РАДИАЦИОННАЯ БИОЛОГИЯ. РАДИОЭКОЛОГИЯ, 2013, том 53, № 5, с. 475-480
УДК [57+61]::539.1.04:615.849
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ СЕЛЕНА В КАЧЕСТВЕ РАДИОПРОТЕКТОРОВ
© 2013 г. И. С. Драчёв*, В. И. Легеза, Ю. С. Турлаков
Научно-исследовательский испытательный институт военной медицины Военно-медицинской академии
им. С.М. Кирова, Санкт-Петербург
В экспериментах на мышах по показателям острой токсичности и противолучевой эффективности неорганических (селениты кальция, марганца, стронция и лантана) и органических (на основе известных серосодержащих препаратов — цистеина и липоевой кислоты) соединений селена установлено, что органические соединения селена являются перспективными в качестве радиозащитных средств. Время, необходимое для достижения максимума радиозащитной активности для различных соединений селена, зависит от степени окисления селена. Оптимальный срок профилактического введения препаратов со степенью окисления $е+4 составляет 24 ч, а $е+2 — 1 ч. Механизм противолучевого действия селенсодержащих соединений может быть связан с влиянием на гемопоэз и антиоксидантными свойствами селена.
Соединения селена, радиозащитное действие, антиоксидантная активность. БО1: 10.7868/80869803113050068
Поиск средств профилактики радиационных поражений остается одной из актуальных проблем радиобиологии. Несмотря на то, что к настоящему времени исследована противолучевая эффективность огромного количества соединений, имеющиеся средства противорадиационной защиты не в полной мере удовлетворяют предъявляемым к ним требованиям, в частности, по таким важнейшим характеристикам как эффективность, продолжительность действия, переносимость, удобство применения [1—3]. Одно из перспективных направлений разработки радио -протекторов основано на применении средств, обладающих антиоксидантным действием, в частности среди органических и неорганических соединений селена [4—6]. Селен относится к группе халькогенов, элементов главной подгруппы VI группы Периодической системы элементов Д.И. Менделеева. Химические свойства селена во многом аналогичны химическим свойствам серы, но при этом возможность у некоторых производных селена дезактивировать свободные радикалы и пероксиды намного выше, чем у аналогичных соединений серы [7]. Антиоксидантная активность селена, его ионов и соединений показана в большом числе исследований [8—10]. Соединения селена защищают белки, биомембраны, ДНК, липопротеины и клетки от различных проявлений окислительного стресса [11, 12]. Показа-
* Адресат для корреспонденции: 195043 Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, 4, НИИИ ВМ ВМедА им. С.М. Кирова; тел.: (812) 527-37-26; факс: (812) 527-39-57; e-mail: dr.ingwar@ mail.ru.
но, что селен способствует восстановлению поврежденной структуры ДНК [13, 14]. Следует отметить, что селен входит в состав активного центра ряда ферментов, в том числе глутатионпе-роксидазы [7, 9]. Данный фермент, локализованный в цитоплазме, плазмалемме и в матриксе митохондрий, утилизирует как органические, так и неорганические пероксиды свободных жирных кислот, нуклеотидов, нуклеиновых кислот, белков. Атомы селена также обнаружены в белках, нейтрализующих пероксинитрит — продукт взаимодействия оксида азота и супероксиданиона. Селен является активным иммуномодулятором и более мощным антиоксидантом, чем витамины А, С, Е, с которыми он успешно взаимодействует in vivo.
Вместе с тем, вопрос о радиозащитном действии и перспективах применения соединений селена остается до настоящего времени малоизученным, что и послужило предпосылкой для выполнения настоящей работы.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Эксперименты выполнены на 548 белых беспородных мышах-самцах. В работе применяли радиобиологические, гематологические и биохимические методы исследования, а также некоторые приемы клинического исследования объективного состояния. Животных подвергали общему, относительно равномерному воздействию у-излучения в дозе 7.3 Гр (ЛД90-100//30) на установке "ИГУР-1". В соответствии с требова-
/Se^^COOH
nh2
Селенометионин
XOOH
S4 -S Se
Селенодисульфид липоевой кислоты
HOOC
S' S
NH2
COOH HOOC NH2 HOOC
Селенодисульфидцистин
NH
2
h2n
Vs
s' XS
COOH COOH
nh2 h2n
Селенотетрацистеин
Рис. 1. Исследованные органические соединения селена.
ниями "Методических указаний по доклиническому изучению радиопротекторных свойств фармакологических веществ" для первоначального отбора эффективных радиозащитных препаратов использовали определение 30-суточной выживаемости и величину средней продолжительности жизни (СПЖ) облученных животных [15]. Для выяснения механизма радиозащитного действия изучаемых препаратов проводили биохимическое определение общей антиоксидантной активности (ОАОА) плазмы крови по методу Л.П. Галактионовой [16]. Из гематологических методов применяли измерение массы селезенки и количество эндогенных колоний (КОЕс), выросших на селезенке на 10-е сут [17].
