1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Радиационная биология. Радиоэкология
  4. T. 60, № 6, 2020

Радиационная биология. Радиоэкология, 2020, T. 60, № 6, стр. 604-608

Противолучевые свойства дисеротонинового эфира янтарной кислоты в условиях острого и пролонгированного γ-облучения 60Co при экранировании головы и области живота

М. В. Васин 1, 2, *, Р. В. Афанасьев 1, Л. А. Семенова 1, А. А. Галкин 1

1 Научно-исследовательский испытательный центр (авиационно-космической медицины и военной эргономики) ЦНИИ ВВС МО РФ
Москва, Россия

2 Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования Минздрава РФ
Москва, Россия

* E-mail: mikhail-v-vasin@yandex.ru

Поступила в редакцию 30.11.2019
После доработки 04.02.2020
Принята к публикации 12.02.2020

Полный текст (PDF)

Аннотация

В опытах на беспородных половозрелых белых крысах-самках изучены противолучевые свойства серотонинового диэфира с янтарной кислотой в условиях острого и пролонгированного до 3 ч γ-облучения, в том числе при частичном экранировании головы и верхней трети живота животных с помощью свинцовых блоков толщиной 3 см. Животных облучали на γ 60Co-терапевтической установке в дозах 9 или 8.25 Гр при мощности дозы облучения 5 и 24.1 сГр/мин соответственно. Сукциноил-5.5’-дигидрокситриптамин или мексамин вводили перед облучением внутрибрюшинно в дозах 8 и 15 мг/кг соответственно. Противолучевую эффективность радиопротекторов оценивали по выживаемости крыс в течение 45 сут и средней продолжительности жизни погибших животных. Острую токсичность серотонинового диэфира с янтарной кислотой, серотонина и мексамина определяли в течение 3 сут после введения токсических доз радиопротекторов (0.1–0.4 ммоль/л). Установлено, что в условиях пролонгированного γ-облучения в течение 3 ч сукциноил-5,5'-дигидрокситриптамин при комбинированном применении с экранированием головы или области живота проявляет выраженные противолучевые свойства, защищая 80–00% крыс при 40%-ной выживемости животных в группе облученного контроля. В тех же условиях при раздельном применении серотониновый диэфир, мексамин и экранирование области головы или живота не обладали противолучевым действием. Кроме того, мексамин при комбинированном применении с экранированием головы или живота был также неэффективен. В условиях острого облучения лоза 8 мг/кг сукциноил-5,5'-дигидрокситриптамина защищала 50% крыс. Острая токсичность серотонинового диэфира, мексамина и серотонина по ЛД50 соответствовала 0.20 (0.19–0.21); 0.28 (0.23–0.34) и 0.27 (0.25–0.29) ммоль/л.

Ключевые слова: мексамин, диацетат O,O'-сукциноил-5,5'-дигидрокситриптамин, пролонгированное γ-облучение, острое γ-облучение, экранирование живота и головы

Разработка средств медицинской защиты космонавтов в открытом космосе в условиях возникновения повышенной солнечной активности при воздействии интенсивного пролонгированного протонного излучения в дозах, вызывающих острую лучевую болезнь, представляет собой весьма важную научную задачу [1]. Известные радиопротекторы в условиях снижения мощности дозы и увеличения времени облучения до нескольких часов резко снижают свою противолучевую эффективность из-за кратковременного их действия [2]. Синтез лекарственных форм радиопротекторов с пролонгированным действием – одно из перспективных направлений. Одним из таких методов является синтез диэфиров с биологически активными соединениями на основе дикарбоновых кислот [3].

