VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Начиная с 1945 г. в связи с созданием атомных, а позднее и водородных бомб, их интенсивными испытаниями, с развитием атомной энергетики, и расширением сфер использования источников ионизирующего излучения в биосферу нашей планеты стало поступать большое количество радионуклидов. Попадая тем или иным способом в верхние слои атмосферы, последние быстро распространились по всему земному шару, выпадая на поверхность суши, океанов и морей. Следствием этого явилось возрастание радиационного фона окружающей среды, который, следует отметить, на протяжении последних нескольких тысячелетий оставался относительно стабильным. Таким образом, в результате активной деятельности человека все живые организмы на планете стали подвергаться дополнительному действию радиационного излучения. Именно поэтому перед человечеством неизбежно встает вопрос о проведении мероприятий по обеспечению радиационной безопасности. В связи с этим во всем мире ведутся активные поиски протекторов от воздействия как острого, так и хронического радиационного облучения, в том числе и средств ранней противолучевой терапии.

На сегодняшний день можно с полной уверенностью утверждать, что уже ни у кого не вызывает сомнений факт высокой значимости использования комплексной защиты, которая, в свою очередь, наряду с методами физической защиты, в частности - экранированием, предполагает применение радиопротекторов. Все противолучевые средства принято разделять на два класса - радиопротекторы и средства лечения лучевых поражений. Радиопротекторы - это препараты (главным образом синтетические), которые имеют наибольший эффект при введении за некоторое время перед облучением, присутствуют в радиочувствительных органах (нередко в максимально переносимых и субтоксических дозах) и переводят организм в состояние повышенной радиорезистентности (радиочувствительности).

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 большой мощностью (например, при ядерных взрывах, солнечных вспышках);

2) для защиты от радиации при длительном облучении в дозах с малой мощностью (например, при прохождении радиоактивного облака, при длительных космических полетах);

3) в качестве средств, повышающих устойчивость организма к радиации при рентгено- и радиотерапии

В настоящем времени радиопротекторы найдены среди широкого круга различных по происхождению веществ, поэтому классификация их по фармакологическому действию сильно затруднена. В связи с этим в радиобиологии утвердилось разделение защитных средств в зависимости от длительности их действия и сроков развития радиозащитного эффекта. Итак, все радиопротекторы разделены на две основные группы: кратковременного и пролонгированного действия.

К кратковременным радиопротекторам относятся препараты, защитное действие которых проявляется на протяжении 0.5-4 часа после введения. Они наиболее эффективны при облучении организма максимально переносимыми дозами. В качестве средств индивидуальной защиты эти препараты могут быть использованы при защите от поражения ядерным оружием, перед радиотерапевтическим облучением в медицине, в космонавтике при долговременных полетах для защиты от солнечных вспышек.

К средствам длительной защиты относят препараты, обладающие радиозащитой от одних суток до нескольких недель. При импульсном воздействии ионизирующего излучения они обычно проявляют меньший эффект чем средства кратковременной защиты. Практическое применение этих протекторов возможно у профессионалов, работающих с ионизирующим излучением, у космонавтов при длительных полетах, а также при долговременной радиотерапии.

Препараты кратковременного действия в зависимости от структуры и механизма защитного эффекта подразделяются на следующие группы:

1. Серосодержащие соединения ((-меркаптоэтиламин (МЭА), цистамин, L-цистеин, гаммафос, цистофос и др.).

2. Биологически активные амины (серотонин, 5-метокситриптамин, адреналин).

3. Препараты, нарушающие в организме транспорт кислорода (метгемоглобинообразователи) или его утилизацию клетками (цианиды, нитриты).

4. Производные имидазола.

5. Арилалкиламины.

6. Индолилалкиламины.

7. Другие радиопротекторы.

