Разработка терапевтического средства на основе Escherichia coli, оценка безвредности и противорадиационной активности
- Авторы: Гайнутдинов Т.Р.1,2, Вагин К.Н.1,2
-
Учреждения:
- Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности
- Казанский (Приволжский) федеральный университет
- Выпуск: Том 64, № 2 (2024)
- Страницы: 157-171
- Раздел: Материалы VII Международной научно-практической конференции “Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения” (Томск, 21–22 марта 2023 г.)
- URL: https://bakhtiniada.ru/0869-8031/article/view/267005
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0869803124020059
- EDN: https://elibrary.ru/NBFYQE
- ID: 267005
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Представлены разработка, оценка безвредности и противорадиационной активности терапевтического средства на основе культуры Escherichia coli штаммов “ПЛ-6” и “КВ-1”. Для получения противорадиационного средства возбудитель колибактериоза выращивали на мясопептонном бульоне в условиях термостата при температуре 37°С в течение 3 сут. Выращенную взвесь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 50 мин, надосадочную жидкость сливали. Осадок доводили дистиллированной водой до 1 млрд в см3. Из выращенных культур готовили мазки и окрашивали их по Граму для определения чистоты и видовой принадлежности выращенной культуры. Приготовленную взвесь разливали в стерильные флаконы на 10, 50 или 100 см3, укупоривали их резиновыми пробками и обкатывали алюминиевыми колпачками, маркируя с указанием штамма, дозы облучения и даты. Облучение микробного материала проводили на γ-установке “Исследователь”, источник 60Со, мощность поглощенной дозы 1.028 Гр/сек, в диапазонах поглощенных доз от 7.5 до 30.0 кГр с междозовым интервалами 2.5 и 5.0 кГр. Степень инактивации γ-облученных культур E. coli определяли путем высева их на мясопептонный агар и термостатирования в течение 168 ч, регистрируя наличие или отсутствие роста микроорганизмов. Проведенными исследованиями установлено, что сроки и степень роста облученных культур E. coli штаммов “ПЛ-6” и “КВ-1” находятся в прямой зависимости от дозы радиационного воздействия, их полная инактивация наступает при облучении в дозе 25.0 кГр. Дальнейшие исследования показали, что разработанный биопрепарат, полученный на базе E. coli, стерилен, ареактогенен, нетоксичен и безвреден. Механизм формирования радиорезистентности организма на фоне применения противорадиационных средств на основе E. coli штаммов «ПЛ-6» и «КВ-1» заключался в восстановлении гематологических, биохимических и иммунных показателей, что способствовало сохранению от 66.7 до 83.3٪ летально облученных животных.
Ключевые слова
Полный текст
Ядерные взрывы и радиационные аварии приводят к одновременному или последовательному воздействию на организм сочетанного (внешнего и внутреннего облучения) и комбинированного (радиационно-термического, радиационно-биологического поражения) излучений, в результате которого возникает тяжело протекающий процесс, ведущий к необратимым патологическим изменениям в живом организме [1, 2].
Результатом воздействия ионизирующего излучения на организм являются поражение костномозгового кроветворения и лимфопоэза, в результате чего происходит опустошение иммунокомпетентных клеток, поражаются клеточные и гуморальные звенья иммунной системы. Динамика лимфоцитов после применения воздействия γ-облучения малыми дозами является изменчивым процессом, мгновенно реагирующим и сохраняющим постоянство. Продолжая наблюдения через год, З.А. Воронцова и В.В. Зюзина (2011) [3] обнаружили повышение числа стромальной и инраэпителиальной клеточной популяции. Согласно литературным данным, у людей, подвергавшихся радиационному воздействию в различные сроки, возникают повреждения иммунной системы организма [4]. Последствия лучевой терапии высоких доз проявляются раньше, чем при воздействии низкими дозами. При действии высоких доз часть лимфоцитов погибают в течение двух дней, открывая ворота различным инфекциям. Исследованиями Е.I. Tоlstуkh еt аl. (2013) [5] показано, что усиление аутоиммунных процессов, изменения иммунологических реакций возникают в результате гипоплазии лимфатических узлов.
О.А. Слюсарева, З.А. Воронцова (2010) [6] отмечают, что тяжесть лучевых поражений определяется скоростью обновления и радиочувствительностью клеток. Повышенная чувствительность клеток к воздействию ионизирующего излучения и нарушение индукции адаптивного ответа в клетках являются проявлением нестабильности генома [7, 8].
Интенсивное развитие радиационной иммунологии, в том числе иммунотерапии и иммунопрофилактики, определило одно из основных направлений: разработку средств терапии при лучевой болезни, способных снижать летальные эффекты ионизирующего излучения, не вызывая в организме при этом побочного действия [9, 10].
Наши предыдущие исследования по изучению противорадиационных средств на основе микроорганизмов показывают их высокую эффективность при терапии лучевой болезни [11].
Механизм формирования радиорезистентности организма на фоне применения препаратов микробной природы реализовался путем усиления эндогенной продукции интерлейкинов (ИЛ-1β, ИЛ-2, ИЛ-3, ИЛ-6), колониестимулирующего фактора (КСФ), туморнекротического фактора (ТНФ-α) [12, 13], которые регулируют гомопоэз, преодолевают миелосупрессию, обеспечивая повышение выживаемости животных [14, 15].
В последнее время для раннего терапевтического эффекта наблюдается смещение акцента в сторону привлечения биологических факторов противолучевой защиты, а именно использование микроорганизмов кишечно-тифозной группы (E. сoli и др.) [16, 17], обладающих длительным защитным свойством и без проявления побочных эффектов.
Метаболиты кишечной палочки обеспечивают пролонгированную радиорезистентность у летально облученных животных. Микроорганизмы-продуценты при выращивании их на жидкой питательной среде — мясопептонном бульоне (МПБ) — выделяют уникальный набор продуктов метаболизма (бактериоцины, аминокислоты, пробиотические компоненты, лизоцим, ферменты, гормоны, полипептиды), которые обладают антитоксическим, антибактериальным, метаболизмкорригирующим и иммуномодулирующим эффектами, обеспечивая устойчивость макроорганизма к стресс-факторам. Эшерихии в процессе своей жизнедеятельности выделяют антибактериальные вещества (колицины), фермент каталазу и аминокислоты [18].
Вышесказанное стало основанием для разработки средства на основе эшерихий для терапии острой лучевой болезни (ОЛБ), соответственно, целью наших исследований стала разработка способа получения терапевтического средства на основе Escherichia coli, оценка его безвредности и противорадиационной активности.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДИКА
Противорадиационное средство микробного происхождения получали, используя производственный штамм Escherichia coli штамм (шт.) “ПЛ-6” (эшерихиозной диареи поросят, полученный из коллекции музея штаммов ФГБНУ “ФЦТРБ-ВНИВИ”) и патогенный штамм Escherichia coli шт. “КВ-1” (эшерихиозной диареи телят, полученный из коллекции музея штаммов ФГБНУ “ФЦТРБ-ВНИВИ”). Культуры выращивали на мясопептонном бульоне (МПБ), термостатировали при температуре 37°С в течение 3 сут. Выращенную взвесь центрифугировали при 3000 об/мин в течение 40–50 мин, надосадочную жидкость декантировали, осадок доводили дистиллированной водой по стандарту мутности им. Л.А. Тарасевича до 10 ед. (1 млрд/см3). Из выращенных культур готовили мазки и окрашивали их по Граму для определения чистоты и видовой принадлежности выращенной культуры.