Ранее было обнаружено, что образование диэфиров серотонина с дикарбоновыми кислотами в отличие от его эфиров с млнлкарбоновыми кислотами позволяет существенно продлить радиозащитный эффект радиопротектора в условиях острого облучения более 1-го часа [4, 5]. Целью настоящего исследования было изучить противолучевую эффективность одного из наиболее активных диэфиров серотонина 5,5'-сукциноилбисокситриптамина в условиях пролонгированного (в течение 3 ч) облучения.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА

Опыты проведены на беспородных белых крысах-самках массой 240–260 г. Облучение крыс проводили на γ-терапевтической 60Co установке “Хизотрон” (Чехия) со стороны правого бока животного при его фиксации за лапы на деревянной дощечке, которая размещалась на “этажерке” из шести полочек. Одновременно облучали по три опытных и три контрольных животных. Доза в условиях пролонгированного облучения в течение 3 ч составила 9 Гр при мощности дозы облучения 5 сГр/мин. В условиях острого облучения доза была равна 8.25 Гр при мощности дозы 24.1 сГр/мин. Дозиметрию осуществляли клиническим дозиметром VA-j-18 (Германия). Перепад мощности дозы в поле облучения животных не превышал 3%.

Мексамин гидрохлорид и O,O'-сукциноил-5,5'-дигидрокситриптамин диацетат были синтезированы во ВНИХФИ им. С. Орджоникидзе [6]. Перед применением препараты растворяли в дистиллированной воде и вводили крысам внутрибрюшинно в объеме 1 мл за 5 мин до облучения животных. Дозы радиопротекторов были подобраны близко к ЕД50, что позволяет более точно оценивать модификацию эффекта препарата в разных условиях. Мексамин применяли в дозе 15 мг/кг, дисеротониновый эфир с янтарной кислотой – в дозе 8 мг/кг. Токсические дозы мексамина, серотонина и дисеротонинового эфира с янтарной кислотой (при минимуме 4 дозы) были в пределах 0.1–0.4 ммоль/л.

Экранирование головы или верхней трети живота крыс проводили во время облучения свинцовыми блоками толщиной экрана 3 см, что соответствует снижению дозы за экраном в 4 раза. Ширина экрана в области живота была равна 2 см, в области головы – 10 см.

Противолучевые свойства применяемых соединений оценивали по выживаемости крыс при острой лучевой болезни и средней продолжительности жизни (СПЖ) погибших животных в течение 45 сут после облучения. Острую токсичность препаратов определяли по расчету ЛД50 методом пробит-анализа по Литчфилду–Вилкоксону. Наблюдение за животными проводили в течение 3 сут после внутрибрюшинного введения токсических доз соединений.

Статистическую обработку материала проводили непараметрическими методами: по точному критерию Фишера (выживаемость животных) и U-критерию Манна–Уитни (СПЖ).

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

В опытах на беспородных половозрелых белых крысах-самках проведено изучение острой токсичности и противолучевых свойств диэфира серотонина с янтарной кислотой в условиях острого и пролонгированного до 3 ч γ-облучения, в том числе при частичном экранировании головы и верхней трети живота животных.

Установлено, что острая токсичность мексамина и серотонина в опытах на крысах была близка и по ЛД50 составила 0.28 (0.23–0.34) и 0.27 (0.25–0.29) моль/л соответственно. ЛД50 О,О'-сукциноил-5,5'-диокситриптамина соответствовала 0.20 (0.19–0.21) моль/л (табл. 1), что с учетом содержания двух молекул серотонина в одной молекуле диэфира свидетельствует о хорошей его переносимости и в определенной мере о снижении токсичности серотонина в составе данного соединения. Можно отметить, что данные радиопротекторы в опытах на крысах в 4 раза более токсичны по сравнению с их переносимостью в опытах на мышах [5].

Таблица 1.

Сравнительная токсичность мексамина, серотонина и дисеротонинового эфира янтарной кислоты у белых беспородных крыс при внутрибрюшинном применении Table 1. Comparative toxicity of mexamine, serotonin and succinic acid diserotonin ester in white mongrel rats in intra-peritoneal injection

Препарат n ЛД50 с доверительными границами при р = 0.05
ммоль/л мг/кг
Мексамин гидрохлорид 21 0.28 (0.23–0.34) 63.5 (56.7–77.0)
Серотонин адипинат 12 0.27 (0.25–0.29) 87.0 (80.6–93.5)
Дисеротониновый эфир янтарной кислоты диацетат 50 0.20 (0.19–0.21) 110.5 (105.4–116.5)

n – число животных в группе.

