1.4. Модификация байстэндер эффекта
.
Модификация байстэндер эффекта (БЭ) химическими или физическими факторами (подавление или усиление эффекта) ещё больше усложняет зависимость биологических последствий облучения от поглощенной дозы.
В частности изучались эффекты некоторых радиопротекторных веществ, обладающих высокой антирадикальной активностью (меланина, мелатонина и альфа-токоферола) на степень проявления «байстэндер» эффекта в клетках-реципиентах.
Выбор протекторов был обусловлен следующими данными. Так, меланин способен перехватывать и превращать в тепло все виды физической энергии – магнитную, электрическую, радиационную, звуковую, тепловую и т.д.. Кроме того, меланин также является антиоксидантом, нейтрализует потенциально опасные свободные радикалы
Существуют доказательства радиопротекторного действия меланина. Этот пигмент повсеместно распространен в живом мире. Он проявляет свое радиопротекторное действие на начальных стадиях облучения, предотвращая повреждение ДНК и не влияя на репарационную систему.
Меланин очень эффективен при защите наследственных структур от мутагенного действия малых доз радиации, при этом чем ниже доза радиационного воздействия, тем выше протекторное действие меланина. Так, меланин способен полностью предотвращать эффекты малых доз радиации порядка 0,2 Гр. Всё это позволило предположить, что меланин может оказать воздействие на передачу сигналов от облучённых клеток к необлучённым.
Мелатонин – это нейрогормон шишковидной железы. Мелатонин секретируется в основном ночью, свет подавляет его секрецию. В организме мелатонин участвует в регуляции суточных и циркадных ритмов, регуляции температуры, снижает эффект "реактивной" болезни и обладает противоопухолевой активностью. Кроме того, мелатонин обладает антиоксидантными свойствами и способен нейтрализовывать многие из известных радикалов, а также усиливать секрецию некоторых противооксидантных ферментов.
Во многих исследованиях также было показано, что мелатонин обладает радиопротекторными свойствами.
Альфа-токоферол – витамин Е, известный своими радиозащитными свойствами и антирадикальной активностью.
В качестве тест-системы использовалась культура клеток кератиноцитов человека, иммортализованных вирусом папилломы человека. Клетки-доноры БЭ облучали в малых дозах ионизирующей γ-радиации. После выделения «байстэндер» фактора в культуральную среду, её фильтровали через 0,22 мкм фильтр и переносили необлученным клеткам-реципиентам, которые затем помещали в термостат и далее культивировали и обрабатывали в зависимости от используемого метода анализа (микроядерный или колониеобразующий тест).
Для того, чтобы вводимые в питательную следу протекторы не могли воздействовать непосредственно на сами донорские клетки при облучении, защищая их, что могло бы способствовать уменьшению образования повреждающих факторов, радиопротекторы вводили через 1 час после облучения, когда повреждающий фактор уже был сформирован, перед фильтрацией и переносом среды необлученным клеткам-реципиентам.
Кроме того, необходимо было убедиться, что протекторы не проходят через фильтр и не попадают к клеткам – реципиентам, осуществляя обычный радиозащитный эффект. Для этого с помощью спектрофотометра сравнили оптическую плотность культуральной среды, среды с добавлением протекторов и среды, отфильтрованной от облучённых клеток и протекторов. Интактная среда была идентична профильтрованной, что подтверждало отсутствие протекторов в переносимой клеткам – реципиентам среде.
Полученные данные показали, что перенос среды от облученных клеток необлученным способствует статистически значимому увеличению числа микроядер и снижению выживаемости клеток-реципиентов по сравнению с контролем, т.е. был выявлен БЭ. При введении радиопротекторов данный повреждающий эффект был достоверно ниже(рис.5,6).
Рис. 5. Влияние меланина на частоту клеток с микроядрами, индуцированными прямым облучением и переносом среды от облученных клеток
Что здесь – частота микроядер (см. по вертикали) или число клеток с микроядрами(заголовок?)
По результатам исследования, наибольшим защитным эффектом обладал мелатонин, наименьшим – альфа-токоферол. Таким образом, было показано, что радиопротекторы способны уменьшать повреждающий эффект «байстэндер» факторов.
Рис..6. Влияние мелатонина на частота клеток с микроядрами, индуцированными прямым облучением и переносом среды от облученных клеток
Что здесь – частота микроядер (см. по вертикали) или число клеток с микроядрами(заголовок?)
Таким образом показана возможность уменьшения байстэндер эффекта с помощью радиопротекторов меланина, способного абсорбировать все виды физической энергии и обладающего высокой антирадикальной активностью, и мелатонина, также обладающего высокой антирадикальной активностью. Учитывая, что все использованные защитные вещества обладают выраженными антирадикальными свойствами, можно предположить, что в механизме БЭ существенную роль играют факторы радикальной природы.
Поскольку предполагается, что главной функцией “bystander” эффекта является уменьшение риска канцерогенной трансформации клеток в организме, подвергшемся облучению, полученные данные по уменьшению байстэндер эффекта с помощью меланина и мелатонина имеют большое практическое значение для радиационной терапии рака.
При расчете радиационных рисков используются модели, основанные на прямом действии облучения на ядерную ДНК. Однако, если «bystander effect» усиливает реакцию организма на воздействие ионизирующей радиации, то необходим перерасчет радиационных рисков, и в том числе риск канцерогенеза. Использование радиопротекторов, способных подавлять межклеточную передачу радиационных сигналов, позволит управлять этим явлением как в целях радиационной терапии рака, так и для оценки радиационных рисков