Роль связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных в реализации эффектов радиопротекторов
Бесплатный доступ
Статья посвящена сравнительному анализу радиорезистентных свойств радиопротекторов РС-10 и РС-11 в аспекте изучения их влияния на белково-стероидное взаимодействие в патогенезе острой лучевой болезни. Актуальность изучения данного вопроса обусловлена необходимостью комплексного анализа механизмов радиозащитного действия химических радиопротекторов с учётом выявления роли связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных. Цель исследования: изучить влияние радиопротекторов РС-10 и РС-11 на связывание кортикостероидов с белками плазмы крови облучённых животных. Эксперименты были проведены на 90 кроликах-самцах породы шиншилла весом 2,5-3,0 кг. В первой серии экспериментов изучали реакцию коры надпочечников и процессы связывания их с белками плазмы крови после введения РС-10 и РС-11 интактным животным; во второй серии - те же показатели у облучённых животных при профилактическом введении радиопротекторов. Кроликов облучали тотально g-лучами в дозе 8 Гр, что вызывало лучевую болезнь IV степени. Препарат РС-10 (хитозана битартрат) вводили внутривенно 10,0 мг/кг; препарат РС-11 (аналог РС-10, но с меньшей средней молекулярной массой) вводили из расчёта 2-7 мг/кг за 15 мин до облучения. Контрольным животным вводили равный объём физиологического раствора. Общее содержание 11-оксикортикостероидов (11-ОКС) в плазме крови определяли флуориметрическим методом в авторской модификации. Количестве свободных кортикостероидов определяли по разнице содержания их в цельной плазме и в её белковой фракции после разделения на сефадексе G-25. Связывающую способность кортикостероидсвязывающего глобулина (КСГ) определяли гель-фильтрацией в авторской модификации. Результаты исследования показали, что введение интактным животным радиопротекторов РС-10 и РС-11 приводит в первые часы к повышению общей концентрации 11-ОКС плазмы крови и к увеличению количества свободного гормона. Влияние РС-10 на повышение уровня свободного гормона выше, чем у РС-11 при одинаковом повышении содержания связанных с белками плазмы 11-ОКС и отсутствии влияния на связывающую способность КСГ обоих радиопротекторов. Механизмом радиозащитного действия радиопротекторов у облучённых животных является установление оптимальной реакции коры надпочечников в первые часы после облучения. Отличие ранней адренокортикальной реакции у облучённых и защищённых радиопротекторами животных от оптимальной в сторону как её усиления, так и ослабления служит показателем тяжести лучевой болезни и прогностическим признаком её исхода. Профилактическое введение РС-10, РС-11 облучённым животным тормозит в разгар лучевой болезни снижение связывающей способности КГС плазмы крови, а вследствие этого и повышение уровня свободного гормона при более высоком общем уровне гормонов в крови. В механизме уменьшения пострадиационного гиперкортицизма в условиях защиты препаратами РС-10 и РС-11 основное значение имеет меньшая степень нарушения связывающей способности КСГ, а не изменение общего уровня гормонов в крови. Более высокая радиозащитная эффективность РС-11 по сравнению с РС-10 подтверждается достоверно высоким показателем связывающей способности КСГ в разгар лучевой болезни и меньшим количеством погибших животных в ходе эксперимента.
Острая лучевая болезнь, радиопротекторы, рс-10, рс-11, белково-стероидное взаимодействие, кортикостероиды, свободный гормон
Короткий адрес: https://sciup.org/170201869
IDR: 170201869 | УДК: 616-001.28:615.846.2.015.25 | DOI: 10.21870/0131-3878-2023-32-4-54-66
The role of corticosteroids binding to blood plasma proteins in irradiated animals in the implementation of radioprotective effects
The article presents a comparative analysis of radioprotectors RS-10 and RS-11 ability to enhance radioresistance in animals exposed to radiation that is based on results of research on protein-steroid interaction in acute radiation sickness. The importance of the research is caused by the need to conduct a comprehensive analysis of the mechanisms of radioprotective action of synthetic radioprotectors, including the revealing of the role of corticosteroid binding to blood plasma proteins in irradiated animals. The aim of the research was to investigate the impact of RS-10 and RS-11 radioprotectors on the binding of corticosteroids to blood plasma proteins in irradiated animals. 90 male Chinchilla rabbits weighing 2.5-3.0 kg were included in the experimental research. At the initial stage of the research the response of the adrenal cortex and the processes of their binding to blood plasma proteins after administration of RS-10 and RS-11 to intact animals was studied; at the next stage the same rates were used for the follow-up of the animals exposed to radiation after prophylactic administration of the radioprotectors. The rabbits were totally irradiated with gamma rays at a dose of 8 Gy that caused acute radiation sickness of the IV degree. The RS-10 (chitosan bitartrate) at the dose of 10.0 mg/kg and the RS-11 (similar to RS-10, but with a lower average molecular mass) at the dose of 2-7 mg/kg were intravenously injected to rabbits 15 minutes before the irradiation. Control animals were injected with an equal volume of the saline. The total content of 11-oxycorticosteroids (11-OCS) in the blood plasma was quantitated with the use of the fluorometric method in the author's modification. The amount of free corticosteroids was quantified as the difference between their content in the whole plasma and in its protein fraction after the gel-filtration chromatography with Sephadex G-25. The binding capacity of corticosteroid-binding globulin (CBG) was determined by gel filtration in the author's modification. The results of the study demonstrated the rise of the concentration of the blood plasma corticosteroids in the first hours after the RS-10 and RS-11 injection to intact animals, the amount of the free hormone increased as well. The effect of RS-10 on the rise of the free hormone levels was more pronounced as compared to the RS-11 effect. The impact of both radioprotectors on the elevation of the amount of 11-OCS binding to blood plasma proteins was similar. The introduction of RS-10 and RS-11 to the animals did not have effect on the binding capacity of the blood plasma proteins. The mechanism of radioprotective action of RS-10 and RS-11 in irradiated animals is the establishment of the optimal response of the adrenal cortex in the first hours after irradiation. The difference of the early adrenocortical response in animals irradiated and protected due to the injection of RS-10 and RS-11 from the optimal response varying towards strengthening or weakening, is the indicator of the radiation sickness severity. Prophylactic administration of RS-10 and RS-11 to irradiated animals at the height of the disease inhibited the reduction of the binding capacity of the CBG, resulting in the rise of the free hormone level at the higher total level of hormones in the blood is inhibited as well. In the mechanism for reducing post-radiation hypercorticism, with the use of the radioprotectors of RS-10 and RS-11, the main importance is the lower degree of the CBG binding capacity impairment rather than the change in the overall level of blood hormones. The higher prophylactic effect of RS-11 compared to RS-10 is confirmed by the significantly high rate of the binding ability of the CBG at the height of radiation sickness and the lower mortality among the animals involved in the experimental research.
