ИЗУЧЕНИЕ РАДИОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ПРЕПАРАТА РБФК I НА КРОЛИКАХ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

УДК: 619:615.848: 616-001.28 DOI 10.33632/1998-698Х.2021-5-38-43

ИЗУЧЕНИЕ РАДИОЗАЩИТНЫХ СВОЙСТВ ПРЕПАРАТА РБФК I НА КРОЛИКАХ

Рус. Н. Низамов1 - аспирант, Н.М. Василевский1 - доктор ветеринарных наук, профессор, В.Г. Семенов2 - доктор биологических наук, профессор, Е.Н. Майорова 1- кандидат биологических наук, Р.Ф. Сафина1

:ФГБНУ «Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности», 420075, г. Казань, Научный городок-2, e-mail: vnivi@mail.ru

2ФГБОУ ВО «Чувашский государственный аграрный университет», 428003, г. Чебоксары, ул. К. Маркса, дом 29, e-mail: info@academy21.ru

Исследовали радиозащитную эффективность микробного препарата РБФК I в профилактическом и лечебном применении при острой лучевой болезни тяжелой степени у кроликов. Изучалась выживаемость и средняя продолжительность жизни павших животных. Установлено, что препарат РБФК при профилактическом применении защищает от гибели при острой лучевой болезни 80 % подопытных животных, а при лечебном применении сохраняет 70 % животных. Кроме того, однократное подкожное введение испытуемого препарата через 24 ч после радиационного воздействия оказывало гемо- и миелопротекторное действие, предотвращая гибель миелокариоцитов, клеток эритроидного, гранулоцитарного и лимфоидного ряда в костном мозге. Однократное подкожное применение препарата через 24 ч после облучения предотвращало радиоиндуцированное снижение концентрации антирадикального фермента - каталазы и иммунорегуляторного цитокина (ИЛ-1).

Ключевые слова: радиозащитная эффективность, острая лучевая болезнь, E. coli, B. bifidum, кролики.

Введение. Изыскание радиозащитных средств в последние годы приобретает всё большую актуальность в связи с расширением сфер использования источников ионизирующего излучения в различных областях жизни человека. В настоящее время к проведению мероприятий по радиационной защите прибегают при возникновениях аварий на объектах ядерной промышленности, атомной энергетики, в случаях применения условным противником ядерного оружия, а также при использовании радиоактивных веществ в террористических целях [1, 2, 3, 4].

Существует множество подходов к реализации радиационной защиты (смягчению последствий), включая физические, химичес-кие, биологические и физиологические мето-ды. Радиационная защита с использованием этих методов является дорогостоящей и не исключает острую токсичность. В связи с этим возникает интерес к использованию радиопро-текторов на

основе веществ микробного происхождения [5, 6,

7].

Установлено, что данные противолучевые средства обладают разносторонним действием, а именно после введения микро-бных веществ в организме повышается уро-вень антител. Источником, индуцирующим их образование, служат продукты клеточной деструкции с места инъекции или вещества, образовавшиеся вследствие токсического действия бактериальных антигенов на клетки организма [5, 7, 8].

Вышеизложенное дает основание полагать, что поиск радиозащитных средств среди веществ микробного происхождения является обоснованным. Целью настоящей работы является изучение радиозащитной эффективности микробного препарата РБФК I при острой лучевой болезни кроликов.

Материалы и методы. Для реализации поставленной цели в опытах использовали 40 взрослых кроликов породы шин-

шилла обоего пола живой массой 2,0-2,5 кг, разделенных на 4 группы по 10 животных в каждой. Животным 1 группы за 24 ч до облучения однократно подкожно вводили препарат РБФК I в дозе 1,0 см3, содержащий радиомоди-фицированные варианты бактерий (1*107 КОЕ/мл E. coli «ПЛ-6» (R) + 1*108 КОЕ/мл B. bifidum 1 (R)); животным 2 группы испытуемый препарат вводили однократно, подкожно в той же дозе через 24 ч после облучения. Облученным животным 3 группы препарат не вводили, они служили контролем облучения; животные 4 группы служили биологическим контролем.

