В экспериментах на мышах-самцах оценивали сравнительную эффективность радиопротекторов (цистамин, аминоэтилизотиуроний, мексамин и индралин) при y-облучении в минимальных абсолютно смертельных дозах (9 Гр). Было установлено, что наибольший защитный эффект дает индралин, при этом наиболее эффективной дозой препарата является 75 мг/кг.

Аналогичные результаты были получены и в опытах на крысах. Обнаружили, что в механизме радиозащитного действия индралина одну из ведущих ролей играет сохранение кроветворения (защита пула стволовых клеток костного мозга и селезенки) на достаточно высоком уровне.

Было выявлено, что при y-облучении в сверхсмертельных дозах (10 Гр и более) защитное действие испытанных радиозащитных средств у крыс и мышей значительно уменьшается или полностью нивелируется.

Экранирование радиочувствительных органов материалами, поглощающими ионизирующее излучение (свинец, пластмассы), оказалось эффективным способом защиты организма животных при y-облучении в минимальных смертельных дозах. Однако при y-облучении в сверхсмертельных дозах защитное действие экранирования значительно снижалось или полностью утрачивалось.

Экранирование радиочувствительных органов материалами, поглощающими ионизирующее излучение (свинец, пластмассы), оказалось эффективным способом защиты организма животных при у-облучении в минимальных смертельных дозах. Однако при y-облучении в сверхсмертельных дозах защитное действие экранирования значительно снижалось или полностью утрачивалось.

При исследовании эффективности комбинированной защиты (совместное применение радиопротекторов и экранирования) при y-облучении в сверхсмертельных дозах обнаружили потенциирующий эффект. Так, при совместном использовании мексамина и экранирования области живота выживаемость крыс увеличивалась до 76,7%. Еще более выраженное действие было отмечено при комбинированном применении экранирования и индралина - выживаемость животных составляла даже 100%.

При этом следует учесть, что радиозащитное действие такого сочетания проявляется при y-облучении в сверхсмертельных дозах, когда защитный эффект и экранов, и радиопротекторов отсутствует или минимален.

____________________

 * Авиакосмическая и экологическая медицина. 2007. Т. 41. N 3. С. 39 - 43

Проблемы, связанные с поиском средств и методов защиты от ионизирующей радиации, получили достаточно полное освещение в ряде хорошо известных монографий [1, 3 - 5, 7, 8, 12]. Реальная возможность повышения устойчивости живых организмов состоит в применении фармакологических веществ, вводимых до радиационного воздействия (радиопротекторы) или экранирование части либо всего тела материалами, поглощающими ионизирующее излучение.

Среди испытанных фармакологических веществ были обнаружены соединения разных химических классов, оказывающие выраженное и стабильное радиозащитное действие у экспериментальных животных: цистамин, аминоэтилизотиуроний (АЭТ), гаммафос, серотонин, мексамин и др.

Анализ результатов экспериментального и клинического изучения радиопротекторов показал, что к основным недостаткам, затрудняющим их практическое использование при чрезвычайных аварийных радиационных ситуациях, радиотерапии злокачественных новообразований и др., относятся сравнительно низкая эффективность у крупных лабораторных животных (собаки, обезьяны) и полное отсутствие защитного эффекта от сверхсмертельных доз облучения.

Это обстоятельство необходимо учитывать при авариях на ядерных объектах и планировании способов обеспечения радиационной безопасности межпланетных космических полетов с человеком на борту. Например, в последнем случае только использование радиационного убежища в момент радиационной опасности при полете на Марс с толщиной защиты 20 г/см2 может привести к существенному снижению средних значений радиационного риска [9 - 11]. Однако масса такого убежища на 6 человек столь велика, что ставит под сомнение конструирование и помещение его на борт корабля. Поэтому поиск альтернативных способов защиты экипажей межпланетных космических объектов до сих пор является актуальной проблемой космической медицины.