Текст научной статьи Роль связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных в реализации эффектов радиопротекторов
В современных отечественных исследованиях к настоящему времени представлены радиобиологические модели, в которых раскрыты механизмы и закономерности фармакологического эффекта противолучевых средств, на основе которых созданы их различные классификации. Описана роль и место химических радиопротекторов в общей системе противолучевых средств, а также механизмы, обуславливающие профилактические и лечебные свойства радиопротекторов при лучевой болезни [5-10]. Радиозащитные свойства химических радиопротекторов описаны и в зарубежных исследованиях [11, 12]. Важной проблемой остаётся применение химических радиопротекторов в клинической онкологии, поскольку они способны оказывать избирательную защиту для нормальных тканей [11-16].
Внимание исследователей привлекают вопросы, связанные с анализом радиорезистент-ных свойств радиопротекторов РС-10 и РС-11, обуславливающих их радиозащитную эффективность. Обоснована как профилактическая эффективность радиопротектора РС-10, так и его эффективность на ранних стадиях острой лучевой болезни. Наряду с положительными радиорези-стентными свойствами РС-10 и РС-11 отмечается токсичность данных радиопротекторов для организма человека [17-20].
Радиопротекторы оказывают стимулирующее действие на систему гипоталамус-гипофиз-кора надпочечников, а при профилактическом введении предупреждают в разгар лучевой болезни развитие вторичной реакции коры надпочечников [21]. Противолучевой эффект радиопротекторов обусловлен закономерностями реакции гипофиз-адреналовой системы организма на лучевое поражение. Существующее в радиобиологии фундаментальное положение о реакции гипофиз-адреналовой системы в патогенезе острой лучевой болезни опирается на её двухфазную природу протекания: ранняя, когда общий уровень гормона повышается в первые часы после облучения, и поздняя - в разгаре лучевой болезни. Первая фаза считается защитной, тогда как вторая фаза - неблагоприятной, в которой необходимо снижение гиперкортицизма. Как показали наши исследования, ранняя или так называемая защитная реакция является защитной только в своём оптимальном уровне [21]. Адренокортикальная реакция на облучение практически у всех видов животных имеет двухфазную кривую, только у кроликов не обнаружено вторичного гипер-кортицизма после снижения общего уровня кортикостероидов в крови. Установлено, что лучевое поражение вызывает нарушение связывания кортикостероидов с белками плазмы крови, в результате чего наблюдается повышение уровня свободных гормонов в разгаре лучевой болезни, независимо от колебаний их общего уровня. Гиперкортикоидное состояние, как при нормальном, так и при пониженном уровне гормонов в крови, связано с наличием в плазме крови не связанных с белками стероидов. Фактором, усугубляющим развитие острой лучевой болезни, является длительное влияние «скрытого» гиперкортицизма [22].
Возникает необходимость исследования радиозащитной эффективности препаратов РС-10 и РС-11 в контексте анализа их влияния на процессы взаимодействия кортикостероидов с белками плазмы крови с учётом биологической активности разных фракций кортикостероидов и роли свободных кортикоидов в гормональном эффекте при лучевой болезни в условиях действия радиопротекторов. В связи с этим, актуальным является проведение сравнительного анализа влияния радиопротекторов РС-10 и РС-11 на связывание кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных. Целью исследования является выявление роли связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных на модели резистентности радиопротекторов РС-10 и РС-11.
Материалы и методы
Эксперименты проведены на 90 кроликах-самцах породы шиншилла весом 2,5-3,0 кг. Проведено 2 серии экспериментов. В первой серии изучали реакцию коры надпочечников и процессы связывания их с белками после введения РС-10 и РС-11 интактным животным; во второй серии - те же показатели в условиях профилактического введения РС-10 и РС-11 у облучённых животных. Все животные были предварительно были адаптированы к условиям эксперимента. Кролики были подвергнуты тотальному облучению Y -лучами в дозе 8 Гр, что вызывало лучевую болезнь IV степени тяжести. Препарат РС-10 (хитозана битартрат) вводили внутривенно из расчёта 10,0 мг/кг за 15 мин до облучения. Препарат РС-11, который является аналогом РС-10, но с меньшей средней молекулярной массой, вводили из расчёта 2-7 мг/кг за 15 мин до облучения. Контрольным животным вводили аналогичный объём физиологического раствора. Общее содержание 11-оксикортикостероидов (11-ОКС) в плазме крови определяли флуориметрическим методом Guillemin еt al. [22] в авторской модификации. Уровень свободных кортикостероидов определяли по разнице содержания их в цельной плазме и в её белковой фракции после разделения на Sephadex G-25. Связывающую способность кортикостероидсвязывающего глобулина (КСГ) определяли гель-фильтрацией De Moor еt al. [23] в авторской модификации [24].
