Радиопротекторы

К такому же выводу пришли и авторы другой работы, показавшие отсутствие защитного действия цистеамина против индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций  у дрозофилы. Однако им удалось показать, что АЭТ снижает выход таких мутаций. Выявились некоторые специфические особенности этого препарата. Так, АЭТ, снижая частоту хромосомных деталей, одновременно увеличивает процент выхода хромосомных семилеталей. Было показано отсутствие защитного эффекта цистеамина против индуцированных рентгеновским излучением генетических повреждений у дрозофилы, хотя глута-тион в их опытах проявил защитное действие.

Четвертая работа выполнена на мышах. При исследовании выхода доминантных летальных мутаций в постсперматогониальных стадиях обнаружено, что при облучении в дозе 100 Р цистамин повышает постимплантационную гибель эмбрионов, при облучении в дозе 300 Р, наоборот, снижает ее, а при облучении в дозе 600 Р оказывается неэффективным. На выход реципрокных транслокаций в сперматогониях мышей циста-мин не влияет. Поскольку проникновению радиопротекторов в гонады препятствует гематотестикулярный барьер, который начинает функционировать у млекопитающих в первые недели постнатального периода, Померанцева предположила, что степень защитного эффекта протектора можно увеличить, если препарат ввести до начала функционирования этого барьера. Для проверки данного предположения цистамин вводили беременным самкам накануне родов за 15 мин до облучения в дозе 3 Гр. В этот срок половые клетки самцов являются гоноцита-ми. Поскольку чувствительность эмбрионов к токсическому действию протектора выше, чем у взрослых животных, то концентрация вводимого цистамина составляла 50 мг/кг, т. е. в три раза ниже, чем та, которая применялась для защиты взрослых животных. Экспериментально было показано, что циста-мин в такой дозе не снижал выхода реципрокных транслокаций, индуцированных облучением в сперматогониях половозрелых мышей. Оказалось, что использование цистамина для защиты самцов, облученных в эмбриогенезе, существенно снижает уровень реципрокных транслокаций, при этом степень защитного эффекта выше, чем при введении цистамина в трехкратной концентрации взрослым животным. Литературные данные о влиянии серосодержащих протекторов на мутагенный эффект облучения, полученные разными авторами при испытании одних и тех же препаратов на одних и тех же объектах по исходным методикам, достаточно неоднородны. При этом на насекомых положительные результаты в подавляющем большинстве случаев не достигнуты. Что же касается исследований, проведенных на млекопитающих, то результаты их крайне противоречивы (табл. 2.1). Таким образом, эти сведения не дают возможности считать хотя бы какой-либо из серосодержащих протекторов эффективным радиозащитным средством против мутагенного эффекта облучения в половых клетках животных.

