Evaluation of the Protective Effect of the Combined Use of Certain Natural Substances in Acute Exposure to Ionizing Radiation by Mice Physiological Parameters
- Autores: Romodin L.A.1, Moskovskij A.A.1,2, Nikitenko O.V.1,3, Bychkova T.M.1,3, Rodionova E.D.1,4, Tyukalova O.M.1
-
Afiliações:
- A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center
- National Research Nuclear University MEPhI
- Institute of Biomedical Problems
- D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology
- Edição: Volume 70, Nº 1 (2025)
- Páginas: 5-15
- Seção: Radiation Biology
- URL: https://journals.rcsi.science/1024-6177/article/view/361460
- DOI: https://doi.org/10.33266/1024-6177-2025-70-1-5-15
- ID: 361460
Citar
Texto integral
Resumo
Relevance: Due to the high chemical toxicity of effective radioprotectors and the low radioprotective effect of low-toxic compounds, the use of several substances as part of a single therapeutic regimen for the treatment of radiation sickness seems promising.
Purpose: Evaluate the radioprotective effect of several therapeutic regimens using different substances on a number of physiological parameters in male ICR (CD-1) mice acutely exposed to X-ray radiation at a dose of 6.5 Gy.
Material and methods: The regimens studied included the use of riboxin (inosine), phenylephrine, glutathione, copper chlorophyllin, two forms of vitamin E (tocopherol, trolox), ascorbic acid and granulocyte stimulating factor (G-CSF) in the form of pegfilgrastim. Efficacy was assessed based on hematological parameters, the content of thiobarbiturate-reactive products in the liver, changes in the weight of the liver, thymus and spleen 4 days or 7 days after irradiation.
Results: Among the parameters assessed, the most striking picture was given by the level of leukocytes in the blood of mice 4 and 7 days after irradiation. None of the schemes used returned this indicator to the vivar control level. The most pronounced increase in the content of leukocytes, compared with the irradiated control group, was observed in mice that were administered phenylephrine before irradiation, 30 minutes after irradiation – glutathione, the next day – tocopherol and G-CSF, followed by daily administrations of G-CSF. At the same time, in the case of joint administration of copper chlorophyllin with G-CSF, the protective effect completely disappeared, and the general condition of the mice became worse than in the irradiated control group. That is, G-CSF is not compatible with copper chlorophyllin. The result also occurred in the group that received tocopherol, glutathione and ascorbic acid on the day of irradiation, a day later – only glutathione, and after 2, 3 and 4 days – copper chlorophyllin. Only in this group was there a correction of thrombocytopenia, which occurred one week after irradiation. The deterioration of the condition of the mice, up to the death of some animals in the group, was caused by intragastric administration of riboxin 1, 2, 3 and 4 days after irradiation.
Сonclusions: The results of the work update research into the possibility of treating radiation sickness using several substances with a mandatory study of the effects of their pharmacological interactions. Growth factors and low molecular weight compounds with sulfhydryl groups seem to us to be the most promising.
Palavras-chave
Sobre autores
L. Romodin
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
A. Moskovskij
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center; National Research Nuclear University MEPhI
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
O. Nikitenko
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center; Institute of Biomedical Problems
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
T. Bychkova
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center; Institute of Biomedical Problems
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
E. Rodionova
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center; D. I. Mendeleev Russian University of Chemical Technology
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
O. Tyukalova
A.I. Burnazyan Federal Medical Biophysical Center
Email: rla2904@mail.ru
Moscow, Russia
Bibliografia
- Рождественский Л.М. Проблемы разработки отечественных противолучевых средств в кризисный период: поиск актуальных направлений развития // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т.60. №3. С. 279–290. doi: 10.31857/S086980312003011X.
- Вернигорова Л.А., Жорова Е.С., Попов Б.А., Парфенова И.М. Совместное профилактическое применение рибоксина и альгисорба при поступлении в желудочно-кишечный тракт крыс239Рu // Радиационная биология. Радиоэкология. 2005. Т.45. №2. С. 201–206.