Моделирование острой лучевой болезни тяжелой степени осуществляли путем внешнего облучения кроликов на гамма-установке «Пума» в летальной дозе - 11 Гр (ЛД 100/30). За всеми животными вели клиническое наблюдение. В динамике наблюдения пробы крови для гематологических (содержание эритроцитов, лейкоцитов, нейтрофилов, лимфоцитов), цитологических (клеточность костного мозга, содержание эритроидных,

Из таблицы видно, что испытуемый препарат РБФК I оказывал радиозащитное действие на летально облученных кроликов, обеспечивая 80 % выживаемость при профилактическом и 70 % защиту при лечебном применении препарата. Средняя продолжительность жизни павших животных составляла 14 и 15,3 сут соответственно.

Высокая степень выживаемости летально облученных животных на фоне применения испытуемого препарата реализовалась миело- и гемопротекторным действием РБФК I, что иллюстрируется данными таблицы 2. Из таблицы видно, что облучение животных в летальной дозе сопровождалось

гранулоцитарных и лимфоидных клеток) и биохимических (содержание цитокинов -интерлейкина 1 и интерферона) исследований брали из ушной вены, а пунктат для исследования костного мозга из проксимальной трети плюсневой кости.

Морфологические исследования периферической крови и клеточности костного мозга проводили согласно общепринятым в радиационной гематологии методам.

Полученные результаты исследований подвергали статистической обработке с использованием параметрических методов с применением программы Microsoft Excel 2012.

Результаты исследований. На первом этапе исследований проведена оценка радиозащитной эффективности препарата РБФК I по критериям выживаемости и средней продолжительности жизни (СПЖ) павших кроликов. Результаты проведенных исследований по оценки радиозащитной эффективности препарата РБФК I, при введении их с профилактической и лечебной целью, представлены в таблице 1.

опустошением костного мозга - общее количество миелокариоцитов на 10 сут опыта (разгар острой лучевой болезни) было снижено по сравнению с контролем в 5,16 раза (Р < 0,001). При этом массовая гибель миелокарио-цитов наступала как со стороны клеток эритроцитарного (в 1,77 раза, Р < 0,001), так и гранулоцитарного (в 2,25 раза, Р < 0,001) и лимфоцитарного ряда (в 6,39 раза, Р < 0,001).

Радиационные поражения органов системы гемопоэза обуславливало снижение клеток периферической крови, уменьшая количество эритроцитов в 1,30 раза (Р < 0,05), лейкоцитов - в 4,54 раза (Р < 0,001).

Таблица 1 - Выживаемость летально облученных в дозе 11,0 Гр кроликов на фоне профилактики и лечебного применения препарата РБФК I

Группа животных Кол-во животн ых, гол. Пало животн ых, гол. Выжило животны х, гол. Выживае мость % СПЖ сут

Введение препарата РБФК I за 24 ч, до облучения 10 2 8 80 14

Введение препарата РБФК I, через 24 ч., после облучения 10 3 7 70 15,3

Контроль облучения 10 10 0 0 11,5

Биологический контроль 10 0 10 100 -

Таблица 2 - Влияние препарата РБФК I на систему крови летально облученных кроликов в период разгара ОЛБ (10 сут опыта)

_(п=10)

Показатель Группа животных

облучение без лечения леченые РБФК I через 24 ч после облучения биологический контроль

Общее количество клеток костного мозга (миелокариоцитов), х 106/л (25,7 + 1,5)хх (115,3 + 9,8) (129,7 + 11,5)

Клетки эритроцитарного ряда, х 1012/л (26,9 + 3,7) хх (44,8 + 1,7) (46,5 + 2,9)

Клетки гранулоцитарного ряда, х 1012/л (18,1 + 1,9) ххх (55,1 + 3,2) (61,9 + 1,5)