Для изучения влияния радиопротектора РС-10 и РС-11 на белково-стероидное взаимодействие у интактных кроликов до и через 1, 2, 3, 6 и 24 ч после введения радиопротекторов определяли общее содержание 11-ОКС. Свободные, связанные с белками 11-ОКС, связывающую способность КСГ определяли до и через 2,5-3 ч после введения РС-10 и РС-11 в момент максимального подъёма общего уровня 11-ОКС. У облучённых животных, защищённых РС-10 и РС-11, а также у облучённых контрольных животных определяли общее содержание 11-ОКС до и через 2,5-3 ч, 4 и 8 сут после облучения.
Статистический анализ результатов исследования проводился по методу Стьюдента-Фишера. Достоверными являлись различия при р<0,05 и меньше.
Результаты и их обсуждение
В первой серии экспериментов в группах интактных кроликов были получены показатели общей концентрации 11-ОКС в плазме крови опытных кроликов при введении радиопротекторов и контрольных животных при введении физиологического раствора (табл. 1).
Результаты экспериментов показали, что как и при введении РС-10, так и при введении РС-11, в отличие от контрольных групп животных, наблюдается практически идентичная положительная динамика общего содержания 11-ОКС в крови через 1, 2 и 3 ч с максимальными значениями через 2,5-3 ч, которые оставались через 6 ч достоверно выше как исходного уровня (Р<0,01, Р<0,05), так и контрольных групп животных (Р 1 <0,001, Р 2 < 0,05). Однако к 6 сут уровень достоверности различий общего уровня 11-ОКС в крови опытных животных при введении радиопротекторов РС-11 по сравнению с контрольным уровнем ниже (Р < 0,05), в отличие от опытных животных при введении РС-10 (Р<0,001), что показывает более высокую тенденцию к нормализации общего уровня 11-ОКС и меньшую токсичность радиопротектора РС-11 по сравнению с РС-10. В течение первых суток выявлена нормализация общего уровня 11-ОКС в крови опытных животных при введении как РС-10, так и РС-11 (табл. 1). Полученные результаты подтверждают положения о стимулирующем влиянии полисахаридов на гипофиз, который регулируется пред-существующим уровнем циркулирующих глюкокортикоидов.
Таблица 1
Динамика изменения общей концентрации 11-ОКС в плазме крови интактных кроликов после введения РС-10, РС-11 и физиологического раствора
|
Группа кроликов |
Показатели |
Общее содержание 11-ОКС, мкг/100 мл |
|||||
|
До введения |
После введения, ч |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
6 |
24 |
|||
|
ОГ1 (введение РС-10) |
M±m n P |
7,4±0,6 10 - |
14,2±0,5 10 <0,001 |
18,7±2,1 10 <0,001 |
17,9±0,6 10 <0,001 |
11,6±0,8 10 <0,01 |
7,3±0,5 10 >0,05 |
|
ОГ2 (введение РС-11) |
M±m n P |
6,9±1,0 5 - |
13,6±0,7 5 <0,001 |
18,1±2,3 5 <0,001 |
17,7±1,5 5 <0,001 |
11,5±1,1 5 <0,05 |
8,5±1,2 5 >0,05 |
|
КГ1 (введение физ. раствора) |
M±m n P |
7,5±0,4 4 - |
7,45±0,3 4 >0,05 |
7,0±0,2 4 >0,05 |
7,25±0,4 4 >0,05 |
6,7±0,3 4 >0,05 |
7,3±0,2 4 >0,05 |
|
КГ2 (введение физ. раствора) |
M±m n P |
8,2±1,5 3 - |
9,6±1,0 3 >0,05 |
7,8±1,7 3 >0,05 |
9,1±1,0 3 >0,05 |
8,0±0,9 3 >0,05 |
6,7±0,8 3 >0,05 |
|
Р 1 Р 2 |
- - |
<0,001 <0,05 |
<0,001 <0,05 |
<0,001 <0,01 |
<0,001 ≤0,05 |
>0,05 >0,05 |
|
Примечание: P – критерий существенности различий у животных каждой группы по сравнению с исходным показателем; Р 1 – то же у животных между контрольной и опытной группой при введении РС-10 (ОГ1); Р 2 – то же у животных между контрольной и опытной группой при введении РС-11 (ОГ2); КГ1 (введение физраствора) – контроль с группой кроликов при введении РС-10; КГ2 (введение физраствора) – контроль с группой кроликов при введении РС-11.
Изучение фракционного состава в период максимальной выраженности реакции коры надпочечников после введения радиопротекторов через 2,5-3 ч показало, что уровень свободных кортикостероидов в группе опытных кроликов при введении РС-10 достигал 6,2 ± 0,9 мкг%, что составляло 32% от общего количества 11-ОКС, тогда как в норме у кроликов свободные кортикостероиды практически отсутствуют, а содержание связанных с белками плазмы 11-ОКС достоверно увеличивалось до 13,0 ± 0,8 мкг/100 мл (Р<0,001) (табл. 2).