- Жорова Е.С., Калистратова В.С., Нисимов П.Г., Парфенова И.М., Тищенко Г.С. Комплексное применение индралина и ферроцина при комбинированном воздействии на организм внешнего γ-облучения и инкорпорации137Cs // Радиационная биология. Радиоэкология. 2010. Т.50. №2. С.171–179.
- Калистратова В.С., Жорова Е.С., Беляев И.К., Нисимов П.Г., Парфенова И.М., Тищенко Г.С. Проблемы ускорения выведения радиоактивных веществ из организма // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2012. Т.57. №1. С.5–16.
- Васин М.В., Антипов В.В., Комарова С.Н., Семёнова Л.А., Галкин А.А. Противолучевые свойства индралина при совместном применении с цистамином и мексамином // Радиационная биология. Радиоэкология. 2011. T.51. №2. С.243–246.
- Поздеев А.В. Экспериментальное исследование содержание кортизола в крови при радиационном облучении // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2013. №7. С.53–54.
- Лысенко Н.П., Пак В.В., Рогожина Л.В., Кусурова З.Г. Радиобиология. СПб: Лань, 2023. 572 с.
- Васин М.В. Препарат Б-190 (индралин) в свете истории формирования представлений о механизме действия радиопротекторов // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т.60. № 4. С.378–395. doi: 10.31857/S0869803120040128.
- Geric M., Gajski G., Mihaljevic B., Miljanic S., Domijan A.M., Garaj-Vrhovac V. Radioprotective Properties of Food Colorant Sodium COPPER Chlorophyllin on Human Peripheral Blood Cells in Vitro // Mutation Research. Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2019. V.845. P. 403027. doi: 10.1016/j.mrgentox.2019.02.008.
- Upadhyaya A., Zhou P., Meng Z., Wang P., Zhang G., Jia Q., Tan J., Li X., Hu T., Liu N., Wang S., Liu X., Wang H., Zhang C., Zhao F., Yan Z., Wang X., Zhang X., Zhang W. Radioprotective Effect of Vitamin E on Salivary Glands after Radioiodine Therapy for Differentiated Thyroid Cancer: a Randomized-Controlled Trial // Nuclear Medicine Communications. 2017. V.38. No.11. P.891–903. doi: 10.1097/MNM.0000000000000727.
- Torun N., Muratli A., Serim B.D., Ergulen A., Altun G.D. Radioprotective Effects of Amifostine, L-Carnitine and Vitamin E in Preventing Early Salivary Gland Injury due to Radioactive Iodine Treatment // Current Medical Imaging Reviews. 2019. V.15. No.4. P.395–404. doi: 10.2174/1573405614666180314150808.
- Gonzalez E., Cruces M.P., Pimentel E., Sanchez P. Evidence that the Radioprotector Effect of Ascorbic Acid Depends on the Radiation Dose Rate // Environmental Toxicology and Pharmacology. 2018. V.62. P.210–214. doi: 10.1016/j.etap.2018.07.015.
- Gilevich I.V., Fedorenko T.V., Pashkova I.A., Porkhanov V.A., Chekhonin V.P. Effects of Growth Factors on Mobilization of Mesenchymal Stem Cells // Bulletin of Experimental Biology and Medicine. 2017. V.162. No.5. P.684–686. doi: 10.1007/s10517-017-3687-0.
- Averill-Bates D.A. The Antioxidant Glutathione // Vitamins and Hormones. 2023. V.121. P. 109–141. doi: 10.1016/bs.vh.2022.09.002.
- Истомина А.А., Челомин В.П., Довженко Н.В., Куриленко В.В., Федорец Ю.В., Бельчева Н.Н. Активность антиоксидантных ферментов и содержание глутатиона в пищеварительных органах морских беспозвоночных из залива Посьета Японского моря // Биология моря. 2018. Т.44. №4. С. 290–296. doi: 10.1134/S0134347518040101.
- Hayes J.D., Flanagan J.U., Jowsey I.R. Glutathione Transferases // Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2005. V.45. P. 51–88. doi: 10.1146/annurev.pharmtox.45.120403.095857.
