметить, что защитный эффект протектора проявляется только в том случае, если протектор вводится в организм незадолго до облучения. Эффективность действия протектора снижается по мере увеличения интервала времени между введением препарата и облучением объекта. Наиболее эффективное время составляет у разных животных 5-15 минут до облучения. Таким образом, молекулы протектора должны присутствовать в тканях животных во время облучения. В связи с этим, можно предположить, что механизмы действия протекторов в организме связаны с первичными реакциями лучевого поражения и что действие протекторов направлено на уменьшение продуктов радиолиза. Существует несколько гипотез, объясняющих механизмы проявления защитного эффекта протекторов в организме. Предполагается , повышение устойчивости организма при введении протектора может происходить за счет перехвата и инактивация образующихся свободных радикалов, повышеняе биологического фона радиорезистентности в т ч. и вследствие так называемого «биохимического шока», снижения концентрации кислородав клетках.