Приготовленную взвесь разливали в стерильные флаконы на 10, 50 или 100 см3, укупоривали их резиновыми пробками и обкатывали алюминиевыми колпачками, маркируя с указанием штамма, дозы облучения и даты.
Облучение микробного материала проводили на γ-установке “Исследователь” (Россия), источник 60Со, мощность поглощенной дозы 1.028 Гр/сек, в диапазонах поглощенных доз от 7.5 до 30.0 кГр с междозовым интервалами 2.5 и 5.0 кГр.
Степень инактивации γ-облученных культур E. coli определяли путем высева их на мясопептонный агар (МПА), выращивали в условиях термостата в течение 168 ч, регистрируя наличие или отсутствие роста микроорганизмов.
Из выращенных культур делали мазки, окрашивали по Граму, микроскопировали под иммерсией с 90-кратным увеличением.
Облученные культуры подвергали микробиологическому анализу, для чего делали серийные разведения в стерильном фосфатном буфере и анализировали с помощью стандартных процедур путем пересева на чашки Петри с МПА. Последние инкубировали в течение 24 ч при 37°С перед подсчетом колоний на трех чашках Петри с 30–300 колониями и подсчитывали с помощью автоматического счетчика колоний New Brunswick Scientific Rietran II R, среднее число рассчитывали для каждого образца. Рост и концентрацию вышеуказанных штаммов на питательных средах определяли по оптической плотности с помощью прибора фотоэлектроколориметра ФЭК-56М (светофильтр с длиной волны 540 нм).
Радиоинактивированные в дозе 30.0 кГр культуры E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1” использовали в качестве противорадиационных средств, в первой серии опытов определяли стерильность в соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 28085-2013 [19], путем высева испытуемого средства на питательные среды.
В следующей серии опытов проводили исследования по установлению оптимальной лечебной дозы облученных дозе 30 кГр культур E. coli шт. “КВ-1” и “ПЛ-6”. Опыты проводили на 120 белых мышах (аутбредные нелинейные мыши, получены из научно-вспомогательного виварного подразделения ФГБНУ ФЦТРБ-ВНИВИ) обоего пола массой 18–20 г, разделенных на 12 групп, по 10 животных в каждой. Животных подвергали воздействию облучения в дозе 7.7 Гр (ЛД80/30) и через 3 сут после облучения однократно подкожно вводили испытуемые лечебное средство по следующей схеме: 1-я группа — 0.1 см3 (E. coli шт. “КВ-1”), 2-я — 0.2 см3 (E. coli шт. “КВ-1”), 3-я — 0.3 см3 (E. coli шт. “КВ-1”), 4-я — 0.4 см3 (E. coli шт. “КВ-1”), 5-я — 0.5 см3 (E. coli шт. “КВ-1”), 6-я — 0.1 см3 (E. coli шт. “ПЛ-6”), 7-я — 0.2 см3 (E. coli шт. “ПЛ-6”), 8-я — 0.3 см3 (E. coli шт. “ПЛ-6”), 9-я — 0.4 см3 (E. coli шт. “ПЛ-6”), 10-я — 0.5 см3 (E. coli шт. “ПЛ-6”). Облученным белым мышам 11-й группы и необлученным 12-й группы средства не вводили, они служили контролем облучения и биологическим контролем соответственно. Оценку результатов исследований проводили по выживаемости животных.
В третьей серии опытов определяли реактогенность, безвредность и токсичность испытуемых средств в соответствии с Межгосударственным стандартом ГОСТ 31926-2013 [20]. Перед проведением испытаний из флаконов облученных дозой 30 кГр культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1” готовили смешанную пробу, отбирая из них по 32.5 см3 средства, и переносили в стерильный флакон, перед применением содержимое флакона тщательно перемешивали.
Для определения реактогенности опыты проводили на 20 белых мышах обоего пола живой массой 18–21 г, разделенных по принципу аналогов на две группы, по 10 животных в каждой. Животным 1-й группы исследуемое средство вводили в дозе 2×108 микробных клеток (м.к.) на особь в объеме 0.2 см3 однократно подкожно. Животным 2-й группы испытуемый образец не вводили, они служили биологическим контролем. Оценку местного действия осуществляли на основании данных ежедневных 7-суточных наблюдений.
Согласно вышеуказанному регламентирующему документу ГОСТ 31926-2013, проводили оценку безвредности и токсичности радиоинактивированных в дозе 30.0 кГр культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1”. Опыты проводили на 110 здоровых белых мышах обоего пола массой 19–21 г, разделенных на 11 групп, по 10 животных в каждой. Перед испытанием смешанную культуру перемешивали и в разных концентрациях вводили животным в объемах 0.1 см3 (1×108 микробных клеток на особь (м.к./особь)) — 1-я группа, 0.2 см3 (2×108 м.к./особь) — 2-я, 0.3 см3 (3×108 м.к./особь) — 3-я, 0.4 см3 (4×108 м.к. особь) — 4-я, 0.5 см3 (5×108 м.к./особь) — 5-я, 0.6 см3 (6×108 м.к./особь) — 6-я, 0.7 см3 (7×108 м.к./особь) — 7-я, 0.8 см3 (8×108 м.к./особь) — 8-я, 0.9 см3 (9×108 м.к./особь) — 9-я, 1.0 см3 (1×109 м.к./особь) — 10-я группа, животным 11-й группы испытуемое средство не вводили, они служили биологическим контролем.
Полученные терапевтические средства в дальнейшем использовали в качестве лечебного средства при острой лучевой болезни.
Опыты по использованию полученных на 1-м этапе работы лечебных средств на основе культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1” проводили на белых мышах и крысах обоего пола с живой массой 18–20 и 180–200 г соответственно.
Внешнее тотальное облучение животных проводили на γ-установке “Пума” с мощностью экспозиционной дозы 5.38 Р/мин (2.31×10-5 А/кг): белых мышей в дозе 7.9 Гр, крыс – 8.0 Гр.
В качестве контрольного препарата использовали противолучевую сыворотку (ПРЛС) с известным защитным эффектом [21].
Эксперименты по оценке противолучевой эффективности разработанных средств лечения проводили на 30 белых мышах, разделенных на пять групп, по шесть животных в каждой. При этом животных первых четырех групп подвергали воздействию γ-облучения в летальной дозе — 7.9 Гр, а животных 5-й группы не облучали и не лечили — они служили биологическим контролем.
Лечение облученных животных с использованием испытуемых средств проводили по следующей схеме. Облученным в дозе 7.9 Гр животным 1-й группы через 3 сут после облучения однократно подкожно в дозе 1×1010 м.к./кг вводили облученный в дозе 30 кГр E. coli шт. “ПЛ-6”; 2-й — в аналогичных условиях вводили облученный в дозе 30 кГр E. coli шт. “КВ-1”; 3-й — лечебное средство ПРЛС подкожно в дозе 50.0 мг/кг (в объеме 0.1 см3); 4-я — контроль облучения; 5-я — биологический контроль.
За опытными и контрольными животными вели ежедневное наблюдение, учитывали клинический статус, выживаемость, рассчитывали среднюю продолжительность жизни (СПЖ) павших животных.
На втором этапе работы для подтверждения полученных на белых мышах данных по оценке терапевтической активности испытуемых средств проводили серию опытов на другом виде лабораторных животных — белых крысах. В опытах были использованы 30 белых крыс, разделенных на пять групп по шесть животных в каждой. При этом животных первых четырех групп подвергали γ-облучению в летальной дозе (8.0 Гр), животных 5-й группы не облучали и не лечили — они служили биологическим контролем.
