радиопротекторные свойства блокаторов гистаминовых н2

К О Р П О Р АТ И В Н А І Н Ф О Р М А Ц І Я
УДК 615.015.21:577.171.6:577.175.824
РАДИОПРОТЕКТОРНЫЕ СВОЙСТВА
БЛОКАТОРОВ ГИСТАМИНОВЫХ Н2%РЕЦЕПТОРОВ:
НАСТОЯЩЕЕ И БУДУЩЕЕ*
Хосейн Моздарани
о времени открытия радиопротекторного эффек
та цистеина в 1949 г. продолжаются активные
поиски новых веществ, обладающих подобным свой
ством. Ранние исследования в области синтеза ра
диопротекторов концентрировались вокруг аналогов
цистеина, однако вскоре оказалось, что цистеин и
его аналоги токсичны для человека. В начале 1950х
годов была синтезирована аминоэтилизотиомоче
вина (АЭТ) и был сделан вывод, что радиопротектор
ность серы обусловливают структурные особенности
ее строения. В то время было определено, что наи
более эффективными являются структуры, содержа
щие сульфгидрильную группу (SH).
Из 4 тыс. химических соединений с подобными ха
рактеристиками убедительные радиопротекторные
свойства были обнаружены только у таких аминоти
олов, как Вмеркаптоэтиленамин (МЭА), аминоэтили
зотиомочевина (АЭТ) и WR2721. Однако, помимо то
го, что эти вещества эффективны в больших дозах,
они вызывают различные побочные явления. WR2721
c генерическим названием Этиофос в США и Гамма
фос в России имеет коэффициент снижения дозы
(КСД) 2,7 для γизлучения у мышей после внутрипе
ритонеальной инъекции доз от 100 до 800 мг/кг. Ис
следование на мышах летальной дозы (LD50/30) пока
зало КСД до 2,1 для АЭТ в дозе 400 мг/кг. Исследо
вания показали, что АЭТ легко проникает во все тка
ни — здоровые и злокачественные. В отличие от АЭТ,
WR2721 имел КСД 2,4 для мышечной ткани и 2,7 —
для кожи, но не изменял действия радиации на со
лидные опухоли. Кроме того, измеримая системная
токсичность, проявляющаяся гипотензией, тошнотой
и рвотой, выявленная при клинических испытаниях,
ограничивает применение этого радиопротектора
при лечении онкологических заболеваний.
По этой причине поиск эффективных и безопасных
радиопротекторов подстегнул интерес к другим ве
ществам. Некоторые из природных антиоксидантов,
например, такие флавоноиды, как производные бен
зоγпирона, могут угнетать образование свободных
радикалов. Недавно радиопротекторный эффект
структурно измененных флавоноидов и производных
2иминотазолидина изучался на мышах. Эти вещес
тва имели КCД < 1,5 и оказались токсичными.
Доказана эффективность натуральных и синтети
ческих иммуномодуляторов при адъювантной тера
пии. Для лечения пептической язвы мы использова
ли циметидин, который обладает потенциальным
иммуномодулирующим эффектом и предупреждает
повреждение лимфоидной ткани при γоблучении.
Циметидин имеет КСД > 1,5 для дозы облучения 1—
С
*Здоров'я України, № 17, 2006 р.
22
8 Гр. Он показал свою эффективность относительно
предупреждении повреждающего действия γлучей и
низких доз нейтронного излучения.
В этом исследовании были использованы и другие
представители блокаторов гистаминовых Н2рецепто
ров — ранитидин и фамотидин. С помощью микронук
леарного теста in vivo и метафазного анализа in vitro оп
ределялась их радиопротекторная способность. На рис.
1 показана химическая структура указанных препара
тов. Микронуклеарный тест, разработанный Шмидтом и
его коллегами, — чувствительный и достоверный метод
оценки генетических изменений, продуцируемых хими
ческими и физическими агентами in vivo. Метафазный
анализ лимфоцитов периферической крови человека
применяли для определения in vitro необходимости ме
таболических изменений изучаемых препаратов для
проявления их радиопротекторных свойств.
