Москва ул. 1-я Фрезерная, д. 2/1, корп. 2, офис 815

Москва

ул. 1-я Фрезерная, д. 2/1, корп. 2, офис 815

Бразилиа

город Бразилиа

+7(495)673-74-97

Радиозащитный эффект препаратов на основе хлорофилла при действии на животных гамма-излучения

27.12.2019

Лысенко Н.П., Поздеев А.В., Ромодин Л.А., Новикова А.В., Рогожина Л.В., Щукин М.В., Чернецов В.Б.

ФГБОУ ВО МГАВМиБ – МВА имени К.И. Скрябина, Москва, Россия

Аннотация (Abstract)

Проблема поиска новых способов защиты организма от действия ионизирующей радиации остаётся по-прежнему актуальной. Одним из этих наиболее оптимальных способов является разработка химических препаратов, нивелирующих отрицательное воздействие ионизирующего излучения на организм, – радиопротекторов. В этой работе нами было проведено исследование препарата-радиопротектора на основе хлорофилла. Оценку эффективности действия препарата мы делали путём определения концентрации маркёров перекисного окисления липидов (концентрацию малонового диальдегида (МДА), интенсивность НАДФН-зависимого и аскорбат-зависимого перекисного окисления липидов (ПОЛ)) вызванного действием γ-излучения, а также по гематологическим показателям крови облучённых лабораторных животных. Общая доза ионизирующего излучения составляла 5 Гр во всех экспериментах, кроме эксперимента по оценке влияния препарата на выработку кортизола в результате облучения, в котором суммарная доза излучения составила 13,05 Гр.

Радиопротектор на основе хлорофилла вводился различным опытным группам лабораторных животных внутримышечно до и после облучения, в качестве контроля выступали животные, подвергшиеся воздействию γ-излучения без воздействия препарата на основе хлорофилла, и группа животных, которая не подвергалась ни действию препарата, ни действию ионизирующего излучения. Исследуемые показатели у животных, получавших радиопротектор и подвергшихся действию γ-излучения, в течение 30 суток после воздействия ионизирующего излучения возвращались к физиологической норме, что говорит об эффективности препарата на основе хлорофилла как радиопротектора.

Ключевые слова (Keyword)

Радиационное поражение, радиопротекторы, хлорофилл, антиоксиданты, активные формы кислорода, ионизирующее излучение, гамма-излучение.

Список сокращений

ПОЛ – перекисное окисление липидов;
МДА – малоновый диальдегид;
НАДФН – восстановленный никотинамидадениндинуклеотидфосфат;
АТФ – аденозинтрифосфат;
ИФА – иммуноферментный анализ;
ОЛБ – острая лучевая болезнь;
ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота;
ЭДТА – этилендиаминтетраацетат

Введение

Опасность радиационного поражения окружающей среды продолжает быть довольно высокой в современном мире. Исходит она не только от испытаний ядерного оружия или возможности его боевого применения, но и от возможных аварий на объектах радиационной промышленности, а также – от всё растущего количества радиоактивных отходов, поэтому риск радиационного поражения человека и животных возрастает с каждым годом. Поэтому одной из главных задач мировой науки является разработка мероприятий, изобретение способов, направленных на устранение последствий радиационного загрязнения среды. С точки зрения медицины, то есть сохранения здоровья конкретных индивидов, актуальной темой является разработка новых радиопротектеров, а также исследование их механизма действия на различные системы органов, то есть оценка их безопасности на предмет токсичности. В данной статье представлены результаты исследования влияния препарата на основе хлорофилла на показатели, отражающие активность перекисного окисления липидов – концентрацию малонового диальдегида (МДА), интенсивность НАДФН-зависимого и аскорбат-зависимого перекисного окисления липидов (ПОЛ) в крови и печени при облучении; концентрацию кортизола в крови и гематологические показатели (относительное содержание эритроцитов и лейкоцитов).

Значение реакций перекисного окисления в радиационном поражении

Реакции перекисного окисления, протекающие в организме человека и животных в той или иной степени наносят вред жизнедеятельности организма, однако существуют различные антиоксидантные механизмы, способные оставлять процессы перекисного окисления на минимальном уровне, к таким механизмам, например, относятся встроенные в биологические мембраны молекулы жирорастворимых антиоксидантов (токоферолы, ретиноиды и пр.) [10]. В результате сбоя в антиоксидантных системах происходит активация процессов перекисного окисления, что в свою очередь приводит к различным патологиям. Ионизирующее излучение – из факторов, провоцирующих процессы перекисного окисления [7, 8]. Одним из показателей активации процессов перекисного окисления является концентрации малонового диальдегида в плазме крови (МДА) [14].