Лечение облученных белых крыс с использованием испытуемых средств проводили по следующей схеме. Облученным в дозе 8.0 Гр животным 1-й группы через 3 сут после облучения однократно подкожно в дозе 2×109 м.к./особь в объеме 2.0 см3 вводили лечебное средство на основе E. coli шт. “ПЛ-6”, облученного в дозе 30 кГр; 2-й в аналогичных условиях — E. coli шт. «КВ-1», облученный в дозе 30 кГр; 3-й в аналогичных условиях — ПРЛС подкожно в дозе 50 мг/кг (в объеме 1.0 см3); 4-я — служила контролем облучения; 5-я — биологическим контролем.
Наблюдение за опытными и контрольными животными вели ежедневно в течение 30 дней, изучали клинические (общее состояние, выживаемость, средняя продолжительность жизни павших животных), гематологические показатели (содержание форменных элементов периферической крови, уровень гемоглобина, общего белка), состояние клеточных (содержание Т- и В-лимфоцитов) факторов иммунитета, уровень малонового диальдегида. Кровь для исследований у животных отбирали из хвостовой вены в области средней трети хвостовых позвонков на 3-и, 7-е, 14-е, 21-е, 28-е сутки после облучения.
Иммунный статус животных определяли по состоянию клеточного и гуморального иммунитета. Состояние клеточного (Т-, В-лимфоциты) звеньев иммунитета оценивали по методу разеткообразования, который основан на взаимодействии мембранных рецепторов Т- и В-лимфоцитов с эритроцитами, что при микроскопировании визуально определяется в виде розеткообразования, когда к поверхности лимфоцитов присоединены три и более эритроцитов. С помощью варьирования режимов розеткообразования идентифицируются Т- и В-лимфоциты с определенными свойствами, отражающие дифференцированность и функциональную принадлежность. Для определения регуляторных субпопуляций использовали нагрузочные тесты с теофиллином. Теофиллинрезистентные лимфоциты составили субпопуляцию Т-лимфоцитов, обладающих хелперной активностью, а теофиллинчувствительные — супрессорной активностью. Для получения данных использовали метод розеткообразования с эритроцитами барана для Т-клеток, а для получения В-клеток применяли метод ЕАС-розеток. Количество 0-клеток, не имеющих ни Т-, ни В-маркеров, определяли расчетным методом по формуле: 0-клетки ٪ = 100٪ – (Е-РОК ٪ + МРОК ٪) [22].
О степени интенсивности процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) судили по накоплению вторичных продуктов ПОЛ — малонового диальдегида (МДА), реакция которого с 2-тиобарбитуровой кислотой (ТБК) положена в основу одного из самых распространенных методов изучения ПОЛ в биологических системах (М.С. Гончаренко и А.М. Латинова [23] в модификации В.А. Гурьяновой и Е.И. Трошина [24]). Количественные методы определения ПОЛ регистрировали по разности в концентрации радикальных предшественников (по изменению оптической плотности) до и после их окислительной деградации.
Проведение экспериментов на лабораторных животных осуществляли с использованием регламентированных и описанных в научной литературе методов и способов гуманного отношения к животным в соответствии с законодательством и правовыми актами РФ, Хельсинкской Декларации (1969), рекомендации комитета по этике ВОЗ (Протокол ЛЭК № 11 от 28 февраля 2023 г.).
Полученный в ходе экспериментов цифровой материал гематологических и иммунологических исследований подвергали статистической обработке с использованием общепринятых методов, степень достоверности различий между сравнительными показателями определяли по критерию Стьюдента, а выживаемость животных — по точному критерию Фишера. Цифровые данные, полученные в эксперименте, обработаны биометрически на персональном компьютере с использованием прикладной программы GraphPadPrismv 8.0.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Проведенными исследованиями показано, что сроки и степень роста облученных культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1“ находятся в прямой зависимости от дозы радиационного воздействия, их полная инактивация наступает при облучении в дозе 25.0 кГр (табл. 1).
Таблица 1. Интенсивность роста облученной культуры E. coli штамм “ПЛ-6” на мясопептонном агаре
Table 1. Growth rate of irradiated E. coli culture strain “PL-6” on meat-peptone agar
Доза облучения, кГр | Интенсивность роста, ч | ||||||
24 | 48 | 72 | 96 | 120 | 144 | 168 | |
7.5 | + | ++ | ++ | ++ | +++ | +++ | +++* |
10.0 | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | +++* |
12.5 | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | +++* |
15.0 | + | + | + | + | ++ | ++ | ++* |
17.5 | + | + | + | + | + | ++ | ++* |
20.0 | — | + | + | + | + | + | ++* |
25.0 | — | — | — | — | — | — | — |
30.0 | — | — | — | — | — | — | — |
Контроль (необлученная культура) | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++* |
Примечание. (–) — отсутствие роста; (+) — слабый рост; (++) — умеренный рост; (+++) — обильный рост; (*) — сделан мазок. |
Данные табл. 1 показывают, что культура E. coli шт. “ПЛ-6” устойчива к воздействию ионизирующей радиации. γ–Облучение в дозе от 7.5 до 12.5 кГр сдерживает рост в течение суток после посева. Облучение их в дозе 15.0 и 17.5 кГр ингибирует развитие культуры, проявляющееся в слабом росте в первые 4 и 5 сут после посева. При воздействии облучения в дозе 20.0 кГр рост появляется на 2-е сут и идет слабо от 48 до 144 ч после посева. На 6-е сут после посева обильный рост наблюдался у образцов, облученных в дозах 7.5 и 15.0 кГр, умеренный — при дозах 15.0 и 17.5 кГр и слабый — при дозе 20.0 кГр, отсутствие — при дозах 25.0 и 30.0 кГр.
Результаты параллельных радиомикробиологических исследований с использованием вирулентного шт. E. coli “КВ-1” представлены в табл. 2.
Таблица 2. Интенсивность роста облученной культуры E. coli штамм “КВ-1” на мясопептонном агаре
Table 2. Growth rate of irradiated E. coli culture strain “KV-1” on meat-peptone agar
Доза облучения, кГр | Интенсивность роста, ч | ||||||
24 | 48 | 72 | 96 | 120 | 144 | 168 | |
7.5 | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++ | +++* |
10.0 | + | + | ++ | ++ | ++ | ++ | +++* |
12.5 | + | + | + | ++ | ++ | ++ | ++* |
15.0 | + | + | + | + | + | + | ++* |
17.5 | — | + | + | + | + | + | ++* |
20.0 | — | — | + | + | + | + | +* |
25.0 | — | — | — | — | — | — | — |
30.0 | — | — | — | — | — | — | — |
Контроль (необлученная культура) | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++ | +++* |
Примечание. (–) — отсутствие роста; (+) — слабый рост; (++) — умеренный рост; (+++) — обильный рост; (*) — сделан мазок. |
Данные, приведенные в табл. 2, свидетельствуют о том, что E. coli шт. “КВ-1” менее устойчив к воздействию γ-лучей, чем “ПЛ-6”, что выражается в более отчетливом угнетении роста культуры в первые сутки после посева облученного в дозах от 7.5 до 15.0 кГр материала, умеренном — при дозе 7.5 кГр и обильном — в контрольном образце. Облучение в диапазонах доз от 6 сут после посева, 17.5 кГр — от 48 до 144 ч, 20.0 кГр — от 72 до 144 ч. На 7-е сут выращивания культуры, подвергнутой облучению в дозах 7.5 и 10 кГр, наблюдали обильный рост, в пробах, облученных от 12.5 до 17.5 кГр, — умеренный рост и в дозе 20.0 кГр — слабый. Отсутствие роста отмечено в пробах, облученных в дозах 25.0 и 30.0 кГр.
