Аминоалкилтиолы являются сильными восстановителя­ми, они легко окисляются кислородом воздуха и различ­ными слабыми окислителями, в том числе трехвалент­ным железом, и образуют дисульфиды. Скорость окисления аминоалкилтиолов на воздухе и в водных растворах зависит от рН среды, температуры и присутствия ионов меди и железа. С увеличением рН, температуры и коли­чества ионов в среде скорость окисления возрастает. Силь­ные окислители могут окислить тиолы до производных сульфиновых или сульфоновых кислот.

Радиозащитное действие цистеамина открыли ученый Бакк 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 Габриель еще в 1889 г. Радиозащитное действие цистамина впервые описали Бакк  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

                                                                ||

                                                                       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 Догерти и Барнетт 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. Шапира 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   ОН

                                                                                        ||  ⁄

H2N—СН2—СН2—СН2—NH—СН2—СН2—S—Р — 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. Пайпер и соавт. В том же году радиозащитное действие гаммафоса у мы­шей описали Юхас и Сторер.

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

           О

            ||

H2N— СН2— СН2— S— Р— ОН.

             |

         ОН

В 1959 г. это вещество синтезировал Акерфилдт. 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 (Бакк, Герви; Грай 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.

                     Комбинации 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 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 Штраубе и Патт 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 Майсином и Мэттелином (1967), Майсином и Лэмбайтом (1967), Майсином и соавторами (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., Вонг и Керейакис 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 Шмидт (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 Вацека 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. Майер и Патт. В отношении цис­теамина и цистамина эти данные подтвердили Девик и Лоте (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 Водиком (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 Водик (1971) получил суммацию эффекта и 100% выжи­вание животных при абсолютно летальном в иных усло­виях гамма-облучении.

                      МЕХАНИЗМ РАДИОЗАЩИТНОГО ДЕЙСТВИЯ

Несмотря на обширные исследования, радиобиологи не достигли единого, полного и общепризнанного представле­ния о механизме действия химических радиопротекторов, что отчасти является следствием ограниченности современ­ных познаний о развитии радиационного поражения при поглощении энергии ионизирующего излучения живыми организмами.

Представления о механизме защитного действия сосре­доточены вокруг двух основных групп.

1. Радиохимические механизмы

По этим представлениям, радиозащитные вещества ли­бо их метаболиты непосредственно вмешиваются в первич­ные пострадиационные радиохимические реакции. К ним относятся:

— химическая модификация биологически чувствитель­ных молекул-мишеней созданием смешанных дисульфидов между SH-группой аминокислоты белковой молекулы и SH-группой протектора;

— передача водорода протектора пораженной молеку­ле-мишени;

— инактивация окислительных радикалов, возникаю­щих преимущественно при взаимодействии ионизирующего излучения с водой пораженной ткани.

2. Биохимико-физиологические механизмы

Эти представления объясняют действие радиозащит­ных веществ их влиянием на клеточный и тканевый мета­болизм. Не участвуя в самой защите, они косвенно спо­собствуют созданию состояния повышенной радиорезистентности, мобилизуя собственные резервы организма. К этой группе можно отнести:

— высвобождение собственных эндогенных, способ­ствующих защите веществ, таких как эндогенные SH-вещества, в особенности восстановленный глутатион или эн­догенные амины (например, гистамин);

— подавление ферментативных процессов при окисли­тельном фосфорилировании, синтезе нуклеиновых кислот, белков и др., ведущих к снижению общего потребления кислорода, а в пролиферативных тканях—к отсрочке или торможению деления клеток. Этот эффект объясняется взаимодействием протектора с группами ферментов в митохондриях и эндоплазматическом ретикулуме или с бел­ками клеточных мембран. Он носит также название «био­химический шок»;

Страницы: 1, 2, 3, 4