Микронуклеарный анализ
Мышисамцы линии BALB/c были доставлены из
института Рази, Карай. Они содержались в контроли
руемых условиях (чередование светлого и темного
времени суток по 12 ч, температура (22 ± 2) °С) в уни
верситетском виварии и получали стандартное пита
ние и воду по желанию. Все эксперименты проводи
лись с 8недельными мышами. Циметидин, фамоти
дин и ранитидин были разведены в изотоническом
растворе и инъецированы интраперитонеально в раз
личных концентрациях за 2 ч до облучения, чтобы
препарат успел аккумулироваться в костном мозге.
Циметидин
Ранитидин
Фамотидин
Рис. 1. Химическая и молекулярная структура
блокаторов гистаминовых Н2рецепторов
Сучасна гастроентерологія, № 6 (38), 2007 р.
К О Р П О Р АТ И В Н А І Н Ф О Р М А Ц І Я
Облучение проводили с помощью прибора γизлу
чения Co60 со скоростью 99,77 сГр/мин, РИП (рас
стояние «источникповерхность») — 80 см. Конт
рольная и исследуемая группы животных подвер
глись γоблучению в дозе 2 Гр. Через 24 ч после об
лучения были приготовлены мазки из суспензии кле
ток костного мозга бедренной кости мышей. Мазки
были окрашены по МейГрюнвальду и Гимзе для
идентификации полихроматофильных (ПХЭ) и нор
мохроматофильных (НХЭ) эритроцитов. В каждом из
образцов насчитывалось до 1500 ПХЭ, отношение
ПХЭ / (ПХЭ + НХЭ) определяли для каждой дозы ра
диации с целью оценки влияния лучевой терапии и
медикаментов на пролиферацию костного мозга.
Метафазный анализ
Гепаринизированные образцы крови были получе
ны от здоровых мужчин, не принимавших препараты
и не подвергавшихся облучению в течение послед
него месяца. Мы культивировали 0,4 мл цельной
крови в 4,5 мл PRMI1640 с добавлением 15% фе
тальной плазмы теленка, антибиотиков (пенициллин
и стрептомицин) и Lглутамина. В роли митогена был
использован раствор фитогемагглютинина (ФГА) в
концентрации 5 мкг/мл, который добавляли в кле
точные культуры после проведенной медикаментоз
ной и лучевой терапии.
За 1 ч перед γоблучением в дозе 3 Гр источником
излучения Co60 (73,7 сГр/мин) к лимфоцитам было
добавлено 100 мкмоль/л циметидина, ранитидина
или фамотидина.
Все образцы крови (как с добавлением медикамен
тов, так и без) были облучены за 1 ч до добавления
ФГА, то есть лимфоциты цельной крови облучались в
G0фазе клеточного цикла. Доза препаратов 100
мкмоль/л, используемая в этом исследовании, была
подобна дозе, применяемой в двух других исследо
ваниях, в которых изучались антирадикальные свой
ства этих препаратов. Через 48 ч после прохождения
фазы инициации к культуре добавили колхицина 2
мкг/мл на 2 ч для задержки развития клеток в мета
фазе. Клетки были собраны и обработаны гипотони
ческим раствором KCl в течение 10 мин, а затем фик
сированы смесью Карно. Мазки были приготовлены
высушиванием на воздухе и окрашены 5% раствором
Гимзы. В каждом из образцов 100 митозов анализи
ровали на наличие либо отсутствие хромосомных аб
бераций. Повреждения были классифицированы в
соответствии с международной цитогенетической но
менклатурой приобретенных хромосомных абер
раций (ISCN). Основные хромосомные абберации в
этом исследовании относились к хромосомному типу,
а именно — изохроматидные пробелы, изохрома
тидные поломки и хромосомные обмены, в основном
дицентрического типа. Частота изохроматидных про
белов была слишком низкой (около 1—1,5%), поэто
му они не учитывались при статистическом анализе.
