Радиобиологи из Пущино показали механизмы радиопротекторного и радиомитигаторного действия мелатонина, перспективного препарата для радиотерапии и при выполнении космических полетов. Результаты работы опубликованы в журнале Antioxidants.
Ионизирующие излучения широко применяются в терапии различных видов опухолей, критическим остается вопрос снижения лучевых поражений нормальных тканей в процессе радиотерапии. Воздействие космического излучения на космонавтов также является критическим фактором для полетов за пределами земной орбиты. В этом случае, как полагают, основные риски больше всего связаны с возможными последствиями воздействия радиации на центральную нервную систему и на селезенку, что чревато потенциальными неврологическими расстройствами, дегенеративными эффектами, снижением иммунной и других систем. Как показывают результаты исследований Международной комиссии по радиационной защите, что у пострадавших при ядерных катастрофах (Чернобыль и Фукусима) при использовании не только радиопротекторов, но и надежных радиомитигаторов, радиационных последствий для людей было бы существенно меньше.
Значительную долю доклинически исследуемых радиопротекторов и радиомитигаторов представляют соединения антиоксидантного действия, поскольку развитие лучевой реакции в облученных клетках сопряжено с индукцией внутриклеточного окислительного стресса. Среди этих соединений чрезвычайно эффективным оказался мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин), снижающий in vitro и in vivo эффекты воздействия ионизирующего излучения. В настоящее время мелатонин применяется как препарат, нормализирующий циркадные ритмы и все чаще находит клиническое применение в качестве адъюванта при лучевой терапии опухолей.
Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН провели сравнительную оценку маркеров повреждений в тканях коры головного мозга и селезенки после облучения всего тела мышей рентгеновскими лучами и возможности модуляции этих повреждений при введении мелатонина до (режим радиопротекции) и после (режим радиомитигации) их облучения.
В качестве основных маркеров радиационных повреждений и их модуляции использовались: (1) повреждения и восстановления ядерной ДНК, (2) митохондриальной ДНК, (3) биогенез и мутагенез митохондриальной ДНК, (4) уровень АТФ (как маркер энергетического статуса), (5) уровень генерации пероксида водорода (как наиболее стабильной и способной мигрировать на большие расстояния активной формы кислорода) для оценки индукции окислительного дистресса, (6) перекисное окисление липидов, оцениваемое по содержанию малонового диальдегида и (7) снижение антиоксидантной активности по уровню восстановленного глутатиона.
В результате было показано, что мелатонин более эффективно снижает различные радиационные повреждения при его введении мышам после их облучения (в режиме радиомитигатора). Несмотря на то что, ткани селезенки и коры головного мозга мышей отличались исходными контрольными значениями анализируемых маркеров, показано, что антирадиационный потенциал мелатонина успешно реализуется в обеих тканях.
«В настоящее время обсуждается вопрос о целесообразности спленэктомии при лучевой терапии опухолей органов брюшной полости или у космонавтов во время длительных космических полетов за пределами защиты магнитосферы Земли. Конечно, данные, полученные при воздействии рентгеновских лучей на организм, трудно полностью экстраполировать на повреждение нормальных тканей в процессе адронной терапии опухолей или на воздействие космической радиации на космонавтов. Тем не менее, поскольку окислительные дистрессы разного уровня возникают, когда клетки подвергаются воздействию различных ионизирующих излучений (56Fe, протонов и рентгеновских лучей), представляется возможным существенно подавить их с помощью мелатонина и воздержаться от спленэктомии», – рассказал соавтор статьи, старший научный сотрудник Лаборатории радиационной молекулярной биологии, кандидат биологических наук Серажутдин Абдуллаев.
Ученые продемонстрировали, что мелатонин являющийся антиоксидантом, обладает радиозащитным и радиомитигаторным действием, хорошо восстанавливает как активно пролифирирующие, так и менее пролиферирующие ткани после облучения ионизирующим излучением и при этом может помочь при космических полетах и радиотерапии.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (№17-29-01007).