В группе опытных кроликов при введении РС-11 уровень свободных кортикостероидов достигал 4,1 ± 0,4 мкг/100 мл, что составляет 23,2% от общего количества 11-ОКС, что ниже по сравнению с показателями опытной группы кроликов, которым был введён РС-10 на этот срок. Содержание связанных с белками плазмы 11-ОКС достоверно увеличивалось до 13,4 ± 1,2 мкг/100 мл (Р<0,001). Связывающая способность КСГ после введения РС-11 практически не изменялась. В контрольных группах интактных животных введение физиологического раствора не вызывало достоверных изменений ни в концентрации кортикостероидов, ни в связывающей способности КСГ (табл. 2).
Таким образом, у интактных животных при введении радиопротекторов, в отличие от животных контрольных групп, в период максимальной выраженности реакции наблюдается не только повышение общего уровня 11-ОКС, но и повышение уровня свободных кортикостероидов и содержания связанных с белками плазмы 11-ОКС при отсутствии изменений связывающей способности КГС. Повышение свободной фракции гормона у кроликов при введении радиопротекторов РС-10 и РС-11 в этот период обусловлено повышением общего уровня 11-ОКС, так как связывающая способность КСГ при этом не изменялась.
Во второй серии экспериментов на облучённых животных через 2,5 ч после облучения наблюдалась картина, аналогичная изменениям фракционного состава 11-ОКС у интактных кроликов, защищённых радиопротекторами (табл. 3).
Таблица 2
Влияние радиопротекторов РС-10 и РС-11 на фракционный состав 11-ОКС, связывающую способность КСГ в крови интактных животных
|
Группа кроликов |
Стати-стиче-ские показатели |
До начала опыта |
Че |
ез 2,5-3 ч после начала опыта |
|||||||
|
общий уровень гормона, мкг/100 мл |
свободный гормон |
связанный гормон, мкг/100 мл |
связывающая способность КСГ, мкг/100 мл |
общий уровень гормона, мкг/100 мл |
свободный гормон |
связанный гормон, мкг/100 мл |
связывающая способность КСГ, мкг/100 мл |
||||
|
5 с l: 2 2 |
% |
5 q l: 2 2 |
% |
||||||||
|
ОГ1 (введение РC-10) |
М m n P |
7,9 0,6 7 |
Практически отсутствует |
7,7 0,6 7 |
12,5 0,6 7 |
19,2 1,0 7 <0,001 |
6,2 0,9 7 <0, |
32 001 |
13,0 0,8 7 <0,001 |
11,8 0,7 7 >0,05 |
|
|
ОГ2 (введение РC-11) |
М m n P |
6,9 1,1 5 |
Практически отсутствует |
6,9 1,0 5 |
13,2 0,8 5 |
17,7 1,5 5 <0,001 |
4,1 0,4 5 <0,01 |
23,2 |
13,4 1,2 5 <0,01 |
13,6 0,9 5 >0,05 |
|
|
КГ1 (введение физ. раствора) |
М m n P |
8,7 1,0 3 |
Практически отсутствуют |
8,7 1,0 3 |
13,8 1,0 3 |
9,5 0,7 3 >0,05 |
0,3 0,1 >0 |
0 ,05 |
9,2 0,8 3 >0,05 |
12,7 0,8 3 >0,05 |
|
|
КГ2 (введение физ. раствора) |
М m n Р |
8,2 1,5 3 |
Практически отсутствует |
8,2 1,5 3 |
15,4 1,3 3 |
7,0 1,2 3 >0,05 |
Практически отсутствует |
9,3 1,4 3 >0,05 |
14,0 1,0 3 >0,05 |
||
|
Р 1 Р 2 |
<0,001 <0,01 |
<0,001 <0,05 |
>0,05 >0,05 |
||||||||
Примечание: P – критерий существенности различий у животных каждой группы по сравнению с исходным показателем; Р 1 – то же у животных между контрольной (КГ1) и опытной группой (ОГ1) при ведении РС-10; Р2 – то же у животных между контрольной (КГ2) и опытной группой (ОП2) при введении РС-11; КГ1 (введение физраствора) – контроль с группой, защищённых РС-10; КГ2 (введение физраствора) – контроль с группой, защищённых РС-11.