Следует отметить, что в странах, обладающих ядерным потенциалом военного и гражданского назначения, перспективные исследования в области разработки средств защиты от ионизирующей радиации длительное время носили закрытый характер. В доступной зарубежной литературе за истекшие десятилетия нет сведений о новых достижениях в этом направлении. Вместе с тем в последнее время обозначились существенные достижения в области поиска средств защиты от радиации. В частности, после опубликования коллективной монографии [5] появилась возможность проводить исследования с новыми высокоэффективными веществами (индралин) и разрабатывать новые способы защиты от ионизирующей радиации по открытому плану. В связи с изложенным в данной работе проводили сравнительное экспериментальное изучение эффективности радиопротекторов из двух классов химических соединений (аминотиолов и индолилалкиламинов) и экранирования участков тела животных материалами, поглощающими ионизирующее излучение, при y-облучении в минимальных абсолютно смертельных и сверхсмертельных дозах. В работе из аминотиолов использовали цистамин и АЭТ, из индолилалкиламинов - мексамин и индралин.

Методика

Эксперименты проведены на белых беспородных крысах-самцах (масса 180 - 220 г) и мышах-самцах (масса 18 - 22 г), а также на мышах-самцах линии (СВА х C57BL) F1. Животных содержали в условиях вивария и подвергали y-облучению на установке ГУБЭ-800 в разных смертельных дозах (8,5 - 14 Гр). Во время облучения их помещали в специальные пеналы из органического стекла. В качестве радиозащитных средств использовали цистамина дихлоргидрат, АЭТ, мексамин (5-метокситриптамина гидрохлорид) и индралин.

Препараты растворяли в изотоническом растворе натрия хлорида (NaCI) и вводили внутрибрюшинно за 10 - 20 мин до облучения. Оценку противолучевого эффекта проводили по выживаемости в течение 30 сут и средней продолжительности жизни (СПЖ) погибших животных.

Экранирование различных частей тела крыс при y-облучении проводили с помощью свинцовых пластин шириной 2 - 6 см и разной толщины (иногда 15 см), что обеспечивало снижение общей дозы облучения за экраном и уменьшение общей поглощенной дозы. Исследование крови в гематологических группах проводили на 3-и, 7-е, 15-е и 30-е сутки после облучения. Общий контрольный срок наблюдения составлял 30 сут.

Результаты и обсуждение

Анализ данных показал, что наибольший защитный эффект дает индралин.

Всследование доза-зависимость противолучевого эффекта индралина

Наиболее эффективной дозой индралина у мышей является 75 мг/кг.

Аналогичные результаты были получены и в опытах на крысах (при y-облучении в дозе 9 Гр): индралин в дозе 75 мг/кг увеличивает выживаемость животных в 14 раз (с 5,0 % в контрольной группе до 70,0 % в опытной; p < 0,05), что значимо в 2,0 - 3,5 раз превышает эффект препарата в дозах 5 - 25 мг/кг.

Исследование влияния индралина на стволовые кроветворные клетки

Известно, что под влиянием ионизирующей радиации происходит угнетение кроветворной функции костного мозга, которое является доминирующим фактором в патогенезе лучевой болезни. Развитие этого синдрома происходит вследствие угнетения продукции популяций стволовых кроветворных клеток, служащих источником всех 3 ростков кроветворения. Поэтому было предпринято исследование влияния индралина на костно-мозговое кроветворение облученных животных.

Было обнаружено, что однократное внутрибрюшинное введение индралина мышам линии (CBAxC57BL) F1 в дозе 75 мг/кг за 15 - 20 мин до облучения приводит к увеличению числа ГКС в 5,3 раза (с 5,5 ± 0,7 в контроле до 29,1 ± 3,0 в опыте; p < 0,05).

Эти данные позволяют заключить, что в механизме радиозащитного действия индралина одну из ведущих ролей играет сохранение кроветворения на достаточно высоком уровне.

При y-облучении крыс в дозах 8 - 9 Гр экранирование области живота блоком из свинца шириной б см повысило выживаемость животных в 9,2 раза (с 9,4 % в контрольной группе до 86,4 % - в опытной; p < 0,05).

