Радиопротекторите като средство за защита от йонизиращи лъчения
радиопротектори 2.doc
МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО НА РЕПУБЛИКА БЕЛАРУС
ИО "БЕЛОБЪЛГАРСКИ ДЪРЖАВЕН ИКОНОМИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ"
Катедра по безопасност на живота и културни изследвания
по дисциплина: Защита на населението и обектите от извънредни ситуации
на тема: Радиопротекторите като средство за защита от йонизиращи лъчения
FFBD, 1-ва година, RFF-2 O.A. Паюкова
професор К.Ф. Саевич
1. Някои понятия и термини……… …………………………………………..
2. Общи характеристики на радиопротектори……………………………………….
3. Класификация и характеристики на радиозащитните вещества…………………..
4. Перспективи за разработване на радиозащитни лекарства…… ………………….
Списък на използваните източници……………………………………………….
Познаването на закономерностите на биологичното действие на йонизиращото лъчение е необходимо, за да се обосноват медицинските мерки в случай на радиационни увреждания и да се регулират радиационните ефекти върху човек, който се намира в зоната на радиационно облъчване при работа с техните източници, в неблагоприятна екологична ситуация и др. Характерът на йонизиращите лъчения определя многообразието и разнообразието както на самите първични увреждания, така и на техните прояви на различни нива на организацията на живия живот. Значението на тези наранявания и прояви не е еднакво. Оттук и присъщата на радиобиологията тенденция всеки път да се изолират критичните, водещи събития, които определят крайния ефект.
Измина повече от половин век от откриването на първите химични съединения, които намаляват вредното въздействие на йонизиращото лъчение върху организмите на лабораторните животни.Този ефект се нарича химическа защита срещу радиационно увреждане и започват да се наричат вещества, способни да извършват химическа защитарадиопротектори, тъй като защитният ефект на радиопротекторите се проявява, като правило, когато очите се въвеждат в тялото малко (обикновено 10-30 минути) преди остра експозиция. В момента разработването на методи за химическа защита се извършва в следните области.
1. Индивидуална профилактика с използване на радиопротектори, които предпазват тялото от външно облъчване, причиняващо остро лъчево увреждане.
2. Използването на лекарства, които повишават радиорезистентността на човека в клиниката по време на лъчева терапия.
3. Използването на хранителни добавки и лекарства, които повишават устойчивостта на биологични обекти при хронично облъчване в естествени условия.
4. Извеждане на радионуклидите от тялото.
1. НЯКОИ ПОНЯТИЯ И ТЕРМИНИ
Йонизиращото действие на фотоните (рентгеново и гама лъчение) върху биологичния материал е индиректно; сами по себе си те не могат химически или биологично да увредят клетката. Фотоните взаимодействат с атоми или молекули, като водни молекули, което води до образуването на силно реактивни, краткотрайни свободни радикали, които проникват в критични клетъчни структури като ДНК и евентуално мембрани и разрушават химичните връзки.
Чувствителността на различните биологични материали към действието на йонизиращото лъчение е значително различна.
Радиочувствителността и радиорезистентността са понятия, които характеризират степента на чувствителност на животински и растителни организми, както и техните клетки и тъкани, към ефектите на йонизиращото лъчение. Колкото повече промени настъпват в тъканта под въздействието на радиация, толкова по-радиочувствителна е тъканта и, обратно, способността на организмите или отделните тъкани да не дават патологични промени под действието на йонизиращо лъчение характеризира степента натяхната радиоустойчивост, т.е. устойчивост на радиация.
В онкологията радиочувствителността (радиорезистентност) се отнася до скоростта и степента на реакция на тумора по време на лечението. Радиолечимостта отразява степента, до която се реализира предположението за ерадикация на тумора, предмет на ограничения като устойчивостта на нормалната тъкан. Тези две свойства не корелират непременно: туморът може да бъде силно чувствителен, но радионелечим (левкемия и миелом) или относително радиорезистентен и радиолечим (т.е. кератинизиращ плоскоклетъчен карцином на главата, шията и шийката на матката). Пример за тумор, който едновременно проявява свойствата на радиочувствителност и радиолечимост, е лимфогрануломатозата. Бъбречноклетъчните карциноми и злокачествените меланоми са радиорезистентни и радионелечими.