Исходя из представленных данных по острой токсичности и противолучевой эффективности дисеротонинового эфира (табл. 1 и 2), его терапевтическая широта, выраженная в терапевтическом индексе (ТИ) как отношение ЛД50/ЕД50, в условиях острого облучения близка к 10, что соответствует широте его действия в опытах на мышах. Широта действия диэфира серотонина с янтарной кислотой также не уступает в тех же условиях по ТИ противолучевым свойствам серотонина и мексамина [5].

Таблица 2.

Противолучевые свойства дисеротонинового эфира янтарной кислоты в условиях острого и пролонгированного γ-облучения 60Co при экранировании головы и области живота Table 2. Radioprotective properties of succinic acid diserotonin ester under conditions of acute and prolonged γ-radiation 60Co during head and abdominal shielding

Группы n Доза, мощность дозы и время облучения Время введения препарата до облучения, мин Выживаемость к 45-м суткам после облучения, % СПЖ, сут
Контроль на облучение 10 9 Гр, 5 сГр/мин, 3 ч – 40.0 14.7
Экранирование живота 10 60.0 15.2
Экранирование головы 10 40.0 10.5
Мексамин (15 мг/rкг) 10 5 60.0 14.8
Мексамин (15 мг/rкг) + + экранирование живота 11 54.5 15.6
Мексамин (15 мг/rкг) + + экранирование головы 12 41.7 14.7
Серотониновый диэфир с янтарной кислотой (8 мг/rкг) 11 5 54.5 14.2
Серотониновый диэфир с янтарной кислотой (8 мг/кг) + экранирование живота 12 83.3* 15.5
Серотониновый диэфир с янтарной кислотой (8 мг/кг) + + экранирование головы 11 100.0** –
Контроль на облучение 10 8.25 Гр, 24.1 сГр/мин 34 мин – 10.0 11.8
Серотониновый диэфир с янтарной кислотой (8 мг/кг) 10 5 60.0* 11.0
10 120 20.0 12.2

* р < 0.05 по отношению к контрольной группе на облучение по точному критерию Фишера. **р < 0.05 по отношению к группе экранирования головы и группе ДС-5-ОТ по точному критерию Фишера. n – число животных в группе.

Как показали проведенные исследования на крысах, при выбранном варианте пролонгированного облучения в течение 3 ч противолучевой эффект мексамина и диэфира серотонина практически отсутствовал (табл. 2). Ранее в опытах на мышах было установлено, что фармакологическое действие (по изменению кровотока в селезенке) и противолучевые свойства мексамина не превышают по времени 20 мин. Диэфир серотонина с янтарной кислотой в тех же условиях сохраняет высокий противолучевой эффект немногим более 1 ч [5]. В данных исследованиях на крысах диэфир серотонина в условиях острого облучения уже через 2 ч был неэффективен (табл. 2). В конкретных условиях пролонгированного облучения в течение 3 ч отмеченная пролонгация действия серотонина в составе диэфира с янтарной кислотой была явно недостаточна.

Комбинированное применение диэфира серотонина с янтарной кислотой и экранирования головы или области живота крыс в условиях пролонгированного облучения в течение 3 ч обеспечивало выраженное проявление противолучевых свойств радиопротектора, равных его действию в условиях острого облучения. Выбранное частичное экранирование области головы или живота крыс в течение пролонгированного облучения животных было малоэффективным. Как было отмечено выше, один диэфир в тех же условиях тоже не обладал противолучевым действием. Таким образом, как видно из табл. 2, 80–100%-ная выживаемость крыс при 3-часовом облучении при комбинированном применении диэфира серотонина с янтарной кислотой и частичного экранирования области головы или живота животных, которые сами по себе в одиночном применении неэффективны, свидетельствует об эффекте потенцирования действия радиопротектора при неравномерном и пролонгированном облучении, когда в условиях частичного сохранения участков кроветворной ткани, способных реагировать на стимулирующее действие серотонина [7–9], имеет место реализация его противолучевого действия.

