Химические и природные субстанции для защиты от радиационного поражения

Приоритетным направлением исследований в области радиационной биологии и медицины остается поиск новых эффективных противолучевых средств, так как защита населения от радиационного поражения входит в ряд вопросов государственной безопасности. Первые полученные медикаментозные лекарственные средства из классов аминотиолов и индолиламинов способны снижать первичные радикальные процессы и применяются как профилактические средства. Для блокирования образования вторичных радикалов биологических молекул в организме после облучения были получены природные субстанции полифенолов, которые применяют в клинике для улучшения восстановления пациентов после радиационной терапии. Впоследствии с открытием межклеточных регуляторов — цитокинов — появилась возможность разработать эффективные терапевтические схемы для стимуляции критических систем организма при лечении лучевой болезни. В Российской Федерации создан первый противолучевой препарат на основе рекомбинантного цитокина — интерлейкин-1. Необходимый химически стабильный и простой в применении противолучевой препарат может быть создан на основе ДНК. Лабораторные исследования показали, что введение экзогенной ДНК в организм после облучения повышает его выживаемость путем создания условий для правильной репарации ДНК в клетках критических тканей. Это позволяет рассматривать субстанцию ДНК весьма перспективной для разработки на ее основе нового противолучевого препарата.

Целью исследования данной обзорной статьи является анализ литературных источников, содержащих информацию о применяющихся противолучевых средствах радиационной защиты, а также научных публикаций, где описываются результаты проведенных в последние десятилетия исследований, посвященных поискам новых эффективных противолучевых препаратов. В обзоре использовались преимущественно литературные источники из баз данных PubMed и eLibrary.

1. Fliedner TM, Dorr HD, Meineke V. Multi-organ involvement as a pathogenetic principle of the radiation syndromes: a study involving 110 case histories documented in SEARCH and classified as the bases of hematopoietic indicators of effect. Br J Radiol Suppl. 2005;27:1-8. DOI: https://doi.org/10.1259/bjr/77700378

2. Friesecke I, Beyrer K, Wedel R, Reimers K, Fliedlner TM. SEARCH: a system for evaluation and archiving of radiation accidents based on case histories. Radiat Environ Biophys. 2000;39:213-217. DOI: https://doi.org/10.1007/s004110000056

3. Meineke V, Fliedner TM. Radiation-induced multiorgan involvement and failure: challenges for radiation accident medical management and future research. Br J Radiol Suppl. 2005;27:196-200. DOI: https://doi.org/10.1259/bjr/25654769

4. Akashi M, Hirama T, Tanosaki S, Kuroiwa N, Nakagawa K, Tsuji H, et al. Initial symptoms of acute radiation syndrome in the JCO critically accident in Tokai-Mura. J Radiat Res. 2001;42, Issue Suppl:S157-S166. DOI: https://doi.org/10.1269/jrr.42.s157

5. Гребенюк А.Н., Легеза В.И., Назаров В.Б., Тимошевский А.А. Медицинские средства профилактики и терапии радиационных поражений. Учеб. пособие для студентов мед. и фармацевтических вузов. Санкт-Петербург: ООО «Издательство ФОЛИАНТ»; 2011. 92 с.

6. Ильин Л.А., Рудный Н.М., Суворов Н.Н., Чернов Г.А., Антипов В.В., Васин М.В. [и др.]. Индралин – радиопротектор экстренного действия. Противолучевые свойства. Фармакология, механизм действия, клиника. Москва; 1994

7. Dale WM. Effect of X-rays on enzymes. Biochem J. 1940;34:1367-1373. DOI: https://doi.org/10.1042/bj0341367

8. Dale W.M. Effects of X-rays on the conjugated protein d-amino acid oxidase. Biochem J. 1942;36(1-2):80-85. DOI: https://doi.org/10.1042/bj0360080

9. Lataret R, Epeati E. Influence protectrice de certaines substances contre l’inactivation d’un bacteriophage par les rayons X. [Protective influence of certain substances against inactivation of a bacteriophage by X-rays]. C R Seances Soc Biol Fil. 1948;142(7-8):497-499. (in French).