Серосодержащие радиопротекторы на современном этапе развития науки признаны самыми эффективными. Большинство соединений этой группы являются производными одного из первых изученных противолучевых препаратов - (-меркаптоэтиламина. Противолучевая активность серосодержащих радиопротекторов связывается с наличием свободной или легко освобождающейся SH-группы. К более благоприятным фармакологическим препаратам относятся производные тиофосфорной кислоты - тиофосфаты. У них SH-группа "прикрыта" остатком фосфорной кислоты, что определяет их малый гипотензивный эффект и меньшую токсичность. Индолилалкиламины (серотонин, триптамин, 5-метокситриптамин) уступают серосодержащим радиопротекторам только при облучении нейтронами и оказывают защитное действие на меньших промежутках времени. К явным преимуществам аминов относят быстрое развитие защитного эффекта и большую эффективность в малых дозах. Следует отметить, что изучение производных индолилалкиламинов проводилось главным образом советскими учеными. Цианиды способны блокировать активность железосодержащих дыхательных ферментов, таких как цитохромоксидаза, которая обеспечивает перенос электронов от цитохрома к кислороду. Механизм действия сероазотсодержащих радиопротекторов:

1. непосредственно воздействуют на возбужденные молекулы биосубстрата, в момент воздействия ионизирующего излучения и нормализуют их физическое состояние путем восстановления электронного слоя;

2. временно, обратимо угнетают активные молекулы биосубстрата «защищая» их от поражения;

3. инактивируют образующиеся жирокислотные радикалы на стадии образования гидроперекисей, чем блокируют цепные реакции и существенно снижают количество радиотоксинов в лимфе;

4. связывают двухвалентные металлы – катализаторы окисления, что способствует обрыву реакций перекисного окисления;

5. усиливают дренажно-детоксицирующую функцию лимфатической системы, что проявляется в увеличении лимфовыделения.

Биогенные амины. В эту группу входят мескамин – синтетический аналог серотонина, индралин (Б-190-В), нафтизин, препарат «С». Индралин (Б-190-В) является табельным радиопротектором экстренного применения. Входит в состав аптечек людей, работающих на АЭС.. Препарат применяют в количестве 0,45 г (3 таблетки по 0,15 г) за 5-10 минут до предполагаемого облучения, защитное действие продолжается в течение 1 часа.

Недостатки существующих в настоящее время радиопротекторов химических радиопротекторов (главным образом побочные токсические эффекты и ограниченная продолжительность действия) послужили основанием для исследования радиозащитных свойств малотоксичных веществ биологического происхождения. В этом направлении ведется поиск средств, которые бы повышали общую устойчивость организма и сопротивляемость инфекциям, а также стимулировали активность кровеносной системы. В настоящее время к обнаруженным веществам с такими свойствами относятся, например, металлокомплексы порфиринов. Изучено огромное количество веществ природного происхождения в качестве возможных противолучевых средств. Наиболее часто исследовались различные вытяжки из растений, микроорганизмов и другие биологические объекты без выделения активных веществ, а порой и без контроля за чистотой препаратов. Для радиопрофилактики применялись сильнодействующие биологически активные вещества в малых концентрациях: яд змеи, пчелиный яд, бактериальные эндотоксины, гормоны эстрогены. Выраженным, статистически достоверным радиопрофилактическим действием как при кратковременном, так и при пролонгированном облучении (с малой мощностью дозы - 0.1 Гр/мин) обладает мелиттин (полипептид из пчелиного яда, сосотоящий из 26 аминокислотных остатков, М-2840). Бактериальный эндотоксин, выделенный из Salmonella typhi (род неспороносных бактерий, имеющих форму палочек), смягчал пострадиационное поражение и в том случае, если вводился через 30 мин после окончания облучения. Защитное действие было обнаружено у полисахарида зимозана, выделенного из дрожжевых клеток, у полисахаридов, выделенных из бактерий Salmonella paratyphi и Proteus vulgaris (бактерия, возбудитель пищевых токсикоинфекций).