Результаты
Результаты, полученные в ходе микронуклеарного
теста, продемонстрированы в табл. 1, результаты
метафазного анализа — на рис. 2. Как вытекает из
таблицы 1, доза γизлучения 2 Гр эффективно инду
цировала возникновение микронуклеарных ПХЭ
(МНПХЭ, 100,7 против 5,5 в группе контроля) и при
вела к уменьшению соотношения ПХЭ / (ПХЭ + НХЭ)
с 0,44 до 0,28. Предварительное лечение циметиди
ном обусловило значительное уменьшение количес
тва МНПХЭ, что было очевидно продемонстрировано
при дозе 15 мг/кг, в которой был показан КСД 1,61
(табл. 2). Ранитидин в дозах 2,5 и 5 мг/кг и фамоти
дин — 0,75 и 1,5 мг/кг более эффективно снижали
количество МНПХЭ. Эти результаты свидетельствуют
о том, что оба препарата более эффективны, чем ци
метидин, к тому же в меньших концентрациях. Пос
кольку в дозе 1,5 мг/кг фамотидин показывает такой
же эффект, что и ранитидин в дозе 5 мг/кг, можно
предположить, что фамотидин более эффективен в
снижении МНПХЭ, чем ранитидин. Однако цимети
дин, в отличие от фамотидина и ранитидина, приво
дит к увеличению соотношения ПХЭ / (ПХЭ + НХЭ),
что подразумевает снижение индуцированной ради
ацией цитотоксичности. КСД, измеренный для каж
дой из доз препарата, продемонстрирован в табл. 2
и показывает большее значение для фамотидина и
ранитидина при низких дозах.
Изучение метафазы облученных лимфоцитов in vivo
в дозе 3 Гр γизлучения в присутствии 100 ммоль/л
лекарств продемонстрировало результаты, подобные
таковым in vitro. Все препараты эффективно снижали
частоту γиндуцированных хромосомных аберраций
(см. рис. 2) с КСД 1,45—1,95. Фамотидин оказался
более эффективным, чем два других препарата —
КСД 1,95 (см. табл. 2).
Таблица 1. Количество микронуклеарных ПХЭ в НХЭ и соотношение ПХЭ / (ПХЭ + НХЭ)
в клетках костного мозга у мышей, облученных 2 Гр γ%излучения в присутствии различных доз
блокаторов гистаминовых Н2%рецепторов
Лечение
Контроль
МНПХЭ / 1500 ПХЭ
МННХЭ / 1500 ПХЭ
ПХЭ / (ПХЭ + НХЭ)
5,5 ± 1,37
4,93 ± 1,84
0,44 ± 0,025
γИзлучение 2 Гр
100,7 ± 9,06
6,35 ± 1,63
0,28 ± 0,03
Циметидин 7,5 + облучение
74,04 ± 5,56
5,90 ± 2,53
0,36 ± 0,04
Циметидин 15 + облучение
62,0 ± 4,06
5,20 ± 3,86
0,41 ± 0,03
Ранитидин 2,5 + облучение
55,67 ± 7,22
9,67 ± 2,6
0,16 ± 0,01
Ранитидин 5 + облучение
53,33 ± 4,7
9,33 ± 1,45
0,17 ± 0,02
Фамотидин 0,75 + облучение
64,3 ± 4,12
5,0 ± 0,14
0,28 ± 0,04
Фамотидин 1,5 + облучение
55,1 ± 7,1
5,4 ± 2,95
0,33 ± 0,02
Примечание. Дозы препаратов даны в мг/кг веса. Препараты применяли за два часа до облучения.
Сучасна гастроентерологія, № 6 (38), 2007 р.
