Что понимается под радиопротекторами?

     Радиозащитное действие цистеамина открыли ученый Bacq и соавторы в 1951 году в Институте фармакологии лютеранского университета в Бельгии.

Цистамин. Он представляет собой меркаптоэтиламин с химической формулой

S— СН₂— СН₂—NH₂. 

|

S— СН₂— СН₂—NH₂.

      Цистамин — белое кристаллическое вещество, плохо растворимое в воде, но хорошо — в спирте, бензоле и других органических растворителях; относительная молекулярная масса 152. Он обладает свойствами основания, с кислотами образует соли, из которых наиболее часто используется дигидрохлорид цистамина. Это также белое кристаллическое вещество, гигроскопичное, легко растворимое в воде, трудно растворимое в спирте. Водные растворы дигидрохлорида цистамина имеют довольно кислую реакцию, рН около 5,5.

     МЭА и цистамин синтезировал ученый Gabriel еще в 1889 г. Радиозащитное действие цистамина впервые описали Bacq и соавторы (1951).

Аминоэтилизотиуроний. Это — производное тиомочевины, S-2-аминоэтилизотиомочевина, чаще всего используемая в форме бромида гидробромида. Химическая формула АЭТ

H₂N—СН₂—СН₂—S—C—NH₂  

                                                                                     II      

NH.

         Его относительная молекулярная масса 119. Бромистая соль АЭТ—белое кристаллическое вещество, гигроскопичное, горькое на вкус, нестабильное на свету, хорошо растворимое в воде, практически нерастворимое в спирте. Водные растворы имеют кислую реакцию. В нейтральном растворе АЭТ превращается в 2-меркаптоэтилгуанидин (МЭГ), нестабильный in vitro и легко окисляющийся до дисульфида.

      Данные о радиозащитном действии АЭТ первыми опубликовали американские радиобиологи из Окриджа Doherty и Burnett в 1955 г. При введении АЭТ в дозах 250 — 450 мг/кг выживали 80% летально облученных мышей (ЛД₉₄). Описание синтеза АЭТ дали в 1957 г. Shapira и соавт. Независимо от этих данных в 1954 г. АЭТ синтезировал советский ученый В. Д. Ляшенко. В опытах Семенова в 1955 г. после введения АЭТ в дозе 150 мг/кг выживали лишь 18% летально облученных мышей, что значительно меньше, чем при применении цистамина. По этой причине данному протектору не придали тогда большого значения.

     Гаммафос. Он представляет собой аминоалкилпроизводное тиофосфорной кислоты, точнее S-2-(3-аминопропиламино) этиловый эфир тиофосфорной кислоты. Его химическая формула 

                                                                                             O  

                                                                                             II

H₂N—СН₂—СН₂—СН₂—NH—СН₂—СН₂—S—Р—ОН.

|                  

                                                                     ОН

    Это — белое кристаллическое вещество, довольно хорошо растворимое в воде, с резким чесночным запахом. Температуру плавления определили Свердлов и соавт. (1974) в интервале от 145 до 147 °С.

      О синтезе гаммафоса сообщили в 1969 г. Piper и соавт. В том же году радиозащитное действие гаммафоса у мышей описали Yuhas и Storer.

Из группы производных  тиофосфорной кислоты большое внимание уделяется защитному действию цистафоса (WR-638) S-2-аминоэтилтиофосфорной кислоты.     

    

О    

    II

H₂N— СН₂— СН₂— S— Р— ОН.    

    | 

  ОН

В 1959 г. это вещество синтезировал Akerfeldt. Одновременно было описано его радиозащитное действие. Оно особенно эффективно при нейтронном облучении мышей.

       Интересные малотоксичные вещества синтезировали ученый Пантев и соавторы в 1973г. Путем соединения цистеамина с аденозинтрифосфатом (АТФ) было создано эффективное защитное средство цитрифос, а соединением молекул АЭТ и АТФ — радиозащитное вещество адетурон. Последнее эффективно и в случае пролонгированного облучения низкой мощности.

       Значительный интерес радиобиологов вызывает 2-меркаптопропионилглицин, сокращенно обозначаемый МПГ. Он представляет собой нетоксичное радиозащитное веществ. Защитная доза МПГ была определена у мышей — 20 мг/кг при внутрибрюшинном введении, тогда как средняя летальная доза препарата достигает 2100 мг/кг. Многие соврменные ученые считают это вещество, наряду с гаммафосом, наиболее перспективным из всех серосодержащих радиопротекторов для клинического применения.

