ЭД - доза вещества, приводящая к эффекту защиты,

а - процент животных, выживших при использовании эффективной дозы, при 100%-ой гибели животных, облученных без защиты протектором;

Существующая шкала эффективности радиопротекторов позволяет дифференцированно оценивать эффективность последних.

Шкала эффективности радиопротекторовТаблица 1

Для учета токсических эффектов радиопротекторов используется коэффициент, отражающий вероятность защиты организма от радиационной гибели:

где СПЖ(0,0) - средняя продолжительность жизни животных в биологическом контроле;

СПЖ(Д₀ ,0) - то же для животных, облученных в дозе Д₀ (контроль);

СПЖ(Д₀ ,Д_а ) - то же для животных, облученных в дозе Д₀ при использовании средства “а” защиты в дозе Д_а (опыт);

Этот показатель используют в том случае, когда хотят определить какая часть особей, подвергнувшихся действию летальной дозы радиации, может быть защищена от гибели.

В том случае, когда исследования ведутся не на живых обьектах, а на культурах клеток, при цитогенетическом анализе используют коэффициент защиты А, котрый отражает вероятность эффекта защиты и выражается отношением разности между показателями поражаемости без защиты (а) и с применением защиты (b) к величине поражаемости без защиты:

СЕРОСОДЕРЖАЩИЕ РАДИОПРОТЕКТОРЫ

Первая попытка защитить от облучения наследственные структуры половых клеток была сделана в 1953 г. с помощью самого: эффективного в то время' радиопротектоpa - цистеамина (МЭА). Было проведено две серии экспери­ментов с дрозофилой и мышами, в результате которых уменьшение мутагенного действия облучения не было обнаружено.

Попытка уменьшить с помощью цистеамина мутагенный эффект облучения у тутового шелкопряда была предпринята в 1955 г. Наряду с этим исследовался генетический эф­фект цистеина, защитное действие которого против вызванной облучением гибели было показано в 1949г. на мышах. Оказалось, что оба препарата не уменьшают частоту радиомутаций у тутового шелкопряда. Одновременно проводи­лось генетическое изучение цистеина на дрозофиле. Защитный эффект обнаружить не удалось.

В 1955 г. был выявлен еще один радиопротектор - гуанидиновое производное цистеамина - АЭТ. Этот препарат оказался эффективным в защите от биологических эффектов облучения и менее токсичным по сравнению с другими SH-про-текторами. Поэтому АЭТ неоднократно исследовали с точки зрения его радиозащитного действия, в том числе от генетиче­ского эффекта облучения. Так, уже в 1958 г. было изучено вли­яние АЭТ на мутагенный эффект облучения у дрозофилы и установлен эффект истинной сенсибилизации вместо защи­ты.

Производное АЭТ - аминоэтилизотиуромочевина. В ре­зультате ее испытаний было обнаружено, что она не яв­ляется защитным препаратом против индуцированных облу­чением доминантных леталей у мышей. Авторы предполагали, что причина полученных отрицательных результатов - низкая концентрация препарата в зародышевых клетках в период облучения. Действительно, при исследовании распределения цистеамина в организме мыши с помощью S³⁵ наблюда­лось неравномерное распределение протектора по органам -через 20 мин после внутривенной инъекции концентрация пре­парата в семенниках была очень низкой. Вместе с тем су­ществовали данные о снижении стерильности облученных жи­вотных при обработке их протекторами. Так, в одной работе об­наружено уменьшение стерильности самок, а в другой работе - самцов облученных мышей, которым инъецировали цистеамин. Показано, что инъекции цистеамина крысам до облучения за­метно ослабляют процесс гибели сперматогониев. Эти факты свидетельствовали о том, что даже малое поглощение протектора половыми клетками все-таки обеспечивает осуще­ствление защиты их от гибели. Были основания полагать, что агенты, защищающие зародышевые клетки от гибели, могут защищать их и от генетических повреждений. Также было проведено исследование по той же методике с це­лью перепроверки результатов изучения генетической эффек­тивности цистеамина. Удалось показать, что цистеамин, не влияя на гибель эмбрионов в необлученной группе, снижает ее у облученных животных. При облучении мышей в дозе 300 Р частота доминантных летальных мутаций уменьшается с 26,9 до 22,7 %, а при облучении в дозе 600 Р - с 41,4 до 34,5 %.

