Радиопротекторные свойства пептида, индуцирующего дельта-сон

В.Б. Войтенков1, A.B. Карташев2

Радиопротекторные свойства пептида, индуцирующего дельта-сон

1 ФГБУ «НИИ детских инфекций» ФМБА России, г. Санкт-Петербург, 2 ФГБУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий» Министерства здравоохранения России, г. Санкт-Петербург,

V.B. Voitenkov1, A.V. Kartashev2

Radioprotective properties of delta-sleep inducing peptide

1 Scientific Research Institute of Children's Infections, St-Petersbug, Russia 2 Russian Scientific Center of Radiology and Surgical Technologies of the Ministry of Health

of Russian Federation. St-Petersbug, Russia

Ключевые слова: дельта-сон-индуцирующий пептид, радиопротектор, стресс.

Проведено исследование воздействия радиации на мышей в условиях применения дельта-сон-индуцирующего пептида (ДСИП). Работа проведена на 200 мышах линии SHK. Исследовали 4 группы животных: получавших только физраствор, получавших только ДСИП, получавших облучение+ДСИП и получавших облучение +физраствор. Облучение проводили в течение 8мин 27 с на установке 60Со (мощность 0,47 Гр/мин, общая доза 4 Гр). ДСИП вводили в дозе 120 мкг/кг массы тела. Для исследования с помощью методики электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) отбирали образцы печени, селезенки и крови через 9 ч, 1, 2, 3 и 5 суток после инъекций. Исследовали состояние митохондри-альныхцепей электронного транспорта, микро-сомальной системы гидроксилирования в клетках печени; содержание свободных радикалов, метгемоглобина, церулоплазмина и трансфер -рина в крови; концентрацию свободных радикалов, железосерных центров — переносчиков электрона дыхательной цепи митохондрий, активной формы рибонуклеотидредуктазы в селезенке. Введение ДСИП оказывало влияние на пострадиационные изменения биохимических систем в печени, в селезенке и в крови. Будучи введенным до облучения, ДСИП модифицировал пострадиационные изменения биохимических систем исследуемых тканей. Характер модификации нейропеп-тидом динамики пострадиационных биохимических сдвигов свидетельствует о его модулирующем влиянии на системы, реализующие развитие адаптационных процессов.

Keywords: delta-sleep inducing peptide, radio-protector, stress.

We have studied radioprotective properties of delta-sleep inducing peptide (DSIP) on SHK mice. All animals were divided into 4 groups: control group was receiving saline, second group was receiving DSIP subcutaneously 120 ng/kg, third group was getting radiation+DSIP and fourth group of animals was getting radiation+saline. Radiation was applied using 60Co system with 0,47 Gr/min and absorbed dose 4 Gr. Some liver, spleen and blood samples were taken in 9 hours, 1, 2, 3 and 5 days after the injections and tested with electronic paramagnetic resonance. Mitochondrial chains of electronic transport, microsomal hydroxylation system in liver cells; free radicals, MtHb, ceruloplasmin, blood transferrin; free radicals and iron-sulfur centers and ribonucleotidereductase in spleen were thoroughly studied. The injections of DSIP have modified postradiation changes of liver, spleen and blood biochemical systems. Features of this influence lead to suggestion that DSIP may modulate adaptation systems activity.

В последнее время большую актуальность приобрел поиск новых средств, обладающих радиопротективными свойствами [5]. Известно, что вещества со свойствами анти-оксидантов могут оказывать радиопротектив-ный эффект [8].

Вещества пептидной природы привлекают к себе повышенное внимание в связи со своими регуляторными функциями и разнообразными эффектами в клинических и экспериментальных условиях [2].

Известно, что многие пептиды, например эпиталамин, обладают выраженным антиокислительным действием [ 1 ]. Вещество пептидной природы — дельта-сон-индуцирующий пептид (ДСИП) — также известно в качестве антиоксидантного агента, это действие показано в ряде моделей [6].

В ряде работ за последние 25 лет показано выраженное антистрессорное действие ДСИП. Пептид был эффективен при введении в условиях психоэмоционального, холо-дового, гипокинетического, гипербарического, болевого, светового стресса, при ишемических нарушениях и прочих экспериментальных состояниях [4]. ДСИП быстро проникает через гематоэнцефалический барьер [7]. Одной из моделей острого стресса и массивного повреждения клеток, клеточного аппарата, генетического материала, органов и систем организма является радиационное воздействие.