Изменения в гематологических показателях крови при облучении

По литературным данным, наиболее часто у облученного организма регистрируется лейкоцитарный «сдвиг влево», это означает, что в крови появляются молодые «незрелые» формы нейтрофилов, которые в норме присутствуют только в костном мозге Это происходит в основном благодаря транзиторной лейкопении, в большинстве случаев из-за снижения общего числа нейтрофилов [5]. Отмечается, что при увеличении полученной дозы степень лейкоцитарного «сдвига влево» возрастает, существуют данные, что некоторое снижение нейтрофилов остается на протяжении всей жизни, после облучения, а также регистрируется снижение фагоцитарной и лизосомальной активности [6]. Одним из факторов снижения количества (в частности гранулоцитов) является снижение уровня АТФ в клетке при облучении дозой в 10 Гр [4]. По данным Бойшера и др. [1], доза облучения в 50 Гр приводит к угнетению процессов окислительного фосфолирования в нейтрофилах

Количественные изменения лейкоцитов при облучении летальными и сублетальными дозами происходит в 3 фазы:

I фаза (первые минуты, часы) – кратковременное незначительное уменьшение числа лейкоцитов.

II фаза (через 6-8 ч) – увеличение на 10-15 % от исходного уровня.

III фаза (к концу суток) – количество лейкоцитов резко снижается до исходного уровня и удерживается на нем. [6]

Известно, что количественные изменения лейкоцитов зависит от дозы излучения. Наиболее выраженное снижение количества лейкоцитов происходит на второй-третьей неделе после воздействия ионизирующего излучения (полулетальные дозы). В этот период можно наблюдать снижение лейкоцитов в три более раза относительно нормальных показателей [6].

Эритроциты

Зрелые безъядерные эритроциты относительно других клеток достаточно резистентны к повреждающему действию ионизирующего излучения. Это объясняется отсутствием митохондрий, генома и метаболических процессов, свойственные другим клеткам. Облучение в дозе 200 Гр приводит к нарушению морфологии эритроцитов, появлению двуядерных клеток, вакуолизации ядра, зернистости цитоплазмы, а также нарушает проницаемость мембраны эритроцитов [2]. Необходимо отметить роль ионизирующего излучения в гемолизе и нарушениях мембранной структуры эритроцитов. Генри и Маейр ещё в 1904 году [3] одними из первых доложили о гемолитических свойствах ионизирующего излучения. В работе А.П. Козлова и др. показано, что облучение в 600 Гр сразу приводило гемолизу [9]. Наибольшие изменения в картине красной крови наблюдается при полулетальных дозах. В первые три дня после получения дозы наблюдается увеличение количества эритроцитов, а также содержание гемоглобина в 1 мм3 крови на 10 – 15 %, далее наступает развитие анемии с пиком на 15-е–20-е сутки, количество эритроцитов и гемоглобина снижается в 2-3 раза.

Целью данного исследования было изучить действие препарата на основе хлорофилла на показатели крови лабораторных животных, которые являются маркерами повреждающего действия ионизирующего излучения.

Объектом исследования были выбраны мыши (Mus musculus) линии CD-1, самцы, массой 25–30г.

В качестве исследуемого вещества был выбран препарат хлорофилла, полученный на производственных мощностях ООО «Лимекс–Фарма» (г. Москва) из растительного сырья, разведённый физиологическим раствором из расчета 1:5. Препарат вводили внутримышечно в удельном объеме 10 мл/кг.

В качестве контроля использовали физраствор, в том же объеме введения.

1.      Определение концентрации малонового диальдегида (МДА) в крови и в тканях печени у мышей, подвергшихся облучению с применением препарата на основе хлорофилла

Было сформировано 3 группы, по 50 мышей в каждой в зависимости от времени введения препарата, а также контрольная группа:

  • Группа 1 контроль: животных облучали без ввода препарата;

  • Группа 2: препарат вводился животным перед облучением;

  • Группа 3: препарат вводился животным после облучения;

  • Группа 4 биологический контроль: животные не подвергались действию ионизирующей радиации и не принимали препарат.

2.      Определение активности НАДФН-зависимого ПОЛ в крови и печени мышей подвергшихся облучению с применением препарата хлорофилла

Было сформировано 3 группы, по 50 мышей в каждой в зависимости от времени введения препарата, а также контрольная группа:

  • Группа 1 контроль,

  • Группа 2 введение препарата до облучения,

  • Группа 3 введение препарата после облучения;

3.      Определение активности аскорбатзависимого ПОЛ в крови облученных мышей при введении препарата хлорофилла (нмоль/г)

Было сформировано 3 группы, по 50 мышей в каждой в зависимости от времени введения препарата, а также контрольная группа:

  • Группа 1 контроль,

  • Группа 2 введение препарата до облучения,

  • Группа 3 введение препарата после облучения;

4.      Определение уровня кортизола в крови облученных мышей на фоне применения препарата хлорофилла.