АМИНЫ

По своему радиозащитному действию против летального эффекта облучения некоторые  амины соперничают с серосодержащими  препаратами. Протекторные свойства аминов, очевидно, обусловлены создаваемой ими гипоксией. Поскольку путем снижения концентрации кислорода можно уменьшить генетический эффект облучения, казалось вероятным, что препараты, вызывающие гипоксию, проявят защитное действие и против мутагенного эффекта радиации. Однако при генетическом исследовании аминов, наиболее эффективных в защите от лучевой гибели, в большинстве случаев получены отрицательные результаты. Инъекции мегафена перед облучением не оказали никакого влияния на частоту рецессивных летальных мутаций у дрозофилы. В то же время удалось показать, что инъекции серотонина уменьшают частоту индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций в зрелых спермиях дрозофилы, хотя в более поздней работе получен противоположный эффект: под влиянием серотонина частота радиомутаций в зрелых спермиях дрозофилы увеличивалась в 2 раза. Помимо эффекта сенсибилизации авторы обнаружили и сильный мутагенный эффект серотонина - уровень спонтанных мутаций под влиянием этого препарата повысился в 3 раза. Аналогичные результаты получены в работе, в которой авторы использовали те же концентрации серотонина (инъекции 1%-ного раствора) при облучении дрозофилы в той же дозе и получили увеличение выхода рецессивных сцепленных с полом мутаций в 2 раза. Получен и другой результат: влияние серотонина на частоту рецессивных летальных мутаций у дрозофилы не обнаружено. Авторы, исследовали и эффективный радиопротектор - мексамин. Этот препарат также не защищал половые клетки дрозофилы от возникновения в них хромосомных и хроматидных деталей и полулеталей. Однако в другой работе показана защита половых клеток мышей от индуцированных генетических повреждений с помощью мексамина, но эффективность защиты зависела от стадии развития зародышевых клеток и дозы радиации. Так, при облучении сперматоцитов наблюдалось небольшое снижение частоты радиомутаций лишь при дозе 600 Р. При воздействии на сперматиды защитный эффект проявлялся лишь при дозе 400 Р, а при воздействии на сперматозоиды мексамин оказался неэффективным при всех дозах облучения (200, 400, 600 Р). Итак, все исследователи, изучавшие серотонин и аминазин (мегафен), показали либо отсутствие эффекта, либо эффект сенсибилизации. Действие мексамина проверено только в двух работах, причем на различных объектах. В одной работе показано, что этот препарат защищает от облучения в дозе 400 Р только сперматиды, а при дозе 600 Р - только сперматоциты мышей. На дрозофиле защитного эффекта мексамина не обнаружено. Таким образом, амины, так же как и серосодержащие радиопротекторы, малоэффективны (или совсем неэффективны) в защите половых клеток животных от мутагенного действия ионизирующей радиации.

АНТИБИОТИКИ

Особую  группу среди модификаторов метаболизма  представляют антибиотики. Их исследовали  в качестве возможных протекторов  против генетического эффекта облучения у животных. Было исследовано два антибиотика: актиномицин Д и пенициллин. Актиномицин Д, вводимый с питательной средой, эффективно (на 40 %} уменьшал частоту рецессивных летальных мутаций в Х-хромосоме дрозофилы после рентгеновского облучения в дозе 3000 Р. Пенициллин также снижал частоту индуцированных облучением рецессивных летальных мутаций на всех стадиях развития зародышевых клеток. Результаты эти были интересны, тем более что пенициллин не обладает такой высокой токсичностью, как серосодержащие радиопротекторы (однако в некоторых работах показано, что сам по себе пенициллин несколько повышает частоту спонтанных мутаций). Некоторые ученые исследовали такие антибиотики, как актиномицин Д и хлорамфеникол. Оказалось, что оба антибиотика уменьшали частоту индуцированных облучением мутаций на стадии сперматид и поздних сперматоцитов, увеличивая их количество в зрелой сперме. Аналогичные результаты при испытании актиномицина Д получены еще в одной работе: препарат способен уменьшать частоту рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций, вызываемых у дрозофилы у-лучами в дозе 600 рад на стадиях сперматид и сперматоцитов. Однако после первых положительных результатов последовал ряд работ по радиозащитному эффекту антибиотиков, в которых выявлена примерно такая же противоречивая картина, как и при исследовании генетической защиты SH-содержащими протекторами. Так, при изучении актиномицина Д обнаружен не защитный, а усиливающий эффект этого соединения. В 1965 г. вышла статья Оливьери, в которой был описан эффект сенсибилизации в сперматоцитах дрозофилы под действием актиномицина Д (применялось β-излучение). При изучении влияния этого соединения на частоту вызванных облучением потерь и нерасхождения Х-хромосом у дрозофилы было показано, что актиномицин Д усиливает индукцию обоих типов мутаций на всех стадиях сперматогенеза, причем не только у облученных, но и у необлученных особей. При этом частота Х-хромосом увеличивалась под действием актиномицина Д на два порядка по сравнению с контрольной группой. При введении актиномицина Д частота ДЛМ в зрелых спермиях самцов повышалась в 4 раза по сравнению с контрольной группой. Этот высокий сенсибилизирующий эффект был статистически достоверен во всех проведенных экспериментах. Что касается пенициллина, то при дальнейших исследованиях оказалось, что он снижает частоту радиомутаций не на всех, а лишь на некоторых стадиях сперматогенеза. При этом в одной работе показано, что пенициллин защищает только сперматиды, а в другой обнаружен радиозащитный эффект этого препарата в спермиях дрозофилы. Оба автора исследовали частоту рецессивных летальных мутаций в кольцевой Х-хромосоме. Методика проведения исследований в обеих работах различалась только способом введения веществ в организм - в одном случае инъекции, в другом - скармливание с питательной средой. Это позволило предположить, что разница в полученных результатах объясняется тем, что эффект пенициллина обусловлен не прямой защитой от облучения, а вторичным влиянием на метаболическую активность развивающихся зародышевых клеток. Поэтому для проявления защитного эффекта в зрелых спермиях пенициллин должен вводиться в организм задолго до облучения, как это происходит при выращивании мух на питательной среде с добавлением в нее препарата.

Наряду  с пенициллином исследовались и антибиотики - хлорамфеникол и стрептомицин. Все эти три препарата одинаково (на 30-50 %) уменьшали частоту радиомутаций на стадии сперматид. Однако, по данным некоторых работ, стрептомицин не способен защищать зародышевые клетки дрозофилы от возникновения радиомутаций. В этих работах применялись инъекции препарата в близких концентрациях самцам дрозофилы перед облучением их одинаковой дозой 1000 Р и исследовался один и тот же тест - частота рецессивных сцепленных с полом летальных мутаций на всех стадиях сперматогенеза дрозофилы. Кроме того, в одной работе стрептомицин скармливался с питательной средой, но и этот метод не выявил способности препарата уменьшать частоту индуцированных облучением мутаций. Влияние антибиотиков на генетический эффект облучения у млекопитающих впервые было изучено в работе Щао Вэй Ван, Ду Гул, Чтом Хань. Стрептомицин в низких концентрациях (0,5-1 мг/мышь) вызывал уменьшение индукции хромосомных перестроек в половых клетках в среднем на 50 %, а в более высоких (3-5 мг/мышь) был неэффективным в защите от радиомутаций и повысил частоту спонтанных мутаций.

Хлорамфеникол и митомицин С исследовались  на мышах. В результате исследований установлено, что хлорамфеникол  повышает выход ДЛМ в сперматозоидах более чем на 50%, не влияя на радиочувствительность сперматид и не оказывая мутагенного действия. В то же время митомицин С оказался мутагеном для всех стадий сперматогенеза и проявил выраженный синергический эффект в сперматоцитах. Поскольку митомицин является ингибитором биосинтеза ДНК, было предположено, что синергический эффект в сперматоцитах является следствием взаимодействия ионизирующей радиации и митомицина во время синтеза ДНК. Показано также, что внутрибрюшинные инъекции митомицина С увеличивают частоту индуцированных облучением мутаций специфических локусов в сперматогониях мышей. Митомицин С исследовался и на дрозофиле. Результаты показали, что сам антибиотик вызывает высокую частоту мутаций на всех стадиях сперматогенеза. Примененный же перед облучением, митомицин проявляет аддитивное действие. Однако на стадиях поздних сперматид и ранних сперма-тоцитов суммарная часть мутаций уменьшается, а на стадии сперматогониев увеличивается. На основании этого автором сделан вывод, что снижение уровня радиомутаций под влиянием митомицина С, как и актиномицина Д, на стадиях сперматид и сперматоцитов является следствием ингибирования репликации ДНК. Интересно, что полученный при исследовании митомицина С противоположный результат (синергический эффект на стадии сперматоцитов) автор одной работы также объяснял способностью данного антибиотика ингибировать биосинтез ДНК. В этом случае синергический эффект, по мнению автора, является следствием взаимодействия ионизирующей радиации и митомицина во время синтеза ДНК. При дальнейшем исследовании митомицина С было обнаружено, что он снижает частоту частичных видимых мутаций в 12 локусах, но не влияет на выход полных мутаций такого типа. Результаты, полученные при испытании антибиотиков в качестве возможных протекторов против генетического действия облучения, трудносопоставимы, так как в большинстве исследований применялись различные методики и, в частности, разные генетические тесты. Но даже в тех редких случаях, когда условия эксперимента были достаточно однородными, результаты оказывались разными.

ФЕНОЛЫ

Первые  исследования влияния кислорода  на генетическую радиочувствительность  половых клеток показали, что облучение  в кислороде повышает частоту  радиомутаций, в то время как аноксия  оказывает явное защитное действие. В дальнейшем была тщательно изучена  роль кислорода и азота в радиационном поражении клеток, находящихся на различных стадиях сперматогенеза у дрозофилы. Возможность изменения радиочувствительности зародышевых клеток под влиянием таких факторов, как гипоксия или облучение в кислороде, явилась предпосылкой для исследования некоторых химических соединений - модификаторов метаболизма. Так, в 1961 г. появилась работа, в которой сообщалось об исследовании ДНФ. Это вещество разобщает дыхание и окислительное фосфорилирование, не прерывая транспорта электронов в дыхательной цепи. При введении ДНФ личинкам дрозофилы двумя способами (скармливание и инъекции) была уменьшена частота рецессивных летальных мутаций, транслокаций и нехваток, индуцируемых облучением в дозе 1000Р в сперматоцитах. В среднем защитный эффект составлял от 50 до 80 %. Аналогичный эффект, хотя и меньший в количественном отношении, получен в другой работе при исследовании влияния ДНФ. Работа проведена также и на дрозофиле, препарат инъецировали в той же концентрации, изучались также спермато-циты, облученные в такой же дозе 1000 Р. Однако Стегер исследовал частоту ДЛМ и получил уменьшение этого типа радиомутаций на 12 %. Этот препарат исследовала Абелева Э.А. для выяснения вопроса, не влияет ли он на зрелые половые клетки дрозофилы. Оказалось, что ДНФ эффективно защищает сперматиды (частота рецессивных летальных мутаций снижается на 30 %), но не защищает спермии. Однако в работе Иващенко Н.И. защита спермиев была осуществлена с помощью инъекции 2,4-динитрофенола, причем при увеличении концентрации препарата от 0,15 до 0,30 мкг на муху эффективность защиты увеличивалась с 30 до 50 %. При дальнейшем увеличении концентрации до 0,45 мкг защитный эффект не был обнаружен. Интересно отметить, что ДНФ в концентрации 0,30 мкг на муху оказал защитное действие не только на спермии, но и на радиочувствительные стадии сперматиды и сперматоциты. Таким образом, согласно работе Иващенко Н.И. эффективность ДНФ меняется в зависимости от его концентрации. Поэтому отсутствие защиты спермиев в работе Абелевой Э.А. отнюдь не противоречит полученным позднее результатам. Сравнивать эти работы трудно, несмотря на один и тот же объект исследования, одинаковые тесты и дозы облучения. Дело в том, что Иващенко Н.И. использовал инъекции препарата в строго определенной концентрации - от 0,06 до 0,45 мкг на муху, в работе же Абелевой Э.А. препарат скармливался с питательной средой в концентрации 0,5 мг/мл среды, что не дает сведений о количестве препарата, поступившего в организм дрозофилы. Тем не менее в работах, выполненных по сходным методикам, получены аналогичные результаты. Во всех этих исследованиях показано, что 2,4-динитрофенол защищает от мутагенного действия облучения радиочувствительные стадии дрозофилы, а в работе Иващенко Н.И., кроме того, получено снижение частоты радиомутаций в спермиях. Исключение составляет работа, выполненная также на дрозофиле, в которой ДНФ оказался неэффективным. Таким образом, некоторые фенолы, такие, например, как ДНФ, способны защищать половые клетки дрозофилы от мутагенного действия ионизирующей радиации (табл. 2.4). К сожалению, в литературе нет сведений о влиянии этого препарата на генетический эффект облучения у млекопитающих. Противопоказанием применения ДНФ в качестве радиопротектора служит его метаболическая активность, поскольку вещество препятствует окислительному фосфорилированию и является ассимиляторным ядом, так как может заменить нормальное вещество в физиологических реакциях благодаря химическому сходству с ним. Поскольку проводившиеся более 20 лет (с 1953 по 1975 г.) исследования показали, что традиционные радиопротекторы малоэффективны в защите половых клеток животных от мутагенного действия облучения, поиски антимутагенных препаратов были перенесены в другую область.