При микроскопии мазков, сделанных из необлученных и облученных в разных диапазонах дозах культур E. coli шт. “КВ-1” и “ПЛ-6” выявили грамотрицательные, неспорообразующие палочки, располагающиеся в мазках одиночно.
Для определения контаминации микроорганизмами и грибами смешенную радоинактивированную культуру высевали на жидкие питательные среды: Сабуро, МПБ и МППБ (среда Китта–Тароцци) и на твердые питательные среды: Сабуро, МПА. На посев использовали по три пробирки и две чашки Петри с питательной средой на каждую пробу, в которые вносили по 1.0 см3 испытуемых лекарственных средств. Из отобранных флаконов в среду Китта–Тароцци высевали по 1.0 см3 в две пробирки вместимостью 10–12 см3 и по 5 см3 в два флакона объемом 100 см3. Для определения контаминации микоплазмами каждую пробу средства по 10 см3 вносили в 100 см3 флаконы с жидкой средой Хейфлика, а также по 0.2 см3 на четыре чашки Петри с аналогичной твердой питательной средой.
Пробирки и флаконы с посевами на всех средах, кроме среды Сабуро, выдерживали в термостате при температуре 37°С, среду Хейфлика — в микроаэрофильных условиях (в атмосфере азота, содержащего 5–10٪ диоксида углерода), а среду Сабуро — при комнатной температуре (22.5 ± 2.5)°C, в течение 14 сут, за исключением жидкой среды Хейфлика, инкубировали 20-21 день. Одновременно в тех же условиях инкубировали по одному флакону, содержащему 100 см3 , и по две чашки Петри со средой Хейфлика — контроль стерильности питательной среды.
На 3-й день после посева проводили пересев материала от каждой жидкой среды Хейфлика в количестве не менее 0.2 см3 на две чашки Петри каждой твердой указанной среды. Пересев повторяли на 7, 14 и 20-й дни испытания. Пересевы инкубировали в микроаэрофильных условиях (используя прибор анаэростат) в течение 21 дня.
По истечении 14 сут наблюдения в изучаемых жидких и твердых питательных средах роста отмечено не было. Согласно регламентированному стандарту ГОСТ 28085-2013 [19], делали пересев из указанных сред на МПБ, среду Китта–Тароцци, жидкую и твердую среду Сабуро в тех же объемах и условиях, что и при посеве, вторичные посевы выдерживали в течение 14 сут.
По истечении периода наблюдений роста микроорганизмов, грибов и микоплазм отмечено не было, что свидетельствует об их стерильности.
Результаты проведенных опытов по установлению оптимальной лечебной дозы лечебных средств на основе культур E. coli шт. “КВ-1” и “ПЛ-6”, облученных дозой 30 кГр, показали, что выживаемость летально облученных белых мышей в 1-й группе составляла 60٪, во 2-й — 70٪, в 3-й — 70٪, в 4-й — 70٪, в 5-й — 60٪, в 6-й — 50٪, в 7-й — 60٪, в 8-й — 60٪ , в 9-й — 60٪, в 10-й — 50٪ , в 11-й — 20٪ и в 12-й — 100٪.
Таким образом, оптимальная лечебная доза разрабатываемого противорадиационного лечебного средства — 0.2 см3, которая содержит 2×108 м.к. E. coli. В пересчете на 1 кг живой массы доза средства составляет 0.1×109 м.к./кг.
Проведенными клиническими испытаниями доказано, что разработанные лечебные средства на основе культур E. coli шт. “КВ-1” и “ПЛ-6”, облученных дозой 30 кГр, не обладают реактогенной активностью. При ежедневном визуальным наблюдении у животных, которым применяли лечебные средства в указанных дозах (2×108 м.к./особь в объеме 0.2 см3), никаких реакций не выявлено: животные были активны, охотно принимали корм и воду, адекватно реагировали на естественные раздражители.
Результаты проведенных опытов по определению токсичности показали, что испытуемые инактивированные γ-облучением в дозе 30.0 кГр бактериальные культуры E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1” при подкожном введении в объемах от 0.1 до 1.0 см3, содержащие от 100 млн до 1 млрд м. к., не оказывали неблагоприятного воздействия на животных, не вызывали гибели их в течение 14 сут наблюдения, т. е. предлагаемые лечебные средства не токсичны, а также в ходе исследований доказано, что данные биопрепараты безвредны, так как введение их опытным животным в 2–4-кратной дозе не вызывало никаких изменений клинических признаков и гибели животных в течение периода наблюдения (14 сут).
Результаты опытов по изучению противорадиационной эффективности разработанных лечебных средств на основе облученных культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1” представлены в табл. 3.
Таблица 3. Терапевтические свойства разработанных биопрепаратов в опытах на белых мышах, n = 6
Table 3. Therapeutic properties of the developed biological products in experiments on white mice, n = 6
Группа опыта | Лечебное средство | Доза препарата на особь | Способ применения | Степень тяжести болезни | СПЖ, cут | Выживаемость, % |
1 | E. coli штамм “ПЛ-6” — 30 | 2×108 м.к. | 1-кратно п/к | тяжелая | 10.0 | 50.0 |
2 | E. coli штамм “КВ-1” — 30 | 2×108 м.к. | 1-кратно п/к | тяжелая | 13.0 | 66.7* |
3 | ПРЛС | 1.0 мг | 1-кратно п/к | тяжелая | 10.0 | 50.0 |
4 | Контроль облучения | — | — | крайне тяжелая | 9.8 | 0 |
5 | Биологический контроль | — | — | — | — | 100 |
Примечание. Статистически значимое различие по отношению к группе контроля облучения при * — p < 0.05 по точному критерию Фишера; СПЖ — средняя продолжительность жизни; ПРЛС — противолучевая сыворотка; 1-кратно — однократное введение; п/к — подкожно; 1-я группа — облучение животных в дозе 7.9 Гр и через 3 сут после воздействия, однократно подкожно в дозе 1×1010 м.к./кг введение облученной в дозе 30 кГр культуры E. coli штамм “ПЛ-6”; 2-я группа — облучение животных в дозе 7.9 Гр, через 3 сут после воздействия, однократно подкожно в дозе 1×1010 м.к./кг введение облученной в дозе 30 кГр культуры E. coli штамм “КВ-1”; 3-я группа — облучение животных в дозе 7.9 Гр, через 3 сут после воздействие введение ПРЛС подкожно в дозе 1.0 мг/особь (в объеме 0.1 см3); 4-я группа — контроль облучения; 5-я группа — биологический контроль. |
Из представленных в табл. 3 данных видно, что полученные потенциальные противорадиационные микробные средства на основе E. coli оказывали противорадиационную активность. Из них лечебное средство на основе E. coli шт. “ПЛ-6” и контрольный препарат ПРЛС (варианты 1, 3) обеспечивали 50٪-ную выживаемость, одно средство на основе E. coli шт. “КВ-1” (вариант 2) — обладало максимальной противорадиационной активностью, вылечивая животных от крайне тяжелой степени ОЛБ в 66.7٪ случаев (р = 0.038, р < 0.05 по отношению к группе контроля облучения).
У животных группы контроля облучения (4-я группа) наблюдалось острая лучевая болезнь (ЛД100/30) крайне тяжелой степени со 100٪-ной летальностью облученных животных при средней продолжительности жизни павших мышей 9.8 сут. Применение испытуемых средств оказывало модифицирующее действие на течение, степень тяжести, исход болезни и выживаемость животных.