Клетки лимфоидного ряда, х 1012/л (2,3 + 0,9) ххх (13,1 + 2,3) (14,7 + 1,1)

Содержание эритроцитов в периферической крови, х 1012/л (4,7 + 1,1) х (5,9 + 1,5) (6,1 + 0,7)

Содержание лейкоцитов в периферической крови, х 109/л (2,1 + 0,7) хх (7,9 + 0,8) (8,3 + 0,5)

Содержание лимфоцитов в периферической крови, х 109/л (1,09 + 0,1) хх (4,3 + 0,3) (5,0 + 0,7)

Примечания - хх - Р < 0,01, ххх - Р < 0,001

Однократное подкожное введение испытуемого препарата через 24 ч после радиационного воздействия оказывало гемо- и миелопротекторное действие, предотвращая гибель миелокариоцитов, клеток эритроид-ного, гранулоцитарного и лимфоидного ряда в костном мозге, что наглядно отражено в количественном составе клеток периферической крови. При этом количество эритроцитов, лейкоцитов и лимфоцитов, летально облученных животных недостоверно отличалось от контрольных животных. Полученные данные дают основание полагать, что миело- и гемопротекторное действие испытуемого препарата РБФК I реализуется путем перехвата и нейтрализации токсических радикалов, основной мишенью атаки которых являются клетки иммуно-гемопоэза (кареомиелоциты, лимфоциты, спленоциты, тимоциты и моноциты). С целью проверки правильности вышесказанного предположения, проведена серия опытов по индикации перекисных радикалов и определению содержания антиоксидантных ферментов в сыворотке крови летально облученных кроликов на фоне лечебного применения испытуемого препарата.

Для решения поставленной задачи, у облученных в летальной дозе гамма-лучами кроликов брали пробы периферической крови в динамике и в сыворотке крови определяли содержание радиоиндуцированных токсичес-

ких радикалов (хиноидных радиотоксинов в РБФ-тест-системе), антиоксидантного фермента (каталазы) и цитокина (интерлейкина 1).

Результаты биохимических исследований сыворотки крови по индикации радио -токсинов, антиоксидантного фермента и цито-кина у облученных и леченных РФБК I кроликов представлены в таблице 3.

Из представленных в таблице данных видно, что летальное облучение кроликов

гамма-лучами в дозе 11,0 Гр сопровождалось резким усилением

образования токсических радикалов -радиотоксинов, индикация кото-рых осуществлялась с использованием иммунологической РБФ (реакция бентонитовой флокуляции) тест-системы. Как видно из таблицы 3 уже на 3 сутки после облучения концентрация радиотоксинов в РБФ составляла (5,3 + 0,5) 1о^2 и постепенно увеличивая, достигла максимального уровня (7,5 + 0,1) 1о§2. Увеличение радиотоксинов в сыворотке крови (радиотоксиномия) у облу-ченных животных сопровождалась рецип-рокным снижением синтеза антиоксидантного фермента - каталазы, концентрация которой на фоне развития острой лучевой болезни (на 3 сутки после облучения) снизилась в 2,17 раза (Р < 0,01) и постепенно снижалась в дальнейшем. К 7 дню исследований концентрация её составляла (11,3+0,5) мкат/л, что было ниже исходного уровня в 2,31 раза (Р < 0,01).

Таблица 3- Влияние РБФК I на биохимические показатели сывороток крови летально облученных РБФК I кроликов

п=10

Группа животных Срок исследования, сут Показатели

концентрации радиотоксина, log2 в РБФ концентрации каталазы, мкат/л концентрации цитокина (ИЛ-1), нг/мл

Облученные в дозе 11,0 Гр 0 - - (53,1 + 2,7)

3 (5,3+0,5)xx (12,0 + 0,7) xx (26,9 + 1,5) xx

7 7,5+0,1 (11,3 + 0,5) xx (21,1 + 2,1) xx

Облученные в дозе 11,0 + лечение РБФК I 0 - (25,7 + 1,1) (53,7 + 2,5)