Таблица 3
Влияние радиопротекторов РС-10 и РС-11 на фракционный состав 11-ОКС, связывающую способность КСГ в крови облучённых животных
|
Группа кроликов |
С о |
До облучения |
После облучения |
||||||||||||
|
о _ с; Ш S р ^ (О 5 |
™£§ Н = 1 8 °о S “^ |
2,5 ч |
4-е сут |
8-е сут |
|||||||||||
|
ё oh § s^g О 1" § S |
■s^g Ho ^^ g“ 1 |
свободный гормон |
2 oh § 2^8 О 1" § S |
8i i ■s^g Ho^^ 8“ 1 |
свободный гормон |
2 oh i 2^8 О 1" § S |
8i i ■s^g Ho ^^ ЮШ I |
свободный гормон |
|||||||
|
мкг/100 мл |
% |
мкг/100 мл |
% |
мкг/100 мл |
% |
||||||||||
|
ОГ1 |
М |
7,5 |
12,9 |
12,3 |
15,6 |
4,0 |
25 |
8,3 |
8,0 |
0,8 |
10 |
9,6 |
8,2 |
практи- |
4 |
|
защи- |
m |
0,5 |
0,6 |
0,8 |
1,3 |
0,8 |
0,8 |
0,8 |
0,2 |
0,2 |
0,7 |
чески |
|||
|
щённые |
n |
10 |
10 |
10 |
10 |
10 |
8 |
8 |
8 |
7 |
7 |
отсут- |
|||
|
РС-10 |
P |
˃0,05 |
˂0,001 |
˂0,001 |
˂0,001 |
˃0,05 |
˃0,05 |
˂0,001 |
˃0,05 |
ствуют |
|||||
|
ОГ2 |
М |
7,6 |
15,2 |
15,0 |
14,7 |
3,0 |
20,4 |
11,3 |
8,5 |
0,9 |
8 |
13,4 |
9,0 |
практи- |
|
|
защи- |
m |
0,9 |
0,7 |
0,9 |
0,7 |
0,5 |
0,9 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,9 |
чески |
|||
|
щённые |
n |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
отсут- |
||||||
|
РС-11 |
P |
>0,05 |
<0,001 |
<0,05 |
<0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
>0,05 |
ствуют |
|||||
|
М |
7,3 |
13,1 |
11,9 |
12,2 |
1,8 |
15 |
3,8 |
5,8 |
2,3 |
39 |
5,0 |
4,5 |
0,6 |
13 |
|
|
m |
0,9 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
0,5 |
0,5 |
0,6 |
0,3 |
0,6 |
0,4 |
0,2 |
||||
|
КГ1 |
|||||||||||||||
|
n |
8 |
8 |
8 |
8 |
8 |
6 |
6 |
6 |
5 |
5 |
5 |
||||
|
P |
>0,05 |
˂0,01 |
˂0,001 |
>0,05 |
˂0,05 |
˂0,001 |
|||||||||
|
М |
8,8 |
15,5 |
14,8 |
11,9 |
1,9 |
15,9 |
5,3 |
6,0 |
2,46 |
41 |
6,7 |
5,5 |
|||
|
m |
1,0 |
1,1 |
1,0 |
0,8 |
0,4 |
0,7 |
0,4 |
0,2 |
0,9 |
0,6 |
|||||
|
КГ2 |
|||||||||||||||
|
n |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
5 |
|||||
|
P |
>0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,05 |
<0,001 |
<0,05 |
|||||||||
|
Р 1 |
˃0,05 |
˂0,05 |
˂0,05 |
˂0,001 |
˂0,05 |
<0,01 |
˂0,01 |
˂0,001 |
>0,05 |
||||||
|
Р 2 |
>0,05 |
<0,05 |
<0,001 |
<0,05 |
<0,01 |
<0,001 |
˂0,001 |
>0,05 |
|||||||
Примечание: P – критерий существенности различий у животных каждой группы по сравнению с исходным показателем; Р 1 – то же у животных между контрольной (КГ1) и опытной группой при введении РС-10 (ОГ1); Р 2 – то же у животных между контрольной и опытной группой при введении РС-11 (ОГ2); КГ1 – облучённый контроль с группой, защищённых РС-10; КГ2 – облучённый контроль с группой, защищённых РС-11.
В опытной группе защищённых РС-10 кроликов выявлено достоверное повышение уровня суммарных 11-ОКС с 7,5 ± 0,5 до 15,6 ± 1,3 мкг/100 мл по сравнению с исходным показателем (Р<0,001). Содержание свободных кортикостероидов при этом так же было достоверно увеличено и достигало 4,0 ± 0,8 мкг/100 мл, что составляет 25% от общего уровня 11-ОКС (Р<0,001). Связывающая способность КСГ при этом не изменялась, составляя 12,3 ± 0,8 мкг/100 мл. В крови контрольных облучённых кроликов (КГ1) общее содержание 11-ОКС достоверно увеличивалось до 12,2 ± 1,0 мкг/100 мл (Р<0,01), но оставалось достоверно ниже, чем у защищённых РС-10 кроликов (Р 1 ˂0,05). Уровень свободного гормона был равен 1,8 ± 0,5 мкг/100 мл, что составляло 15% от общего уровня кортикостероидов в крови, в то время как в норме эта фракция практически отсутствовала.
В опытной группе облучённых кроликов, предварительно защищённых РС-11, так же наблюдалось достоверное повышение общего содержания 11-ОКС в крови по сравнению с исходным показателем с 7,6 ± 0,9 до 14,7 ± 0,7 мкг/100 мл (Р<0,001). Уровень свободной фракции гормона был равен 3,0 ± 0,5 мкг/100 мл, что составляло 20,4% от общего содержания 11-ОКС (Р<0,05). Связывающая способность КСГ при этом не изменялась, составляя 15,0 ± 0,9 мкг/100 мл против 15,2 ± 0,7 мкг/100 мл в норме. В крови контрольных облучённых кроликов (КГ2) общее содержание 11-ОКС увеличивалось до 11,9 ± 0,8 мкг/100 мл (Р<0,05). Уровень свободного гормона был равен 1,9 ± 0,4 мкг/100 мл, что составляло 15,9% от общего уровня кортикостероидов в крови (Р<0,05), в то время как в норме эта фракция практически отсутствовала, а связывающая способность КСГ практически не изменялась, составляя 14,8 ± 1,0 мкг/100 мл против 15,5 ± 1,1 мкг/100 мл в норме.
Таким образом, появление свободной фракции гормона в первые часы после облучения у кроликов как контрольных групп, так и у кроликов, защищённых радиопротекторами РС-10 и РС-11, обусловлено повышением общего уровня 11-ОКС, так как связывающая способность КСГ при этом не изменялась.
Влияние радиопротекторов позволило оценить роль функционального состояния коры надпочечников в исходе лучевой болезни. Для этого проведены исследования измерения общего уровня 11-ОКС в крови отдельно у погибших и выживших животных.
В группе защищённых РС-10 животных реакция коры надпочечников была более выраженной у погибших, чем у выживших животных, составляя 17,3 ± 1,3 и 12,3 ± 0,7 мкг/100 мл (Р<0,001). В группе контрольных (облучённых без защиты) наоборот: реакция коры надпочечников у погибших была менее выраженной, чем у выживших, составляя 9,0 ± 0,4 и 12,8 ± 1,4 мкг/100 мл (Р<0,05). В группе защищённых РС-11 животных погибло 2 кролика, у которых в первые часы после облучения был высокий уровень 11-ОКС (16,9 и 16,1 мкг/100 мл). В группе контрольных облучённых животных погиб 1 кролик, у которого общий уровень 9,5 мкг/100 мл.
Необходимо обратить внимание на общую закономерность, согласно которой у всех погибших животных в первые часы после облучения реакция коры надпочечников была либо слабее, либо значительно сильнее, чем у выживших. Это показывает, что выраженность первичной реакции коры надпочечников связана с механизмами, определяющими радиорезистентность организма животных. При условии, когда первичная реакция чрезмерна или слишком слаба, нарушены механизмы, её обуславливающие, а значит, степень лучевого повреждения весьма велика и прогноз неблагоприятен. Результаты экспериментов показали, что реакция коры надпочечников у выживших без защиты животных является своеобразным маркером «оптимального» уровня гормона, так как она является защитной только в своём оптимальном уровне.
Таким образом, величина первичной реакции коры надпочечников является одним из показателей степени тяжести лучевой болезни. Одним из механизмов радиозащитного эффекта радиопротекторов является установление оптимальной реакции коры надпочечников в первые часы после облучения. Отличие ранней адренокортикальной реакции у облучённых и защищённых радиопротекторами животных от оптимальной в сторону как усиления её, так и ослабления, служит показателем тяжести лучевой болезни и прогностическим признаком её исхода.
В разгар лучевой болезни обнаружены отчётливые различия по показателям белково-сте-роидного взаимодействия у защищённых радиопротекторами РС-10 и РС-11 и контрольных животных. У защищённых РС-10 облучённых животных на 4 сут лучевой болезни общее содержание 11-ОКС было достоверно выше, чем у контрольных животных (8,0 ± 0,8 мкг/100 мл и 5,8 ± 0,6 мкг/100 мл в КГ1, Р 1 <0,05), но уже не имел достоверных отличий по сравнению с исходным уровнем до облучения (7,5 ± 0,5 мкг/100 мл, Р>0,05). Связывающая способность КСГ у защищённых РС-10 облучённых животных хотя и была снижена, но более чем в 2 раза превышала данный показатель у контрольных облучённых кроликов (8,3 ± 0,8 мкг/100 мл и 3,8 ± 0,5 мкг/100 мл в КГ1, P i <0,001). В результате данного соотношения между общей концентрацией 11-ОКС и связывающей способностью КСГ у защищённых РС-10 облучённых кроликов выявлено достоверно меньшее количество свободного гормона 0,8 ± 0,2 мкг/100 мл при 2,3 ± 0,3 мкг/100 мл в контроле (Р1<0,01).
У защищённых РС-11 животных на 4-е сутки после облучения общий уровень гормона также оставался в пределах нормы (8,5 ± 1,0 мкг/100 мл) и был достоверно выше, чем у контрольных животных (6,0 ± 0,4 мкг/100 мл в КГ2, Р 2 <0,05). Уровень свободного гормона находился в пределах 0,9 ± 0,5 мкг/100 мл и составлял лишь 8% от общего уровня 11-ОКС в отличие от контроля - 2,46 ± 0,2 мкг/100 мл, который составлял 41% от общего уровня 11-ОКС (Р 2 <0,01). Связывающая способность КСГ у защищённых РС-11 кроликов в этот срок эксперимента также была снижена по сравнению с нормальными значениями (11,3 ± 0,9 и 15,2 ± 0,7 мкг/100 мл соответственно, Р<0,01), однако была достоверно выше, чем у контрольных животных (5,3 ± 0,7 мкг/100 мл, Р2<0,001).
Таким образом, на 4-й день после облучения у защищённых радиопротекторами животных, несмотря на более высокий общий уровень гормона, содержание его свободной фракции за счёт более высокой связывающей способности КСГ было ниже, чем у контрольных облучённых животных.
В динамике острой лучевой болезни на 8-е сут у защищённых РС-10 и РС-11 животных общий уровень 11-ОКС также не отличался от нормы (8,2 ± 0,7 мкг/100 мл и 9,0 ± 0,9 мкг/100 мл соответственно), будучи достоверно выше, чем в контроле (4,5 ± 0,4 мкг/100 мл, Р 1 <0,001 в КГ1 и 5,5 ± 0,6 мкг/100 мл, Р 2 <0,001 в КГ2). Однако, у защищённых РС-11 кроликов общий уровень гормона в этот период несколько выше исходного уровня в отличие от опытной группы животных, защищённых РС-10.