Установлено, что однократное подкожное введение радиоинактивированного γ-лучами возбудителя колибактериоза, облученного в дозе 30 кГр (1-я, 2-я группа), а также ПРЛС (3-я группа) значительно облегчали течение ОЛБ, степень ее проявления, срок продолжительности жизни (СПЖ), выживаемость животных. Показано, что применение указанных средств переводит крайне тяжелое течение острой лучевой болезни в тяжелое, увеличивая выживаемость от 50 до 66.6٪ и срок продолжительности жизни — от 10 до 17 сут, что превышает контрольный уровень до 1.7 раза.
Результаты второго этапа работы по оценке терапевтической активности испытуемых средств, проведенные на белых крысах, представлены в табл. 4.
Таблица 4. Выживаемость облученных белых крыс, подвергнутых лечению разработанными биопрепаратами на основе облученных культур E. coli штаммов “ПЛ-6” и “КВ-1”, n = 6
Table 4. Survival rate of irradiated white rats treated with developed biologics based on irradiated cultures of E. coli strains “PL-6” and “KV-1”, n = 6
Группа опыта | Лечебное средство | Доза препарата на особь | Способ применения | Степень тяжести болезни | СПЖ, сут | Выживаемость, % |
1 | E. coli штамм “ПЛ-6” — 30 | 2×109 м.к. | 1-кратно п/к | тяжелая | 12.5 | 66.7 |
2 | E. coli штамм “КВ-1” — 30 | 2×109 м.к. | 1-кратно п/к | средняя | 14.0 | 83.3* |
3 | ПРЛС | 10.0 мг | 1-кратно п/к | тяжелая | 11.5 | 66.7 |
4 | Контроль облучения | — | — | тяжелая | 6.4 | 16.7 |
5 | Биологический контроль | — | — | — | — | 100 |
Примечание. Статистически значимое различие по отношению к группе контроля облучения при * — p < 0.05 по точному критерию Фишера; СПЖ — средняя продолжительность жизни; ПРЛС — противолучевая сыворотка; 1-кратно — однократное введение; п/к — подкожно; 1-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр и через 3 сут после воздействия, однократно подкожно в дозе 2×109 м.к./особь (в объеме 2.0 см3) введение облученной в дозе 30 кГр культуры E. coli штамм “ПЛ-6”; 2-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр, через 3 сут после воздействия, однократно подкожно в дозе 2×109 м.к./особь (в объеме 2.0 см3) введение культуры E. coli штамм “КВ-1” облученной в дозе 30 кГр; 3-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр, через 3 сут после воздействия введение ПРЛС подкожно в дозе 10 мг/особь (в объеме 1.0 см3); 4-я группа — контроль облучения; 5-я группа — биологический контроль. |
Из представленных в табл. 4 данных видно, что острая лучевая болезнь у крыс 4-й группы, которым лечебные средства не применяли, протекала тяжело в костномозговой форме с падежом животных на 2, 4, 6, 9, 11-е сут со СПЖ 6.4 сут, выживаемость животных в данной группе составила 16.7٪.
Применение лечебных средств приводило к облегчению течения ОЛБ, переводя тяжелую степень болезни в среднюю и значительно увеличивая СПЖ павших белых крыс.
При применении разработанного лечебного средства E. coli шт. “ПЛ-6”-30 и контрольного препарата (ПРЛС) (1-я, 3-я группа) оказывало облегчающее действие на течение острой лучевой болезни, значительно повышая выживаемость животных до 66.7 ٪ при СПЖ до 11.5–12.5 сут.
Наиболее высоким противорадиационным свойством обладало средство микробного происхождения: радиоинактивированный возбудитель колибактериоза, облученный в дозах 30 кГр (2-я группа), модифицирующий тяжелую степень течения болезни в среднюю, увеличивая выживаемость до 83.3٪, а также СПЖ павших животных до 14 сут, что значительно превышало показатели контрольных животных (р = 0.03, р < 0.05 по отношению к группе контроля облучения).
Общее состояние крыс группы биологического контроля в течение всего срока исследований (30 сут) было удовлетворительным. Они адекватно реагировали на внешние раздражители, активно передвигались по клетке, хорошо поедали корм. Кожный покров был гладким и блестящим. Случаев гибели не наблюдалось.
В табл. 5 и 6 представлены результаты исследования периферической крови γ-облученных и леченных белых крыс разработанными биопрепаратами на основе облученных культур E. coli шт. “ПЛ-6” и “КВ-1”.
Таблица 5. Показатели крови белых крыс в разные сроки после γ-облучения и лечения, n = 6
Table 5. Blood parameters of white rats at different times after gamma irradiation and treatment, n = 6
Срок после облучения, сут | Группа опыта | Показатели | ||||
гемоглобин, г/л | эритроциты, 1012/л | лейкоциты, 109/л | гематокрит, % | общий белок, г/л | ||
3 | 1 | 123.67 ± 3.51 | 6.72 ± 0.36 | 4.28 ± 0.23*** | 35.83 ± 0.82 | 66.33 ± 0.23** |
2 | 125.33 ± 3.56 | 6.77 ± 0.38 | 4.47 ± 0.29*** | 35.50 ± 0.47* | 65.95 ± 0.52** | |
3 | 121.60 ± 2.53* | 6.70 ± 0.35 | 4.12 ± 0.22*** | 35.50 ± 0.47* | 66.02 ± 0.28*** | |
4 | 119.40 ± 3.14** | 6.67 ± 0.37 | 3.67 ± 0.37*** | 33.33 ± 0.73*** | 63.12 ± 0.31*** | |
5 | 128.83 ± 2.27 | 6.83 ± 0.52 | 9.67 ± 0.37 | 36.67 ± 0.23 | 69.83 ± 0.87 | |
7 | 1 | 116.00 ± 5.51* | 6.88 ± 0.42 | 4.33 ± 0.30*** | 36.67 ± 0.46 | 69.50 ± 0.47 |
2 | 116.83 ± 4.27* | 7.00 ± 0.43 | 4.50 ± 0.31*** | 36.83 ± 0.44 | 69.85 ± 0.34 | |
3 | 115.50 ± 4.21** | 6.83 ± 0.42 | 4.18 ± 0.38*** | 36.17 ± 0.66 | 68.28 ± 0.93 | |
4 | 110.50 ± 4.99** | 6.45 ± 0.56 | 3.72 ± 0.37*** | 34.17 ± 0.44** | 61.28 ± 0.74*** | |
5 | 129.67 ± 2.59 | 7.00 ± 0.40 | 9.83 ± 0.44 | 36.33 ± 0.37 | 69.50 ± 1.29 | |
14 | 1 | 113.83 ± 4.28* | 6.41 ± 0.31 | 3.93 ± 0.22*** | 32.50 ± 0.47*** | 66.98 ± 0.74*** |
2 | 114.67 ± 3.09** | 6.65 ± 0.41 | 4.13 ± 0.09*** | 32.83 ± 0.34*** | 67.02 ± 0.58*** | |
3 | 113.67 ± 3.47** | 6.20 ± 0.33 | 3.80 ± 0.19*** | 32.17 ± 0.34*** | 66.95 ± 0.85** | |
4 | 109.17 ± 2.03*** | 6.03 ± 0.35* | 3.05 ± 0.42*** | 28.17 ± 0.66*** | 58.78 ± 0.52*** | |
