Введение к работе
Актуальность. Использование источников ионизирующих излучений в различных сферах жизнедеятельности человека стало неотъемлемой частью существования современного общества и необходимым условием дальнейшего научно-технического прогресса. Однако, наряду с очевидными положительными сторонами, в результате не только увеличиваются радиационные нагрузки на население, но и создаются предпосылки для возрастания риска возникновения радиационных аварий и, как следствие этого, возможного облучения в высоких дозах значительных контингентов людей [Ильин Л.Л. и др., 1996; Nenot J.С, 1990]. Кроме того, несмотря на международные соглашения, сохраняется возможность применения ядерного оружия в современных войнах и локальных конфликтах, а угроза ядерного терроризма в последние годы неуклонно возрастает [Куценко С.А. и др., 2001; Cirincione J. el al., 2002]. Все это позволяет утверждать, что в настоящее время имеется настоятельная потребность в эффективных медицинских средствах противорадиационной защиты, а их дальнейшее совершенствование является одной из актуальных проблем современной радиобиологии и военной медицины.
К сожалению, в решении этой важной задачи существуют определенные трудности. Традиционные радиопротекторы обладают высокой эффективностью для защиты организма при радиационных воздействиях, но действуют они лишь в условиях острого облучения в смертельных дозах, проявляют свой радиозащитный эффект в течение короткого промежутка времени, могут применяться только с профилактическими целями [Владимиров В.Г. и др., 1989, 1994; Giambarresi L.J., Walker R.J., 1989; Landauer M.R. et al., 1992]. Средства комплексной терапии острой лучевой болезни в полном объеме могут быть использованы только в условиях специализированного стационара, лечение требует продолжительного времени и наличия высококвалифицированного персонала [Селидовкин Г.Д., 1995; Гуськова А.К., 1997]. Однако при возникновении массовых радиационных поражений в результате применения ядерного оружия или аварий на атомных энергетических установках такие условия будут вряд ли выполнимыми [Бутомо Н.В., Смирнов НА., 1991: Владимиров В.Г. и др., 1997].
В связи с этим, в течение последнего десятилетия усилия исследователей, работающих в этой области, направлены на изыскание препаратов, одновременно обладающих как профилактическим, так и лечебным действием [Легеза В.И. и др., 2001; Akiyama М, Nakamura N., 1991]. Эти средства долж-
РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ! БИБЛИОТЕКА 1
ны быть эффективны не только при остром радиационном воздействии, но и при пролонгированном облучении, при внутреннем облучении, вызванном инкорпорацией продуктов ядерного деления, при местных, сочетанных и комбинированных радиационных поражениях. Их радиозащитное действие должно проявляться в условиях однократного применения и сохраняться в течение достаточно длительного времени. Такие препараты получили название "средств, повышающих радиорезистентность организма" [Легеза В.И., Владимиров В.Г., 1998] или "средств биологической защиты" [Васин М.В., 2001]. Показано, что высокой противолучевой лечебно-профилактической эффективностью при различных вариантах радиационных воздействий обладают иммуномодуляторы, и, в частности, шлокины [Антушевич А.Е. и др., 1992; Кетлинский С.А. и др., 1992, 1995; Будагов Р.С. и др., 1997; Neta R., 1988, 1997; Testa N.G., 1991; Dalmau S.R. et al, 1993].
К числу наиболее перспективных противолучевых средств из группы цитокинов относят интерлейкин-1. В многочисленных экспериментальных исследованиях, проведенных на различных видах лабораторных животных, показано, что препараты интерлейкина-1 при их использовании за 20-24 ч до внешнего облучения с высокой мощностью дозы обладают свойствами радиопротекторов [Neta R. et al., 1986, 1991, 1994; Schwarts G.N. et al., 1990; Constine L.S. et al., 1991]. Установлено также, что при однократном применении в течение 1 ч после острого радиационного воздействия в поражающих дозах интерлейкин-1 выступает в качестве весьма эффективного средства ранней патогенетической терапии лучевых поражений [Чигарева Н.Г. и др., 1993, 2000; Рогачева С.А. и др., 1994,1997; Рождественский Л.М., 1995, 2001; NetaR., OppenheimJ.J., 1988].