Обнаружилось расхождение результатов с результатами, получен­ными в других работах. Это можно объяснить различием в сро­ках введения препарата, который вводился одними авторами за 15 мин до облучения, в то время как в данных работах препарат вводил­ся за 4-7 мин. Этот интервал мог оказаться недостаточным для проникновения вещества в сперму.

Аналогичные результаты были получены и в еще одной работе при исследовании, проведенном на мышах и на обезьянах. Внутрибрюшинное введение цистеамина за 10 мин до облуче­ния различными дозами рентгеновского излучения снижало частоту хромосомных перестроек в зародышевых клетках мы­шей в среднем на 42,7 %. Обезьян облучали в дозе 200 Р и так­же обнаружили уменьшение числа хромосомных аберраций в сперматоцитах первого порядка на 50,8 %.

Однако вслед за работами, показавшими защитный эффект цистеамина против мутагенного действия облучения, появи­лась целая серия генетических исследований, в которых серосодержащие препараты оказались либо неэффективными, либо усиливали мутагенное действие облучения. Так, совместное действие АЭТ и рентгеновского излучения исследовалось на дрозофиле . Введение АЭТ усилило радиочувствитель­ность всех стадий сперматогенеза. К тому же АЭТ в этих опы­тах оказывал и мутагенное действие, в 2 раза увеличивая час­тоту сцепленных с полом летальных мутаций.

Наряду с этим было установлено, что цистеин не уменьша­ет выхода сцепленных с полом рецессивных деталей, а АЭТ усиливает частоту таких радиомутаций у дрозофилы.

Возможности уменьшения мутагенного эффекта облуче­ния детально исследовались с помощью сульфгидрильных со­единений у дрозофилы. Изучалось влияние трех препара­тов - цистеамина, АЭТ и глютатиона на возникновение самых разнообразных мутаций: РЛМ, транслокаций, делеций, ДЛМ, а также потерь Х- и Y-хромосом. Изучение проводилось с учетом всех стадий сперматогенеза. Оказалось, что ни один препарат не снизил частоты ни одного типа мутаций ни на одной стадии развития зародышевых клеток. Более того, цистеамин увели­чивал выход всех типов радиомутаций (кроме транслокаций) на той или другой стадии сперматогенеза. Глютатион увеличи­вал частоту потерь хромосом в сперматоцитах и доминантных летальных мутаций в сперматидах. Автор предположил, что изученные им препараты повышают частоту мутирования, за­тормаживая восстановительные процессы или уменьшая вре­мя, в течение которого происходит фиксация мутаций.

Полученные отрицательные результаты поставили под со­мнение возможность генетической защиты от облучения. Однако Кункель описал возможные физико-химические меха­низмы генетической защиты и признал такую защиту теорети­чески возможной. В то же время приведенные им данные гене­тических исследований цистеина и АЭТ на дрозофиле показа­ли, что цистеин не влияет на частоту индуцированных облуче­нием рецессивных летальных мутаций, а усиливает мутаген­ное действие облучения на 37 %. Вот почему вопрос о практи­ческой возможности защиты от радиогенетических поражений остался без ответа.

Тем не менее среди серии отрицательных результатов были и положительные. Эксперименты выполнялись на мы­шах. Показано, что и цистеин, и АЭТ уменьшают на 6 % частоту ДЛМ, вызванных облучением в спер­матидах мышей (защита на прочих стадиях не была сущест­венной).