5 | 126.50 ± 1.83 | 7.17 ± 0.34 | 10.50 ± 0.24 | 36.17 ± 0.72 | 70.67 ± 0.54 | |
21 | 1 | 114.00 ± 2.48*** | 6.67 ± 0.39 | 5.87 ± 0.23*** | 36.83 ± 0.44 | 69.15 ± 0.34 |
2 | 114.83 ± 2.37** | 6.72 ± 0.38 | 5.92 ± 0.24*** | 36.92 ± 0.50 | 69.52 ± 0.47 | |
3 | 113.87 ± 1.51*** | 6.48 ± 0.43 | 5.70 ± 0.38*** | 36.50 ± 0.47 | 68.78 ± 0.50 | |
4 | — | — | — | — | — | |
5 | 129.00 ± 2.81 | 6.83 ± 0.44 | 10.33 ± 0.37 | 36.50 ± 0.68 | 70.02 ± 0.94 | |
28 | 1 | 117.17 ± 1.43** | 6.74 ± 0.46 | 7.00 ± 0.43*** | 36.05 ± 0.29 | 69.28 ± 0.41 |
2 | 117.50 ± 2.35 | 6.92 ± 0.43 | 7.07 ± 0.45*** | 36.13 ± 0.59 | 69.67 ± 0.48 | |
3 | 116.50 ± 1.74** | 6.66 ± 0.39 | 6.93 ± 0.38*** | 35.83 ± 0.52 | 69.25 ± 0.68 | |
4 | — | — | — | — | — | |
5 | 128.67 ± 3.16 | 7.00 ± 0.40 | 10.17 ± 0.44 | 36.17 ± 0.34 | 70.25 ± 0.34 | |
Примечание. Данные представлены в виде: среднее арифметическое ± средняя квадратическая ошибка (M ± m). Статистически значимое различие по отношению к контрольной 5 группе при * — p < 0.05, ** — p < 0.01, *** — р < 0.001 по критерию Стьюдента; 1-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр и через 3 сут после воздействия однократно подкожно в дозе 2×109 м.к./особь (в объеме 2.0 см3) введение культуры E. coli штамм “ПЛ-6” облученной в дозе 30 кГр; 2-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр, через 3 сут после воздействия однократно подкожно в дозе 2×109 м.к./особь (в объеме 2.0 см3) введение облученной в дозе 30 кГр культуры E. coli штамм “КВ-1”; 3-я группа — облучение животных в дозе 8.0 Гр, через 3 сут после воздействия подкожное введение противолучевой сыворотки (ПРЛС) в дозе 10 мг/особь (в объеме 1.0 см3); 4-я группа — контроль облучения; 5-я группа — биологический контроль. |
Таблица 6. Показатели системы иммунитета и перекисного окисления липидов у белых крыс при облучении и применении лечебных средств, n = 6
Table 6. Indicators of the immune system and lipid peroxidation in white rats under irradiation and the use of medicinal products, n = 6
Срок после облучения, сут | Группа опыта | Т-клетки, % | В-клетки, % | МДА, нмоль/мл | |
гемолизат | плазма | ||||
3 | 1 | 14.17 ± 0.44*** | 5.55 ± 0.53*** | 7.15 ± 0.61× | 8.05 ± 0.47 |
2 | 14.50 ± 0.24*** | 5.75 ± 0.33*** | 7.07 ± 0.76* | 8.00 ± 0.75 | |
3 | 13.88 ± 0.15*** | 5.23 ± 0.34*** | 7.18 ± 0.64* | 8.10 ± 0.40 | |
4 | 11.62 ± 0.56*** | 4.40 ± 0.40*** | 7.55 ± 0.67** | 8.18 ± 0.34 | |
5 | 28.67 ± 0.46 | 9.67 ± 0.43 | 5.05 ± 0.43 | 6.88 ± 0.53 | |
7 | 1 | 14.95 ± 0.55*** | 4.88 ± 0.66*** | 6.08 ± 0.64 | 8.55 ± 0.36* |
2 | 15.00 ± 0.35*** | 4.95 ± 0.5*** | 6.03 ± 0.77 | 8.52 ± 0.62 | |
3 | 14.12 ± 0.26*** | 4.73 ± 0.39*** | 6.07 ± 0.61 | 8.60 ± 0.53 | |
4 | 11.73 ± 0.5*** | 3.73 ± 0.34*** | 7.88 ± 0.42* | 9.02 ± 0.56* | |
5 | 28.17 ± 0.34 | 9.50 ± 0.84 | 5.43 ± 0.75 | 7.02 ± 0.61 | |
14 | 1 | 13.45 ± 0.69*** | 4.38 ± 0.84*** | 6.58 ± 0.83 | 8.92 ± 0.29** |
2 | 13.38 ± 0.48*** | 4.45 ± 0.71*** | 6.70 ± 0.69 | 8.88 ± 0.7* | |
3 | 13.28 ± 0.68*** | 4.23 ± 0.6*** | 6.57 ± 0.81 | 8.95 ± 0.48* | |
4 | 9.40 ± 0.25*** | 2.90 ± 0.35*** | 8.05 ± 0.37** | 9.68 ± 0.68** | |
5 | 28.50 ± 0.55 | 9.92 ± 0.44 | 5.15 ± 0.70 | 6.98 ± 0.51 | |
21 | 1 | 17.62 ± 0.32*** | 5.25 ± 0.49*** | 5.92 ± 0.64 | 8.62 ± 0.72 |
2 | 17.80 ± 0.43*** | 5.45 ± 0.21*** | 5.75 ± 0.77 | 8.42 ± 0.60 | |
3 | 17.28 ± 0.25*** | 5.30 ± 0.19*** | 5.90 ± 0.67 | 8.65 ± 0.90 | |
4 | — | — | — | — | |
5 | 28.17 ± 0.34 | 9.83 ± 0.82 | 5.12 ± 0.87 | 6.93 ± 0.79 | |
28 | 1 | 20.50 ± 0.42*** | 7.45 ± 0.39* | 5.75 ± 0.74 | 6.92 ± 0.76 |
2 | 20.80 ± 0.49*** | 7.80 ± 0.32* | 5.57 ± 0.78 | 6.90 ± 0.70 | |
3 | 20.12 ± 0.34*** | 7.22 ± 0.50* | 5.50 ± 0.84 | 6.95 ± 0.54 | |
4 | — | — | — | — | |
5 | 28.57 ± 0.33 | 9.77 ± 0.75 | 5.33 ± 0.78 | 7.03 ± 0.46 | |
Примечание. Условные обозначения согласно табл. 5. |
Данные, представленные в табл. 5, показывают, что выраженной реакцией организма на γ-облучение является изменение числа клеток белой крови. Как видно из таблицы, через 3 сут после облучения у животных опытных групп наблюдалось достоверное, по сравнению с контролем, снижение общего количества лейкоцитов, которое продолжалось на протяжении всего периода исследований.
Наименьшее количество клеток белой крови наблюдали на 14-е сутки опыта: составляло у животных группы контроля облучения 3.05 ± 0.42×109/л (p < 0.001) против 10.50 ± 0.24×109/л биологического контроля. На всем протяжении эксперимента у крыс, подвергнутых воздействию γ-излучения и лечению разработанными средствами, наблюдали увеличение количества лейкоцитов по сравнению с группой контроля облучения, но в сравнении с группой биологического контроля количество лейкоцитов у леченых животных во все сроки опыта было ниже, и к концу исследований (28 сут) количество лейкоцитов в крови этих животных не доходило до уровня группы биологического контроля.
Изменения количества эритроцитов и гемоглобина у животных облученного контроля в течение первых суток после облучения были незначительными. В период с 7-х по 14-е сутки изменения со стороны красной крови у этих животных носили более выраженный и достоверный характер. Максимальное проявление анемии наблюдалось на 14-е сутки опыта, количество эритроцитов составило 6.03 ± 0.35×1012/л, а гемоглобина — 109.17 ± 2.03 г/л против данных биологического контроля 7.17 ± 0.34×1012/л и 126.50 ± 1.83 г/л соответственно. Изменения количества эритроцитов у леченых крыс не имели различий с группой биологического контроля. Концентрация гемоглобина у леченых животных снижалась до 14-х суток исследований. Начиная с 21-х суток опыта у леченых животных концентрация гемоглобина в крови возрастала, но исходного уровня не достигала.