Мексамин при комбинированном применении с экранированием тех же областей тела животного в тех же условиях пролонгированного облучения из-за своего кратковременного действия оказался неэффективным (табл. 2). Важно отметить, что создание лекарственных форм радиопротекторов, способных к депонированию в организме, предоставляет возможность поддерживать их противолучевую эффективность в условиях пролонгированного облучения.

Эффективность примененного в исследовании метода экранирования радиочувствительных тканей (костного мозга и кишечника) и его потенцирующее действие на противолучевые свойства радиопротекторов в условиях острого γ-, γ-нейтронного и протонного излучений высоких энергий (125 МэВ) были ранее установлены в работах Б.Л. Разговорова и соавт. [10, 11] и подтверждены в дальнейших исследованиях на крупных животных [12].

Неравномерность поглощения энергии ионизирующего излучения в теле животного и особенно выраженная у человека, в том числе при физическом экранировании отдельных участков тела с частичной защитой костного мозга и кишечника, как показало настоящее исследование, является важным фактором в потенцировании противолучевых свойств радиопротекторов, в том числе при пролонгированном облучении [13].

ВЫВОД

Дисеротониновый эфир янтарной кислоты в отличие от радиопротектора мексамина сохраняет в опытах на крысах свои противолучевые свойства в условиях пролонгированного γ-облучения до 3 ч в условиях экранирования головы или живота животных.

Список литературы

  1. Ушаков И.Б., Васин М.В. Фармакохимическая защита в дальнем космосе: современный взгляд // Радиац. биология. Радиоэкология. 2019. Т. 59. № 2. С. 150–160. [Ushakov I.B., Vasin M.V. Pharmacoche-mical protection in far space: modern view // Radiats. Biol. Radioekol. 2019. V. 59. № 2. P. 150–160. (In Russian)]

  2. Васин М.В., Саксонов П.П., Шашков В.С., Антипов В.В. Противолучевая активность аминотиолов и зависимость от дозы и срока его применения при различных условиях облучения // Радиобиология. 1970. Т. 10. № 3. С. 380–385. [Vasin M.V., Saxonov P.P., Shashkov V.S., Antipov V.V. Radioprotective activity of aminothiols and dependence on dose and duration of its use under various irradiation conditions // Radiobiology. 1970. V. 10. № 3. P. 380–385. (In Russian)]

  3. Bassanini I., Hult K., Riva S. Dicarboxylic esters: Useful tools for the biocatalyzed synthesis of hybrid compounds and polymers // Beilstein J. Org. Chem. 2015. V. 11. P. 1583–1595. https://doi.org/10.3762/bjoc.11.174

  4. Горелова Н.В., Шашков В.С., Васин М.В. и др. Радио-защитные свойства О-ацильных производных серотонина // Радиобиология. 1970. Т. 10. № 5. С. 758–762. [Gorelova N.V., Shashkov V.S., Vasin M.V. et al. Radioprotective properties of O-acyl derivatives of serotonin // Radiobiology. 1970. V. 10. № 5. P. 758–762. (In Russian)]

  5. Васин М.В., Антипов В.В., Суворов Н.Н. и др. Противолучевые свойства дисеротониновых эфиров дикарбоновых кислот // Радиобиология. 1974. Т. 14. № 2. С. 242–246. [Vasin M.V., Antipov V.V., Suvorov N.N. et al. Radioprotective properties of diserotonin esters of dicarboxylic acids // Radiobiology. 1974. V. 14. № 2. P. 242–246. (In Russian)]

  6. Ильина Г.Н., Каминка М.Э., Морозовская Л.М. и др. Синтез и фармакологическя активность 5,5’-дикарбонилокситриптаминов // Хим.-фарм. журн. 1975 .Т. 9. № 7. С. 17–21. [Ilyina G.N., Kaminka M.E., Morozovskaya L.M. et al. Synthesis and pharmacological activity of 5,5’-dicarbonyloxytryptamines // Che-mical-pharmaceutical J. 1975. V. 9. № 7. P. 17–21. (In Russian)]