- Tang M., Li R., Chen P. Exogenous Glutathione can Alleviate Chromium Toxicity in Kenaf by Activating Antioxidant System and Regulating DNA Methylation // Chemosphere. 2023. No.337. P. 139305. doi: 10.1016/j.chemosphere.2023.139305.
- Eroglu A., Dogan Z., Kanak E.G., Atli G., Canli M. Effects of Heavy Metals (Cd, Cu, Cr, Pb, Zn) on Fish Glutathione Metabolism // Environmental Science and Pollution Research International. 2015. V.22. No.5. P. 3229–3237. doi: 10.1007/s11356-014-2972-y.
- Бурлакова Е.Б., Алесенко А.В., Молочкина Е.М., Пальмина Н.П., Храпова Н.Г. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте. М.: Наука, 1975. 213 с.
- Lin Y., Chen X., Yu C., Xu G., Nie X., Cheng Y., Luan Y., Song Q. Radiotherapy-Mediated Redox Homeostasis-Controllable Nanomedicine for Enhanced Ferroptosis Sensitivity in Tumor Therapy // Acta Biomaterialia. 2023. No.159. P 300–311. doi: 10.1016/j.actbio.2023.01.022.
- Кудряшов Ю.Б. Радиационная биофизика (ионизирующие излучения) / Под ред. В.К. Мазурика, М.Ф. Ломанова. М.: Физматлит, 2004. 448 с.
- Журавлёв А.И., Зубкова С.М. Антиоксиданты. Свободнорадикальная патология, старение. М.: Белые альвы, 2014. 304 с.
- Васин М.В. Противолучевые лекарственные средства. М.: Книга-Мемуар, 2020. 239 с.
- Jokay I., Kelemenics K., Gyuris A., Minarovits J. S-Methylthio-Cysteine and Cystamine are Potent Stimulators of Thiol Production and Glutathione Synthesis // Life Sciences. 1998. V. 62. No.2. P. PL27-33. doi: 10.1016/s0024-3205(97)01066-7.
- Шарапов М.Г., Гудков С.В., Ланкин В.З., Новоселов В.И. Роль глутатионпероксидаз и пероксиредоксинов при свободнорадикальных патологиях // Биохимия. 2021. Т.86. №11. С. 1635–1653. doi: 10.31857/S0320972521110038.
- Inal M.E., Akgun A., Kahraman A. Radioprotective Effects of Exogenous Glutathione Against Whole-Body Gamma-Ray Irradiation: Age- and Gender-Related Changes in Malondialdehyde Levels, Superoxide Dismutase and Catalase Activities in Rat Liver // Methods and Findings in Experimental and Clinical Pharmacology. 2002. V.24. No.4. P. 209–212. doi: 10.1358/mf.2002.24.4.678452.
- Foyer C.H., Kunert K. The Ascorbate-Glutathione Cycle Coming of Age // Journal of Experimental Botany. 2024. V.75. No.9. P. 2682–2699. doi: 10.1093/jxb/erae023.
- Yemelyanov V.V., Prikaziuk E.G., Lastochkin V.V., Aresheva O.M., Chirkova T.V. Ascorbate-Glutathione Cycle in Wheat and Rice Seedlings under Anoxia and Subsequent Reaeration // Vavilovskiy Zhurnal Genetiki i Selektsii. 2024. V.28. No.1. P. 44–54. doi: 10.18699/vjgb-24-06.
- Mishra B., Chand S., Singh Sangwan N. ROS Management is Mediated by Ascorbate-Glutathione-Alpha-Tocopherol Triad in Co-Ordination with Secondary Metabolic Pathway under Cadmium Stress in Withania Somnifera // Plant Physiology and Biochemistry: PPB. 2019. V.139. P. 620–629. doi: 10.1016/j.plaphy.2019.03.040.
