РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2010, том 50, № 4, с. 434-442
УДК [57+61]::539.1.04:615.849:599.323.4/.7
БИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ ФИТОЭКДИСТЕРОИДОВ И ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ В МАЛЫХ ДОЗАХ
© 2010 г. О. В. Раскоша*, Л. А. Башлыкова, О. В. Ермакова
Институт биологии Коми НЦ УрО РАН, Сыктывкар
Изучена противолучевая эффективность введения мышам экдистероидсодержащей субстанции серпи-стен в дозах 5 и 50 мг/кг до (профилактический режим) или после (терапевтический режим) хронического воздействия у-излучения в дозе 22.6 сГр по цитогенетическим показателям клеток костного мозга и спермиев и структурно-функциональным изменениям щитовидной железы и надпочечников, а также по показателям эмбриональной смертности и плодовитости. Обнаружено противолучевое действие серпистена на органы эндокринной системы при профилактическом введении препарата: для надпочечника оптимальной оказалась доза 5 мг/кг, для щитовидной железы — 5 и 50 мг/кг. Результаты цито-генетического исследования показали, что наиболее сильное радиозащитное действие серпистен оказывает на соматические клетки в дозе 5 мг/кг при введении в терапевтическом режиме. Серпистен в дозе 50 мг/кг при хроническом облучении оказывает антимутагенный эффект и на половые, и на соматические клетки как при профилактическом, так и при терапевтическом применении.
Внешнее у-излучение, серпистен, малые дозы, микроядра костного мозга, аномальные спермии, структурно-функциональное состояние, щитовидная железа, надпочечник, мыши.
Один из наиболее эффективных способов повышения общей резистентности организма — применение различных растительных препаратов из природного сырья, к которым относятся фито-экдистероиды. Такие соединения обладают многокомпонентным воздействием, легко включаются в метаболизм организма и выводятся из него [1—3], кроме того, они относятся к низкотоксичным веществам [4]. Скрининг растений Европейского Северо-Востока России показал, что фармакологически перспективным и промышленно значимым растительным сырьем для выделения адаптогенов из класса фитоэкдистероидов может служить интродуцированный вид серпуха венценосная (Serratula coronata L.) [5].
По данным, имеющимся в литературе, известно, что химические вещества, которые обладают протекторными свойствами в области доз облучения более 50 сГр, не проявляют никаких защитных свойств при облучении в малых дозах [6]. Поэтому существует настоятельная необходимость поиска новых соединений, в том числе и природного происхождения, которые бы обладали защитными свойствами при действии радиации в малых дозах.
Новые оригинальные фармакологические средства должны тестироваться на мутагенную активность [7]. Наши исследования проводятся на этапе доклинического изучения безопасности
* Адресат для корреспонденции: Республика Коми, 167982 Сыктывкар, ул. Коммунистическая, 28, Институт биологии Коми НЦ УрО РАН; тел.: (8212) 43-04-78; e-mail: erma-kova@ib.komisc.ru.
применения изучаемых веществ и предусматривают оценку способности лекарственных средств к индукции разных типов мутаций в зародышевых и соматических клетках. Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) и Международное агентство по изучению рака (МАИР) в качестве методов оценки генотоксичности различных соединений, в том числе биологически активных веществ и лекарственных препаратов, рекомендуют проводить учет микроядер в клетках костного мозга млекопитающих. При изучении способности препарата индуцировать мутации в зародышевых клетках мышей предпочтение отдается использованию теста доминантных леталей [8]. При оценке частоты хромосомных аберраций в клетках костного мозга было показано отсутствие мутагенной эффективности после введения лабораторным мышам серпистена в дозе 1000 мг/кг массы тела [5]. Кроме того, не было обнаружено острой токсичности этого препарата при введении его в дозах диапазона от 10 до 3000 мг/кг [9]. Однако необходимо учитывать, что лекарственные средства должны проверяться не только в общей дозе, но и в предполагаемой суточной дозе [10].
В реализации адаптогенного действия фитоэк-дистероидов несомненно будут принимать участие органы внутренней секреции, создающие определенный гормональный фон организма. Имеются сведения о стимулирующем и адапто-генном действии родиолы розовой, элеутерококка и левзеи сафлоровидой на функцию щитовидной железы, надпочечников, тимуса и половых желез [11, 12]. Известно, что экстракты женьшеня
и элеутерококка обладают гонадотропным, эст-рогенным и антидиуретическим действием [13]. Исходя из этого, мы провели исследования наиболее важных в функциональном отношении органов внутренней секреции — щитовидной железы и надпочечников. Они различаются по скорости ответной реакции на различные воздействия — в щитовидной железе происходит резервирование тиреоидных гормонов и их предшественников в коллоиде фолликулов, тогда как надпочечники являются железами быстрого реагирования, их клетки не депонируют свои секреторные продукты, и выделение гормонов в кровь осуществляется по мере их синтеза [14]. В настоящее время кортикостероидные гормоны рассматривают в качестве основных негенетических агентов, действующих тем не менее на уровне генома через специфические цитозольные рецепторы и осуществляющих так называемое программирование физиологических систем [15]. Гормоны, синтезируемые щитовидной железой, связываются преимущественно со специфическими рецепторами, локализованными в хроматине клетки, действуя непосредственно на генетический аппарат клеток мишеней [16, 17].