Производные индолилалкиламинов

   Основными представителями этой группы химических радиопротекторов являются серотонин и мексамин. Оба вещества — производные триптамина

  Серотонин. В химическом отношении серотонин представляет собой 5-гидрокситриптамин (5-ГТ).

       Серотонин обладает амфотерными свойствами. В физиологических условиях ведет себя как основание и только при рН > 10 обнаруживает свойства кислоты. Несвязанный серотонин легко растворяется в воде и с трудом — в органических растворителях. Он легко кристаллизуется до белой кристаллической соли в форме креатининсульфата, относительная молекулярная масса которого составляет 405,37. Из-за значительной нестабильности растворов необходимо постоянно готовить свежие растворы серотонина, предохранять их от света и высокой температуры.

      Радиозащитное действие серотонина было описано еще в 1952 г. сотрудниками двух лабораторий независимо друг от друга (Bacq, Herve; Gray и соавторы).

     Мексамин. Его химическая формула очень близка к формуле серотонина. Мексамин является 5-метокситриптамином, сокращенно 5-МОТ.

       Мексамин легко образует соли. Чаще всего применяется гидрохлорид 5-метокситриптамина. Это белое кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, с температурой плавления 240—243 °С и относительной молекулярной массой 226,72.

       Радиозащитное действие мексамина впервые описали Красных и соавт. (1962).Главным основанием для разделения химических радиопротекторов кратковременного действия на две группы служит различие в химической структуре веществ; другое важное основание — представление о различных механизмах их действия. Схематично можно представить, что радиозащитное действие серосодержащих веществ реализуется в зависимости от достигнутой концентрации их в клетках радиочувствительных тканей, тогда как производные индолилалкиламинов повышают радиорезистентность тканей и всего организма млекопитающего главным образом благодаря развитию гипоксии вследствие сосудосуживающего фармакологического действия серотонина и мексамина. (Далее об этом будет упомянуто).

      Представление о разных механизмах радиозащитного действия двух типов протекторов потребовало подтверждения защитного эффекта комбинаций различных протекторов. Их вводили одновременно в одном растворе (коктейле) либо отдельными порциями одним и тем же или разными способами. Таким образом создалась третья большая группа — комбинации радиопротекторов, также предназначенные для однократной и кратковременной защиты от облучения.

 

Комбинация радиозащитных веществ

       Обычно испытывается радиозащитное действие двухкомпонентных комбинаций, однако не составляют исключения и многокомпонентные рецептуры. Все комбинации испытываются с тем, чтобы свести к приемлемому минимуму дозу отдельных компонентов с целью ослабления их нежелательного побочного действия и достижения наибольшего защитного эффекта.

       Чаще всего комбинация защитных веществ вводится в одном растворе и одним способом. Однако описаны сочетания различных способов парентерального введения либо перорального и парентерального введения разных радиопротекторов. При этом все компоненты не должны вводиться одновременно, а лишь через определенные интервалы.

        Комбинация серосодержащих протекторов и производных индолилалкиламинов. Двухкомпонентная рецептура протекторов с разными механизмами действия логически оправдана. Уже в конце 50-х годов был испытан ряд комбинаций серосодержащих протекторов с индолилалкиламинами. Одна из первых комбинаций такого рода, состоящая из цистеина и триптамина, была испытана Романцевым и Савичем в 1958 г. Если при использовании отдельных протекторов перед летальным общим облучением выживало 20—30% крыс, то совместное применение этих протекторов повышало выживаемость животных до 70%.

       За этим исследованием последовал анализ целого ряда двухкомпонентных рецептур протекторов из обеих основных групп химических радиозащитных веществ.

         В большинстве рецептур дозы отдельных компонентов подбирались опытным путем в течение нескольких лет. Затем стали применять фармакологический метод. Первоначально таким методом изобол определяли количественные соотношения токсичности и защитного действия комбинаций радиопротекторов. Таким путем можно оценить, наблюдается ли в комбинациях синергизм защитного действия лишь аддитивного или же потенцирующего характера, повышается или снижается токсичность протекторов при их совместном или раздельном применении.

        Совместное введение различных серосодержащих радиопротекторов. Первую комбинацию цистеина и цистеамина предложили Straube и Patt еще в 1953 г. При введении оптимальных защитных доз этих протекторов в половинном размере авторы установили суммацию защитного действия.

         Однако многие ученые не отмечали после внутрибрюшинного введения мышам комбинации АЭТ с цистеамином или цистамином существенного усиления защитного эффекта. Одновременное пероральное введение цистамина и АЭТ подтвердило только аддитивность защитного действия отдельных компонентов. Комбинации АЭТ с гаммафосом и АЭТ с цистафосом позволяют снизить эффективные дозы даже 4-кратно по сравнению со столь же эффективными защитными дозами отдельно примененных протекторов.