10. Patt H, Tyree E, Straube R, Smith D. Cysteine Protection against X Irradiation. Science. 1949;110:213-214. DOI: https://doi.org/10.1126/science.110.2852.213

11. Herve A, Bacq ZM. Sulfocyanure, tocopherol et rayons X. Compt rend Soc. Biol. 1949;143:1158-1159.

12. Limperos G, Mosher WA. Protection of mice against Xradiation by thiourea. Science. 1950;112:86-88.

13. Bacq ZM, Herve A, Lecompte J. Fisher P, Blavier J. Protection contre le rayonnement X par la betamercaptoéthylamine. Arch Int Physiol.1951;59(4):442-447. DOI: https://doi.org/10.3109/13813455109150836

14. Bacq Z, Herve A. Protection chimique contre le rayonnement X. Bull Acad Roy Med Belg VIth series. 1952;17:13-15.

15. Alexander P, Charlesby A. Physico-chemical methods of protection against ionizing radiations. Radiobiological Symposium Liege, Butterworth, London. 1954;49-59.

16. Smaller B, Avery C. Radiation protection and free radicals. Nature. 1959;183:539-542.

17. Эйдус Л.Х. Физико-химические основы радиобиологических процессов и защиты от излучений. Москва: Атомиздат; 1972.

18. Gray LH, Tew JT, Jensen H. Protective effect of serotonin and of para-aminopropiophenone against lethal doses of X-irradiation. Proc Soc Exptl Bio Med. 1952;80:604-610.

19. Van der Meer C, van Bekkum DW. The mechanism of radiation protection by hystamine and other biological amines. Int Radiat Biol. 1959;1:5-23. DOI: https://doi.org/10.1080/09553005914550041

20. Van der Meer C, van Bekkum DW. A study on the mechanism of radiation protection by 5-hydroxytryptamine and tryptamine. Int J Radiat Biol Relat Stud Phys Chem Med 1961;4:105-110. DOI: https://doi.org/10.1080/09553006114550991

21. Bacq Z, Goutier R. Mechanisms of action of sulfur-containing radioprotectors. Brookhaven Sympos. Biol. 1968;20.

22. Жеребченко П.Г. Противолучевые свойства индолилалкиламинов. Москва: Атомиздат; 1971.

23. Liu W, Chen Q, Wu S, Xia X, Wu A, Cui F, et al. Radioprotector WR-2721 and mitigating peptidoglycan synergistically promote mouse survival through the amelioration of intestinal and bone marrow damage. J Rad Res. 2015;56:278-286. DOI: https://doi.org/10.1093/jrr/rru100

24. Nieder C, Andratschke NH, Wiedenmann N, Molls M. Prevention of radiation-induced central nervous system toxicity: A role for amifostine? Anticancer Research. 2004;24:3803-3809.

25. Филиппович И.В., Романцев Е.Ф. Вклад процессов репарации ДНК в механизм действия радиопротекторов. Информационный бюллетень по радиобиологии. 1978;21.

26. Граевский Э.Я. Сульфгидрильные группы и радиочувствительность. М.: Атомиздат; 1969.

27. Андрианов В.Т., Ахрем А.А., Писаревский А.Н., Спитковский Д.М. Радиационная биофизика ДНП хроматина. Москва: Атомиздат; 1976.

28. Каюшин Л.П., Коломийцева И.К., Львов К.М. Изучение свободных радикалов в переживающих тканях животных. Доклады АН СССР. 1960;134(5):1229-1231.

29. Эмануэль Н.М. Роль свободных радикалов в радиобиологических процессах и некоторые новые возможности в разработке средств против лучевого поражения. В кн.: Первичные механизмы биологического действия ионизирующих излучений. Москва: АН СССР; 1963.

30. Бурлакова Е.Б., Граевская Б.М., Иваненко Т.Ф., Шишкина Л.Н. Связь между изменениями уровней эндогенных тиолов и антиокислительной активности липидов и радиочувствительностью животных разных видов. Радиобиология. 1978;18(5):655-660

31. Городецкий А.А., Барабой В.А. Противолучевые свойства галлатов. Киев; 1963.

32. Жеребченко П.Г. Пределы химической защиты организмов. В кн.: Пределы модифицируемости лучевого поражения. Москва: Атомиздат; 1978.

33. Огай Ю.А., Сластья Е.А. Антоцианы в составе полифенолов винограда пищевого концентрата «Эноант». Магарач. Виноградарство и виноделие. 2003;(1):25-26.