Защитный эффект при использовании АЭТ обнаружен и в работах, в которых исследовалось его влияние на эмбриональную гибель, обусловленную возникновением ДЛМ, на разных стадиях сперматогенеза у мышей. АЭТ защищает спермии мыши от возникновения в них радиомутаций при об­лучении в дозе 1200 Р и неэффективен при дозе 400 Р. Что же касается сперматид, то в них АЭТ снизил значительно предимплантационную гибель, вызываемую дозой 1200Р, и незначи­тельно постимплантационную гибель при дозе 400 Р. Влияние АЭТ исследовалось на мутагенный эффект облучения у мы­шей по тесту хромосомных перестроек в сперматоцитах. Эффект АЭТ, как и в первом случае, зависел от дозы ра­диации: при дозе 100 Р препарат вызывал статистически досто­верную защиту (на 30 %), а при дозе 200 Р введение АЭТ, наобо­рот, усиливало повреждающее действие облучения. Исследо­вания влияния АЭТ на частоту доминантных летальных мута­ций, индуцированных облучением у мыши, подтвердили спо­собность этого соединения защищать от генетических повреж­дений. Правда, эффект был обнаружен только для сперматоцитов при облучении их в дозе 400 Р. Клетки, находящие­ся на прочих стадиях сперматогенеза, защитить с помощью АЭТ не удалось. Одновременно изучался и цистафос, но он не дал никакого защитного эффекта.

Препараты АЭТ и цистеамин изучались также и на кроли­ках с учетом частоты ДЛМ. Поскольку многие авторы свя­зывали неудачи в осуществлении защиты половых клеток от облучения с плохим проникновением протектора в гонады через физиологические барьеры, в данном случае проводились облучение и обработка спермиев кролика invitro . Защитные вещества вводились в эякулят, и спермии таким образом об­лучались либо в физиологическом растворе, либо в растворе протектора. Оказалось, что и в этом случае ни АЭТ, ни цисте­амин не уменьшали мутагенного действия f -лучей. Получен­ный результат уже нельзя объяснить непроникновением про­тектора в гонады, поэтому авторы считали более вероятным, что эти соединения не могут вступать в реакции, ведущие к защитному эффекту, с соответствующими молекулами, и в пер­вую очередь с ДНК, сосредоточенной в головке сперматозоида.

За последующие 10 лет появились еще 4 работы, в которых изучалось радиозащитное действие сульфгидрильных соеди­нений против мутагенного эффекта облучения у животных. В одной из них исследовалось влияние цистеамина на частоту РЛМ. У дрозофилы эффекта обнаружено не было. Эта работа еще раз показала, что цис­теамин не способен защищать половые клетки дрозофилы от возникновения в них радиомутаций. К такому же выводу при­шли и авторы другой работы, показавшие отсутствие защитного действия цистеамина против индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций у дрозофилы. Однако им уда­лось показать, что АЭТ снижает выход таких мутаций. Выяви­лись некоторые специфические особенности этого препарата. Так, АЭТ, снижая частоту хромосомных деталей, одновремен­но увеличивает процент выхода хромосомных семилеталей.

Было показано отсутствие защитного эффекта цистеамина против инду­цированных рентгеновским излучением генетических повреж­дений у дрозофилы, хотя глута-тион в их опытах проявил защитное действие.

Четвертая работа выполнена на мышах. При исследо­вании выхода доминантных летальных мутаций в постсперма-тогониальных стадиях обнаружено, что при облучении в дозе 100 Р цистамин повышает постимплантационную гибель эмбри­онов, при облучении в дозе 300 Р, наоборот, снижает ее, а при облучении в дозе 600 Р оказывается неэффективным. На выход реципрокных транслокаций в сперматогониях мышей циста-мин не влияет.

