Радиопротекторное средство

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Верещако Геннадий Григорьевич Ходосовская Алина Михайловна Солдатов Владимир Сергеевич Пильченко Наталья Васильевна Куваева Зоя Ивановна Книжников Валерий Алексеевич(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт радиобиологии Национальной академии наук Беларуси(57) Радиопротекторное средство для защиты организма от воздействия острого или хронического облучения в дозе до 2,0 Гр, включающее метионин и селенметионин в массовом соотношении 41,5 415 или 4150. Изобретение относится к радиобиологии и радиационной медицине, в частности к радиопротекторным средствам природного происхождения, а именно к противолучевым свойствам биологически активных веществ - селенметионина с метионином. Лекарственная профилактика радиационных поражений многообразна по своему содержанию и в основном направлена на коррекцию первичных звеньев лучевого поражения и вторичных биохимических и гемопоэтических нарушений в организме, возникающих при действии преимущественно летальных и сублетальных доз. Наиболее эффективными химическими радиопротекторами являются соединения из класса индолилалкиламинов и меркаптоалкиламинов, такие как цистеамин, мексамин, 2-МПГ, АЭТ, -2721 и др. 1, 2. Однако химические протекторы, рассчитанные преимущественно на однократное применение в связи с их высокой токсичностью и побочными эффектами в организме, не могут использоваться для решения задач длительного и безопасного повышения радиорезистентности организма и оказались практически непригодными при облучении в малых дозах и в условиях хронического радиационного воздействия с низкой мощностью дозы, что 16556 1 2012.12.30 имеет особое значение в связи с радиоэкологической ситуацией в ряде регионов Беларуси после аварии на ЧАЭС 3. Известно, что при облучении в малых дозах и в условиях низкоинтенсивного внешнего или внутреннего облучения организма в целях его защиты, повышении радиорезистентности тканевых систем все большее распространение получило использование биологически активных веществ различного происхождения (витамины, микроэлементы, субстраты,зоо- и фитопрепараты). В основу изобретения положена задача поиска нового эффективного радиопротекторного средства, обладающего выраженным противолучевым действием на биохимические процессы в организме и не оказывающего побочного действия при остром и хроническом облучении в дозах до 2,0 Гр. Сущность изобретения состоит в том, что в качестве нового эффективного радиопротекторного средства для защиты организма от воздействия острого или хронического облучения в дозе до 2,0 Гр предложена композиция веществ, включающая метионин в дозе 4 мг/кг в сочетании с селен метионином в дозах 1,5 и/или 15 и/или 150 мкг/кг. Неорганические соли селена (селенит или селенат натрия 23) в промышленности получают при переработке каменного угля, железных руд и т.п. Они дешевы, но наиболее токсичны, хуже усваиваются, часто вызывают дискомфорт в желудке. Селенметионин(аминокислота растительного происхождения) содержит наиболее усвояемую человеком форму органически связанного селена, который входит в состав глутатионпероксидазы. Она является важнейшим антиокислительным ферментом антиоксидантной системы, катализируя восстановление перекиси водорода и гидроперекисей липидов, предохраняет клеточные мембраны от повреждающего действия продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), которые накапливаются в значительном количестве в тканях организма при действии радиации 4. Метионин является незаменимой аминокислотой, которая играет важную роль в биосинтетическом метилировании, синтезе белков и реакциях, обеспечивающих синтез серосодержащих соединений 5. В селенметионине, в молекуле которого сера метионина замещена на селен, происходит сочетание свойств метионина и селена. Протекторные