  7. Нефедова В.В., Инжеваткин Е.В., Нефедов В.П. Роль С2 рецепторов в реализации стимулирующего влияния серотонина на стволовые кроветворные клетки костного мозга // Бюл. эксперим. биол. мед. 2002. Т. 133. № 5. С. 484–486. [Nefedova V.V., Inzhevatkin E.V., Nefedov V.P. Role of S2 receptors in the stimulatory effect of serotonin on hemopoietic bone marrow stem cells // Bull. Exp. Biol. Med. 2002. V. 133. № 5. P. 419–420. (In Russian)]

  8. Yang M., Li K., Ng P.C. et al. Promoting effects of serotonin on hematopoiesis: ex vivo expansion of cord blood CD34+ stem/progenitor cells, proliferation of bone marrow stromal cells and antiapoptosis // Stem Cells. 2007. V. 25. № 7. P. 1800–1806. https://doi.org/10.1634/stemcells.2007-0048

  9. Скурихин Е.Г., Хмелевская Е.С., Першина О.В. и др. Влияние адреномиметиков и серотонина на стромальные и кроветворные полипотентные предшественники при цитостатической миелосупрессии // Бюл. эксперим. биол. мед. 2010. Т. 150. № 3. С. 128–131. [Skurikhin E.G., Khmelevskaya E.S., Pershina A.M. et al. Effect of adrenomimetics and serotonin on polypotent stromal and hemopoietic precursors in cytostatic myelosuppression // Bull. Exp. Biol. Med. 2010. V. 150. № 1. P. 113–116. (In Russian)]

  10. Разговоров Б.Л. Влияние экранирования отдельных частей тела на течение лучевой болезни и выживаемость животных при общем γ-нейтронном облучении // Проблемы космической биологии / Под ред. П.П. Саксонова. Т. 14. М.: Наука, 1971. С. 163–175. [Razgovorov B.L. The effect of shielding of individual body parts on the course of radiation disease and animal survival in total γ-neutron irradiation // Problems of space biology / Еd. P.P. Saksonov. V. 14. M.: Nauka, 1971. P. 163–175. (In Russian)]

  11. Разговоров Б.Л., Саксонов П.П., Антипов В.В. и др. Изменение реактивности животных к некоторым фармакохимическим препаратам при экранировании частей тела во время общего облучения // Проблемы космической биологии / Под ред. П.П. Саксонова. Т. 14. М.: Наука, 1971. С. 175–185. [Razgovorov B.L., Saksonov P.P., Antipov V.V. et al. Change in animal reactivity to some pharmaco-chemical preparations when body parts are shielded during total irradiation // Problems of space biology / Ed. P.P. Saksonov. V. 14. M.: Nauka, 1971. P. 175–185. (In Russian)]

  12. Ильин Л.А., Рудный Н.Н., Суворов Н.Н. и др. Индралин – радиопротектор экстренного действия. Противолучевые свойства, фармакология, механизм действия, клиника. М.: Минздрав РФ, 1994. 435 с. [Ilyin L.A., Rudny N.N., Suvorov N.N. et al. Indralin – radioprojector of emergency action. Radioprotective properties, pharmacology, mechanism of action, clinic. Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 1994. 435 p. (In Russian)]

  13. Васин М.В. Потенциальная роль фактора неравномерности поглощения энергии ионизирующего излучения в организме в эффективности противолучевых препаратов // Мед. радиология и радиац. безопасность. 2011. Т. 56. № 4. С. 60–70. [Vasin M.V. Potential role of the non-uniformity of absorption of ionizing radiation energy in the body in the effectiveness of radioprotective preparations // Med. Radiol. Radiat. Safe. 2011. V. 56. № 4. P. 60–70. (In Russian)]

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Радиационная биология. Радиоэкология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал