Изучение механизма формирования адаптации организма к радиогенному стрессу на фоне применения композиционного монопрепарата
Изучение механизма формирования адаптации организма к радиогенному стрессу на фоне применения композиционного монопрепарата
Аннотация
На основании специальных исследований по изучению возможности усиления веществ растительного, животного и аписогенного происхождения при сочетании их друг с другом, а также их совместимости и перевода их из твердой (порошковой) в жидкую (иньекционную) форму, нами был сконструирован композиционный полифункциональный монопрепарат (инъекционная (в виде 10%-ного раствора глобулинов и водно-этанолового экстракта) и оральная (порошковая) формы металлофитоглобулиновой композиции, состоящей из 4,2 частей сывороточных, 1,8 частей тканевых глобулинов, 3,8 частей 4%-ного этанолового экстракта апифитопрепарата «Вита-Форце» и 0,2 частей высокодисперсной фракции монтморрилонита,) формы обладающий как лечебными (внешнее ϒ-облучение), так и декорпорирующим (инкорпорация 137Cs) действием при раздельном (изолированном) радиационном поражении.
1. Введение
Организмы в течении жизни подвергаются воздействию как внешнего и внутреннего облучения в отдельности, так и их совместному действию. Существует мнение, что при сочетанном облучении наблюдается усиление такого влияния. Однако литература полна противоречивыми сведениями. Например, общее воздействие γ-лучей и радиоактивного йода на щитовидную железу ослабляет друг друга . Наоборот, японские ученые и их российские коллеги, показали, что при комбинированном облучении нарушения в системах иммунитета и кроветворения проявляются сильнее и значительно тяжелее . Радиационные поражения нескольких органов и систем, спровоцированные единовременным облучением, существенно осложняют лечение подобных состояний. Это подчёркивает актуальность поиска более действенных способов и методов антирадиационной защиты. Добавляет значимости и тот факт, что при техногенных катастрофах на ядерных объектах, либо взрывах термоядерных устройств живые существа подвергаются сочетанному воздействию внешнего и инкорпорированного облучения. На основании этого разработка универсальных средств, сочетающих лечебные и декорпорирующие свойства для борьбы с комбинированными лучевыми поражениями, становится одной из ключевых задач радиобиологии .
В ходе исследований средств противорадиационной защиты сотрудниками ФГБУ «ФЦТРБ ВНИВИ» и КГМУ была создана и апробирована технология производства перспективных препаратов на основе веществ микробного (радиозащитный полиантиген) , , зоогенного (сыворотка, лимфа, глобулиновые белки) , апифитогенного («Вита Форце») и фитогенного («Эра Н», «Эраконд») происхождения , а также десорбирующе-детоксикационных компонентов минерального сорбента бентонита. Разработанные препараты, продемонстрировали высокий радиотерапевтический эффект при внешнем облучении. Дальнейшие эксперименты, проведенные сотрудниками, подтвердили, что, действуя аддитивно, комплекс животных (глобулины) , растительных (люцерна, чага, хвойная и травяная мука) и аписогенных веществ (прополис, пчелиный подмор, перга) , оказывает выраженный лечебный эффект, повышая выживаемость подопытных организмов, получивших высокую дозу γ-излучения. Сконструированный монопрепарат обладает полифункциональностью, потому что противорадиационное действие компонентов усиливается, а бентонит придаёт составу дополнительные сорбционные и детоксикационные свойства, усиливая вывод радионуклидов. На основании полученных данных были выполнены исследования препарата по терапии комбинированных γ-лучами и радионуклидами (Cs 137) поражений.
2. Методы и принципы исследования
Комбинированное облучение моделировали путем предварительного облучения подопытных животных на гамма-установке «Пума» в дозах 6,0-8,0 Гр и 7,0-9,0 Гр соответственно, а затем, белым крысам подкожно вводился водный раствор цезия-137 в дозе 50 Бк (0,5 мг/гол). Накопление и выведение радиоцезия из организма контрольных и подверженных воздействию лечебного препарата крыс осуществлялось радиометрией (с использованием гамма-счетчика «Компьюгамма») проб из тканей забитых животных в разные сроки после сочетанного облучения.
Сыворотки и антисыворотки полученные от животных-доноров, а также выделение глобулинов из сывороток осуществлялось в соответствии с общепринятыми методами иммунологии. Для получения тканевых глобулинов использовалась гомогенизация и элюирование с последующим осаждением сульфатом аммония и фракционированием, согласно методическим указаниям Н.Н. Клемпарской в модификации Г.Фримеля .
При составлении многокомпонентной смеси на основе изучаемых веществ определялась совместимость, токсичность, тератогенность в соответствии с общепринятыми сертифицированными методиками.
Для оценки лечебно-декорпорирующего действия испытуемого препарата определялась: декорпорирующая активность, интегральный показатель — 30 суточная выживаемость животных и степень коррекции клинико-иммунологических показателей. Последнее оценивалось по степени модификации течения лучевой болезни, гемопротекторному (ингибирование панцитопении, эритро-, тромбоцито-, лейкопении) и иммунорегуляторному индексу (Th/Ts), по И.П. Кондрахину , М.С.Гончаренко и А.М. Латиновой , Р.Р. Гайнуллину .
Полученные в ходе экспериментов данные были статистически обработаны. Степень достоверности различий между показателями определялась по критерию Стьюдента с применением программного обеспечения «Microsoft Excel 2010», «Statistica».
3. Основные результаты
Результаты наблюдения за подверженными сочетанному воздействию радиации и леченными испытуемыми средствами животными показали, что препарат оказывает положительное влияние на течение и исход радиационного поражения. Крысы, получавшие лечение, отличались от контрольных (облученные и затравленные 137Cs) повышенным аппетитом, менее выраженной потерей веса, адекватным реагированием на раздражители, имели более опрятный вид, а шерстяной покров приобретал блеск. Повышение выживаемости испытуемых животных сопровождалось облегчением течения острой лучевой болезни. Более легкое течение лучевой болезни, вызванной сочетанным действием внешнего и внутреннего облучения на фоне применения препарата, было обусловлено, во-первых, его гемопротекторным действием.
Таблица 1 - Влияние препарата на гематологические показатели на фоне сочетанного внешнего и внутреннего облучения
Примечание: n=9; х - Р<0,05; хх - Р<0,01; ххх - Р<0,001
Показатель | Срок исследования, сут | Группы | ||
Контроль | Облучение + Затравка | Облучение + затравка + лечение | ||
Гемоглобин, г/л | 7 | 150,60 ± 2,21 | 101,5 ± 7,9 х | 145,5 ± 4,91 |
14 | 150,25 ± 3,43 | 93,3 ± 6,7 хх | 144,9 ± 2,53 | |
28 | 151,01 ± 5,56 | 60,7 ± 5,3 ххх | 147,3 ± 4,71 | |
Эритроциты, 1012/л | 7 | 8,97 ± 0,79 | 6,35 ± 0,55 | 7,99 ± 0,93 |
14 | 9,01 ± 0,77 | 3,79 ± 0,61 ххх | 8,03 ± 0,75 | |
28 | 8,99 ± 0,85 | 2,97 ± 0,79 ххх | 8,23 ± 0,67 | |
Лейкоциты, 109/л | 7 | 14,63 ± 0,71 | 10,9 ± 3,05 | 13,01 ± 0,56 |
14 | 14,85 ± 0,88 | 9,73 ± 2,23 х | 13,55 ± 0,63 | |
28 | 14,97 ± 1,25 | 6,95 ± 1,15 хх | 14,68 ± 1,09 | |
Нейтрофилы, 109/л | 7 | 3,1 ± 0,33 | 1,97 ± 0,39 хх | 2,15 ± 0,76 |
14 | 3,0 ± 0,9 | 1,79 ± 0,57 хх | 2,53 ± 0,69 | |
28 | 3,0 ± 0,7 | 1,13 ± 0,31 ххх | 2,79 ± 0,95 | |
Эозинофилы, 109/л | 7 | 0,2 ± 0,1 | 0,25 ± 0,10 | 0,21 ± 0,07 |
14 | 0,1 ± 0,1 | 0,31 ± 0,11 хх | 0,25 ± 0,09 | |
28 | 0,3 ± 0,1 | 0,4 ± 0,13 | 0,20 ± 0,05 | |
Лимфоциты, 109/л | 7 | 9,8 ± 0,9 | 6,3 ± 0,5 хх | 8,85 ± 0,7 |
14 | 10,1 ± 1,3 | 5,1 ± 0,7 хх | 9,07 ± 0,85 | |
28 | 10,3 ± 2,5 | 4,3 ± 0,9 хх | 9,69 ± 1,35 | |
По данным таблицы 1 видно, что сочетанное облучение угнетает гемопоэз с подавлением основных ростков костномозгового кроветворения. У крыс из контрольной группы (облученные и затравленные 137Cs) на 28-мые сутки снижаются (Р<0,001): гемоглобин (на 39,9%), эритроциты (на 53,2%), лейкоциты (на 36,3%), в том числе нейтрофилы (на 42,6%). Введение препарата на фоне двухфакторного радиационного поражения оказывало гемопротекторный эффект, предупреждая развитие пострадиационного панцитопенического и миелосупрессорного эффекта — снижение количества клеток как эритроидного, так и нейтрофильного и лимфоидного ростков имели недостоверные отличия от контрольных (необлученных) животных. Применение препарата на фоне сочетанного двухфакторного радиационного поражения оказывало гемопротекторный эффект, предупреждая развитие пострадиационного панцитопенического и миелосупрессорного эффекта — снижение количества клеток как эритроидного, так и нейтрофильного и лимфоидного ростков имели недостоверные отличия от контрольных (необлученных) животных. Таким образом, результаты гематологических исследований показали, что двухфакторное радиационное поражение организма сопровождается резким снижением содержания иммунокомпетентных клеток, что свидетельствует об усилении иммунотоксического эффекта. Исходя из полученных данных, проводилось детальное изучение состояния клеточного и гуморального иммунитета, а также факторов неспецифической резистентности организма. Результаты изучения влияния препарата на состояние клеточного и гуморального иммунитета у пораженных источниками двухфакторного облучения испытуемых животных представлены в таблице 2.
Состояние клеточного и гуморального иммунитета у облученных (γ-лучи) и затравленных 137 Cs белых крыс после лечебного применения прпарата
РБТЛ – реакция бласттрансформации лимфоцитов, Th/Ts – субпопуляционный (иммунорегуляторный) индекс; 28-е сут опыта
Показатель | Группа | ||
контрольная | облучение + затравление | облучение + затравление + лечение | |
В-лимфоциты, % | 24,7 ± 3,3 | 13,05 ± 1,7 хх | 21,9 ± 2,3 |
Т-лимфоциты, % | 64,3 ± 1,8 | 65,1 ± 2,3 | 59,7 ± 3,3 |
Т-хелперы, % | 23,9 ± 3,1 | 21,3 ± 1,5 | 22,8 ± 2,9 |
Т-супрессоры, % | 15,7 ± 1,2 | 23,9 ± 1,3 хх | 14,2 ± 2,3 |
Соотношение Th/Ts | 1,52 | 0,89 хх | 1,57 |
Иммуноглобулины | 18,25 ± 1,45 | 11,7 ± 1,7 х | 17,3 ± 1,13 |
РБТЛ,% | 53,7 ± 2,9 | 22,9 ± 1,9 ххх | 51,9 ± 3,1 |
Из данных таблицы видно, что облучение белых крыс γ-лучами и затравка 137 Cs оказывало иммуносупрессивное действие, которое характеризовалось нарушением факторов клеточного и гуморального иммунитета. На фоне двухфакторного лучевого воздействия наступало резкое (2-кратное) снижение В-лимфоцитов, Т-хелперов (в 1,12 раза) при одновременном увеличении Т-супрессоров (в 1,52 раза, Р<0,01), что приводило к резкому изменению иммунорегуляторного (субпопуляционного) индекса (ИИ=0,89 против 1,52 в контроле).
Указанная тенденция уменьшения иммунорегуляторного индекса в пораженном двумя факторами организме свидетельствует о развитии реакции гиперчувствительности замедленного типа, стимулированным иммунотоксическим агентом — радиотоксином
Уменьшение количества В-лимфоцитов и Т-хелперов при двухфакторном радиационном поражении приводило к снижению синтеза иммуноглобулинов класса G, что связано не только количественным, но и функциональным изменением В-лимфоцитов, о чем свидетельствуют данные таблицы 2, из которых явствует о значительном снижении реакции бласттрансформации лимфоцитов (РБТЛ), которая у пораженных двумя радиационными факторами крыс была ниже контрольного уровня в 2,34 раза (Р<0,001). Применение глобулин-апиген-бентонитового препарата на этом фоне оказывало иммунокорректирующий эффект, препятствуя снижению В-лимфоцитов, Т-хелперов и нарушению иммунорегулирующего индекса.
Применение глобулин-апиген-бентонитового препарата на этом фоне оказывало иммунокорректирующий эффект, препятствуя снижению В-лимфоцитов, Т-хелперов и нарушению иммунорегулирующего индекса. Известно, что на последней стадии радиационного поражения в организме, вследствие изменения состояния иммунобиологической леготивности, развивается эндогенная инфекция. Поэтому были исследованы факторы неспецифической резистентности организма (НРО). Результаты изучения состояния НРО у подвергнутых радиационному воздействию и последующему лечению препаратом белых крыс представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Влияние препарата на факторы неспецифической резистентности организма белых крыс на фоне сочетанного радиационного поражения (20 сут опыта)
Показатель | Группа | ||
контрольная | облучение + затравление | облучение + затравление + лечение | |
Бактерицидная акт.,% | 52,15 ± 2,85 | 19,3 ± 1,73ххх | 49,75 ± 1,95 |
Лизоцимная акт.,% | 14,8 ± 0,93 | 7,1 ± 0,85хх | 13,03 ± 1,71 |
Фагоцитарная акт.,% | 3,65 ± 0,5 | 1,97 ± 0,51хх | 9,21 ± 0,97 |
Результаты экспериментов показывают, что сочетанное облучение оказывает на крыс иммунотоксический эффект, подавляя НРО. При этом значения бактерицидной активности сыворотки (БАСК) были снижены в 2,78 раза (Р < 0,001), лизоцимная активность в 2,0 (Р < 0,01), фагоцитарный индекс в 1,85 раза (Р < 0,05).
При однократном введении подкожно инъекционной формы (25 мг/кг), либо при кормлении порошковой формой в течение 15 дней наблюдается иммунопротекторное действие препарата, сохраняя стабильность показаний БАСК, ЛАСК и ФИ. В таблице видно, что их значения недостоверно отличаются от контрольных (Р > 0,05). Разработанный композиционный препарат на основе полиглобулинов, «Вита-Форце» и природного минерального сорбента — бентонита, обладает полифункциональным фармакологическим действием, повышает выживаемость животных, подвергнутых двухфакторному облучению. При этом наличие в составе препарата глобулинов и апипродуктов обуславливает проявление противорадиационного лечебного эффекта, а наличие в составе композиции природного сорбента — бентонита, — детоксикационно-сорбционный (декорпорирующий) эффект.
4. Заключение
Разработанный нами композиционный препарат на основе полиглобулинов, «Вита-Форце» и природного минерального сорбента — бентонита, обладает полифункциональным фармакологическим действием, повышает выживаемость животных, подвергнутых сочетанному внешнему и внутреннему облучению. При этом наличие в составе препарата глобулинов и апипрепарата «Вита-Форце» обуславливает проявление противорадиационного лечебного эффекта, а наличие в составе композиции природного сорбента — бентонита, — детоксикационно-сорбционный (декорпорирующий) эффект, активно связывая инкорпорированный в организме радионуклид (137 Cs) и ускоряя его выведение из организма.