МОДИФИКАЦИЯ РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ
УДК [57+61]::539.1.04:615.53:599.33.4:612.4
РАДИОЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА ПРОИЗВОДНЫХ ИЗОТИОМОЧЕВИНЫ С NO-ИНГИБИРУЮЩИМ МЕХАНИЗМОМ ДЕЙСТВИЯ
© 2012 г. М. В. Филимонова1 *, |С. Я. Проскуряков1, Л. И. Шевченко1, А. С. Шевчук1,
Г. А. Лушникова1, В. М. Макарчук1, Е. В. Арзамасцев2, В. И. Лаба3, К. И. Малиновская2, Е. Л. Левицкая2
1 Медицинский радиологический научный центр Минздравсоцразвития России, Обнинск 2Российский кардиологический научно-производственный комплекс Минздравсоцразвития России, Москва 3 Институт органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН, Москва
Изучение противолучевой активности £-[2-алкил(арил)сульфонил]-производных З-этил(винил)-изотиомочевины по выживаемости мышей при воздействии у-излучения в дозе 10 Гр показало, что включение дополнительной серосодержащей группы не приводит к увеличению радиозащитных свойств соединений. В ряду исследованных производных изотиомочевины (ИТМ), в отличие от аминоалкилтиолов, эффективность противолучевого действия отчетливо коррелировала с NO-ин-гибирующей активностью. В результате дальнейших теоретических и экспериментальных работ были впервые получены четыре 8^-дизамещенных производных ИТМ, являющихся активными неселективными ингибиторами NOS. Эти соединения в дозах 0.01—0.05 ЛД50д5 проявляли выраженное и длительное вазопрессорное действие при тяжелом эндотоксемическом и геморрагическом шоке у опытных животных, а в дозах 0.2—0.3 ЛД50д5 обеспечивали 65—100% 30-суточную выживаемость мышей при воздействии у-излучения в дозе 10 Гр (ЛД^^). Полученные данные свидетельствуют о выраженном радиозащитном действии эффективных NOS-ингибиторов в классе производных ИТМ.
Производные изотиомочевины, ингибиторы NO-синтаз, вазопрессорное действие, радиозащитное действие.
Одно из первых предположений об эндогенном происхождении окислов азота было высказано еще в начале XX века, но понадобилось более 50 лет для экспериментального доказательства этих процессов. Однако когда в 1980-х годах было показано, что эндогенный оксид азота (NO) вызывает релаксацию сосудов [1], присутствует в активированных макрофагах [2] и препаратах мозга [3], проблема оксида азота привлекла внимание специалистов различных областей биологии и медицины, и исследования медико-биологических аспектов NO охватили чрезвычайно широкую область.
В последние годы существенно возрастает внимание к NO и со стороны радиобиологии и медицинской радиологии. Участие эндогенного оксида азота в регуляции периферического кровообращения, активности ферментов дыхательной цепи и процессов апоптоза позволяют рассматривать регуляцию биогенного синтеза NO как перспективный путь модификации радиочувствительности биологических объектов [4—7].
* Адресат для корреспонденции: 249036 Обнинск, Калужская обл., ул. Королева, 4, МРНЦ, лаб. радиационной фар-макалогии; тел: (48439) 9-71-36; e-mail: mari_fil@mail.ru.
Известно, что стимуляция эндогенного синтеза N0 сопровождается повышением периферического кровотока вследствие развития вазодилята-ции и снижения вязкости крови. По мнению многих авторов, этот физиологический механизм может быть эффективным путем преодоления ги-поксической радиорезистентности опухолей. Так, в ряде экспериментальных работ продемонстрировано существенное повышение чувствительности опухолей к лучевому воздействию фермент-независимыми донорами N0, такими как нитропруссид натрия, изосорбида динитрат, ксантинола никотинат, что связано, главным образом, с усилением кровотока и повышением ок-сигенации опухолей [8—10]. Некоторые из доноров N0 (нитроимидазол и его производное РЯ-450) в высоких дозах проявляют свойства ги-поксических радио- и химиосенсибилизаторов [11]. Значительный интерес для онкологии представляют и некоторые фермент-зависимые доноры N0 ^О-аспирин, РАВА/ЫО), индуцирующие оксидативный стресс и проявляющие цито-токсическое действие в отношении ряда новообразований [12, 13].
Вместе с тем не меньший научный и практический интерес представляют и возможности инги-
бирования эндогенного синтеза NO с целью модификации радиочувствительности. Совместное повышение сосудистого тонуса и активности ферментов дыхательной цепи, развивающиеся при подавлении синтеза NO, создают условия для развития тканевой гипоксии, способствующей повышению устойчивости к радиационному воздействию [14, 15].
Практическая значимость NO-зависимого механизма в реализации радиозащитного действия химических агентов подтверждается многими фактами. Так, обширная группа радиопротекторов представлена вазоактивными средствами, способными вызывать циркуляторную гипоксию в критических тканях (адренергические и серото-нинергические амины и их производные, хино-лины, простагландины и их производные) [16, 17]. Основной механизм их радиозащитного действия состоит в развитии вазопрессорного эффекта, который, несмотря на различие биохимических свойств этих веществ, в конечном итоге развивается вследствие подавления активности NOS и NO/cGMP-сигнального пути [14]. Эта закономерность, а также многочисленные данные последних лет, свидетельствующие о том, что многие радиопротекторы в той или иной степени обладают NO-ингибирующей активностью [18— 20], а известные химические ингибиторы NOS проявляют противолучевую активность [21—24], позволяют рассматривать химические NOS-ин-гибиторы как возможное направление поиска новых радиопротекторов [19, 25].