К числу противолучевых препаратов пролонгированного действия относятся также природные адаптогены. В отличие от радиопротектов они обладают неспецифическим действием, повышая общую сопротивляемость организма к различным неблагоприятным факторам. Адаптогены проявляют радиозащитную способность, если их вводить многократно за много дней до облучения в дозах, ниже летальных. Они эффективны при остром, но при пролонгированном или фракционированном облучениях дают наибольший эффект. Отмечаются также отсутствие побочных эффектов при использовании радиозащитных доз адаптогенов. Наиболее эффективными препаратами этой группы являются экстракты женьшеня, элеутерококка, китайского лимонника. Явное снижение чувствительности лабораторных животных обнаружено при введении перорально сухого экстракта гречихи, а также при блокаде ретикулоэндотелиальной системы с помощью частиц угля, полестерола, латекса или гликогена.

Наиболее распространенные фармпрепараты – радиопротекторы – синтезированы на основе биологических веществ – серосодержащих аминокислот, биогенных аминов (серотонин, гистамин) или комплексонов. Эти биологически активные вещества или их предшественники, в меньшем или большем количестве содержащиеся в традиционных рационах питания, оказывают радиозащитное действие. Наиболее выраженное радио протекторное действие оказывают серосодержащие аминокислоты (цистин, цистеин, метионин), которые “экранируют” SH-группы в молекулах белка и таким образом предохраняют их от действия ионизирующей радиации. Это послужило основанием для включения в диету больных, подвергшихся радиационному облучению, продуктов – источников серосодержащих аминокислот (белок яйца, творог, сыр, рыба, мясо, бобовые) с увеличением их суммарного содержания в диете свыше 7 г в сутки.

Установлено, что усиленное образование в организме некоторых биогенных аминов (серотонин, гистамин) повышает его радиоустойчивость. На их основе созданы специальные препараты – радиопротекторы, которые рекомендуются для фармакотерапии и фармакопрофилактики радиационных поражений. Предшественниками образования в организме этих биогенных аминов являются аминокислоты – триптофан и гистидин, – повышенное потребление которых может сопровождаться большей радиоустойчивостью. Источниками этих аминокислот служат молочные и другие продукты животного происхождения, бобовые. В результате употребления этих продуктов количество поступающего в организм триптофана увеличивается до 1,9 г/сут, а гистидина – до 4,4 г/сут, что в 2- 2,5 раза превышает физиологическую потребность.

Основные принципы радиопротекторного питания:

1. Увеличение потребления белковых продуктов животного происхождения и бобовых, которые содержат пищевые вещества, оказывающие радиопротекторное действие. При этом общее количество белка в рационе следует повышать до 115-120 г/сут (15-17% от общей энергетической ценности рациона), а соотношение животный белок: растительный белок должно со ставлять 1:1. Повышенная квота белка в рационе обеспечивает также и иммунокорригирующее действие диетотерапии.

Известно, что при повышении активности антиоксидантной системы организма снижается активность перекисного окисления липидов (ПОЛ) и уменьшается повреждение клеток при ионизирующем облучении. Активность антиоксидантной системы организма в значительной мере определяется обеспеченностью организма такими витаминами, как А и его предшественника бета-каротина, Е, С. При дефиците этих и других витаминов в пище повышается радиочувствительность организма и утяжеляются радиационные поражения, снижается резистентность организма даже к малым дозам радиации. При оценке витаминной обеспеченности населения из зоны отселения практически у всех обследованных была зафиксирована поливитаминная недостаточность различной степени выраженности, что наряду с имеющейся патологией может быть самостоятельной причиной активации ПОЛ.

2.Восстановление и повышение активности антиоксидантной системы организма за счет восполнения имеющегося дефицита витаминов – антиокислителей. С этой целью в рацион вводят молочный жир, продукты, богатые бета-каротином (морковь, свекла, другие овощи и фрукты), подсолнечное масло, грецкие орехи, отвар шиповника. В общей сложности в диете повышается содержание витамина С в 2 раза, витамина А (суммарно с бета-каротином) более чем в 2 раза, витамина Е – более чем в 3 раза (относительно физиологической потребности организма в этих витаминах – антиоксидантах).