Поскольку проникновению радиопротекторов в гонады препятствует гематотестикулярный барьер, который начинает функционировать у млекопитающих в первые недели постнатального периода, Померанцева предположила, что сте­пень защитного эффекта протектора можно увеличить, если препарат ввести до начала функционирования этого барьера. Для проверки данного предположения цистамин вводили бере­менным самкам накануне родов за 15 мин до облучения в дозе 3 Гр. В этот срок половые клетки самцов являются гоноцита-ми. Поскольку чувствительность эмбрионов к токсическому действию протектора выше, чем у взрослых животных, то кон­центрация вводимого цистамина составляла 50 мг/кг, т. е. в три раза ниже, чем та, которая применялась для защиты взрос­лых животных. Экспериментально было показано, что циста-мин в такой дозе не снижал выхода реципрокных транслока­ций, индуцированных облучением в сперматогониях полово­зрелых мышей. Оказалось, что использование цистамина для защиты самцов, облученных в эмбриогенезе, существенно сни­жает уровень реципрокных транслокаций, при этом степень защитного эффекта выше, чем при введении цистамина в трех­кратной концентрации взрослым животным.

Литературные данные о влиянии серосодержащих протек­торов на мутагенный эффект облучения, полученные разными авторами при испытании одних и тех же препаратов на одних и тех же объектах по исходным методикам, достаточно неодно­родны. При этом на насекомых положительные результаты в подавляющем большинстве случаев не достигнуты. Что же ка­сается исследований, проведенных на млекопитающих, то ре­зультаты их крайне противоречивы (табл. 2.1). Таким образом, эти сведения не дают возможности считать хотя бы какой-либо из серосодержащих протекторов эффективным радиозащит­ным средством против мутагенного эффекта облучения в по­ловых клетках животных.

АМИНЫ

По своему радиозащитному действию против ле­тального эффекта облучения некоторые амины соперничают с серосодержащими препаратами. Протекторные свойства ами­нов, очевидно, обусловлены создаваемой ими гипоксией. По­скольку путем снижения концентрации кислорода можно уменьшить генетический эффект облучения, казалось вероят­ным, что препараты, вызывающие гипоксию, проявят защитное действие и против мутагенного эффекта радиации. Однако при генетическом исследовании аминов, наиболее эффективных в защите от лучевой гибели, в большинстве случаев получены отрицательные результаты. Инъекции мегафена перед облучением не оказали никакого влияния на частоту рецессивных летальных мутаций у дрозофилы.

В то же время удалось показать, что инъекции серотонина уменьшают частоту индуцированных облучением ре­цессивных летальных мутаций в зрелых спермиях дрозофилы, хотя в более поздней работе получен противоположный эффект: под влиянием серотонина частота радиомутаций в зре­лых спермиях дрозофилы увеличивалась в 2 раза. Помимо эф­фекта сенсибилизации авторы обнаружили и сильный мутаген-ный эффект серотонина - уровень спонтанных мутаций под влиянием этого препарата повысился в 3 раза.

Аналогичные результаты получены в работе, в кото­рой авторы использовали те же концентрации серотонина (инъ­екции 1%-ного раствора) при облучении дрозофилы в той же дозе и получили увеличение выхода рецессивных сцепленных с полом мутаций в 2 раза.

Получен и другой результат: влияние серотонина на час­тоту рецессивных летальных мутаций у дрозофилы не об­наружено. Авторы, исследовали и эффективный радио­протектор - мексамин. Этот препарат также не защищал поло­вые клетки дрозофилы от возникновения в них хромосомных и хроматидных деталей и полулеталей. Однако в другой работе показана защита половых клеток мышей от индуцирован­ных генетических повреждений с помощью мексамина, но эф­фективность защиты зависела от стадии развития зародыше­вых клеток и дозы радиации. Так, при облучении сперматоцитов наблюдалось небольшое снижение частоты радиомутаций лишь при дозе 600 Р. При воздействии на сперматиды защит­ный эффект проявлялся лишь при дозе 400 Р, а при воздей­ствии на сперматозоиды мексамин оказался неэффективным при всех дозах облучения (200, 400, 600 Р).

Итак, все исследователи, изучавшие серотонин и аминазин (мегафен), показали либо отсутствие эффекта, либо эффект сенсибилизации (табл. 2.2). Действие мексамина проверено только в двух работах, причем на различных объектах. В одной ра­боте показано, что этот препарат защищает от облучения в дозе 400 Р только сперматиды, а при дозе 600 Р - только сперматоциты мышей. На дрозофиле защитного эффекта мексамина не обнаружено.