В то же время в доступной нам литературе не удалось обнаружить сведений о проявлениях радиозащитной активности интерлейкина-1 при внешнем облучении с низкой мощностью дозы и целесообразности его применения для профилактики и лечения сочетанных радиационных поражений, формирующихся в результате действия внешнего пролонгированного облучения и внутреннего облучения, вызванного инкорпорацией продуктов ядерного деления. Такие варианты радиационных воздействий на организм человека весьма возможны не только при ликвидации последствий ядерных взрывов и радиационных аварий, но и, особенно, при длительном нахождении людей на радиоактивно-загрязненной местности. Кроме того, полученные до настояше-
го времени данные не позволяют четко сформулировать представления о конкретных путях реализации радиозащитного эффекта интерлейкнна-1 как на уровне костномозгового компартмента кроветворения, так и на уровне зрелых клеток периферической крови. В то же время, все эти сведения совершенно необходимы для решения вопроса о возможности и целесообразности использования интерлейкина-1 в качестве средства профилактики и терапии лучевых поражений, формирующихся при различных вариантах радиационных воздействии.
Целью исследования явилась экспериментальная оценка радиозащитной эффективности и механизмов противолучевого действия интерлсйкина-1р при различных вариантах радиационных воздействий.
Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи исследования:
-
Оценить эффективность использования интерлейкина-1 (3 в качестве средства повышения устойчивости организма к внешнему радиационному воздействию с высокой и низкой мощностью дозы, сочетанному внешнему и внутреннему облучению.
-
Исследовать влияние интерлейкина-1Р на динамику постлучевых изменений костномозгового кроветворения.
-
Изучить модифицирующее действие интерлейкина-1Р на количество лейкоцитов и функциональное состояние нейтрофилов периферической крови при различных вариантах радиационных воздействий.
Научная новизна. Впервые обоснована целесообразность использования рекомбинантного интерлейкина-1 р в качестве средства профилактики и ранней терапии радиационных поражений, формирующихся при внешнем у-облучении с низкой мощностью дозы, а также при сочетанном воздействии внешнего пролонгированного и внутреннего облучения.
Показано, что интерлейкин- J Р при профилактическом (за 24 ч до облучения) и раннем терапевтическом (через 1 ч после радиационного воздействия) способах применения повышает выживаемость лабораторных животных при внешнем пролонгированном у-облучении в поражающих дозах, и этот эффект сопоставим с радиопротекторной и лечебной эффективностью препарата в условиях острого радиационного воздействия. Установлено, что радиозащитное действие интерлейкина-ір проявляется при сочетанных лучевых
поражениях, формирующихся при внешнем пролонгированном у-облучении и поступлении внутрь организма радионуклидов.
Выявлено, что введение интерлейкина-1Р за 24 ч до или через 1 ч после облучения способствует снижению выраженности постлучевых нарушений костномозгового кроветворения и увеличению пролиферативной активности гемопоэтических клеток. Получены новые данные о необходимости участия рецептора к интерлейкину-1 для реализации механизма его раднозашитного действия в отношении клеток-предшественников гемопоэза.
Обнаружено позитивное влияние интерлейкина-1Р на лейкопоэз и функциональное состояние зрелых нейтрофилов периферической крови при различных вариантах внешнего и внутреннего облучения. Показано, что при внешнем пролонгированном у-облучении, а также при сочетанном внешнем и внутреннем облучении в дозах СД70/30 профилактическое и раннее лечебное применение интерлейкина-1Р способствует ускорению восстановления общего числа лейкоцитов, абсолютного количества и относительного содержания нейтрофилов и лимфоцитов, стимуляции функционально-метаболической активности зрелых нейтрофилов периферической крови.