- Зерний Е.Ю., Головастова М.О., Бакшеева В.Е., Кабанова Е.И., Ишутина И.Е., Ганчарова О.С., Гусев А.Е., Савченко М.С., Лобода А.П., Сотникова Л.Ф., Замятнин А.А., Филиппов П.П., Сенин И.И. Изменения биохимических свойств слезной жидкости при развитии хронической формы синдрома сухого глаза в посленаркозный период // Биохимия. 2017. Т.82. №1. С. 137–148.
- McClain D.E., Kalinich J.F., Ramakrishnan N. Trolox Inhibits Apoptosis in Irradiated MOLT-4 Lymphocytes // FASEB Journal: Official Publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 1995. V.9. No.13. P. 1345–1354. doi: 10.1096/fasebj.9.13.7557025.
- Ding S.S., Sun P., Zhang Z., Liu X., Tian H., Huo Y.W., Wang L.R., Han Y., Xing J.P. Moderate Dose of Trolox Preventing the Deleterious Effects of Wi-Fi Radiation on Spermatozoa in Vitro through Reduction of Oxidative Stress Damage // Chinese Medical Journal. 2018. V. 131. No.4. P. 402–412. doi: 10.4103/0366-6999.225045.
- Kumar S.S., Shankar B., Sainis K.B. Effect of Chlorophyllin against Oxidative Stress in Splenic Lymphocytes in Vitro and in Vivo // Biochimica et Biophysica Acta. 2004. V.1672. No.2. P. 100–111. doi: 10.1016/j.bbagen.2004.03.002.
- Ромодин Л.А., Никитенко О.В., Бычкова Т.М., Зрилова Ю.А., Родионова Е.Д., Бочаров Д.А. Сравнительная оценка радиопротекторных свойств медного хлорофиллина, тролокса и индралина в эксперименте на мышах // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2024. Т. 177. № 3. С. 316–321. doi: 10.47056/0365-9615-2024-177-3-316-321.
- Попова Н.Р., Гудков С.В., Брусков В.И. Природные пуриновые соединения как радиозащитные средства // Радиационная биология. Радиоэкология. 2014. Т. 54. № 1. С. 38–49. doi: 10.7868/S0869803114010135.
- Xiang B., Han L., Wang X., Tang L., Li K., Li X., Zhao X., Xia M., Zhou X., Zhang F., Liu K.J. Nicotinamide Phosphoribosyltransferase Upregulation by Phenylephrine Reduces Radiation Injury in Submandibular Gland // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. 2016. V. 96. No.3. P. 538–546. doi: 10.1016/j.ijrobp.2016.06.2442.
- Eccles R. Substitution of Phenylephrine for Pseudoephedrine as a Nasal Decongeststant. An Illogical Way to Control Methamphetamine Abuse // British Journal of Clinical Pharmacology. 2007. V.63. No.1. P. 10–14. doi: 10.1111/j.1365-2125.2006.02833.x.
- Ильин Л.А., Рудный Н.М., Суворов Н.Н., Чернов Г.А., Антипов В.В., Васин М.В., Давыдов Б.И., Михайлов П.П. Индралин – радиопротектор экстренного действия. Противолучевые свойства, фармакология, механизм действия, клиника. М.: Вторая типография Минздрава РФ, 1994. 436 с.
- Yamaguchi M., Suzuki M., Funaba M., Chiba A., Kashiwakura I. Mitigative Efficacy of the Clinical Dosage Administration of Granulocyte Colony-Stimulating Factor and Romiplostim in Mice with Severe Acute Radiation Syndrome // Stem Cell Research & Therapy. 2020. V.11. No.1. P. 339. doi: 10.1186/s13287-020-01861-x.
- Mantz J.M. Method for the Quantitative Examination of Bone Marrow of White Rats // Comptes Rendus des Seances de la Societe de Biologie et de Ses Filiales. 1957. V.151. No.11. P. 1957–1960.
- Гаврилов В.Б., Гаврилова А.Р., Магуль Л.М. Анализ методов определения продуктов перекисного окисления липидов в сыворотке крови по тесту с тиобарбитуровой кислотой // Вопросы медицинской химии. 1987. Т. 33. № 1. С. 118–122.