При использовании экранов шириной 4 см процент выживаемости был несколько ниже, чем при применении экранов шириной б см, однако это различие оказалось недостоверным. Уменьшение ширины экрана до 2 см привело уже к значительному снижению эффекта: выживаемость крыс составила 41 % (p < 0,05).

При y-облучении в дозе 9,3 Гр экранирование области живота блоками шириной 6, 4 и даже 3 см обеспечило довольно высокую выживаемость крыс (76,7, 63,2 и 54,3 % соответственно, в контрольной группе все животные погибли; p < 0,05). Однако при уменьшении ширины экрана до 2 см произошло снижение выживаемости до 30,3 % (p < 0,05). Следует отметить, что для проявления защитного эффекта экранирования существует некоторая минимальная масса защищенных тканей, например кишечника и органов кроветворения, сохранение нормальной функции которых крайне необходимо для последующего восстановления пораженных тканей организма [7].

Экранирование области живота при общем облучении животных не только повышало их выживаемость, но и существенно изменяло клиническое течение лучевой болезни. Наиболее типичные и доступные наблюдению признаки лучевого поражения обнаруживались у них реже и были выражены слабее, чем у контрольных животных.

Исследование содержания лейкоцитов в периферической крови крыс в избранные сроки наблюдения показало, что при y-облучении в смертельных (8 - 10 Гр) и сверхсмертельных (11 - 13 Гр) дозах у животных с экранированием области живота на 3-и сутки после облучения наблюдалась выраженная лейкопения без существенного различия между группами. Число лейкоцитов составляло 7 - 14 % по отношению к исходному уровню.

При y-облучении в дозах 11 - 13 Гр и на 7-е сутки лейкопения все еще была отчетливо выражена, в то время как в меньших дозах (8 - 10 Гр) у крыс с экранированием живота отмечалось уже статистически значимое увеличение числа лейкоцитов по отношению к контрольным животным (35,8 против 11,2 % - увеличение в 3,2 раза, p < 0,05). В более поздние сроки (15-е и 30-е сутки) у крыс всех групп при облучении в обоих диапазонах доз произошло значительное восстановление числа лейкоцитов, особенно отчетливо выраженное при облучении в меньших дозах. Однако ни в одной группе крыс (даже к 30-м суткам) не наблюдалось полного и устойчивого восстановления содержания лейкоцитов. При y-облучении в дозе 14 Гр все 20 контрольных крыс погибли в течение 4 дней после облучения. При экранировании области живота блоками шириной 4 см (толщина 3 см) выжили 2 крысы из 22 (9,1%; p > 0,05), а при использовании экранов шириной 3 и 2 см выживаемость оказалась одинаково низкой: из 17 крыс в каждой группе выжили по 1 (5,9%; p > 0,05). Следовательно, при y-облучении в сверхсмертельных дозах защитное действие экранирования значительно снижается или полностью утрачивается.

Исследование эффективности комбинированной защиты (совместное применение радиопротекторов и экранирования) при y-облучении

В этой серии опытов исследовали эффективность комбинированной защиты. В качестве радиопротекторов были выбраны мексамин и индралин.

Результаты опытов показали, что сама по себе фиксация животных не оказывает влияния на их выживаемость. Экранирование областей живота и головы приводило к некоторому повышению выживаемости крыс - на 27,1 % (p < 0,05) и 12,5 % (p > 0,05) соответственно. Мексамин при облучении в сверхсмертельных дозах был практически неэффективен, так как он не защищал от поражения желудочно-кишечный тракт. В этом отношении более эффективным оказался индралин. Даже при облучении в указанных дозах он значимо (p < 0,05) защищал 28,2 % подопытных животных. Это дает основание считать, что в механизме его защитного действия важная роль принадлежит ослаблению лучевого поражения костного мозга и желудочно-кишечного тракта.

Комбинированное применение экранирования и радиопротекторов вызывало потенцирующий эффект. Так, например, при совместном использовании мексамина и экранирования области живота выживаемость крыс увеличивалась до 76,7 % (p < 0,05), а при экранировании области головы - до 36,5 % (p < 0,05). Еще более выраженное потенцирующее действие было отмечено при комбинированном применении экранирования и индралина (75 мг/кг). В этом случае выживаемость облученных животных составляла до 100%.