Связывающая способность КСГ у защищённых РС-10 животных была достоверно сниженной по сравнению с исходным уровнем (9,6 ± 0,2 мкг/100 мл, Р<0,001) в отличие от опытной группы животных, защищённых РС-11, данный показатель у которых в этот срок не отличался от исходного уровня (13,4 ± 1,0 мкг/100 мл, Р>,05), что демонстрирует более высокую радиозащитную эффективность препарата РС-11. В отличие от опытных групп связывающая способность КСГ у облучённого контроля была практически в 2 раза меньше (5,0 ± 0,6 мкг/100 мл, Р 1 <0,01 в КГ1 и
6,7 ± 0,9 мкг/100 мл, Р 2 <0,001 в КГ2), у которого любые стрессорные воздействия на фоне сниженной связывающей способности КСГ могли привести к появлению значительных количеств свободных 11-ОКС.
Свободные 11-ОКС у защищённых радиопротекторами РС-10 и РС-11 и контрольных кроликов практически отсутствовали. Таким образом, профилактическое введение животным радиопротекторов РС-10 и РС-11 приводило к снижению уровня свободного гормона и вследствие этого - к уменьшению гиперкортицизма, повышая резервные возможности связывающей способности КСГ в разгар лучевой болезни.
Сравнительный анализ механизма влияния радиопротекторов РС-10 и РС-11 на функцию коры надпочечников у интактных животных показал в обоих случаях повышение общего уровня 11-ОКС в крови, достигающего максимума через 2,5-3 ч с дальнейшей нормализацией гипофизарно-надпочечниковой активности через 24 ч. В период максимальной выраженности реакции влияние РС-10 на повышение величины свободного гормона у интактных животных достоверно выше, чем у РС-11 (6,2 ± 0,9 и 4,1±0,4 соответственно) при одинаковом повышении содержания связанных с белками плазмы 11-ОКС и отсутствии влияния на связывающую способность КСГ обоих радиопротекторов.
Сравнительный анализ механизма влияния радиопротекторов РС-10 и РС-11 на функцию коры надпочечников облучённых животных показал, что общей закономерностью повышения радиорезистентности организма облучённых животных в условиях действия радиопротекторов является положение, согласно которому их профилактическое введение в разгар лучевой болезни тормозит снижение связывающей способности КСГ, а, вследствие этого, и повышение уровня свободного гормона. Более высокая радиозащитная эффективность РС-11 по сравнению с РС-10 подтверждается достоверно меньшим количеством погибших животных в ходе эксперимента (41% в группе защищённых РС-10 и 20% в группе защищённых РС-11 кроликов). В патогенезе острой лучевой болезни в механизме уменьшения пострадиационного гиперкортицизма в условиях действия радиопротекторов основное значение имеет меньшая степень нарушения связывающей способности КСГ, а не изменение общего уровня 11-ОКС в крови.
Выявлены общие механизмы радиозащитного действия радиопротекторов РС-10 и РС-11 в контексте их влияния на изменение связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у здоровых и облучённых животных. У интактных животных при введении радиопротекторов в период максимальной выраженности реакции наблюдается повышение свободной фракции гормона, которое обусловлено повышением общего уровня 11-ОКС, так как связывающая способность КСГ при этом не изменяется. Первичная реакция коры надпочечников в патогенезе острой лучевой болезни является показателем степени её тяжести, поскольку одним из механизмов ра-диозащитного эффекта радиопротекторов выступает оптимальная реакция коры надпочечников в первые часы после облучения. В разгар лучевой болезни профилактическое введение животным радиопротекторов РС-10 и РС-11 приводит к снижению уровня свободного гормона и, вследствие этого, - к уменьшению гиперкортицизма, повышая резервные возможности связывающей способности КСГ. В механизме уменьшения пострадиационного гиперкортицизма в условиях действия радиопротекторов основное значение имеет меньшая степень нарушения связывающей способности КСГ, а не изменение общего уровня 11-ОКС в крови, что является общей радиобиологической закономерностью.
Заключение
Результаты, полученные в данной серии экспериментов, позволили сделать следующие выводы:
-
1. Введение интактным животным радиопротекторов РС-10 и РС-11 приводит в первые часы после введения к повышению общей концентрации 11-ОКС плазмы крови и к увеличению количества свободного гормона. Влияние РС-10 на повышение уровня свободного гормона выше, чем у РС-11 при одинаковом повышении содержания связанных с белками плазмы 11-ОКС и отсутствии влияния на связывающую способность КСГ обоих радиопротекторов.
-
2. Механизмом радиозащитного действия радиопротекторов у облучённых животных является установление оптимальной реакции коры надпочечников в первые часы после облучения. Отличие ранней адренокортикальной реакции у облучённых и защищённых радиопротекторами животных от оптимальной в сторону как её усиления, так и ослабления служит показателем тяжести лучевой болезни и прогностическим признаком её исхода.
-
3. В разгар лучевой болезни профилактическое введение РС-10, РС-11 облучённым животным тормозит снижение связывающей способности КГС плазмы крови, а вследствие этого и повышение уровня свободного физиологически активного гормона при более высоком общем уровне гормонов в крови.
-
4. В механизме уменьшения пострадиационного гиперкортицизма в условиях защиты препаратами РС-10 и РС-11 основное значение имеет меньшая степень нарушения связывающей способности КСГ, а не изменение общего уровня гормонов в крови.
-
5. Более высокая радиозащитная эффективность РС-11 по сравнению с РС-10 подтверждается достоверно высоким показателем связывающей способности КСГ в разгар лучевой болезни и более благоприятным исходом лучевой болезни в ходе эксперимента.
Таким образом, существующее в радиобиологии фундаментальное положение о реакции гипофиз-адреналовой системы в патогенезе острой лучевой болезни и в условиях повышенной резистентности действия радиопротекторов нуждается в уточнении.