Проведена экспериментальная оценка радиозащитного действия следующих неорганических соединений селена: селенит кальция, селенит марганца, селенит стронция, селенит лантана. Кроме того, синтезированы несколько селенсо-держащих органических соединений на основе известных серосодержащих веществ — цистеина и липоевой кислоты. Изучены противолучевые свойства селенодисульфидцистина (СДЦ), се-лендисульфид липоевой кислоты (СЛК), селено-тетрацистеина (СТЦ). Как видно из рис. 1, связь между атомом селена и органическим остатком осуществляется через атом серы. Все исследуемые препараты селена вводили лабораторным животным внутрибрюшинно в виде водной суспензии на твине-80 в качестве растворителя. Сравнение противолучевой эффективности проводили с известными селенсодержащими соединениями: неорганических препаратов — с селенитом натрия, органических — с селенометионином (СМ).
Достоверность различий значений показателя выживаемости между экспериментальными группами определяли с помощью непараметрическо-
го критерия Гехана—Вилкоксона, представляющего собой модификацию непараметрического рангового критерия Вилкоксона для оценки значимости различия показателя в двух независимых выборках. В остальных случаях применяли ^-тест по методу Манна—Уитни. Среднюю величину относительных показателей и их ошибки определяли с помощью таблиц процентов и их ошибок по В.С. Генесу [18]. Различия считали достоверными прир < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Опыты показали, что все исследованные неорганические соединения селена относятся к группе препаратов, острая токсичность которых весьма значительна, хотя и меньше, чем у селенита натрия. Величины СД50/3 при внутрибрюшинном введении составили для CaSeO3 — 27.3 мг/кг, для MnSeO3 — 68.8 мг/кг, для SrSeO3 — 67.4 мг/кг и для La2(SeO3)3 — 83 мг/кг, тогда как СД50/3 хорошо растворимого в воде селенита натрия не превышает 10 мг/кг. В связи с плохой переносимостью неорганических соединений селена в дальнейшем для оценки противолучевого действия их вводили в дозе, не превышающей 10 мг/кг.
Результаты экспериментов по оценке радиозащитных свойств неорганических соединений селена представлены в табл. 1. Наилучшие результаты отмечены при применении селенита натрия и селенита марганца. Профилактическое введение селенитов кальция, лантана и стронция практически не оказывает влияния на выживаемость смертельно облученных животных. Оптимальное время профилактического введения неорганических соединений селена составляет не менее 24 ч до воздействия ионизирующих излучений. Так, введение селенита натрия и марганца за 1 ч до облучения увеличивает выживаемость мышей, об-
Таблица 1. Влияние неорганических соединений селена на течение и исходы острого радиационного поражения у мышей, облученных в дозе 7.3 Гр (п = 12 в каждой группе)
Экспериментальная группа Срок профилактического ведения, ч Выживаемость (Р ± тр), % СПЖ (Р ± тр), сут
Облучение (контроль) - 0 + 8 12 ± 2
№28е03 1 17 ± 11 13 ± 3
24 25 ± 13* 15 ± 2
Са$е03 1 8 ± 8 8 ± 2
24 0 + 8 5 ± 1
Мп$е03 1 17 ± 11 11 ± 2
24 33 ± 15* 22 ± 3*
Зг£е03 1 8 ± 8 14 ± 20
24 8 ± 8 14 ± 2
La2(SeOз)з 1 0 +8 11 ± 2
24 8 ± 8 12 ± 3
* Отличие (по критерию Гехана—Вилкоксона) от группы "облучение (контроль)" достоверно,р < 0.05.
лученных в абсолютно смертельной дозе, на 17%. Использование указанных соединений за 24 ч до облучения увеличивает выживаемость на 25 и 33% соответственно. Аналогичным образом изменяется и величина СПЖ. Введение неорганических соединений за 1 и 24 ч до облучения позволяет увеличить величину СПЖ на 2—3 сут и 3— 10 сут соответственно.
Таким образом, неорганические соединения селена обладают невысокой профилактической радиозащитной эффективностью, а оптимальное время их ведения составляет 24 ч до облучения.
Результаты опытов по изучению фармакологических свойств органических соединений селена показали, что острая токсичность отобранных для экспериментального изучения препаратов изменяется в достаточно широких пределах. Исходя из полученных экспериментальных данных, можно констатировать, что препарат СЛК принадлежит к группе токсичных соединений. Величина СД50/3 для этого соединения составляет 22 мг/кг. Токсические дозы СЛК, вызывающие гибель 16 и 84% животных, составляют соответственно 20 и 24 мг/кг. Препарат СДЦ относится к малотоксичным соединениям. Доза этого соединения, вызывающая 50%-ную гибель мышей к 3-м сут, составляет около 600 мг/кг. Токсические дозы, вызывающие гибель 16 и 84 % животных, составляют соответственно 406 и 790 мг/кг. Оставшиеся два из исследованных селенооргани-ческих соединений (СТЦ и СМ) представляют собой также весьма токсичные вещества. Величины СД16/3, СД50/3, СД84/3 для препарата СТЦ составляют 134, 195 и 256 мг/кг соответственно. Величины СД16/3, СД50/3, СД84/3 для препарата СМ составляют 53, 62 и 71 мг/кг соответственно.
В результате опытов выявлен ряд особенностей радиозащитного действия серосодержащих органических соединений селена, в которых селен имеет разные степени окисления.
Как видно из данных, приведенных в табл. 2, селеноорганические соединения со степенью окисления +2 оказывают радиозащитное действие при введении за 1 ч до облучения. Их применение
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.