Проведено исследование радиопротекторных свойств ДСИП по показателям мито-хондриальных ЦЭТ, микросомальной системы гидроксилирования в клетках печени; содержанию свободных радикалов, метгемоглобина, церулоплазмина и трансферрина в крови; концентрации свободных радикалов, железосер-ных центров — переносчиков электрона дыхательной цепи митохондрий, активной формы рибонуклеотидредуктазы(РР) в селезенке.

Материалы и методы

Работа проведена на 200 мышах-самках линии БЫК, возраст 3 месяца, масса тела 16—20 г, содержащихся в стандартных условиях вивария. Исследования проводили в соответствии с этическими принципами, установленными Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных це-

лей, принятой в Страсбурге 18 марта 1986 г. Исследовали 4 группы животных: получавших только физраствор, получавших только ДСИП, получавших облучение+ДСИП и получавших облучение+физраствор. Облучение осуществляли in vivo на аппарате для дистанционной лучевой терапии 60Со «Луч-1» (Россия) (энергия пучка — 1,25 МэВ, мощность 0,47 Гр/мин, суммарная доза 4 Гр). ДСИП вводили в дозе 120 мкг/кг массы тела.

Для исследования с помощью методики электронного парамагнитного резонанса (ЭПР) отбирали образцы печени, селезенки и крови через 9 ч, 1, 2, 3 и 5 суток после инъекций. Исследовали состояние мито-хондриальных ЦЭТ, микросомальной системы гидроксилирования в клетках печени; содержание свободных радикалов, метгемогло-бина, церулоплазмина и трансферрина в крови; концентрацию свободных радикалов, же-лезосерных центров — переносчиков электрона дыхательной цепи митохондрий, активной формы РР в селезенке.

Полученные результаты сравнивали между группами. Статистический анализ проводили с помощью пакета программ STATISTICA для Windows.

Результаты исследования

Со стороны печени выявлено, что по содержанию цитохрома кинетическая кривая в группе «облучение» включала характерную для стресса на ранних сроках после воздействия стадию торможения работы гидрокси-лирующей системы ( увеличение амплитуды сигнала ЭПР феррицитохрома Р-450 спустя 9 ч после облучения). Затем следовало увеличение пула фермента на 2-е сутки за счет адаптивной активации биосинтеза белков. Через 3 суток концентрация феррицитохрома Р-450 соответствует контрольным значениям. Увеличение пула фермента на 5-е сутки, скорее всего, связано со второй волной активации биосинтеза.

Ни кинетической кривой группы «ДСИП» отсутствовала стадия торможения гидроксилирования в ранние сроки. Введение ДСИП интактным животным также вызывалоразвитие адаптационной реакции: наблюдался слабый рост пула цитохро-ма Р-450 на 2-е сутки и более интенсивный,

чемвслучае облучения, рост амплитуды сигнала ЭПР к 5-м суткам после воздействия.

В группе «облучение+ДСИП» модифи-цировалисьпострадиационные изменения содержания феррицитохрома Р-450 со снятием блокирования работы гидроксилирующей цепи переноса электрона в ранние сроки и тенденцией к ослаблению увеличения пула феррицитохрома Р-450 на 2-е и 5-е сутки.

В группе «облучение+физраствор» регистрировали увеличение сигналов ЭПР фла-вопротеидов, ЖСЦ и Мо5+-сульфитоксидазы на 2-е и 5-е сутки, связанное, как и в случае феррицитхрома Р-450, с адаптационной активацией биосинтеза белков. В группе, получавшей ДСИП, увеличение пула этих центров особенно отчетливо (как и для Р-450) наступало на 5-е сутки. Если ДСИП вводили до облучения, на 5-е сутки регистрировались близкие к контрольным значениям интенсивности сигналов ЭПР этих центров.

Изменения со стороны селезенки отражены на рисунках 1 и 2. Показатели приведены в долях по отношению к группе биологического контроля, получавшей только физраствор. В этих опытах оценивались изменения метаболических парамагнитных органов. Анализ полученных кинетических кривых позволил установить следующее.

