Введение к работе
з
Актуальность проблемы. В настоящее время антропогенное радиоактивное загрязнение окружающей среды приобрело глобальный характер с отчетливой тенденцией к повышению (Василенко, 1999; Stram, Kopecky, 2003; Baverstock, Belyakov, 2005; Davies, Welch, 2006). Основными источниками радиоактивной нагрузки стали испытания ядерного оружия и выбросы предприятий атомной промышленности и энергетики (Ильин, 2002; Imanaka et al, 2005; Sakaguchi et al, 2006). Еще большую опасность представляют возможные военные конфликты с применением ядерного оружия, аварии на объектах атомной энергетики, несоблюдение мер предосторожности на различных стадиях обращения с радиоактивными отходами, а также последствия террористических атак на ядерные реакторы и хранилища радиоактивных отходов (Fliedner, 2006; Scherthan et al, 2007). В таких случаях в атмосферу почву и водоемы могут поступать как отдельные радионуклиды, так и сложные смеси продуктов ядерного деления урана и плутония, состоящие более чем из 200 радиоизотопов Периодической системы. Попадая в окружающую среду, продукты ядерного деления становятся источником внешнего, а поступая в живые организмы - и внутреннего у- и Р-облучения (Harrison, 2009).
В общей системе обеспечения радиационной безопасности человека важное место отводится лекарственным средствам, избирательно влияющим на метаболизм радионуклидов; к ним относятся препараты, уменьшающие абсорбцию радионуклидов в организме или препятствующие их депонированию в критических органах, и препараты, ускоряющие выведение из организма уже всосавшихся и инкорпорированных радионуклидов. Среди перспективных средств, способных оказать такого рода эффекты, рассматриваются соединения, относящиеся к некрахмальных полисахаридам, обладающие широким спектром фармакологических свойств (Хотимченко и др., 2001; Хотимченко и др., 2005), в том числе способностью связывать и
4 выводить из организма тяжелые металлы, такие как свинец, кадмий, ртуть (Соболев и др., 1999; Tahiri et al, 2002; Matsunaga, Ishii, 2004; Khotimchenko et al., 2008), а также радионуклиды (Vanderborght et al., 1978; Schoeters et al., 1983; Nayak D., Lahiri S., 2006). Имеется положительный опыт применения яблочного пектина у детей с повышенным уровнем Cs, проживающих на территориях выпадения радиоактивных осадков вследствие аварии на Чернобыльской АЭС (Bandazhevskaya et al., 2004; Nesterenko et al., 2004; Hill et al., 2004). Однако имеющиеся сведения о связывании радионуклидов полисахаридами касаются главным образом эффектов натриевой соли альгиновой кислоты. Другие некрахмальные полисахариды в этом отношении практически не исследовались. Нет сведений о количественных характеристиках сорбции радионуклидов полисахаридами. В настоящей работе проведена количественная оценка связывания стабильных изотопов стронция, цезия, церия и иттрия представителями основных групп некрахмальных полисахаридов в сравнении с препаратами активированного угля, микрокристаллической целлюлозы и полифепана.
Цель работы. Цель работы состояла в экспериментальной оценке связывающей активности некрахмальных полисахаридов в отношении стабильных изотопов стронция, иттрия, церия и цезия.
Задачи работы:
Определить кинетические параметры связывания ионов стронция, иттрия, церия и цезия некрахмальными полисахаридами.
Установить количественные характеристики процесса сорбции ионов стронция, церия, иттрия и цезия некрахмальными полисахаридами.
Исследовать влияние рН среды на сорбционную емкость некрахмальных полисахаридов при связывании стабильных изотопов стронция, иттрия, церия и цезия.
Провести сравнительную оценку связывающей активности различных некрахмальных полисахаридов и препаратов сравнения:
5 активированного угля, полифепана и микрокристаллической целлюлозы, - в отношении изотопов стронция, иттрия, церия и цезия.
5. Оценить влияние пектинов с разной степенью этерификации на абсорбцию и выведение стронция у экспериментальных животных.
Научная новизна. В работе проведен анализ связи физико-химических свойств различных некрахмальных полисахаридов с их металлсвязывающей активностью. На основании экспериментальных данных определены количественные характеристики процесса связывания ионов стронция, иттрия, церия и цезия: установлены константы сродства и значения максимальной сорбционной емкости. Исследованы сорбционные свойства пектинов, различающихся содержанием полигалактуроновой кислоты, количеством этерифицированных и деэтерифицированных карбоксильных групп. Обнаружено, что эффективность связывания ионов пектинами in vitro зависит от их физико-химических свойств, при этом более значимую роль играют такие параметры, как степень этерификации и содержание свободной ангидрогалактуроновой кислоты. Установлено, что каррагинаны разных типов значительно отличаются по своей связывающей активности в отношении ионов иттрия, церия, стронция и цезия. Существенное влияние на сорбцию катионов некрахмальными полисахаридами оказывает кислотность среды. Связывающая активность большинства исследованных некрахмальных полисахаридов выше, чем у активированного угля, полифепана и микрокристаллической целлюлозы.
Практическая значимость. На основе полученных данных по сравнительной оценке способности некрахмальных полисахаридов связывать в условиях in vitro стронций, цезий, иттрий и цезий, рекомендуется разработка комплексных инновационных препаратов в разных лекарственных формах для лечения и профилактики поражений радионуклидами. Результаты исследования внедрены в учебный процесс на кафедре фармацевтической технологии и биотехнологии ГОУ ВПО «ВГМУ Росздрава».
Работа была выполнена в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по теме «Разработка фармакологических средств защиты человека от действия радионуклидов, токсических металлов и эндогенных метаболитов на основе биопрепаратов из морских животных и растений» (государственный контракт № 02.512.11.2090 от 09.04. 2007 г).
Апробация работы. Основные результаты исследования доложены и обсуждены на Дальневосточной региональной научно-практической конференции «Дальневосточная фармация - основные тенденции развития» (Хабаровск, 2009), XVI Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2009), научно-практической конференции «Первые Международные Беккеровские чтения» (Волгоград, 2010), V, VI, VII Дальневосточном региональном конгрессе с международным участием «Человек и лекарство» (Владивосток, 2008, 2009, 2010).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ: 5 статей в журналах, рекомендованных перечнем ВАК, и 9 тезисов.
Объем и структура диссертации. Диссертация выполнена на 146 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов, 2-х глав собственных исследований, обсуждения результатов, выводов и списка литературы. Работа содержит 54 рисунка и 18 таблиц. Библиография состоит из 250 отечественных и зарубежных источников.