свойства селенметионина с метионином усиливаются в сочетании с метионином за счет атома серы, которая присутствует в молекуле этой аминокислоты. Следует учитывать также и нехватку селена в воде и пищевых продуктах, произведенных в Беларуси, а БАДы, содержащие селен, в которых этот элемент находится в неорганической форме или в сложных органических формах, плохо усваивается организмом. В этом случае заявленная композиция селенметионина с метионином является не только эффективным радиопротектором, но также и перспективной биологически активной добавкой, с помощью которой можно устранить дефицит селена. Заявленная композиция метионина и селенметионина в массовом соотношении 41,5 415 или 4150 характеризуется отсутствием побочных и токсических эффектов при используемых концентрациях веществ и направлена на защиту кровеносной системы и организма в целом как при остром, так и при хроническом облучении в дозах до 2,0 Гр. Ранее форма селенметионина в сочетании с метионином в качестве радиопротектора не использовалась. В качестве теста для оценки радиопротекторных свойств заявленной композиции веществ было проведено комплексное изучение ряда морфофункциональных показателей системы крови крыс-самцов стадного разведения. В крови анализировали количество лейкоцитов, лейкограмму (в мазках крови) общепринятыми клиническими методами 6 с окраской мазков для подсчета лейкограммы по Романовскому, в сыворотке крови определяли содержание малонового диальдегида (МДА) 7, общую антиокислительную активность (АОА) 8, активность аланин- и аспартатаминотрансфераз (АлАТ и АспАТ соответственно) с помощью стандартных наборов реактивов Био-Ла-Тест (Ламеха, Чехия). 2 16556 1 2012.12.30 Конкретная реализация изобретения иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. Острое облучение животных (исходный возраст крыс составлял 3,5 месяца, масса 331,215,1 г) проводили на установке ИГУР-1 (137, мощность дозы 0,9 Гр/мин) в дозе 2,0 Гр. В опытах использовались животные трех групп 1-ю группу составили крысы, получавшие заявленную композицию веществ в условиях острого облучения в дозе 2,0 Гр 2-ю группу - крысы, которые подвергались острому облучению в дозе 2,0 Гр без введения исследуемой композиции веществ 3-ю группу (контрольную) - животные, получающие дистиллированную воду. Заявленную композицию веществ, включающую метионин и селенметионин в массовом соотношении 41,5 415 или 4150 животные 1-й группы получали с питьем на протяжении 3 дней до и 5 дней после радиационного воздействия. В последующем препарат вводился дважды в неделю в течение 1 месяца после облучения. Опыты ставили на 7, 30 и 60 сутки после облучения. Результаты сведены в табл. 1. Анализ количества лейкоцитов и лейкоцитарных элементов в крови после острого облучения в дозе 2,0 Гр показывает (табл. 1), что спустя 7 суток после радиационного воздействия сохраняется выраженная лейкопения (40,8 от контроля,0,05). Заявленная композиция веществ в значительной мере способствует восстановлению важнейших клеток белой крови (при концентрации селенметионина 150 мкг/кг с метионином 4 мг/кг до 76 от контрольных значений). Восстановление числа лейкоцитов крови облученных животных, получавших селенметионин с метионином, происходит преимущественно за счет количества лимфоцитов и, в меньшей степени, числа нейтрофилов и моноцитов. Таблица 1 Влияние селенметионина с метионином на количество лейкоцитов и лейкоцитарных элементов крови крыс после острого облучения в дозе 2,0 Гр Изучаемые Серии опытов Контроль показатели 2,0 Гр 2,0 ГрПр 1 2,0 ГрПр 2 2,0 ГрПр 3 7-е сутки после облучения Лейкоциты, 109/л 7,10,65 2,90,17 4,20,52 4,80,63 5,40,36 Эозинофилы,109/л 0,100,03 0,020,01 0,020,01 0,020,01 0,030,02 Моноциты, 109/л 0,070,03 0,040,02 0,050,02 0,070,02 0,110,2 Нейтрофилы,109/л 0,960,12 0,930,07 1,380,04 1,440,07 1,540,07 Лимфоциты, 