Через 9 ч после облучения без предварительного введения ДСИП и на фоне его предварительного введения регистрируется увеличение концентрации активной формы РР, которое уже к 1-м суткам сменяется падением ее до 50% по сравнению с контролем. В группе «облучение+физраствор» кон-

г \ / ч * * -в- Радиация ДСИП -е- ДСИП + Рад

Л \ >-•

\ 1 X ^ V ----у --—--

—1_ _«— л. 1 ---1-1 ... 1

О 0.6 1 1.6 2 2.6 Э 3.6 4 4.6 б

Рис. 1. Изменение содержания рибонуклеотидредукта-зы в селезенке мышей. Показатели приведены в долях по отношению к группе биологического контроля, получавшей только физраствор

центрация активной РР нормализуется к 5-м суткам. В группе «ДСИП+облучение» концентрация остается на низком уровне вплоть до 5-х суток.

Кинетическая кривая для группы «ДСИП» значительно отличается от двух других опытных кривых. Наблюдаются увели -чение почти в 2 раза пула активной формы РР на 1-е сутки, затем падение его до 50% по сравнению с контролем на 2-е сутки с последующей нормализацией начиная с 3-х суток. В группе «ДСИП» после кратковременного снижения восстановленности ЦЭТ состояние дыхательной цепи поддерживалось на нормальном уровне.

Для группы «облучение+физраствор» во все сроки наблюдения характерно было повышение концентрации уровня свободных радикалов в крови на 20—40% по сравнению с контролем. Кинетическая кривая группы, получавшей ДСИП, отличалась от группы, подвергнутой только облучению: не регистрируется значительного превышения уровня свободных радикалов по сравнению с контролем, имеется стадия падения их концентрации на 40% (на 2-е сутки). В группе «ДСИП+облучение» наблюдались стадии как превышения уровня свободных радикалов над контролем, так и их понижения. До 1-х суток ход кривой был сходен с группой «облучение+физраствор», на 2-е и 5-е сутки содержание свободных радикалов становилось ниже контроля.

На рисунуке 3 приведены результаты измерения содержания метгемоглобина. Для группы «облучение+физраствор» характерно увеличение его концентрации на 1-е сутки; в осталь-

Рис. 2. Изменение содержания железосерных центров селезенки мышей. Показатели приведены в долях по отношению к группе биологического контроля, получавшей только физраствор

L /

ti 1 X fy /-'"-rj Г \ 4 * ^—""

i \ "

-в- Рая х- ДСИП -1-1- —

о 0.6 1 1.6 2 2.6 3 Э.6 4 4.6 б

Рис. 3. Изменение содержания метгемоглобина в крови у мышей. Показатели приведены в долях по отношению к группе биологического контроля, получавшей только физраствор

ные сроки этот показатель близок к контрольным значениям. Введение ДСИП перед облучением отчетливо модифицирует пострадиационные изменения содержания метгемоглобина в крови: кинетическая кривая сходна с таковой у группы, получавшей только ДСИП, а под облучением не находившейся.

Для всех опытных групп характерно превышение сигнала ЭПР Ре3+-трансферрина над уровнем контроля во все сроки наблюдения. У интактных животных ДСИП вызывал наименьшее увеличение амплитуды сигнала Ре3+-трансферрина, однако, будучи введенным перед облучением, усиливал пострадиационный рост амплитуды сигнала (на 2-е сутки).

Обсуждение

Полученные данные об изменении содержания феррицитохрома после исследуемых воздействий свидетельствуют о том, что введение ДСИП интактнымживотным вызывает мягкий стресс-подобный эффект с развитием адаптивных процессов (данный результат мы наблюдали, например, также у крыс при введении ДСИП в условиях острого стресса, связанного с форсированным плаванием). Будучи же введенным перед облучением, пептид существенно ослабляет постра-дицационные биохимические сдвиги.

Обобщая данные изучения измене -ний печени подопытных животных разных групп, можно констатировать, что при введении ДСИП у интактных животных происходит развитие адаптационного синдрома. Будучи введенным перед радиационным воз-

действием, пептид оказывает модулирующий эффект на регуляторные системы, участвующие в процессах адаптации, что регистрировалось в наших опытах как ослабление пострадиационных биохимических изменений в тканях органа.

В тканях селезенки облученных животных введение ДСИП перед радиационным воздействием модифицировало пострадиационные изменения концентрации свободных радикалов, а также активной формы РР (на 5-е сутки).