Таким образом, амины, так же как и серосодержащие ра­диопротекторы, малоэффективны (или совсем неэффективны) в защите половых клеток животных от мутагенного действия ионизирующей радиации.

АНТИБИОТИКИ

Особую группу среди модификаторов метаболизма представляют антибиотики. Их исследовали в качестве воз­можных протекторов против генетического эффекта облуче­ния у животных. Было исследовано два антибиотика: актиномицин Д и пенициллин. Актиномицин Д, вводимый с питательной сре­дой, эффективно (на 40 %} уменьшал частоту рецессивных ле­тальных мутаций в Х-хромосоме дрозофилы после рентгенов­ского облучения в дозе 3000 Р. Пенициллин также снижал час­тоту индуцированных облучением рецессивных летальных му­таций на всех стадиях развития зародышевых клеток. Резуль­таты эти были интересны, тем более что пенициллин не обла­дает такой высокой токсичностью, как серосодержащие радио­протекторы (однако в некоторых работах показано, что сам по себе пенициллин несколько повышает частоту спонтанных му­таций).

Некоторые ученые исследовали такие антибиотики, как актиномицин Д и хлорамфеникол. Оказалось, что оба антибио­тика уменьшали частоту индуцированных облучением мута­ций на стадии сперматид и поздних сперматоцитов, увеличи­вая их количество в зрелой сперме.

Аналогичные результаты при испытании актиномицина Д получены еще в одной работе: препарат способен уменьшать частоту рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций, вызыва­емых у дрозофилы -у-лучами в дозе 600 рад на стадиях сперма­тид и сперматоцитов.

Однако после первых положительных результатов после­довал ряд работ по радиозащитному эффекту антибиотиков, в которых выявлена примерно такая же противоречивая кар­тина, как и при исследовании генетической защиты SH-содер-жащими протекторами. Так, при изучении актиномицина Д об­наружен не защитный, а усиливающий эффект этого соедине­ния. В 1965 г. вышла статья Оливьери, в которой был опи­сан эффект сенсибилизации в сперматоцитах дрозофилы под действием актиномицина Д (применялось В-излучение). При изучении влияния этого соединения на частоту вызванных об­лучением потерь и нерасхождения Х-хромосом у дрозофилы было показано, что актиномицин Д усиливает индукцию обоих типов мутаций на всех стадиях сперматогенеза, причем не только у облученных, но и у необлученных особей. При этом частота Х-хромосом увеличивалась под действием акти­номицина Д на два порядка по сравнению с контрольной группой.

При введении актиномицина Д частота ДЛМ в зрелых спермиях самцов повышалась в 4 раза по сравнению с контрольной группой. Этот высокий сенсибилизирующий эффект был статистически достоверен во всех проведенных экспериментах.

Что касается пенициллина, то при дальнейших исследова­ниях оказалось, что он снижает частоту радиомутаций не на всех, а лишь на некоторых стадиях сперматогенеза. При этом в одной работе показано, что пенициллин защищает только сперматиды, а в другой обнаружен радиозащитный эффект этого препарата в спермиях дрозофилы. Оба автора исследовали час­тоту рецессивных летальных мутаций в кольцевой Х-хромосоме. Методика проведения исследований в обеих работах раз­личалась только способом введения веществ в организм - в одном случае инъекции, в другом - скармливание с питатель­ной средой. Это позволило предположить, что разница в полученных результатах объясняется тем, что эффект пени­циллина обусловлен не прямой защитой от облучения, а вто­ричным влиянием на метаболическую активность развиваю­щихся зародышевых клеток. Поэтому для проявления защит­ного эффекта в зрелых спермиях пенициллин должен вводить­ся в организм задолго до облучения, как это происходит при выращивании мух на питательной среде с добавлением в нее препарата.

Наряду с пенициллином исследовались и антибиотики - хлорамфеникол и стрептомицин. Все эти три препарата одинаково (на 30-50


29-04-2015, 04:11