109/л 5,980,11 1,910,08 2,760,05 3.260,05 3,710,07 30-е сутки после облучения Лейкоциты, 109/л 5,360,45 4,880,66 5,800,99 3,700,34 5,040,59 Эозинофилы,109/л 0,010,001 0,020,01 0,010,001 0,010,001 0,020,01 9 Моноциты, 10 /л 0,100,02 0,160,01 0,100,002 0,130,027 0,120,02 Нейтрофилы,109/л 0,550,015 1,030,01 0,740,01 0,540,03 0,790,08 Лимфоциты, 109/л 4,690,06 3,670,08 4,930,14 3,030,06 4,110,09 Примечания Пр 1 - селенметионин (1,5 мкг/кг)метионин (4 мг/кг) Пр 2 - селенметионин (15 мкг/кг)метионин (4 мг/кг) Пр 3 - селенметионин (150 мкг/кг)метионин (4 мг/кг)- достоверность различий от контроля при 0,05. Спустя 30 суток после радиационного воздействия количество лейкоцитов в крови продолжало оставаться несколько сниженным, тем не менее использование препарата в большинстве случаев вызывает более быстрое восстановление числа лейкоцитов или даже их сверхвосстановление в крови, которое происходило, главным образом, за счет повышения числа лимфоцитов и нейтрофилов. 3 16556 1 2012.12.30 Пример 2. Хроническое облучение животных (исходный возраст 1,5 месяца, масса 163,67,9 г) проводилось на установке ГАММАРИД (137, мощность дозы 2,67 сГр/сут, суммарная поглощенная доза 2,0 Гр) в течение 75 суток непрерывно за исключением кратковременных перерывов, необходимых для кормления животных и уборки помещения. В опытах использовались животные трех групп 1-ю группу составили крысы, получавшие заявленную композицию в условиях хронического облучения в суммарной дозе 2,0 Гр 2-ю группу - крысы, которые подвергались хроническому облучению в этой же дозе без введения исследуемой композиции веществ 3-ю группу (контрольную) - животные, получающие дистиллированную воду. Заявленную композицию веществ, включающую метионин и селенметионин в массовом соотношении 41,5 415 или 4150 животные 1-й группы получали дважды в неделю на протяжении всего периода облучения (75 суток). Опыты ставили на 1,60 и 90 сутки после прекращения хронического облучения. Определяемые показатели сравнивались с аналогичными показателями у интактных животных. Результаты сведены в табл. 2. Хроническое облучение животных в течение 75 суток также приводит к выраженной лейкопении (табл. 2). На первые сутки после облучения количество лейкоцитов в крови снижается до 45,3 по сравнению с контролем. Применение селенметионина в дозах 1,5 и/или 15 мкг/кг в сочетании с метионином в дозе 4 мг/кг способствует существенному повышению количества лейкоцитов в крови в основном за счет увеличения числа лимфоцитов. Подобная эффективность селенметионина с метионином сохраняется и на 60 сутки после длительного (хронического) радиационного воздействия. Таблица 2 Влияние селенметионина с метионином на количество лейкоцитов и лейкоцитарных элементов крови крыс после хронического облучения в суммарной дозе 2,0 Гр Изучаемые Контроль 2,0 Гр 2,0 ГрПр 1 2,0 ГрПр 2 показатели 1-е сутки 9 Лейкоциты, 10 /л 6,40,11 2,90,28 5,20,08 4,80,63 Эозинофилы, 109/л 0,100,03 0,020,01 0,020,01 0,020,01 Моноциты, 109/л 0,060,03 0,020,02 0,030,02 0,030,02 9 Нейтрофилы, 10 /л 1,100,12 0,900,07 1,030,04 0,880,07 Лимфоциты, 109/л 5,270,08 1,960,08 4,070,05 4,470,05 60-е сутки 9 Лейкоциты, 10 /л 5,20,22 4,20,19 4,60,52 5,90,36 9 Эозинофилы, 10 /л 0,010,001 0,020,01 0,010,001 0,010,001 Моноциты, 109/л 0,040,02 0,060,01 0,060,002 0,050,022 9 Нейтрофилы, 10 /л 0,750,02 0,760,01 0,860,03 1,000,03 9 Лимфоциты, 10 /л 4,400,05 3,370,07 3,640,12 4,860,06 Примечания те же, что и в табл. 1.