В данном исследовании для облучения мышей использовали гамма-установку «Панорама», общая однократная полученная доза составила 13,05 Гр, что вызвало клинические признаки острой лучевой болезни. Уровень кортизола к крови определяли методом ИФА. Было сформировано 3 группы мышей, по 10 голов в каждой:

Группа 1 –без облучения

Группа 2-облучение без препарата

Группа 3-введение препарата до облучения из расчета 10 мл/1 кг

Кровь отбирали прижизненно из орбитального синуса.

5.      Определение количества эритроцитов в крови мышей подвергшихся облучению с применением препарата хлорофилла

Было сформировано 3 группы, по 50 мышей в каждой в зависимости от времени введения препарата, а также контрольная группа:

  • Группа 1 контроль,

  • Группа 2 введение препарата до облучения,

  • Группа 3 введение препарата после облучения;

6.      Определение количества лейкоцитов в крови мышей, подвергшихся облучению с применением препарата хлорофилла

Было сформировано 3 группы, по 50 мышей в каждой в зависимости от времени введения препарата, а также контрольная группа:

  • Группа 1 контроль,

  • Группа 2 введение препарата до облучения,

  • Группа 3 введение препарата после облучения;

Заключение.

Данное исследование было проведено с целью изучить изменения некоторых параметров крови лабораторных животных на воздействие ионизирующего излучения с применением препарата хлорофилла и оценить его радиопротекторные свойства. Из данных видно, что значения таких показателей крови как концентрация МДА в крови и в печени, активность НАДФ-зависимого ПОЛ, концентрация кортизола, а также количество форменных элементов крови (эритроцитов и лейкоцитов) при применении хлорофилла до и после облучения приближаются к физиологической норме, в тоже время показатели контрольной группы, которой препарат не вводился, сильно отличаются от нормы.

Исходя из этого, можно судить о положительном влиянии препарата хлорофилла при воздействии ионизирующего излучения на организм животного, а так как данный препарат является растительным, это снижает риск появления побочных эффектов при его применении, однако, для простоты введения, необходимо также разработать форму для перорального введения.
 

Список литературы

1.      Buescher E.S., Holland P.V., Gallin J.I. Radiation induced defective oxygen metabolism in leukocytes prepared for transfusion as assessed by nitroblue tetrazolium (BTT) reduction // Clin Res / 31, 1983.
2.      Davis R.W., Dole N., Izzo M.J., Young L.E. Hemolytic effect of radiation // Clin Med / 35, 1950.
3.      Henri V., Mayer A. Action des radiations du radium sur les colloïdes d'hémoglobin, les ferments, et les globules rouges // Compt Rend /, 1904.
4.      Kotelba-Witkowska B., Dudа W., Witas H. Effect of ionizing radiation on the morphological blood elements // Acta Physiol / Pol. 30 1979. p.:15 - 6.
5.      Абакелия Ц.И., Цомая И.С., Одишвили М.Г. К вопросу о наличии лейкопоэтически активных веществ при лейкопениях, вызванных воздействием ионизирующей радиации // Тез VI Всесоюз науч конф “Восстановительные и компенсаторные процессы при лучевых поражениях”-Л /, 1973. с.: 60 - 1.
6.      Бриллиант М.Д., Воробьев А.И. Изменение некоторых показателей периферической крови при тотальном облучении человека // Проблемы гематологии и переливания крови / №1, 1972.
7.      Грешилов А.А. Продукты мгновенного деления U-235, U-238, Ru-239 в интервале 0–1 ч: справочник / - М.: Атомиздат,1969. - 105 с.
8.      Григорьев Ю.Г. Радиационная безопасность космических полетов / - М.: Атомиздат,1975. - 253 с.253 с.
9.      Козлов А.П., Красавин Е.А., Берейко А.В., др. и. Исследование повреждения мембраны эритроцитов при действии γ- излучения в широком диапазоне доз // Письма в ЭЧАЯ / Т.5, №2, 2008. с.: 219 - 25.
10.    Корнеев Н.А., Сироткин А.И., Расин И.М., Гераськин С.А. Актуальные вопросы сельскохозяйственной радиоэкологии // Вестник сельскохозяйственной науки / № 11, 1987. с.: 113 - 20.
11.    Легеза В.И. Синдром первичной реакции на облучение // Военно-медицинский журнал / № 10, 1991. с. 20 - 2.
12.    Легеза В.И. Средства ранней патогенетической терапии радиационных поражений: проблемы, перспективы // Радиобиология, радиоэкология, радиационная безопасность: тез докл IV съезда по радиац исслед – М / Т. 2, 2001. с. 426.
13.    Поздеев А.В. Экспериментальное исследование содержание кортизола в крови при радиационном облучении // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии /, 2013.
14.    Шрейберг Г.Л. Нейрогуморальные механизмы регуляции функции системы гипоталамус – гипофиз – кора надпочечников // Физиология и патология гипоталамуса – М /, 1963. с.: 30 - 8.

Закрыть