Различните организми, както и различните органи и тъкани на всички растителни и животински организми, също имат различна радиочувствителност. Половите клетки (сперматозоиди и яйцеклетки) и белите кръвни клетки (левкоцитите) имат най-висока радиочувствителност при хората. Костният мозък, далакът и лимфните възли са много чувствителни към действието на йонизиращото лъчение; хематопоетични органи. Епителът на стомашно-чревния тракт също е много чувствителен. Изследването на активността на физиологичните системи, по-специално на нервната, показа високата чувствителност на централната нервна система към действието дори на малки дози радиация върху тялото. Най-малко чувствителни към действието на йонизиращото лъчение са костните и мускулните тъкани, т.е. те са най-радиоустойчиви.
Клетъчната радиочувствителност е неразделна характеристика на клетката, която определя вероятността от нейната смърт след излагане на радиация. Синоним на радиочувствителност ерадиочувствителност. Терминът радиочувствителност се използва и по отношение на тъкани, органи, организма като цяло, биологични видове и др. При еднаква радиочувствителност на биологичните обекти степента на тяхното увреждане се определя преди всичко от дозата на облъчване. (Информация относно проблемите с дозата се събира в следващата лекция)
Още в периода на ранните радиобиологични наблюдения, които бяха предимно описателни, стана ясно, че вредното действие на йонизиращото лъчение върху биологични обекти е дозозависимо. Изграждането на графики от типа „доза-ефект“ позволи да се сравни радиочувствителността на биологичните обекти, сравнявайки дози радиация, които причиняват еднакви ефекти в тях, както и да се оцени способността на определени вещества („радиомодификатори“) да променят радиочувствителността на биологични обекти. Като основен показател за радиомодифициращата ефективност на веществото се използва съотношението на дозите на радиация, които предизвикват същия ефект в биологичен обект в присъствието и в отсъствието на радиомодификатор. Този показател се нарича коефициент на промяна на дозата (съкратено PID).
Радиочувствителността на клетките зависи от тяхното физиологично състояние; с повишена функционална активност се повишава радиочувствителността. Бързо възпроизвеждащите се клетки на бозайници преминават през четири етапа на цикъла: митоза, 1-ви междинен период (GI), синтез на ДНК и 2-ри междинен период (G2). Клетките във фазите на митоза и G2 (която непосредствено предхожда митозата) са най-чувствителни към радиация. В клетките, които са в начален стадий на повишено делене, радиочувствителността рязко нараства. Това е в основата на принципа на лъчелечение на злокачествени тумори. Незрели форми на клетъчни елементи (ембрионални и млади тъкани, както и органи по време на тяхнотообразуване) са по-чувствителни към действието на радиацията. Максимална устойчивост на радиация се наблюдава при синтеза на ДНК. При зрелите форми на клетъчните елементи радиочувствителността е толкова по-малка, колкото по-дълъг е животът на клетъчния елемент (т.е. колкото по-стар е).
Важни детерминанти на острия или късен тъканен отговор са кинетиката на диференциация и пролиферация, някои тъкани могат да проявят и двата вида токсичност. По време на лечението или след няколко седмици се развива остра реакция. Остро реагиращите тъкани включват: кожа (десквамация), чревна лигавица, тромбоцити и левкоцити. Развитието на късна реакция се наблюдава в периода от няколко месеца до една година, такава реакция е характерна за костите, костите и гръбначния мозък, такива вътрешни органи като белите дробове, черния дроб, бъбреците, млечната жлеза и половите жлези. В кожата се появява фиброза.
За да се предвиди реакцията на тумора към радиацията, са разработени специални клинични и лабораторни критерии. Например, клинични и имунологични критерии се използват за предсказване на реакцията на тумор към радиация при пациенти с рак на гърдата.
2. ОБЩА ХАРАКТЕРИСТИКА НА РАДИОПРОТЕКТОРИТЕ
В момента не са известни вещества, които могат напълно да защитят човек от въздействието на радиацията, но има такива, които частично защитават тялото от радиация. Те включват например натриев азид и натриев цианид, вещества, съдържащи сулфохидридни групи и др. Влизат в състава на радиопротекторите.
Радиопротектори - вещества, чието въвеждане преди облъчване в околната среда с биологични обекти или в тялото на животни и хора намалява вредното действие на йонизиращото лъчение.
Радиопротекторите частично предотвратяват появата на реактивни радикали, които се образуватпод въздействието на радиация. Механизмите на действие на радиопротекторите са различни. Някои от тях влизат в химична реакция с радиоактивни изотопи, които попадат в тялото и ги неутрализират, образувайки неутрални вещества, които лесно се изхвърлят от тялото. Други имат отличен механизъм. Някои радиопротектори действат за кратък период от време, докато други действат по-дълго. Има няколко вида радиопротектори: таблетки, прахове и разтвори.
