ОЦЕНКА МЕХАНИЗМА РАДИОСЕНСИБИЛИЗАЦИИ ХИМИЧЕСКИМИ ПРЕПАРАТАМИ ПОСЛЕ ДЕЙСТВИЯ РЕДКО- И ПЛОТНОИОНИЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ Евстратова Е.С.,Воробей О.А.,Филимонова А.Н.

ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России


Номер: 12-1
Год: 2016
Страницы: 37-41
Журнал: Актуальные проблемы гуманитарных и естественных наук

Ключевые слова

ионизирующее излучение, выживаемость, необратимый компонент, константа восстановления, цисплатин, ionizing radiation, survival, irreversible component, recovery constant, cisplatin

Просмотр статьи

⛔️ (обновите страницу, если статья не отобразилась)

Аннотация к статье

Целью исследования было сравнение эффективности радиосенсибилизирующего действия цисплатина после облучения диплоидных дрожжевых клеток ионизирующими излучениями с различными линейными потери энергии (ЛПЭ). Было показано, что цисплатин подавляет процесс восстановления, что проявляется в снижении скорости и объёма восстановления клеток, облученных редко- и плотноионизирующим излучениями. Для обоих видов излучения показано, что необратимый компонент радиационного поражения возрастает с увеличением концентрации цисплатина, а константа восстановления не зависит от условий облучения. Это означает, что механизм действия этого лекарственного препарата связан с формированием дополнительных необратимых повреждений, а не с нарушением самого процесса восстановления. Полученные данные указывают на перспективность использования цисплатина после облучения клеток ионизирующими излучениями разного качества.

