Химическая защита организмов от ионизирующего излучения

Первые работы по противолучевой химической защите относятся к началу 40-х годов и связаны они с развиваемой в те годы идеей непрямого механизма действия ионизирующего излучения, изучением возможной роли перекисей водной среды в первичных лучевых процессах и лучевой инактивации сульфгидрильных групп. При изучении роли различных химических примесей в процессах радиолиза растворов было обнаружено, что некоторые из них способны снижать эффект радиации. Так возникло представление о «химической противолучевой защите». В 1948 г. Р. Латарже и Е. Ефрати описали радиозащитное действие цистеина, глутатиона, триптофана и других веществ в опытах с бактериофагом. На животных эффект химической противолучевой защиты был открыт в 1949 г., когда X. Патт и др. показали, что цистеин защищает крыс от лучевого поражения, а А. Эрве и 3. Бак установили на мышах радиозащитное действие цианида. В 1950 г. Г. Лимперс и В. Мошер получили данные о защите мышей тиомочевиной от действия ионизирующего излучения. В начале 50-х годов появляются работы 3. Бака и др. о высоком противолучевом действии на животных цистеамина, серотонина, гистамина, триптамина, норадреналина, тирамина. Все исследованные препараты были эффективными только при введении в организм незадолго (10−15 мин) до облучения, поэтому они получили название радиопротекторов, а противолучевая защита — радиопрофилактической.

Последующие годы характеризуются интенсивным поиском радиопротекторов среди различных классов химических соединений. Так, уже к 1965 г. было изучено более трех тысяч различных противолучевых препаратов, однако наибольший радиопрофилактический эффект вызывали представители лишь двух классов: аминотиолов и индолилалкиламинов. В основу многочисленных представлений о механизмах защиты неизменно привлекалась идея о снижении радиопротекторами первичных биофизических процессов лучевого поражения, т. е. процесса радиолиза молекул в период, когда патологические изменения в организме еще не успевают развиться. Выяснение механизмов радиопрофилактического эффекта необходимо было для направленного поиска радиозащитных препаратов, однако обилие существовавших гипотез затрудняло выбор пути синтеза новых противолучевых соединений и свидетельствовало о множественности способов реализации химической защиты облучаемых биологических систем.

В последующие годы много внимания уделялось не только поиску новых радиопротекторов, но и модификации уже известных препаратов с целью повышения их противолучевой активности. Усилия радиобиологов и химиков направляются на увеличение эффективности действия препаратов, устранение вредных побочных эффектов (в первую очередь токсических), на изыскание путей пролонгированного противолучевого действия, изучение влияния протекторов при местном и фракционированном облучении и др. Интенсифицируются работы по комбинированному применению защитных препаратов с различным биологическим действием.

Современные представления о процессах лучевого поражения послужили основанием для появления различных гипотез об опосредованном механизме радиопрофилактического эффекта. Имеющийся фактический материал свидетельствует о том, что внутриклеточное содержание введенных радиопротекторов недостаточно для защиты систем от ионизирующего излучения, количество вводимых препаратов меньше, чем их эффективные концентрации в облучаемых растворах, а способность введенного протектора реагировать с внутриклеточными молекулами или их радикалами едва ли выше, чем у ряда эндогенных веществ.

К настоящему времени изучено огромное количество веществ природного происхождения в качестве возможных противолучевых средств. Часто исследовались различные вытяжки из растений, микроорганизмов и других биологических объектов без выделения активных веществ, а порой и без контроля за чистотой препаратов. Многие из них, химически не идентифицированные, обладали весьма слабым и плохо воспроизводимым на животных противолучевым эффектом.

Для радиопрофилактики применялись также сильнодействующие биологически активные вещества в малых концентрациях: яд змей, пчелиный яд, бактериальные эндотоксины, эстрогены.

Выраженным, статистически достоверным радиопрофилактическим действием как при кратковременном, так и при пролонгированном облучении (с малой мощностью дозы — около 0,1 Гр/мин) обладает мелиттин (полипептид из пчелиного яда, состоящий из 26 аминокислотных остатков, М-2840). Эффект защиты проявляется при введении препарата за 10−60 мин до облучения, однако наилучший эффект наблюдается при подкожном введении его мышам в дозе 5 мг/кг за 24 ч до лучевого воздействия (выживаемость возрастает вдвое по сравнению с облученным контролем).

В качестве противолучевых средств и препаратов, применяемых в комбинациях с эффективными радиопротекторами, часто используют следующие продукты метаболизма: нуклеиновые кислоты и их производные, витамины и коферменты, углеводы, липиды, флавоноиды, аминокислоты, промежуточные продукты обмена.

К числу противолучевых препаратов природного происхождения относят также адаптогены; в отличие от радиопротекторов они обладают неспецифическим действием, повышая общую сопротивляемость организма к различным неблагоприятным факторам (физической, химической и биологической природы). В отличие от радиопротекторов, адаптогены проявляют раднозащитную способность, если вводятся многократно за много дней (или недель) до облучения в дозах, ниже абсолютно смертельных. Они эффективны при остром, пролонгированном и фракционированном облучениях. Отмечается также отсутствие побочных эффектов при использовании радиозащитных доз адаптогенов. Наиболее эффективными препаратами этой группы считаются экстракты женьшеня, элеутерококка, лимонника (китайского). Радиозащитная эффективность их невелика. Так, например, при действии элеутерококка (препарат давался за 15 дней до облучения) выживаемость повышалась по сравнению с облученным контролем (дозы 5— 6Гр) на 30%.

Механизм радиозащитного действия этих веществ на организм пока не выяснен. Некоторые авторы к адаптогенам причисляют АТФ и АДФ, которые оказываются эффективными не только при кратковременном (мощность — 1−2,7 Гр/мин), но и при пролонгированном — с малой мощностью — облучении (0,0096 Гр/мин); в последнем случае применение классических радопротекторов— аминотиолов и индолилалкиламинов — оказывается безрезультатным. Отмечается необходимость больших доз адениннуклеотидов (до 200−250 мг/кг) для условий пролонгированного облучения.

Противолучевой эффект адениннуклеотидов связывают с их нормализующим влиянием на энергетический и генетический аппараты клеток. Ряд веществ природного происхождения обладает умеренным терапевтическим действием.

ионизирующий излучение защита радиация.