23
К О Р П О Р АТ И В Н А І Н Ф О Р М А Ц І Я
Таблица 2. Значения КСД для циметидина,
ранитидина, фамотидина при воздействии
γ%излучения in vitro и in vivo
Препарат
Доза
КСД
7,5 мг/кг
1,35
15 мг/кг
1,61
7,5 мг/кг
1,81
In vivo
Циметидин
Ранитидин
15 мг/кг
1,89
7,5 мг/кг
1,56
15 мг/кг
1,95
Циметидин
100 мкмоль/л
1,45
Ранитидин
100 мкмоль/л
1,52
Фамотидин
100 мкмоль/л
1,95
Фамотидин
Рис. 2. Частота хромосомных аберраций
в лимфоцитах после γоблучения в присутствии
блокаторов гистаминовых Н2рецепторов
Обсуждение
Для лечения пептической язвы применяются такие
блокаторы гистаминовых Н2рецепторов, как циме
тидин, ранитидин и фамотидин. Кроме антацидных
свойств и угнетения секреции пепсина, они способ
ны захватывать гидроксильные радикалы. Эти ве
щества хорошо поглощают HОСl, синтезируемый
нейтрофилами из Сl— c помощью миелопероксидазы
(Ching u Coal). Исследования радиационного воздей
ствия показали, что свободные радикалы являются
факторами, реализующими непрямое действие ра
диации. Результаты, полученные для циметидина,
сопоставимы с результатами исследователей Кари
отта и Грува, которые обнаружили, что АЭТ умень
шает продукцию микронуклеаров в костном мозге
мышей при облучении их γлучами в дозе 0—2,5 Гр.
Однако эти авторы использовали значительно более
высокие дозы АЭТ (300 мг/кг) для получения радио
протекторного эффекта. В норме в костном мозге,
почках и печени млекопитающих содержатся такие
ферменты, как глутатионредуктаза и каталаза, кото
рые участвуют в продукции пероксида водорода.
Было показано, что ингибирование этих фермен
тов приводит к повышению образования микро
нуклеаров. Кроме того, лимфоциты CD4+ принимают
участие в индукции глутатионредуктазы и каталазы.
Гиффорд со своими коллегами показал, что цимети
дин повышает пролиферативные свойства лимфоци
тов. Это и многие другие исследования подтвержда
ют, что назначение циметидина до облучения приво
дит к ингибированию Тсупрессоров и повышает
пролиферацию CD4+лимфоцитов. Этот процесс
вызывает продукцию глутатионредуктазы и катала
зы, которые предотвращают повреждения ДНК и та
ким образом снижают изменения, вызванные радиа
цией. Как показано в табл. 2, сходный КСД, получе
ный in vitro (1,5) и in vivo (1,6), может быть показате
лем потенциального радиопротекторного действия
циметидина.
Ранитидин и фамотидин не оказывают иммуномо
делирующего влияния. Однако была показана их
способность захватывать радикалы кислорода. Эф
In vitro
фекты in vitro и in vivo для обоих препаратов были
одинаковыми, более того, небольшое количество
препарата проникает в костный мозг, а in vitro в мо
мент облучения его концентрация в межклеточном
пространстве очень высока. Уменьшение частоты
хромосомных аберраций лимфоцитов показывает,
что все препараты могут снижать повреждающее
действие радиации благодаря механизму захвата
радикалов. Кроме того, в этом исследовании было
продемонстрировано, что фамотидин более эффек
тивен, чем другие блокаторы гистаминовых Н2ре
цепторов (см. рис. 2), в соотношении КСД.
Был сделан вывод, что наличие атомов серы в
структуре является важным фактором, обусловлива
ющим их свойство захватывать радикалы (см. рис. 1).
Радиопротекторы, которые могут применяться паци
ентами, проходящими радиотерапию, работающими с
радиоактивными веществами, на ядерных полигонах
должны соответствовать следующим критериям:
обеспечивать хорошую защиту от острых и хро
нических радиационных повреждений (КСД > 1,5);
иметь форму для орального применения и обла
дать способностью быстрой абсорбции и распрост
ранения в органах и тканях;
не иметь значительных токсических побочных яв
лений;
быть доступными и недорогими;
быть химически стабильными, что облегчает их
использование и хранение.
Во всех исследованиях блокаторы гистаминовых
Н2рецепторов применялись в таблетированной
форме и имели широкое применение в клинической
практике для лечения пептической язвы без каких
либо значимых очевидных побочных явлений даже в
дозах, значительно превышающих терапевтические.
Эти свойства делают их кандидатами на использова
ние в качестве радиопротектора, особенно в процес
се радиотерапии пациентов, подверженных риску
поражения костного мозга.
Перевод с англ. Ольги Татаренко
J. Radial. Res.— 2003.— 44.— Р. 145—149.
24
Сучасна гастроентерологія, № 6 (38), 2007 р.