- Zaitsev S., Mishurov A., Bogolyubova N. Comparative Study of the Antioxidant Protection Level in the Duroc Boar Blood Based on the Measurements of Active Products of the Thiobarbituric Acid // Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East (AFE-2021). 2021. V.2. P. 500–506. doi: 10.1007/978-3-030-91405-9_55.
- Abadi S., Shirazi A., Alizadeh A.M., Changizi V., Najafi M., Khalighfard S., Nosrati H. The Effect of Melatonin on Superoxide Dismutase and Glutathione Peroxidase Activity, and Malondialdehyde Levels in the Targeted and the Non-targeted Lung and Heart Tissues after Irradiation in Xenograft Mice Colon Cancer // Current Molecular Pharmacology. 2018. V.11. No.4. P. 326–335. doi: 10.2174/1874467211666180830150154.
- Симонова Н.В., Доровских В.А., Кропотов А.В., Котельникова М.А., Штарберг М.А., Майсак А.Г., Чернышева А.А., Кабар М.А. Сравнительная эффективность янтарной кислоты и Реамберина при окислительном стрессе в эксперименте // Бюллетень физиологии и патологии дыхания. 2018. Т. 70. С. 78–82. doi: 10.12737/article_5c126def73b749.24896834.
- Поздеев А.В., Гугало В.П. Влияние препарата хлорофилла на содержание малонового диальдегида при радиационной патологии // Вестник Курской государственной сельскохозяйственной академии. 2012. №2. С. 107–109.
- Гусев Е.И., Крыжановский Г.Н. и др. Дизрегуляционная патология нервной системы. М.: Медицинское информационное агенство, 2009. 455 с.
- Ogbuagu N.E., Aluwong T., Ayo J.O., Sumanu V.O. Effect of Fisetin and Probiotic Supplementation on Erythrocyte Osmotic Fragility, Malondialdehyde Concentration and Superoxide Dismutase Activity in Broiler Chickens Exposed to Heat Stress // The Journal of Veterinary Medical Science. 2018. V.80. No.12. P. 1895–1900. doi: 10.1292/jvms.18-0477.
- Cui Y., Liu B., Xie J., Xu P., Habte-Tsion H.M., Zhang Y. Effect of Heat Stress and Recovery on Viability, Oxidative Damage, and Heat Shock Protein Expression in Hepatic Cells of Grass Carp (Ctenopharyngodon Idellus) // Fish Physiology and Biochemistry. 2014. V.40. No.3. P. 721–729. doi: 10.1007/s10695-013-9879-2.
- Qari S.A., Alahmadi A.A., Ali S.S., Mohammedsaleh Z.M., Ibrahim R.F.A., El-Shitany N.A. Effect of Prolonged Whole-Body Hyperthermia on Adult Male Rat Testes and the Protective Role of Vitamin C and E: A Histological and Biochemical Study // Andrologia. 2021. V.53. No.7. P. e14075. doi: 10.1111/and.14075.
- Панфилов С.В., Кучеренко А.Н., Нуженко Е.М., Шестакова В.Д., Симонова Н.В., Штарберг М.А. Изучение возможности фитокоррекции процессов перекисного окисления липидов в условиях гипертермии // Кардиоваскулярная терапия и профилактика. 2023. Т.22. №S6. С. 92.
- Zhou J., Yue S., Xue B., Wang Z., Wang L., Peng Q., Hu R. Effect of Hyperthermia on Cell Viability, Amino acid Transfer, and Milk Protein Synthesis in Bovine Mammary Epithelial Cells // Journal of Animal Science and Technology. 2022. V.64. No.1. P. 110–122. doi: 10.5187/jast.2021.e128.
- Кабаков А.Е., Анохин Ю.Н., Лебедева Т.В. Реакции нормальных и опухолевых клеток и тканей на гипертермию в сочетании с ионизирующей радиацией. Обзор // Радиация и риск (Бюллетень национального радиационно-эпидемиологического регистра). 2018. Т.27. №4. С. 141–154. doi: 10.21870/0131-3878-2018-27-4-141-154.