Радиопротекторите са вещества, които са доста вредни за тялото, така че те търсят заместители, по-специално заместители на вещества, които са характерни за тялото или на хранителни добавки.
Някои хранителни вещества имат превантивен радиозащитен ефект или способността да свързват и отстраняват радионуклидите от тялото. Те включват полизахариди (пектин, декстрин, липополизахариди, открити в гроздови и чаени листа), фенилови и фитинови съединения, галати, серотонин, етилов алкохол, някои мастни киселини, микроелементи, витамини, ензими, хормони. Радиорезистентността на организмите се повишава от някои антибиотици (биомицин, стрептоцин), лекарства (нембутал, барбамил).
Много важни радиозащитни съединения включват "витамини с противодействие". На първо място, това се отнася за витамините от групи В и С. Въпреки че според специалистите аскорбиновата киселина сама по себе си няма защитен ефект, тя засилва действието на витамините В и Р. Докато йонизиращото лъчение разрушава стените на кръвоносните съдове, комбинираното действие на витамините Р и С възстановява тяхната нормална еластичност и пропускливост. Радиацията разрушава кръвта, намалява броя на еритроцитите и активността на левкоцитите, а витамините В1, В3, В6, В12 подобряват регенерацията на хемопоезата, ускоряват възстановяването на еритроцитите и левкоцитите.Ако радиацията намалява съсирването на кръвта, тогава витамините Р и К1 нормализират протромбиновия индекс. Пара-аминобензоената киселина до известна степен повишава устойчивостта на организма към развитието на лъчева болест, подобрява кръвната картина и помага за възстановяване на теглото на биотин (витамин Н).
Растителните фенолни съединения се определят от учените като най-обещаващите източници на потенциално активни антирадиационни агенти. Фенолните съединения са биологично активни вещества с терапевтично и профилактично действие, необходими за поддържане на живота и поддържане на здравето. Увеличават здравината на кръвоносните съдове, регулират работата на ендокринните жлези. Например, прополисът (пчелен клей) третира добре локалните радиационни увреждания на кожата, което се дължи главно на неговите фенолни компоненти. От многото фенолни вещества най-интересни са флавоноидите, които допринасят за отстраняването на радиоактивни елементи от тялото.
Източници на флавоноиди са мандарини, арония, морски зърнастец, глог, майчинка, безсмъртниче, женско биле. Етиловият алкохол има изразен превантивен радиозащитен ефект върху различни организми: хора, животни, бактерии. Когато етилов алкохол се въведе в хранителната смес, оцеляването на бактериите се увеличава с 11-18%, алкохолът предпазва от смърт почти всички мишки, облъчени с рентгенови лъчи в доза от 600 рентгенови лъчи.
Потиснатата хемопоеза е една от най-сериозните последици от излагането на хора на радиация. Ето защо, при лечението на радиационни увреждания, процедурите и лекарствата, които могат да възстановят хемопоетичните функции на тялото, играят изключително важна роля. За това са необходими трансплантация на костен мозък, кръвопреливане, както и препарати, приготвени на базата на екстракти от различни органи иживотински тъкани: тимус, далак, черен дроб, костен мозък. В опит да разработят най-ефективните средства за лъчетерапия, изследователите насочиха вниманието си към животни, чиито тела са особено устойчиви на радиация. Установени са корелации между това свойство и терапевтичната ефикасност на препарати, получени от органи и тъкани на такива животни, които са нечувствителни към радиация. В това отношение представлява интерес средноазиатската костенурка (Testudo horsfieldi) с феноменалната си радиоустойчивост. Оказа се, че екстракти от ембрионален черен дроб, далак и кръвни клетки на костенурка имат терапевтичен ефект. Техните инжекции в облъчени мишки стимулират растежа на стволови клетки, което допринася за възстановяването на хемопоетичните функции на организма. Имат и имуностимулиращ ефект.
3. КЛАСИФИКАЦИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НА РАДИОЗАЩИТНИТЕ ВЕЩЕСТВА
Радиопротективният ефект е открит в редица вещества с различна химична структура. Тъй като тези хетерогенни съединения имат много различни, понякога противоположни свойства, е трудно да се разделят според тяхното фармакологично действие. В повечето случаи еднократно приложение на радиопротектори е достатъчно за проява на радиозащитен ефект в тялото на бозайник. Има обаче и вещества, които повишават радиорезистентността само след многократно приложение. Радиопротекторите също се различават по ефективността на защитата, която създават. Следователно има много критерии, по които те могат да бъдат класифицирани.