-0,05. Как свидетельствуют вышеприведенные экспериментальные данные, заявленная композиция, включающая метионин и селенметионин в массовом соотношении 41,5 415 или 4150 оказывает выраженное нормализующее влияние на восстановление количества лейкоцитов и число лейкоцитарных элементов крови животных, облученных как при остром,так и при длительном (хроническом) радиационном воздействии в дозе до 2,0 Гр. Также было выявлено, что заявленная композиция веществ в значительной степени способствует устранению продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), которые накапливаются в облученном организме. Показано, что уровень малонового диальдегида 4(МДА) - конечного продукта ПОЛ - существенно снижается в крови облученных животных спустя 7, 30 и 60 суток после радиационного воздействия до уровня контроля или даже ниже его (табл. 3). Очевидно, это связано с активностью глутатионпероксидазы, в состав которой входит селен. Хроническое радиационное воздействие вызывает накопление малонового диальдегида в крови после воздействия. На 1 сутки после прекращения облучения оно достигает 163,0 по сравнению с контролем. Введение селенметионина с метионином животным,которые подвергались длительному радиационному воздействию, предотвращает накопление малонового диальдегида в крови. Подобная тенденция в накоплении малонового диальдегида у облученных животных выявляется также и на 60 сутки после хронического облучения, уровень которого существенно нормализуется после применения исследуемой композиции веществ. Полученные результаты (табл. 3) свидетельствует об эффективности устранения продуктов перекисного окисления у облученных животных с помощью селенметионина в сочетании с метионином и высоких радиопротекторных свойствах этого комплекса веществ. Таблица 3 Влияние селенметионина с метионином на содержание малонового диальдегида(МДА, нмоль/мл) в сыворотке крови после острого и хронического облучения в дозе 2,0 Гр Серии опытов Время после облучения, сутки 7-е сутки 30-е сутки 60-е сутки Острое облучение, сутки Контроль 25,41,79 30,21,94 15,31,74 2,0 Гр 41,41,45 43,55,50 31,43,80 2,0 ГрПр 1 31,51,21 20,20,85 21,63,03 2,0 ГрПр 2 26,40,92 26,13,20 16,11,31 2,0 ГрПр 3 18,81,55 32,62,09 18,41,15 Хроническое облучение, сутки Серии опытов 1-е сутки 60-е сутки 90-е сутки Контроль 27,41,3 24,21,7 21,41,6 2,0 Гр 44,52,2 34,71,7 23,41,6 2,0 ГрПр 1 31,63,1 27,91,4 21,11,6 2,0 ГрПр 2 32,31,9 27,41,9 21,20,9 Примечания те же, что и в табл. 1.-0,05 по отношению к контролю-0,05 по отношению к облучению Облучение вызывает также достоверное повышение концентрации малонового диальдегида в ткани печени до 188 по отношению к интактному контролю (табл. 4). В соответствии с повышением содержания МДА в печени облученных в дозе 2,0 Гр животных,происходит адекватное снижение антиокислительной активности (на 37,5 ). Введение заявленной композиции веществ животным, подвергнутым острому облучению в дозе 2,0 Гр,сопровождается снижением уровня МДА в печени, особенно значительно при максимальной дозе селенметионина (150 мкг/кг). В этом случае содержание МДА в ткани печени облученных животных снижалось ниже контрольного уровня, что указывает на эффективное действие селенметионина с метионином на систему ПОЛ. Одновременно с понижением содержания МДА в печени облученных животных, получающих заявленную композицию веществ, выявлялось повышение показателя АОА, что также подтверждает ее противолучевую активность. 5 16556 1 2012.12.30 Таблица 4 Влияние селенметионина с метионином на некоторые показатели антиоксидантной системы крыс в ткани печени крыс-самцов после острого облучения в дозе 2,0 Гр Время после облучения 7-е сутки 30-е сутки 60-е сутки Острое облучение Контроль МДА, нмоль/г 2,220,09 2,870,21 3,240,18 АОА, усл. ед. 0,800,30 1,400,30 1,200,08 2,0 Гр МДА, нмоль/г 4,190,12 3,940,15 3,560,13 АОА, усл. ед. 0,500,02 0,750,08 0,800,33 2,0 ГрПр 1 МДА, нмоль/г 2,780,09 3,230,20 2,930,08 АОА, усл. ед. 1,030,36 1,030,30 1,050,35 2,0 ГрПр 2 МДА, нмоль/г 2,800,09 2,830,20 2,750,10 АОА, усл. ед. 1,230,08 1,000,09 1,180,09 2,0 ГрПр 3 МДА, нмоль/г 2,180,06 2,750,15 2,640,03 АОА, усл. ед. 1,140,08 0,950,35 1,150,06 Примечания те же, что и в табл. 1. -0,05 по отношению к контролю-0,05 