Цель работы — оценка биологической эффективности введения экдистероидсодержащей субстанции серпистен до или после хронического облучения животных в малых дозах.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Для изучения противолучевого действия субстанции серпистен использовали 85 половозрелых самцов белых беспородных мышей. Серпи-стен, выделенный из надземной части растений серпухи венценосной сотрудниками лаборатории биохимии и биотехнологии растений Института биологии Коми Научного центра УрО РАН (патент РФ № 2153346), содержит 20-гидроксиэкди-зон (80%), 258-инокостерон (11%), экдизон (5%) и другие фракции экдистероидов, находящиеся в следовых количествах. Животным перорально вводили суспензию серпистена в водном растворе в течение 10 сут в дозах 5 и 50 мг/кг массы тела. Для получения таких доз подбирали концентрации серпистена с учетом массы животных и объема потребляемой ими жидкости за 10 сут. Облучение животных проводили в течение одного месяца на у-установке от двух источников 22<^а (0.474 х 106 и 0.451 х 106 кБк) при постоянной мощности экспозиционной дозы 400 мкГр/ч. Суммарную поглощенную дозу (22.6 сГр) определяли по показаниям термолюминесцентного дозиметра (ДТУ), который используется в составе термолюминесцентно-дозиметрических (ТЛД) систем с ручной загрузкой детекторов в тракт считывания дозиметрического измерителя "ДВГ-02ТМ". Сначала исследовали раздельное дей-
ствие факторов, а затем варианты их сочетанного воздействия, когда животные получали серпи-стен до облучения (профилактический режим) или после облучения (терапевтический режим). Каждой экспериментальной группе животных соответствовал свой контроль. Контрольные животные постоянно находились в виварии в условиях нормального уровня у-фона и пили чистую воду.
Через 1 сут после прекращения воздействия ионизирующего излучения и раствора субстанции серпистен мышей декапитировали. Извлеченные щитовидные железы и надпочечники помещали в 10%-ный формалин и подвергали стандартной гистологической обработке [18], надпочечники окрашивали гематоксилин-эозином, а щитовидные железы — реактивом Шиффа, ядра тироцитов докрашивали гематоксилином Карачи. В щитовидной железе с помощью стандартной планиметрической сетки со 100 точками в окулярной насадке выявляли соотношение объемных плотностей коллоида, фолликулярного эпителия, экстрафолликулярных клеток, стромы и сосудов, используя окулярную линейку; проводили от 50 до 100 замеров максимального и минимального диаметров фолликулов и высоты фолликулярного эпителия. В надпочечниках измеряли ширину общей коры, клубочковой, пучковой и сетчатой зон, а также ядерно-цитоплазматиче-ское соотношение [19]. Анализ гистологических препаратов проведен на световом микроскопе "N^2" при увеличениях ок. х 12.5; об. х 25 и 100. В гомогенатах ткани надпочечника с помощью хроматографического метода определяли содержание 11-дегидрокортикостерона, кортикостеро-на и альдостерона [20].
Для оценки цитогенетических эффектов были использованы экспресс-методы, входящие в набор стандартных тестов на генотоксичность — микроядерный тест на клетках костного мозга [21] и частоту аномальных головок спермиев (АГС) [22]. Антимутагенный ответ (АЭ) оценивали по формуле [23]:
АЭ =
( М1 - М2 ) х 100
М ,
где М1 — % клеток с микроядрами (или АГС) при раздельном действии фактора, М2 — % клеток с микроядрами при сочетанном действии экдисте-роидов и хронического облучения.
Для изучения мутагенного эффекта серписте-на оценивали доимплантационную и постим-плантационную гибель, общую эмбриональную смертность и плодовитость интактных самок [24]. Для этого после прекращения воздействия серпи-стеном в дозе 50 мг/кг к самцам были подсажены интактные самки, у которых на 18-й день беременности в матке определяли количество желтых
Таблица 1. Частота клеток с микроядрами и митотический индекс клеток костного мозга самцов белых беспородных мышей после раздельного и сочетанного действия серпистена и ионизирующего излучения
Вариант эксперимента Число животных Частота клеток с микроядрами, %е Митотический индекс, %
Контроль 26 5.0 ± 0.35 3.2 ± 0.31
Серпистен 5 мг/кг (С5) 8 5.0 ± 0.78 2.9 ± 0.44
Серпистен 50 мг/кг (С50) 8 7.1 ± 1.44* 3.3 ± 0.48
Облучение (Обл.) 7 12.9 ± 3.76* 4.3 ± 0.78*
С5 + Обл. 8 12.6 ± 2.52* 2.3 ± 0.50*о
С50 + Обл. 8 6.0 ± 1.15о 2.5 ± 0.56о
Обл. + С5 7 4.6 ± 1.00о 3.6 ± 0.71
Обл. + С50 9 6.7 ± 1.11*° 4.8 ± 0.52*
Примечание. Здесь и далее: отличия от группы контрольных животных достоверны при *р < 0.05, **р < 0.01, ***р < 0.001; от группы облученных при ор < 0.05.
тел беременности (ж.т.б.), резорбций
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.