Показатель гематокрита у крыс группы контроля облучения в период с 3-х сут по 14-е сутки опыта достоверно снижался, с небольшим повышением на 7-е сутки. Этот показатель у леченых животных незначительно снижался на 14-е сутки в сравнении с уровнем биологического контроля. Минимальное значение этого показателя в группе контроля облучения отмечено на 14-е сутки после облучения и составило 28.17 ± 0.66٪ при 36.17 ± 0.72٪ в биологическом контроле, а в группе с применением лечебного средства на основе E. coli шт. “ПЛ-6”, облученного в дозе 30 кГр, этот показатель составлял 32.50 ± 0.47 ٪, лечебного средства на основе E. coli шт. “КВ-1” облученного в дозе 30 кГр — 32.83 ± 0.34٪, контрольное лечебное средство ПРЛС — 32.17 ± 0.34٪.
Содержание общего белка в сыворотке крови животных в группе контроля облучения в течение первых трех суток достоверно снижалось 63.12 ± 0.31 г/л (p < 0,001) с минимальным значением на 14-е сутки после γ-воздействия 58.78 ± 0.52 г/л (p < 0.001) по сравнению с группой биологического контроля 70.67 ± 0.54 г/л. У леченых животных эти показатели были выше, чем в группе контроля облучения, и на указанный срок составляли в 1-й группе 66.98 ± 0.74 г/л, во 2-й — 67.02 ± 0.58 г/л, в 3-й — 66.95 ± 0.85 г/л.
Таким образом, изменения морфологического состава периферической крови γ-облученных крыс характеризовались развитием выраженной лейкопении и анемии. У леченых животных изменения показателей эритроцитов были менее выраженными. Восстановление количества лейкоцитов и гемоглобина происходило медленно и продолжалось вплоть до конца исследований. При этом во все сроки исследований у животных, леченных разработанными лечебными средствами, количество лейкоцитов было выше по сравнению с группой контроля облучения.
Результаты исследований показателей системы иммунитета и интенсивности процесса перекисного окисления липидов у облученных и леченых белых крыс представлены в табл. 6.
Из данных таблицы видно, что у облученных белых крыс группы контроля облучения происходит резкое снижение количества Т- и В-лимфоцитов, максимальное снижение зарегистрировано на 14-е сут исследований и составляло 9.40 ± 0.25٪ против 28.50 ± 0.55٪ уровня биологического контроля.
У животных, леченных разработанными лечебными средствами, также отмечалось снижение количества Т-клеток, но оно носило менее выраженный характер, чем в группе контроля облучения. Минимум количества Т-клеток у животных данной группы отмечен к 14-м суткам и составлял 13.45 ± 0.69٪, 13.38 ± 0.48٪, 13.28 ± 0.68٪, что на 47.2, 46.9 и 46.6٪ ниже значения интактных животных. В дальнейшем происходило восстановление количества Т-лимфоцитов, но даже к концу срока исследований (28 сут) в этих группах уровень Т-клеток полностью не восстанавливался до уровня биологического контроля. Количество В-лимфоцитов поражалось аналогично Т-лимфоцитам. Минимум количества В-лимфоцитов в опытных группах отмечен на 14-е сут. Восстановление содержания В-клеток в периферической крови в общих чертах напоминает те же закономерности, которые проявляются при восстановлении Т-лимфоцитов. К концу срока исследований популяция В-клеток также полностью не восстанавливалась.
Результаты исследований интенсивности процесса перекисного окисления липидов по содержанию в периферической крови у подвергнутых воздействию γ-излучения и интактных крыс малонового диальдегида, показали, что в группе облученного контроля происходит достоверное возрастание показателя перекисного окисления липидов (ПОЛ) в крови, начиная с первых суток в плазме 8.18 ± 0.34 нмоль/мл при 6.88 ± 0.53 нмоль/мл в исходе, в гемолизате — 7.55 ± 0.67 нмоль/мл (p < 0.01) при 5.05 ± 0.43 нмоль/мл в группе биологического контроля. На 7-е сутки эксперимента количество малонового диальдегида возрастало: значительное повышение отмечено на 14–21-е сутки опыта. Максимальное повышение этого показателя в группе облученного контроля приходило на 14-е сутки и составило в плазме крови 9.68 ± 0.68 нмоль/мл (p < 0.01) при 6.98 ± 0.51 нмоль/мл в группе биологического контроля, в гемолизате эритроцитов — 8.05 ± 0.37 нмоль/мл (p < 0.01) при 5.15 ± 0.70 нмоль/мл в контрольной группе.
Облучение вызывало у всех контрольных животных, а также леченых крыс выраженные изменения в периферической крови. Однако, несмотря на сходный характер этих изменений, между контрольными и лечеными животными наблюдались определенные различия, проявлявшиеся в меньшем снижении количества лейкоцитов и других показателей крови и более раннем и выраженном восстановлении их у леченых животных. Введение разработанных лечебных средств облученным животным вызывало у них более медленное снижение числа лейкоцитов в периферической крови. Выживаемость крыс при этом составила до 83.3٪ при ЛД83.3–100 гибели в группе контроля облучения.
Таким образом, проведенными исследованиями на лабораторных животных установлено, что наиболее высокой противорадиационной эффективностью обладает разработанное лечебное средство микробного происхождения на основе E. coli шт. “КВ-1”, облученного в дозе 30 кГр, обеспечивающий 83.3 ٪-ную выживаемость против 66.6 ٪, лечебного средства E. coli шт. “ПЛ-6”, облученного в дозе 30 кГр, регламентированного средства (ПРЛС) — 66.6٪ и контроля облучения – 16.7٪. При этом СПЖ животных увеличивалось до 14 сут (лечебное средство на основе E. coli шт. “КВ-1”, облученный в дозе 30 кГр) против 6.4 — у контроля облучения.
ОБСУЖДЕНИЕ
При получении бактериальных радиозащитных средств руководствовались ранее использованными нами методами и приемами выращивания и инактивации биологического материала [25].
Оценку радиозащитной эффективности изучали на лабораторных животных (белых мышах и крысах). При выборе дозы внешнего γ-облучения, вызывающей лучевую болезнь тяжелой степени, руководствовались результатами предыдущих собственных исследований [11, 25], а также литературными данными [26].
Проведенными экспериментами установлено, что подкожное введение радиозащитных инактивированных γ-облучением средств микробного происхождения наиболее эффективно при условии инъекции их через 3 сут после радиационного воздействия. Наши данные, касающиеся сроков введения радиопротективных средств, отчасти согласуются с литературными данными [27–29].
Изучение противолучевой эффективности испытуемых инактивированных γ-облучением средств микробного происхождения показало, что они обладают высокими терапевтическими свойствами. Введение радиоинактивированных культур E. coli шт. “КВ-1” предотвращало гибель до 80٪ всех облученных мышей и до 60٪ – при условии инъецирования им инактивированной культуры E. coli шт. “ПЛ-6”.
Полученные данные по выживаемости вполне согласуются с результатами исследований по оценке радиозащитной эффективности инактивированных культур микроорганизмов [28, 30].