Источник: Abdullaev, S.A.; Glukhov, S.I.; Gaziev, A.I. Radioprotective and Radiomitigative Effects of Melatonin in Tissues with Different Proliferative Activity. Antioxidants 2021, 10, 1885. https://doi.org/10.3390/antiox10121885
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
Ионизирующие излучения широко применяются в терапии различных видов опухолей, критическим остается вопрос снижения лучевых поражений нормальных тканей в процессе радиотерапии. Воздействие космического излучения на космонавтов также является критическим фактором для полетов за пределами земной орбиты. В этом случае, как полагают, основные риски больше всего связаны с возможными последствиями воздействия радиации на центральную нервную систему и на селезенку, что чревато потенциальными неврологическими расстройствами, дегенеративными эффектами, снижением иммунной и других систем. Как показывают результаты исследований Международной комиссии по радиационной защите, что у пострадавших при ядерных катастрофах (Чернобыль и Фукусима) при использовании не только радиопротекторов, но и надежных радиомитигаторов, радиационных последствий для людей было бы существенно меньше.
Значительную долю доклинически исследуемых радиопротекторов и радиомитигаторов представляют соединения антиоксидантного действия, поскольку развитие лучевой реакции в облученных клетках сопряжено с индукцией внутриклеточного окислительного стресса. Среди этих соединений чрезвычайно эффективным оказался мелатонин (N-ацетил-5-метокситриптамин), снижающий in vitro и in vivo эффекты воздействия ионизирующего излучения. В настоящее время мелатонин применяется как препарат, нормализирующий циркадные ритмы и все чаще находит клиническое применение в качестве адъюванта при лучевой терапии опухолей.
Ученые из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН провели сравнительную оценку маркеров повреждений в тканях коры головного мозга и селезенки после облучения всего тела мышей рентгеновскими лучами и возможности модуляции этих повреждений при введении мелатонина до (режим радиопротекции) и после (режим радиомитигации) их облучения.
В качестве основных маркеров радиационных повреждений и их модуляции использовались: (1) повреждения и восстановления ядерной ДНК, (2) митохондриальной ДНК, (3) биогенез и мутагенез митохондриальной ДНК, (4) уровень АТФ (как маркер энергетического статуса), (5) уровень генерации пероксида водорода (как наиболее стабильной и способной мигрировать на большие расстояния активной формы кислорода) для оценки индукции окислительного дистресса, (6) перекисное окисление липидов, оцениваемое по содержанию малонового диальдегида и (7) снижение антиоксидантной активности по уровню восстановленного глутатиона.
В результате было показано, что мелатонин более эффективно снижает различные радиационные повреждения при его введении мышам после их облучения (в режиме радиомитигатора). Несмотря на то что, ткани селезенки и коры головного мозга мышей отличались исходными контрольными значениями анализируемых маркеров, показано, что антирадиационный потенциал мелатонина успешно реализуется в обеих тканях.
«В настоящее время обсуждается вопрос о целесообразности спленэктомии при лучевой терапии опухолей органов брюшной полости или у космонавтов во время длительных космических полетов за пределами защиты магнитосферы Земли. Конечно, данные, полученные при воздействии рентгеновских лучей на организм, трудно полностью экстраполировать на повреждение нормальных тканей в процессе адронной терапии опухолей или на воздействие космической радиации на космонавтов. Тем не менее, поскольку окислительные дистрессы разного уровня возникают, когда клетки подвергаются воздействию различных ионизирующих излучений (56Fe, протонов и рентгеновских лучей), представляется возможным существенно подавить их с помощью мелатонина и воздержаться от спленэктомии», – рассказал соавтор статьи, старший научный сотрудник Лаборатории радиационной молекулярной биологии, кандидат биологических наук Серажутдин Абдуллаев.
Ученые продемонстрировали, что мелатонин являющийся антиоксидантом, обладает радиозащитным и радиомитигаторным действием, хорошо восстанавливает как активно пролифирирующие, так и менее пролиферирующие ткани после облучения ионизирующим излучением и при этом может помочь при космических полетах и радиотерапии.
Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (№17-29-01007).
Источник: Abdullaev, S.A.; Glukhov, S.I.; Gaziev, A.I. Radioprotective and Radiomitigative Effects of Melatonin in Tissues with Different Proliferative Activity. Antioxidants 2021, 10, 1885. https://doi.org/10.3390/antiox10121885
Материал подготовила: Алсу Дюкина
Пресс-служба ИТЭБ РАН, iteb-press@yandex.ru