Практическая значимость. Разработаны методические подходы к оценке профилактической и лечебной эффективности интерлейкина-1 р при различных вариантах радиационных воздействий: внешнем облучении с высокой и низкой мощностью дозы, внутреннем облучении, сочетанном внешнем пролонгированном облучении в поражающей дозе и внутреннем облучении от инкорпорированных радионуклидов 239Pu, 13,Cs HwSr в количествах, не вызывающих острых эффектов поражения.
Предложена схема экспериментальной оценки радиозащитнон эффективности цитокинов, включающая последовательное изучение критериев выживаемости облученных животных, параметров радиочувствительности гемопоэтических клеток костного мозга, количества лейкоцитов циркулирующего пула и показателей функционально-метаболического статуса нейтрофилов периферической крови.
Экспериментально обоснована возможность и целесообразность использования интерлейкина-ір в качестве средства профилактики и раннего лечения лучевых поражений, формирующихся при внешнем облучении с высокой и низкой мощностью дозы, а также при сочетанном радиационном воздействии, вызванном внешним и внутренним облучением.
Основные положения, выносимые на защиту 1. Интерленкин-1р при профилактическом (за 24 ч до облучения) и раннем лечебном (через 1 ч после воздействия) способах применения увеличивает выживаемость животных не только при остром облучении с высокой мощностью дозы, но и при пролонгированном радиационном воздействии, а также при сочетанном лучевом поражении от внешнего и внутреннего облучения.
2. Введение интерлейкина-10 способствует повышению радиорезистентности системы гемопоэза, что проявляется в снижении выраженности постлучевых нарушений костномозгового кроветворения, увеличении проли-фератнвной активности гемопоэтических клеток, ускорении восстановления количества лейкоцитов циркулирующего пула, стимуляции функциональной и метаболической активности зрелых нейтрофилов периферической крови.
Реализация результатов исследования. Исследование выполнялось в соответствии с плановой тематикой научно-исследовательских работ Военно-медицинской академии, его результаты реализованы в отчете по теме НИР № 4.01.030.п2 шифр "Беталейкин" (СПб.: ВМедА, 2001, 52 с.) и отчете по теме НИР № 4.01.034.п2 шифр "Протектор" (СПб.: ВМедА, 2003,115 с).
Результаты исследования использовались при подготовке методических указаний МУ 2.6.1. - 001 - 2001 "Цитокины. Экспериментальное и клиническое изучение в качестве средств терапии радиационных поражений" (М.: ФУ "Медбиоэкстрем" при МЗ РФ, ГВМУ МО РФ, 2001, 16 с).
Рекомендации, разработанные на основании полученных в диссертационном исследовании результатов, используются в научной работе и учебном процессе на кафедре военной токсикологии и медицинской защиты Военно-медицинской академии, ГНЦ-НИИ особо чистых биопрепаратов, НИИЦ (медико-биологической защиты) ГНИИИ военной медицины МО РФ.
Апробация работы. Результаты работы были представлены и обсуждены на Юбилейной конференции молодых ученых и специалистов, посвященной 200-летию Военно-медицинской академии (Санкт-Петербург, 1998), на межвузовской научно-практической конференции "Военная и экстремхпь-ная медицина в чрезвычайных- ситуациях" (Санкт-Петербург, 2000), на научно-практической конференции Северо-Западного региона России "Чернобыль - 15 лет спустя" (Санкт-Петербург, 2001), на Российской научной конференции "Медицинские аспекты радиационной и химической безопасности"
(Санкт-Петербург, 2001), на IV съезде по радиационным исследованиям (Москва, 2001), на международной научно-практической школе-конференции "Цнтокины и воспаление" (Санкт-Петербург, 2002), на Всеармейской научно-практической конференции "Терапевтическая помощь в экстремальных ситуациях" (Санкт-Петербург, 2003), на Ш съезде радиационных достижений (Киев, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 17 печатных работ.
Объём и структура диссертации. Диссертация изложена на 148 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, главы собственных результатов, обсуждения, выводов, практических рекомендаций и списка литературы. В диссертации представлены 21 таблица и 6 рисунков. Список литературы содержит 230 библиографических источников, из них 99 отечественных и 131 иностранных публикаций.