В этой связи особого внимания заслуживают производные изотиомочевины (ИТМ), о чем свидетельствует наличие в этом химическом классе значительного числа соединений с выраженной противолучевой (S-метил-ИТМ, S-этил-ИТМ, S-аминоэтил-ИТМ и др.) и NOS-ингибирующей активностью (S-метил-ИТМ, S-изопропил-ИТМ, производные тиазинов и тиазолинов).
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Синтез исследованных 8-монозамещенных производных ИТМ разработан в Институте органической химии им. Н.Д. Зелинского РАН (а.с. № 83085 от 1.11.1974, № 90803 от 6.10.1975 и№ 97821 от 2.8.1976). Используемые в работе 8,М-дизамещенные производные ИТМ получены в лаборатории радиационной фармакологии Медицинского радиологического научного центра Минздравсоцразвития России [26, 27]. Структура и чистота соединений подтверждалась методами хроматографии, ИК- и ЯМР-спектроскопии. Ди-фетур и цистамина дигидрохлорид были предоставлены НПЦ "Фармзащита", амифостин использовался в виде фармакопейного препарата.
Все исследованные в работе химические соединения хорошо растворялись в воде и их инъекционные растворы готовили непосредственно перед парентеральным введением на стерильном изотоническом растворе натрия хлорида.
Определение токсичности изучаемых соединений проведено с использованием метода Литч-фильда—Уилкоксона [28] на 530 белых беспородных мышах (самцы и самки, массой 19—25 г) при однократном внутрибрюшинном (в/б) введении.
Оценка радиозащитных свойств исследуемых соединений проведена на 890 белых беспородных мышах (самцы и самки, массой 18—23 г). Растворы соединений вводили в/б в дозах 1/3 и 1/2 ЛД50/15 за 15 мин до облучения. В соответствии с действующими рекомендациями [29] в каждом эксперименте использовалось четыре группы животных, по 10—20 мышей в каждой: экспериментальная группа, в которой животным перед облучением водили исследуемое вещество; группа положительного контроля, в которой животным перед облучением вводили цистамина дигидрохлорид в дозе 225 мг/кг; группа контроля, в которой животным перед облучением вводили эквивалентный объем растворителя; группа биологического контроля, в которой животные не подвергались никаким воздействиям, необходимая для контроля полноценности животных и условий их содержания. При изучении S-моноза-мещенных производных ИТМ воздействие у-из-лучением производили в дозе 10 Гр на установке "Гаммацелл-220" (Канада) с мощностью дозы 320мГр/с, а при изучении S,N-дизамещенных производных ИТМ облучение производили в такой же дозе на установке "Луч-2" (Россия) с мощность дозы 84 мГр/с. Радиозащитный эффект оценивали по выживаемости животных на 30-е сут после облучения.
Исследование NO-ингибирующей активности соединений проведено методом ЭПР-спектро-метрии [30] на 315 белых инбредных мышах-самцах линии Swiss в возрасте 5 мес, массой 27—30 г. За 4 ч до взятия образцов ткани печени животным контрольной и экспериментальной групп (по 5— 6 животных в группе) в/б вводили ЛПС E. coli (0111:B4 фирмы "Sigma") в дозе 1.5 мг/кг в 0.5 мл раствора. За 1 ч до взятия пробы животным экспериментальной группы в/б вводили испытываемые соединения в 0.5 мл раствора, а животным контрольной группы — такой же объем растворителя. S-монозамещенные производные ИТМ, ци-стамин и амифостин вводили в дозах, использованных при изучении радиозащитных свойств. S,N-дизамещенные производные ИТМ вводили в дозах 3 х 10-4 — 10-1 ммоль/кг. За 30 мин до взятия пробы всем животным вводили диэтилдитиокар-баматную спиновую ловушку [19]. Эвтаназию проводили методом цервикальной дислокации
под эфирным наркозом. ЭПР-спектрометрию образцов тканей печени, подготовленных в виде цилиндров диаметром 4 и высотой 10 мм, замороженных в жидком азоте, проводили на спектрометре Bruker ESP-300E ("Bruker Instruments", Германия). Расчет содержания NO проводили в соответствии с ранее описанной методикой [31]. В качестве показателя NO-ингибирующей активности использовалось отношение измеренного содержания NO в образцах печени животных экспериментальной и контрольной группы.
Изучение вазопрессорных свойств S,N-диза-мещенных производных ИТМ проведено на моделях эндотоксического и геморрагического шока. Исследования выполнены на 60 самцах крыс линии Wistar, массой 260—350 г. Животному под наркозом (тиопентал натрия, 60 мг/кг, в/б) устанавливали трахеостому, катетеризировали яремную вену и обе сонные артерии, подключали ин-вазивный датчик АД, электроды регистрации ЭКГ. После стабилизации состояния животного с помощью полиграфа RM-6000 ("Nihon Kohden", Япония) регистрировали исходные значения частоты сердечных сокращений, дыхательных движений, систолического и диастолического АД в левой сонной артерии. Для создания эндотоксического шока в/б вводили ЛПС E. coli в
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.