Текст научной статьи

Комбинированное действие ионизирующего излучения с цисплатином широко используется в лучевой терапии для повышения радиочувствительности опухолевых клеток [1,365]. Существует большое количество работ по изучению влияния одновременного и последовательного комбинированного действия ионизирующего излучения с химическими и физическими агентами на выживаемость и пострадиационное восстановление клеток различного происхождения [2,150; 3,190; 4,103-126; 5, 393]. В этих работах авторы наблюдали замедление скорости и уменьшение объема восстановления клеток с повышением концентрации химических агентов, используемых в комбинации с ионизирующими излучениями. Высказывается два предположения, связанные с механизмом радиосенсибилизирующего действия - нарушение самого процесса восстановления, либо формирование необратимых повреждений, от которых клетки не способны восстанавливаться. Совершенно не изучен механизм радиосенсибилизации химических агентов, используемых в комбинации с плотноионизирующими излучениями. Поэтому представляется актуальным провести экспериментальные исследования об изучении механизма радиосенсибилизации химическими препаратами после действия излучения с различными линейными потерями энергии (ЛПЭ). Материалы и методы В опытах использованы диплоидные дрожжевые клетки Saccharomyces cerevisiae (штамм XS800). В пробирки с дрожжевыми клетками добавляли лекарственный препарат цисплатин с различной концентрацией после облучения γ-квантами 60Со (ЛПЭ = 0,2 кэВ/мкм, 20 Гр/мин) и a-частицами 239Pu (ЛПЭ = 120 кэВ/мкм, 25 Гр/мин). Основным тестом, используемым в данной работе, является выживаемость, т.е. способность клеток образовывать на питательной среде видимые невооруженным глазом колонии. Для восстановления клеток в пострадиационный период облученные суспензии выдерживали в непитательной среде при 30°С. Для описания кинетики постарадиационного восстановления было использовано следующее уравнение , (1) где t - продолжительность восстановления, D1 - первоначальная доза, в которой были облучены клетки, Dэф(t) - эффективная доза, e - основание натуральных логарифмов, а β - константа восстановления, характеризующая вероятность восстановления от радиационного повреждения в единицу времени. K - необратимый компонент радиационного поражения, определяемый уравнением . (2) где - эффективная доза, соответствующая плато на кривой восстановления. Это уравнение показывает, что для количественного описания процесса пострадиационного восстановления необходимо знание двух параметров - K и β. Зная параметр К, константа восстановления оценивается на основании уравнения (1). Более детально эта процедура описана ранее [4,146-180; 5,395]. Введя обозначение , (3) на основании уравнений (1) и(3)получаем (4) Таким образом, экспериментальные кривые выживаемости, полученные сразу после воздействия ионизирующим излучением или в комбинации с цисплатином, а также кривые восстановления, полученные экспериментально после различных режимов воздействия, позволяют нам оценить основные параметры пострадиационного восстановления - необратимый компонент радиационного поражения (уравнение 2) и вероятность восстановления клеток в единицу времени (уравнение 4). Результаты и обсуждение На рис. 1, А представлена кривая зависимости выживаемости дрожжевых клеток от дозы редкоионизирующего излучения. На рис. 1, Б приведена зависимость выживаемости диплоидных дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae (штамм XS800) от продолжительности восстановления после комбинированного действия цисплатина и ионизирующего излучения в дозе 1200 Гр. Очевидно, что препарат ингибировал процесс восстановления клеток, причем подавление восстановления возрастало с увеличением концентрации препарата. Так же видно, что при концентрация цисплатина 0,02 мг/мл процесс восстановления полностью был подавлен. На рис. 2, А представлена кривая зависимости выживаемости диплоидных дрожжевых клеток от дозы α-частиц. На рис. 2, Б приведены кривые зависимости выживаемости диплоидных дрожжевых клеток от продолжительности восстановления клеток, облученных в дозе 500 Гр. Видно, что после α-излучения цисплатин так же ингибировал процесс восстановления в зависимости от концентрации препарата, как и в случае после действия ионизирующего излучения с низкими ЛПЭ. Представленные на рис. 1 и 2 данные позволяют рассчитать необратимый компонент K(t) (формула 2) радиационного поражения, т.е. долю клеток, неспособных к пострадиационному восстановлению в непитательной среде, а так же константу восстановления, которая позволяет сделать выводы о нарушении самого процесса восстановления. Было отмечено [4,186-192], подавление способности клеток к восстановлению может быть обусловлено как нарушением самого процесса восстановления, так и формированием необратимых повреждений. На рис. 3, А представлены зависимости необратимого компонента K(t) от продолжительности пострадиационного восстановления дрожжевых клеток, облученных одним редкоионизирующим излучением, а также в комбинации с цисплатином. Видно, что необратимый компонент радиационного поражения равнялся 0,25 после облучения одним ионизирующим излучением и возрастал до 0,66, 0,8 и 0,98 в случае комбинированного воздействия ионизирующего излучения с цисплатином разной концентрации. Это означает, что при комбинированном действии ионизирующего излучения с данным препаратом формировалась большая доля необратимых повреждений, от которых клетки не могли восстанавливаться. На рис. 3, Б представлены зависимости функции A(t) от продолжительности восстановления после комбинированного действия ионизирующего излучения с цисплатином. Эти данные позволили нам по уравнению (4) рассчитать константу восстановления, которая равняется 0,07 ч-1, т.е. каждый час восстанавливается 7% клеток. На рис. 4, А представлена зависимость относительной доли невостановленных K(t) и восстанавливаемых A(t) (рис. 4, Б) радиационных повреждений от продолжительности восстановления диплоидных дрожжевых клеток после облучения α-частицами. Из рис. 4, А хорошо видно, что необратимый компонент равнялся 0,33 после α облучения без препарата и увеличивался до 0,63, 0,8 и 1 после комбинированного действия плотноионизирующего излучения с разными концентрациями цисплатина. По этим данным можно рассчитать константу восстановления, которая равняется 0,08 ч-1, что не сильно отличается от данных, которые мы получили после действия редкоионизирующего излучения в комбинации с цисплатином. Рис. 1. Кривые зависимости выживаемости диплоидных дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae от дозы γ-квантов 60Со (панель А) и продолжительности восстановления клеток, облученных в дозе 1200 Гр (панель Б). Клетки восстанавливались в отсутствии цисплатина (кривая 1) и в присутствии 0,0002 (кривая 2), 0,002 (кривая 3) и 0,02 мг/мл (кривая 4) цисплатина. Рис. 2. Кривые зависимости выживаемости диплоидных дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae от дозы α-частиц 239Pu (панель А) и продолжительности восстановления клеток, облученных в дозе 500 Гр (панель Б). Клетки восстанавливались в отсутствии цисплатина (кривая 1) и в присутствии 0,0002 (кривая 2), 0,002 (кривая 3) и 0,02 мг/мл (кривая 4) цисплатин Рис. 3. Зависимость относительной доли невосстановленных (панель А) и восстанавливаемых (панель Б) радиационных повреждений от продолжительности восстановления диплоидных дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae, облученных γ-квантами 60Со в дозе 1200 Гр. Клетки восстанавливались в отсутствии цисплатина (кривая 1, светлые кружки) и в присутствии 0,0002 (кривая 2, темные квадраты), 0,002 (кривая 3, светлые квадраты) и 0,02 мг/мл (кривая 4, темные кружки) цисплатина. Рис. 4. Зависимость относительной доли невосстановленных (панель А) и восстанавливаемых (панель Б) радиационных повреждений от продолжительности восстановления диплоидных дрожжевых клеток Saccharomyces cerevisiae, облученных α-частицами 239Pu в дозе 500 Гр. Клетки восстанавливались в отсутствии цисплатина (кривая 1, светлые кружки) и в присутствии 0,0002 (кривая 2, темные квадраты), 0,002 (кривая 3, светлые квадраты) и 0,02 мг/мл (кривая 4, темные кружки) цисплатина. Обсуждение В данной работе продемонстрирована высокая эффективность цисплатина, широко используемого в клинической онкологии радиосенсибилизатора [8,135-160; 9,436], при его применении для повышения радиочувствительности диплоидных дрожжевых клеток после одновременного комбинированного действия с редко- и плотноионизирующим излучением. Показано, что необратимый компонент в обоих случаях возрастал с увеличением концентрации от 0,0002 мг/мл до 0,02 мг/мл. и равнялся 0,25 без препарата и 0,66, 0,8 и 0,98 после комбинированного действия ионизирующего излучения с различными концентрациями цисплатина. В случае с α-излучением необратимый компонент равнялся 0,33 без препарата и 0,63, 0,8 и 1 после комбинированного действия с цисплатином. Главный вывод, который впервые можно сделать на основании полученных данных, заключается в возможности подавления восстановления цисплатином не только после действия редкоионизирующего излучения, но и после облучения α-частицами. Можно так же сделать вывод, что применение радиосенсибилизатора приводило к увеличению доли необратимых радиационных повреждений, в то время как константа восстановления, характеризующая вероятность восстановления в единицу времени, не зависит от концентрации цисплатина. Эти данные указывают на то, что механизм ингибирования восстановления клеток связан с формированием дополнительных невосстанавливаемых повреждений, а не с нарушением самого процесса восстановления. Эта точка зрения ранее обсуждалась [3,191; 5,393] после комбинированного действия излучений с низкими ЛПЭ и химическими радиосенсибилизаторами.

Научные конференции

 

(c) Архив публикаций научного журнала. Полное или частичное копирование материалов сайта возможно только с письменного разрешения администрации, а также с указанием прямой активной ссылки на источник.