Список литературы Роль связывания кортикостероидов с белками плазмы крови у облучённых животных в реализации эффектов радиопротекторов
- Анохин П.К. Очерки физиологии функциональных систем. М.: Книга по требованию, 2021. 450 с.
- Гребенюк А.Н., Стрелова О.Ю., Легеза В.И., Степанова Е.Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: учебное пособие. СПб.: ООО Издательство ФОЛИАНТ, 2012. 232 с.
- Докшина Г.А. Эндокринные и метаболические аспекты лучевой болезни. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1984. 223 с.
- Кузин А.М. Структурно-метаболическая теория в радиобиологии. М.: Наука, 1986. 282 с.
- Рождественский Л.М. Прошлое и будущее радиобиологии противолучевых средств в Институте биофизики Минздрава СССР – ФГБУ ГНЦ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна ФМБА России //Сб. статей, посвященных 70-летию ФГБУ «ГНЦ РФ – ФМБЦ им. А.И. Бурназяна» (1946-2016 гг.) /под ред. Л.А. Ильина, В.В. Уйбы, А.С. Самойлова. М., 2016. С. 80-89.
- Васин М.В. Классификация противолучевых средств как отражение современного состояния и перспективы развития радиационной фармакологии //Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53, № 5. С. 459-467.
- Легеза В.И., Владимиров В.Г. Новая классификация профилактических противолучевых средств //Радиационная биология. Радиоэкология. 1998. Т. 8, № 3. С. 416-425.
- Рождественский Л.М. Классификация противолучевых средств в аспекте их фармакологического сигнала и сопряженности со стадией развития лучевого поражения //Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57, № 2. С. 118-135.
- Рождественский Л.М. Проблемы разработки отечественных противолучевых средств в кризисный пе-риод: поиск актуальных направлений развития //Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60, № 3. С. 279-290.
- Хабриев Р.У., Мингазова Э.Н., Сидоров В.В., Гуреев С.А., Юсупова М.М. Биосовместимые препараты-протекторы против воздействия радиации: современный взгляд на проблему //Ремедиум. 2021. Т. 25, № 4. С. 3-8.
- Kashiwakura I. Overview of radiation-protective agent research and prospects for the future //Jpn. J. Health Phys. 2017. V. 52, N 4. P. 285-295.
- Koukourakis M.I. Radiation damage and radioprotectants: new concepts in the era of molecular medicine //Br. J. Radiol. 2012. V. 85, N 1012. P. 313-330.
- Volkova L.V., Pashov A.I., Omelchuk N.N. Cervical carcinoma: oncobiology and biomarkers //Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22, N 22. P. 12571. DOI: 10.3390/ijms222212571.
- Kilic S., Cracchiolo B., Gabel M., Haffty B., Mahmoud O. The relevance of molecular biomarkers in cervical cancer patients treated with radiotherapy //Ann. Transl. Med. 2015. V. 3, N 18. P. 261. DOI: 10.3978/j.issn.2305-5839.2015.10.18.
- Qin Ch., Chen X., Bai Q., Davis M.R., Fang Y. Factor associated with radiosensitivity of cervical cancer //Anticancer Res. 2014. V. 34, N 9. P. 4649-4656.
- Sood S., Patel F.D., Srinivasan R., Dhaliwal L.K. Chemoradiation therapy induces in vivo changes in gene promoter methylation & gene transcript expression in patients with invasive cervical cancer //Indian J. Med. Res. 2018. V. 147, N 2. P. 151-157.
- Рождественский Л.М., Федотова М.И., Романов А.И., Белоусова О.И. О путях реализации и механизмах противолучевого действия РС-10, меркамина и мексамина //Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57, № 5. С. 540-544.
- Горизонтов П.Д., Разоренова В.А., Сбитнева М.Ф., Андрианова И.Е. Радиозащитная и лечебная эффективность препарата РС-10 в опытах на собаках //Радиационная биология. Радиоэкология. 2017. Т. 57, № 5. С. 529-539.
- Давыдова С.А., Трушина М.Н., Водякова Л.М. Итоги комиссионных испытаний препарата РС-10 как средства раннего лечения острой лучевой болезни //Избранные материалы «Бюллетеня радиационной медицины». Т. 1 /под общ. ред. Л.А. Ильина, А.С. Самойлова. М.: ФМБА ФГБУ «ГНЦ РФ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна», 2016. С. 571-581.
- Чернов Г.А., Евдаков В.П., Кабанов В.А. Противолучевой эффект ионогенных полимеров. //Избранные материалы «Бюллетеня радиационной медицины». Т. 2 /под общ. ред. Л.А. Ильина, А.С. Самойлова. М.: ФМБА ФГБУ «ГНЦ РФ ФМБЦ им. А.И. Бурназяна», 2016. С. 607-619.
- Омельчук Н.Н. Актуальные вопросы профилактики острой лучевой болезни //Национальное здоровье. 2018. № 1. С. 70-75.
- Guillemin R., Clayton G., Lipscomb H., Smith J. Fluorometric measurement of rat plasma and adrenal corticosterone concentration; a note on technical details //J. Lab. Clin. Med. 1959. V. 53, N 5. P. 830-832.
- De Moor P., Hoirwegh K., Heromans G., Declerck-Raskin M.M. Protein binding of corticosteroid studied by gel filtration //J. Clin. Invest. 1962. V. 41, N 4. P. 816-827.
- Омельчук Н.Н. Методы оценки белково-стероидного взаимодействия в патогенезе острой лучевой болезни //International Journal of Medicine and Psychology. 2023. Т. 6, № 1. С. 178-183.