Таким образом, предварительное однократное введение ДСИП оказывало влияние на пострадиационные изменения ряда биохимических систем в печени ( дыхательная цепь, система микросомальногогидрокси-лирования), в селезенке (дыхательная цепь, активная форма РР, свободнорадикальные центры) и в крови (белки — переносчики ионов желаза и меди, метгемоглобин, свободно-радикальные центры).

Будучи введенным до облучения, ДСИП модифицировал пострадиационные изменения биохимических систем исследуемых тканей. Характер модификации нейропептидом динамики пострадиационных биохимических сдвигов свидетельствует о его модулирующем влиянии на системы, реализующие развитие адаптационных процессов. Выявленные изменения коррелируют с обнаруженными при применении различных типов стрессорных воздействий [3].

Заключение

В нашей работе показано, что дельта-сон-индуцирующий пептид модифицировал пострадиационные изменения биохимических систем исследуемых тканей. Характер модификации нейропептидом динамики пострадиационных биохимических сдвигов свидетельствует о его модулирующем влиянии на системы, реализующие развитие адаптационных процессов.

Литература

1. Анисимов В.Н., Арутюнян A.B., Хавин-сон В.Х. Мелатонин и эпиталамин угнетают процесс перекисного окисления липи-дов у крыс // Доклады АН. 1996. № 348 (2). С. 265-267.

2. Ашмарин И.П., Королева С.В., Мясоедов Н.Ф. Синактоны — функционально связанные комплексы эндогенныгх регуляторов // Экспериментальная и клиническая фармакология. 2006. № 6(5). С. 3—6.

3. Белыгх А.Е., Бобынцев И.И., Крюков А.А., Дудка В.Т. Влияние дельта-сон-индуци-рующего пептида на функциональное состояние гепатоцитов крыс при эмоционально-болевом стрессе // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2015. № 101(6). С. 700-707.

4. Войтенков В. Б., Попович И. Г., Арутю-нян А.В. и др. Влияние пептида дельта-сна на свободнорадикальные процессы в головном мозгу и печени мышей при различных световых режимах // Успехи геронтологии. 2008. № 21(1). С. 53-55.

5. Гребенюк А.Н., Легеза В. И. Перспективы использования радиопротекторов для повышения эффективности медицинской противорадиационной защиты вооруженные сил // Военно-медицинский журнал. 2013. Т. 334. № 7. С. 46-50.

6. Рихирева Г. Т., Маклецова М.Г., Мендже-рицкий А.М. Изменения интенсивности свободнорадикальных реакций в органах крыс при гипокинетическом стрессе и защите дельта--ндуцирующим пептидом и его тирозинсодержащим аналогом / / Известия РАН. 1993. № 2. С. 243-256.

7. BanksW.A. Peptidesandtheblood-brainbar-rier // Peptides. 2015. Vol. 72. P. 16-19.

8. Kuntic V.S., Stankovic M.B., Vujic Z.B. et al. Radioprotectors — the ever green topic // Chemistry& Biodiversity. 2013. Vol. 10. No. 10.P. 1791—1803.

Контакты:

Войтенков Владислав Борисович, научный сотрудник,

ФГБУ НИИ детских инфекций ФМБА России, кандидат медицинских наук. Тел. раб.: (812) 234 38 23. E-mail: vlad203@inbox.ru

_информация

Депутат Государственной Думы Федерального Собрания Российской Федерации, председатель Комитета Государственной Думы по обороне Владимир Анатольевич Шаманов во время рабочей поездки в г. Димитровград Ульяновской области посетил строительную площадку Федерального высокотехнологичного центра медицинской

радиологии ФМБА России

В ходе рабочей поездки в Димитровград В.А. Шаманов встретился с местными депутатами и бизнес-сообществом. Его ознакомили с перспективами развития города до 2030 г. Глава думского комитета подчеркнул, что развитие Димитровграда станет возможным только при слаженной работе всех ветвей власти. К решению сложных вопросов, отметил В.А. Шаманов, надо привлекать федеральных парламентариев.

Главной точкой роста, по мнению В.А. Шаманова, остается Федеральный высокотехнологичный центр медицинской радиологии ФМБА России, который помимо решения основной задачи - лечения пациентов - дает толчок развитию малого и среднего бизнеса; именно перед этой сферой сейчас открываются новые перспективы.

В корпусе протонной терапии работы идут полным ходом. Специалисты рассчитывают в феврале 2017 г. провести первые испытания - получить первый пучок протонов, а весной приступить к испытаниям на биологическом манекене.