     Поскольку раздельное применение эффективных доз серосодержащих радиопротекторов вызывает нежелательные фармакологические эффекты, то одной из основных задач радиобиологии в аспекте данной тематики является изучение этих комбинаций с целью минимизации нежелательных проявлений. Сделать это довольно трудно, ибо побочное действие серосодержащих радиопротекторов не слишком характерно. К таким проявлениям относятся тошнота, рвота, снижение артериального давления, брадикардия и др.

       Многокомпонентные комбинации радиопротекторов. В конце 60-х годов защитное действие многокомпонентных комбинаций радиопротекторов в эксперименте на мышах проверено Maisin и Mattelin (1967), Maisin и Lambiet (1967), Maisin и соавторы (1968). Они внутрибрюшинно вводили АЭТ, глутатион, серотонин и цистеин либо вместе, либо в разных З-компонентных вариантах, иногда в сочетании с пострадиационной трансплантацией костного мозга.

      Ранее, еще в 1962 г., Wang и Kereiakes опубликовали сообщение о защитном эффекте однократного совместного введения АЭТ, цистеамина и серотонина супралетально облученным мышам. Внутрибрюшинное введение комбинации АЭТ, МЭА и 5-ГТ оказалось высокоэффективным и при тотальном облучении крыс.

       Значительный эффект дала также З-компонентная комбинация мексамина, АЭТ и цистафоса, детально проанализированная Пугачевой и соавторами (1973). Если в этой рецептуре цистафос заменялся цистамином, она становилась еще более эффективной.

    Как сообщил ученый Schmidt (1965), американским астронавтам назначалась комбинация радиопротекторов, составленная из 7 компонентов: резерпина, серотонина, АЭТ, цистеамина, глутатиона, парааминопропиофенона и хлорпромазина.

    Пероральное совместное введение трех серосодержащих радиопротекторов (гаммафоса, цистафоса и АЭТ) обладает главным образом тем преимуществом, что их комбинация, по эффективности примерно равная каждой дозе отдельных компонентов, оказывается по сравнению с ними менее токсичной и, следовательно, более безопасной.

Химические радиопротекторы и  гипоксия

    Значительное снижение биологического воздействия ионизирующего излучения под влиянием общей гипоксии относится к основным представлениям в радиобиологии (сводка данных). Например, по данным Vacek и соавт. (1971), уменьшение содержания кислорода в окружающей среде до 8% во время облучения увеличивает среднюю летальную дозу у мышей на 3—4 Гр. Снижение уровня кислорода до 9,2—11% не приводит к повышению выживаемости мышей, подвергавшихся супралетальному воздействию гамма-излучения в дозе 14,5–15 Гр. Оно выявляется лишь после уменьшения содержания кислорода до 6,7%. Повышение радиорезистентности организма млекопитающего под влиянием химических радиопротекторов в условиях общей гипоксии, имеет не только практическое значение. Оно доказывает, что гипоксия — не единственный механизм защитного действия.

     Усиление защитного действия цистеина в условиях гипоксии отметили в 1953 г. Mayer и Patt. В отношении цистеамина и цистамина эти данные подтвердили Devik и Lothe (1955), позже—Федоров и Семенов (1967). Сочетание индолилалкиламиновых протекторов, гипоксический механизм радиозащитного действия которых считается решающим, с внешней гипоксией, вопреки ожиданиям, также превысило радиозащитный эффект одной гипоксии.

      Возможность защиты организма с помощью локальной гипоксии костного мозга путем наложения жгута на задние конечности мыши впервые установили Жеребченко и соавт. (1959, 1960). У крыс это наблюдение подтверждено Vodicka (1970), у собак—Ярмоненко (1969).

      В опытах на мышах Баркая и Семенов показали (1967), что локальная гипоксия костного мозга после перевязки одной задней конечности, не дающей выраженного защитного эффекта при летальном облучении в дозах 10,5 и 11,25 Гр, в комбинации с цистамином обусловливает эффективную защиту. Точно так же Ярмоненко (1969) отметил суммацию радиозащитного эффекта после наложения жгута и введения цистеамина мышам. Защитный эффект мексамина не повысился при одновременном наложении зажимной муфты. После введения цистамина крысам с ишемизированными задними конечностями Vodicka (1971) получил суммацию эффекта и 100% выживание животных при абсолютно летальном в иных условиях гамма-облучении.