34. Solyanik GI, Mizin VI, Pyaskovskaya O. Banakchevich N, Ogay YA. Correction of the cancer therapy-induced anemia by the grape polyphenol concentrate enoant. In: NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. Advanced bioactive compounds countering the effects of radiological, chemical and biological agents. Edited by Pierce GN, Mizin VI, Omelchenko A. Springer. 2014. P. 43-54. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-6513-9_4

35. Paul WE, Seder RA. Lymphocyte responses and cytokines. Cell. 1994 Jan 28;76(2):241-251. DOI: https://doi.org/10.1016/0092-8674(94)90332-8

36. Рогачева С.А., Симбирцев А.С. Использование рекомбинантного человеческого интерлейкин-1альфа и -1бета как средства ранней терапии острой лучевой болезни в эксперименте. Радиационная биология. Радиоэкология. 1997;37(1):61-67.

37. Рождественский Л.М. Интерлейкин-1 – центральный провоспалительный цитокин плейотропного действия в аспекте лечения лучевых поражений в эксперименте и клинике. Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2001;46(4):5-11.

38. Hérodin F, Bourin P, Mayol JF, Lataillade JJ, Drouet M. Short-term injection of antiapoptotic cytokine combinations soon after lethal gamma -irradiation promotes survival. Blood. 2003 Apr 1;101(7):2609-2616. DOI: https://doi.org/10.1182/blood-2002-06-1634

39. Hérodin F, Drouet M. Cytokine-based treatment of accidentally irradiated victims and new approaches. Exp Hematol. 2005;Oct;33(10):1071-1080. DOI: https://doi.org/10.1016/j.exphem.2005.04.007

40. Shen H, Yun YY, Epperly MW, Greenberger JS. Decreased total body irradiation (TBI)-induced apoptosis in murine hematopoietic side population cells compared to non-side population cells. Blood. 2004;104(11):4241. DOI: https://doi.org/10.1182/blood.V104.11.4241.4241

41. Neelis KJ, Dubbelman YD, Qingliang L, Thomas GR, Eaton DL, Wagemaker G. Simultaneous administration of TPO and G-CSF after cytoreductive treatment of rhesus monkeys prevents thrombocytopenia, accelerates platelet and red cell reconstitution, alleviates neutropenia, and promotes the recovery of immature bone marrow cells. Exp Hematol. 1997; Sep;25(10):1084-1093.

42. Свердлов А.Г., Мозжухин А.С., Павлова Л.М. [и др.]. К вопросу об ОБЭ нейтронов деления. Радиобиология. 1972;(12):279-284.

43. Чеботарев Е.Е., Рябова Э.З., Индык В.М. Защитное и лечебное действие экзогенной ДНК при облучении быстрыми нейтронами. Киев: Навукова думка; 1974. 141c.

44. Likhacheva A.S., Nikolin V.P., Popova N.A et al. Exogenous DNA can be captured by stem cells and be involved in their rescue from death after lethal-dose γ-radiation. Gene Ther Mol Biol. 2007;11:305-314.

45. Dolgova EV, Nikolin, VP, Popov NA, Proskurina KE, Orishenko EA, Alyamkina YR, et al. Internalization of exogenous DNA into internal compartments of murine bone marrow cells. Russ J Genet Appl Res. 2012;2:440-452. DOI: https://doi.org/10.1134/S2079059712060056

46. Зайцева О.А., Литвинчук А.В. Радиозащитный эффект экзогенной ДНК на клетки – предшественники гранулоцитов. В: Фундаментальные науки – медицине: материалы международной научной конференции, 2013, 17 мая, Минск. Минск: Белорусская наука; 2013;1:283-287. [дата обращения 2023 июнь 18]. Режим доступа: https://biblioclub.ru/index.php?page=book&id=231210

47. Naumov AD, Timokhina NI, Litvinchuk AV, Vereshchako GG, Khodosovskaya AM, Sushko SN, Kadukova EM. Radioprotective properties of selenomethionine with methionine, extracts from Basidium Fungi and exogenous DNA. In: NATO Science for Peace and Security Series A: Chemistry and Biology. Advanced bioactive compounds countering the effects of radiological, chemical and biological agents. Edited by Pierce GN, Mizin VI, Omelchenko A. Springer. 2014. P.55-73. DOI: https://doi.org/10.10007/978-94-007-6513-9_7