по отношению к облучению. Серии опытов При хроническом облучении животных в суммарной дозе 2,0 Гр наблюдается умеренное повышение концентрации МДА в ткани печени, которое не носит достоверного характера, в то время как значение показателя АОА изменялось в сторону снижения значительно (табл. 5). Введение селенметионина с метионином при хроническом радиационном воздействии не оказывает существенного влияния на уровень МДА в исследуемой ткани, но достаточно эффективно в отношении нормализации антиокислительной активности в ткани печени. Результаты представлены в табл. 5. Таблица 5 Влияние селенметионина с метионином на некоторою показатели антиоксидантной системы крыс в ткани печени крыс-самцов после хронического облучения в суммарной дозе 2,0 Гр Время после облучения Изучаемые показатели 1-е сутки 60-е сутки МДА, нмоль/г 3,200,35 3,580,43 АОА, усл. ед. 1,60,09 1,260,16 2,0 Гр МДА, нмоль/г 3,790,23 3,770,13 Влияние селенметионина с метионином в указанных концентрациях оказывает нормализующее влияние на активность трансаминаз (АлАТ и АспАТ) как при остром облучении в дозе 2,0 Гр (табл. 6), так и при хроническом облучении в суммарной дозе 2,0 Гр 16556 1 2012.12.30 Таблица 6 Влияние селенметионина с метионином на активность АлАТ и АспАТ в сыворотке крови крыс при остром облучении в дозе 2,0 Гр Серии опытов Контроль 2,0 Гр 2,0 ГрПр 1 2,0 ГрПр 2 2,0 ГрПр 3 7-е сутки АлАТ 0,590,06 0,770,08 0,750,13 0,700,07 0,730,10 АспАТ 0,780,07 1,110,03 0,990,05 0,900,06 0,930,06 30-е сутки АлАТ 0,680,08 0,880,12 0,850,03 0,830,03 0,740,05 АспАТ 0,740,01 0,980,05 0,840,04 0,830,21 0,830,04 60-е сутки АлАТ 0,780,10 0,810,05 0,680,02 0,670,02 0,760.03 АспАТ 0,650,04 0,850,04 0,680,05 0,580,03 0,640,07 Примечания те же, что и в табл. 1.-0,05 по отношению к контролю-0,05 по отношению к облучению. Изучаемые показатели Таблица 7 Влияние селенметионина с метионином на активность аминотрансфераз в сыворотке крови крыс, подвергнутых хроническому облучению в суммарной дозе 2,0 Гр Изучаемые показатели Серии опытов Контроль 2,0 Гр 2,0 ГрПр 1 2,0 ГрПр 2 1-е сутки АлАТ 0,580,01 0,700,022 0,670,01 0,630,02 АспАТ 0,310,001 0,550,006 0,500,03 0,500,03 60 сутки АлАТ 0,560,016 0,600,008 0,600,012 0,630,006 АспАТ 0,280,009 0,350,0021 0,330,003 0,350,022 90 сутки АлАТ 0,450,06 0,400,011 0,390,006 0,440,010 АспАТ 0,220,019 0,280,024 0,210,015 0,200,015 Примечания те же, что и в табл. 1.-0,05 по отношению к контролю-0,05 по отношению к облучению. Из представленных материалов очевидно, что заявленная композиция веществ, включающая метионин и селенметионин в массовом соотношении 41,5 415 или 4150, как при остром, так и при хроническом облучении в дозе до 2,0 Гр, обладает высокой радиопротекторной активностью, которая может быть рекомендована для широкого использования с профилактической целью для лиц, работающих в области атомной энергетики, для населения, проживающего в условиях радиоактивного загрязнения, а также в радиационной медицине. 16556 1 2012.12.30 Источники информации 1. Владимиров В.Г., Красильников И.И., Арапов О.В. Радиопротекторы структура и функция. - Киев Навукова думка, 1989. - 258 с. 2. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. - М. Высшая школа, 2004. - 549 с. 3. Барабой В.А. Радиобиология. - 1990. - Т. 30. -4. - С. 435-440. 4. Барабой В.А. Успехи современ. биол. - 2004. - Т. 124. -2. - С. 157-169. 5. Мирецкий Г.И., Даницкая Е.В., Троицкая М.В., Размаев В.П. Гигиена и санитария. 1984. -7. - С. 83-85. 6. Лабораторные методы исследования в клинике Справочник / Под ред. В.В.Меньшикова. - М. Медицина, 1987. - 368 с. 7. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г. Современные методы в биохимии. - М. Медицина,1977. - С. 66. 8. Мартынюк В.Б., Ковальчук М.Ф. Лабораторное дело. - 1991. -3. - С. 19-22. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 8