- Толкаева М.С., Филимонова А.Н., Воробей О.А., Евстратова Е.С., Петин В.Г. Закономерности проявления синергического взаимодействия тяжелых металлов с гипертермией или ионизирующим излучением // Радиационная биология. Радиоэкология. 2020. Т.60. №5. С. 524–531. doi: 10.31857/S0869803120050094.
- Morales-Ramirez P., Garcia-Rodriguez M.C. In Vivo Effect of Chlorophyllin on Gamma-Ray-Induced Sister Chromatid Exchange in Murine Bone Marrow Cells // Mutation Research. 1994. V.320. No.4. P. 329–334. doi: 10.1016/0165-1218(94)90085-x.
- Morales-Ramirez P., Mendiola-Cruz M.T. In Vivo Radioprotective Effect of Chlorophyllin on Sister Chromatid Exchange Induction in Murine Spermatogonial Cells // Mutation Research. 1995. V.344. No.1-2. P. 73–78. doi: 10.1016/0165-1218(95)90041-1.
- Ромодин Л.А., Никитенко О.В., Бычкова Т.М., Зрилова Ю.А., Родионова Е.Д., Бочаров Д.А. Сравнение радиопротекторных свойств рибоксина (инозина) и индралина при профилактическом введении в дозировках 100 мг/кг по критерию выживаемости облучённых мышей // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2024. Т.69. №2. С. 18–23. doi: 10.33266/1024-6177-2024-69-2-18-23.
- Васин М.В. Классификация противолучевых средств как отражение современного состояния и перспективы развития радиационной фармакологии // Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т.53. №5. С. 459–467. doi: 10.7868/S0869803113050160.
- Сычёва Л.П., Лисина Н.И., Щеголева Р.А., Рождественский Л.М. Антимутагенное действие противолучевых препаратов в эксперименте на мышах // Радиационная биология. Радиоэкология. 2019. Т.59. №4. С. 388–393. doi: 10.1134/S086980311904012X.
- Васин М.В., Ушаков И.Б. Потенциальные пути повышения устойчивости организма к поражающему действию ионизирующего излучения с помощью радиомитигаторов // Успехи современной биологии. 2019. Т.139. №3. С. 235–253. doi: 10.1134/S0042132419030098.
- Eliseev V.V., Marikhina B.L. Comparative Study of Antihypoxic Properties of Some Nucleosides and Nucleotides // Pharmaceutical Chemistry Journal. 1986. V.20. P. 160–162. doi: 10.1007/BF00758559.
- Ромодин Л.А., Никитенко О.В., Бычкова Т.М., Зрилова Ю.А., Родионова Е.Д., Бочаров Д.А. Оценка острой токсичности хлорофиллина и тролокса для возможности изучения их радиопротекторных свойств // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2024. Т.177. №1. С. 53–56. doi: 10.47056/0365-9615-2024-177-1-53-56.
- Sofia R.D., Knobloch L.C. Influence of Acute Pretreatment with Delta 9-Tetrahydrocannabinol on the LD50of Various Substances that Alter Neurohumoral Transmission // Toxicology and Applied Pharmacology. 1974. V.28. No.2. P. 227–234. doi: 10.1016/0041-008x(74)90008-8.
- Hayes M., Ferruzzi M.G. Update on the Bioavailability and Chemopreventative Mechanisms of Dietary Chlorophyll Derivatives // Nutrition research. 2020. V.81. P. 19–37. doi: 10.1016/j.nutres.2020.06.010.
- Suryavanshi S., Sharma D., Checker R., Thoh M., Gota V., Sandur S.K., Sainis K.B. Amelioration of Radiation-Induced Hematopoietic Syndrome by an Antioxidant Chlorophyllin through Increased Stem Cell Activity and Modulation of Hematopoiesis // Free Radical Biology & Medicine. 2015. V. 85. P. 56–70. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2015.04.007.1.
Arquivos suplementares