Таким образом, удалось впервые получить выраженный защитный эффект от поражающего действия ионизирующего излучения с помощью комбинированного применения экранирования и радиопротекторов. При этом следует учитывать то обстоятельство, что радиозащитное действие такого сочетания проявляется при y-облучении в сверхсмертельных дозах, когда защитный эффект и экранов, и химических соединений отсутствует или минимален.

Литература:

1. Бак З. Химическая защита от ионизирующей радиации. М., 1968.

2. Гаврилюк Д. Н., Разговоров Б. Л. Влияние экранирования желудка и головы на функциональное состояние желудочно-кишечного тракта крыс в начальном периоде лучевой болезни // Радиобиология. 1979. Т. 19. N 1. С. 86 - 90.

3. Давыдов Б. И., Ушаков И. Б., Федоров В. П. Радиационное поражение головного мозга. М., 1991.

4. Жеребченко П. Г. Противолучевые свойства индолилалкиламинов. М., 1971.

5. Ильин Л. А., Рудный Н. М., Суворов Н. Н. и др. Индралин - радиопротектор экстренного действия. Противолучевые средства. Фармакология механизм действия, клиника. М., 1994.

6. Осокина Т. Ф., Давыдов Б. И., Разговоров Б. Л. Прогноз выживаемости крыс с частичным экранированием области живота // Радиобиология. 1975. Т. 15. N 5. С. 784 - 786.

7. Саксонов П. П., Шашков В. С., Сергеев П. В. Радиационная фармакология. М., 1976.

8. Суворов Н. Н., Шашков В. С. Химия и фармакология средств профилактики радиационных поражений. М., 1975.

9. Шафиркин А. В., Венидиктова В. П. Определение радиационного риска в процессе межпланетного космического полета в различные периоды солнечной активности // Авиакосм. и эколог. мед. 1999. Т. 33. N 3. С. 13 - 15.

10. Шафиркин А. В., Венидиктова В. П., Петров В. М. и др. Алгоритм расчета радиационного риска в процессе межпланетных космических полетов // Там же. С. 56 - 61.

11. Шафиркин А. В., Григорьев Ю. Г., Коломенский А. В. Радиационный риск для космонавтов при полете к Марсу // Там же. 2004. Т. 38. N 2. С. 3 - 14.

12. Ярмоненко С. П., Вайнсон А. А. Радиобиология человека и животных. М., 2004.

Поступила 21.09.06

COMPARATIVE PROTECTIVE ACTION OF RADIOROTECTORS AND SHIELDING IN ?-IRRADIATED MICE

V.S.Shashkov, S.K.Karsanova, V.V.Yasnetsov

Aviakosmicheskaya i Ekologicheskaya Meditsina (Russia). 2007. V. 41. N 3. P. 39 - 43

Experiments with male mice were performed to evaluate comparative effectiveness of radioprotectors cystamine, aminoethyl isothiuronium, mexamine and indralin against minimal absolutely lethal ?-doses (9 Gy). The best protective effect was demonstrated by indralin at a dose of 75 mg/kg. Supportive data were received in experiments with rats. The radioprotective action of indralin consists mainly in quite successful preservation of the blood-forming components, i.e. the pool of stem cells in the marrow and spleen. Gamma-irradiation at superlethal doses (10 Gy and higher) weakens significantly or fully neutralizes these protectors in rodents.

Shielding of radiosensitive organs with the help of lead and plastics proved to be a good protection of animals from minimal lethal ?-doses. However, the superlethal doses of ?-irradiation penetrated the shielding materials and disabled them to a large and full extent.

Evaluation of effectiveness of the combined protection against superlethal ?-doses by pharmaceutical agents and shielding revealed a potentiating effect. For instance, mexamine and shielding of the abdomen together increased survivability of rats to 76.7%. An even stronger effect was noted when shielding was combined with indraline which raised survivability to 100%. It should be emphasized that this combination is effective against superlethal ?-doses that usually unassailable to radioprotectors and shielding.