3 (1,9+0,3) xxx (22,8 + 0,7) (47,1 + 3,1)

7 (2,1+0,1) xxx (23,9 + 1,1) (45,3 + 2,3)

Биологический контроль 0 - (26,3 + 0,9) (52,9 + 1,7)

3 - (25,9 + 0,5) (53,0 + 2,3)

7 - (26,1 + 0,3) (53,3 + 3,1)

Примечания - xx - P < 0,01, xxx - P < 0,001

Результаты параллельных биохимии-ческих исследований сыворотки крови облученных и подвергнутых лечению испытуемым препаратом кроликов показали, что летальное радиационное поражение сопровождается

резким нарушением функции цитокиновой системы организма. При этом установлено, что уже на 3 день после летального облучения кроликов в дозе 11,0 Гр после-довало резкое снижение концентрации одного из важнейших цитокинов - интерлейкина 1 (ИЛ-1), концентрация которого была в 1,97 раза (Р < 0,01)

ниже исходного уровня. Установленная тенденция снижения цитокина продолжалась с развитием ОЛБ и на 7 сут (период разгара костномозговой формы острой лучевой болезни) после облучения последовало 2,52-кратное снижение концентрации иммуно-регуляторного цитокина - интерлейкина 1.

Однократное подкожное применение РБФК I через 24 ч после облучения предотвращало радиоиндуцированное снижение концентрации антирадикального фермента -каталазы и иммунорегуляторного цитокина (ИЛ-1).

Литература

1. Владимиров, В.А. Проблемы ликвидации последствий радиационных аварий /

B.А. Владимиров // Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. - 2012. - Т. 2 (3). -

C. 362-415.

2. Конюхов, Г.В. Стимулирующее действие малых доз радиации на организм: монография / Г.В. Конюхов, Р.Н. Низамов, Н.Б. Тарасова, Н.М. Василевский. - Казань: ФГБНУ «ФЦТРБ-ВНИВИ», 2018. - 409 с.

3. Легеза, В.И. Злокачественные новообразования у военнослужащих - участников ликвидации последствий аварии на чернобыльской атомной электростанции: итоги тридцатилетнего мониторинга / В.И. Легеза, Г.Г. Загородников, В.А. Санжаревский, В.М. Резник, Н.В. Аксёнова // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2019. - № 1 (65). - С. 180-184.

4. Легеза, В.И. Медицинская защита при радиационных авариях: некоторые итоги и уроки чернобыльской катастрофы / В.И. Легеза, А.Н. Гребенюк, В.В. Зацепин // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2011. - Т. 51 (1). - С. 70-75.

5. Низамов, Р.Н. Использование препаратов природного и микробного происхождения в качестве радиозащитных средств / Р.Н. Низамов, В.П. Шашкаров, Т.Р. Гайнутдинов, В.А. Гурьянова, А.М. Идрисов, Д.Н. Мингалеев // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2020. - Т. 243 (3). - С. 182-185.

6. Софронов, Г.А. Перспективные направления использования препаратов на основе рекомбинантного флагеллина / Г.А. Софронов, Е.В. Мурзина, В.Н. Болехан, О.М. Веселова, А.С. Симбирцев // Медицинский академический журнал. - 2017. - Т. 17 (2). - С. 7-20.

7. Сургучева, Л.М. Профилактика и лечение острой лучевой болезни / Л.М. Сургучева // Ветеринарная патология. - 2002. - № 3. - С. 84-90.

8. Фролов, А.В. Оценка радиозащитной эффективности микробного полиантигена / А.В. Фролов, Р.Н. Низамов, Н.М. Василевский, К.Н. Вагин, Р.Н. Низамов // Ученые записки Казанской государственной академии ветеринарной медицины им. Н.Э. Баумана. - 2020. - Т. 244 (4). -С. 207-211.