Витамины – B1, B2, B6, пантотеновая кислота, биотин не только выполняют кофакторную функцию в метаболических процессах в организме, но и участвуют в обмене серосодержащих аминокислот и гистамина, вызывают самостоятельный радиопротекторный эффект. Кроме того, витамин B6 является дополнительным источником серы, а витамин В1 обладает способностью потенцировать радиопротекторный эффект других пищевых веществ.

3. Строгий учет количественного, особенно качественного, состава жира как субстрата ПОЛ. При оценке фактического питания больных из зоны отселения установлено, что потребление жира в среднем на 15% превышает норму физиологической потребности в нем, причем соотношение растительного и животного жиров было существенно снижено, составляя 1:7 (вместо рекомендуемого 1:3). Между тем количественный и качественный состав потребляемых жиров должен определяться патогенетическими особенностями конкретного заболевания.

4. Обеспечение оптимального минерального состава рациона, в первую очередь по содержанию в рационе солей железа, йода, калия, кальция.

Учитывая повышенную чувствительность кроветворной системы к ионизирующей радиации, для стимуляции кроветворения, прежде всего клеток эритроцитарного ряда, увеличивают в питании квоту животного белка до 115-120 г (мясо, рыба, печень), что является дополнительным источником железа в легкоусвояемой форме. Таким образом, содержание железа в суточном рационе в 2 раза больше, чем физиологическая потребность в нем.

Несмотря на то что среди радиобиологов и клиницистов нет однозначного мнения относительно необходимости йодной медикаментозной профилактики поражения щитовидной железы, целесообразность введения органического йода с пищей не вызывает сомнения. Источниками органического йода могут служить морепродукты, морская капуста, морская рыба и т.д.

Обогащение рациона солями калия и кальция основывается на использовании их конкурентных взаимоотношений с радионуклидами – цезием и стронцием. В качестве источников кальция служат молочные продукты, калия – сухофрукты (чернослив, изюм, курага), белокочанная, цветная капуста, картофель, а также другие овощи и фрукты.

В последние годы придается большое значение радиопротекторному действию такого микроэлемента, как селен, основная биологическая роль которого связана с действием глютатионпироксидазы (Глю-Px), защищающей клеточные мембраны от воздействия ПОЛ. Кроме того, дефицит селена приводит к некрозу печеночных клеток, в то время как селен в сочетании с витамином Е и серосодержащей аминокислотой цистеином защищает клетки печени от некротической дегенерации.

Большое значение в лечении радиационных поражений имеют комплексоны, которые в кишечнике связывают радионуклиды и токсичные продукты радиолиза и ускоряют их выведение из организма. К таким веществам относятся пищевые волокна (неусвояемые углеводы), преимущественно водорастворимые, и препараты кальция.

5.Обеспечение достаточного содержания в рационе источников растворимых (хелатообразующих) пищевых волокон. К таким продуктам относятся морковь, свекла, яблоки, слива, абрикосы, сухофрукты. Дополнительно, по показаниям, в некоторые рационы вводят концентрат пищевых волокон – пищевые пшеничные отруби. Таким образом, содержание пищевых волокон в диете составляет в день около 40 г.

В нашем мире существует множество природных или созданных человеком веществ которые частично защищают нас или повышают нашу сопротивляемость к воздействию радиационного излучения, однако в связи с повышением агрессивности нашей среды обитания поиски новых более эффективных препаратов остаются актуальной задачей для радиобиологов всего мира.

Поиски эффективных противолучевых антимутагенов и радиопротекторов продолжаются, необходимо чтобы они были стабильны, эффективны и нетоксичны.

Однако ни один из известных нам радиопротекторов не удовлетворяет данным критериям. Так, большинство традиционных радиозащитных веществ, имеющих стабильную химическую структуру, эффективны лишь в высоких токсичных концентрациях, а вытяжки из растений практически нетоксичны, но не имеют стабильной химической структуры. Всё это требует дальнейших теоретических и экспериментальных исследований с целью поисков оптимальных радиозащитных препаратов.

Код для цитирования: Скопировать