STUDY OF RADIO PROTECTIVE PROPERTIES OF RBFC I DRUG ON RABBITS

Rus.N. Nizamov1 - graduate student, N.M. Vasilevsky1- Doctor of Veterinary Sciences, Professor, V.G. Semenov2 - Doctor of Biological Sciences, Professor, E.N. Mayorova1 - Сandidate of Biological Sciences, R.F. Safina1

1FSBSI «Federal Center for Toxicological, Radiation and Biological safety» 420075, Kazan, Nauchny gorodok-2, e-mail: vnivi@mail.ru

2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Professional Education «Chuvash State Agricultural University», 428003 Cheboksary, K. Marks 29 st., e-mail: office@chuvcu. ru

The radioprotective efficacy of the microbial drug RBFC I was investigated for prophylactic and therapeutic use in conditions of severe acute radiation sickness in rabbits. The survival rate and the average life expectancy of the dead animals were studied. It has been established that when used prophylactically, the RBFC drug protects 80 % of the experimental animals from death in acute radiation sickness, and keeps 70% of the animals with therapeutic use. In addition, a single subcutaneous injection of the test drug 24 hours after radiation exposure had a hemo- and myeloprotective effect, preventing the death of myelokaryocytes, erythroid, granulocyte and lymphoid cells in the bone marrow. A single subcutaneous application of the drug 24 h after irradiation prevented a radio-induced decrease in the concentration of the antiradical enzyme - catalase and immunoregulatory cytokine (IL-1).

Keywords: radioprotective efficacy, acute radiation sickness, E. coli, B. bifidum, rabbits.

References

1. Vladimirov, V.A. Problems of elimination of the consequences of radiation accidents / V.A. Vladimirov // Strategy of civil protection: problems and research. - 2012. - T. 2 (3). - P. 362-415.

2. Konyukhov, G.V Stimulating effect of low doses of radiation on the body: monograph / G.V. Konyukhov, R.N. Nizamov, N.B. Tarasova, N.M. Vasilevsky. - Kazan: FGBNU "FCTRB-VNIVI", 2018. - 409 p.

3. Legeza, V.I. Medical protection in radiation accidents: some results and lessons of the Chernobyl disaster / V. I. Legeza, A.N. Grebenyuk, V.V. Zatsepin // Radiation biology. Radioecology. - 2011. - T. 51 (1). - P. 70-77.

4. Legeza, V.I. Medical protection in radiation accidents: some results and lessons of the Chernobyl disaster / V.I. Legeza, A.N. Grebenyuk, V.V. Zatsepin // Radiation Biology. Radioecology. - 2011. - T. 51 (1). - P. 70-75.

5. Nizamov, R.N. Use of drug of natural and microbial origin as radioprotective agents / R.N. Nizamov, V.P. Shashkarov, T.R. Gainutdinov, V.A. Guryanova, A.M. Idrisov, D.N. Mingaleev // Scientific Notes of the Kazan State Academy of Veterinary Medicine. N.E. Bauman. - 2020. - T. 243 (3). -P. 182-185.

6. Sofronov, G.A. Promising directions of using drugs based on recombinant flagellin / G.A. Sofronov, E.V. Murzin, V.N. Bolekhan, O.M. Veselova, A.S. Simbirtsev // Medical academic journal. -2017. - T. 17 (2). - P. 7-20.

ЖУРНАЛ ДЛЯ ПРОФЕССИОНАЛОВ ОТ ПРОФЕССИОНАЛОВ

7. Surgucheva, L.M. Prevention and treatment of acute radiation sickness / L.M. Surgucheva // Veterinary pathology. - 2002. - № 3. - P. 84-90.

8. Frolov, A.V. Evaluation of the radioprotective effectiveness of microbial polyantigen / A.V. Frolov, R.N. Nizamov, N.M. Vasilevsky, K.N. Vagin, R.N. Nizamov // Scientific notes of the Kazan State Academy veterinary medicine them. N.E. Bauman. - 2020. - T. 244 (4). - P. 207-211.