В опытах на белых мышах и белых крысах по определению эффективности испытуемых противолучевых средств при радиационном поражении показано, что испытуемые образцы микробного происхождения E. coli шт. “КВ-1”, E. coli шт. “ПЛ-6”, подвергнутые воздействию γ-излучения в дозе 30 кГр, обладают высокими лечебными свойствами при условии парентерального введения их через 3 сут после радиационного воздействия.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Проведенными исследованиями установлено, что инактивация микроорганизмов E. coli штаммов “ПЛ-6” и “КВ-1” γ-излучением приводит к снижению вирулентности, токсичности штаммов и повышению радиозащитной активности. Введение инактивированных γ-излучением культур микроорганизмов E. coli штаммов “КВ-1”, “ПЛ-6” через 3 сут после внешнего радиационного воздействия восстанавливало гематологические, биохимические и иммунные показатели, что способствовало сохранению от 66.7 до 83.3٪ облученных лабораторных животных (белых мышей и белых крыс) в ЛД83,3–100, что дает основание для его дальнейшего использования как средства терапии острой лучевой болезни.
БЛАГОДАРНОСТИ
Работа выполнена в рамках Программы стратегического академического лидерства Казанского (Приволжского) федерального университета (ПРИОРИТЕТ-2030) (The work was carried out within the framework of the Strategic Academic Leadership Program of Kazan (Volga Region) Federal University (PRIORITY-2030)).
Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией статьи (The authors declare no conflicts of interests).
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Работа выполнена за счет средств субсидии, выделенной ФГБНУ “ФЦТРБ-ВНИВИ” для выполнения научно-исследовательской работы, государственная регистрация № 01200202604 (The work was carried out at the expense of the funds of the subsidy allocated by the Federal State Budgetary Institution “FCTRB-VNIVI” for the performance of research work, state registration No. 01200202604).
Об авторах
Тимур Рафкатович Гайнутдинов
Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности; Казанский (Приволжский) федеральный университет
Автор, ответственный за переписку.
Email: gtr_timur@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3832-883X
канд. биол. наук, вед. науч. сотр., ст. науч. сотр.
Россия, Казань; КазаньКонстантин Николаевич Вагин
Федеральный центр токсикологической, радиационной и биологической безопасности; Казанский (Приволжский) федеральный университет
Email: kostya9938@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4396-614X
д-р биол. наук, зав. лаб., вед. науч. сотр., ст. науч. сотр.
Россия, Казань; КазаньСписок литературы
- Гайнутдинов Т.Р., Вагин К.Н., Рыжкин С.А. Способ лечения радиационно-термических ожогов. Радиация и риск. 2023;32(1):108–117. [Gaynutdinov T.R., Vagin K.N., Ryzhkin S.A. Method of treatment of radiation-thermal burns. Radiation and risk. 2023;32(1):108–117 (In Russ.)] http://doi.org/10.21870/0131-3878-2023-32-1-108-117
- Islam M.T. Radiation interactions with biological systems. Int. J. Radiat. Biol. 2017;93(5):487–493. http://doi.org/10.1080/09553002.2017.1286050
- Воронцова З.А., Зюзина В.В. Иммунные эффекты на воздействие малыx доз — облучения в эксперименте. Материалы конференции. Фундаментальные и прикладные исследования в медицине. Франция, Париж, 15–22 октября 2011 г. 2011;11:80–81. [Vorontsova Z.A., Zyuzina V.V. Immune effects on the effect of small doses of radiation in an experiment. Conference proceedings. Fundamental and applied research in medicine. France, Paris, October 15–22, 2011. 2011;11:80–81 (In Russ.)]
- Аклеев А.А. Иммунный статус человека в отдаленном периоде хронического радиационного воздействия. Мед. радиология и радиац. безопасность. 2020;65(4);29–35. [Akleev A.A. Human immune status in the long-term period of chronic radiation exposure. Medical Radiology and Radiation Safety. 2020;65(4):29–35. (In Russ.)]. http://doi.org/10.12737/1024-6177-2020-65-4-29-35
- Tоlstуkh Е.I., Dеgtеvа M.О., Pеrеmуslоvа L.M. et al. Rесоnstruсtiоn оf lоng-livеd rаdiоnuсlidе intаkеs fоr Tесhа rivеrsidе rеsidеnts 137Сs. Hеаlth Phуs. 2013;104(5):481–498. http://doi.org/10.1097/HP.0b013e318285bb7a
- Слюсарева О.А, Воронцова З.А. Доза–эффекты однократного облучения и состояние гомеостаза слизистой оболочки тощей кишки в динамике пролонгированности сроков наблюдения. Вестн. новыx мед. теxнологий. 2010;17(2):39–41. [Slyusareva O.A., Vorontsova Z.A. Dose–effects of single–dose irradiation and the state of homeostasis of the jejunum mucosa in the dynamics of prolonged follow-up periods. Bull. New Med. Technols. 2010;17(2):39–41. (In Russ.)]
- Засуxина Г.Д. Адаптивный ответ — общебиологическая закономерность: факты, гипотезы, вопросы. Pадиац. биология. Pадиоэкология. 2008;48(4):464–473. [Zasukhina G.D. Adaptive Response — the General Biological Tendency: Facts, Hipothesis, Questions. Radiation Biology. Radioecology. 2008;48(4):464–473 (In Russ.)]
- Ингель Ф.И. Перспективы использования микроядерного теста на лимфоцитаx крови человека, культивируемыx в условияx цитокинетического блока. Часть 1. Пролиферация клеток. Экол. генетика. 2006; 4(3):7–19. [Ingel F.I. Perspectives of micronuclear test in human lymphocytes cultivated in cytogenetic block conditions. Part 1: cell proliferation. Ecological genetics. 2006;4(3):7–19. (In Russ.)].
- Kuruba V., Gollapalli, P. Natural radioprotectors and their impact on cancer drug discovery. Radia. Oncol. J. 2018;36(4):265–275. http://doi.org/10.3857/roj.2018.00381
- Smith T.A., Kirkpatrick D.R., Smith S. et al. Radioprotective agents to prevent cellular damage due to ionizing radiation. J. Translat. Med. 2017;15(1):232. http://doi.org/10.1186/s12967-017-1338-x.
- Gaynutdinov T.R., Vagin K.N., Nizamov R.N. et al. Radioprotective activity of gamma-irradiated St. aureus variants. Linguistica Antverpiensia. 2021;2:1176–1193.
- Bin Qiu, Abudureyimujiang Aili, Lixiang Xue, et al. Advances in Radiobiology of Stereotactic Ablative Radiotherapy. Front. Oncol. 2020;10:1165. http://doi.org/10.3389/fonc.2020.01165
- Leblanc J., Burtt J.. Radiation Biolody and lts Role in the Canadian Radiation Protection Framework. Health Physics. 2019;3(117):319–329. http://doi.org/10.1097/HP.0000000000001060
- Smolen J.S., Aletaha D., Redlich K. The pathogenesis of rheumatoid arthritis: new insights from old clinical data? Nature Rev. Rheumatol. 2012;8:235–243. http://doi.org/10.1038/nrrheum.2012.23
- Yarilina, A. Kai Xu, Chunhin Chan, Lionel B Ivashkiv. Regulation of inflammatory responses in tumor necrosis factor-activated and rheumatoid arthritis synovial macrophages by JAk inhibitors. Arthritis Rheum. 2012;64(12):3856–3866. http://doi.org/10.1002/art.37691
- Гайнутдинов Т.Р. Оценка противорадиационной эффективности препаратов, полученных на основе веществ микробного происхождения. Вет. врач. 2024;1:52–57. [Gaynutdinov T.R. Evaluation of the anti-radiation effectiveness of drugs derived from substances of microbial origin. Veterinarian. 2024;1:52–57. (In Russ.)]. http://doi.org/10.33632/1998-698X_2024_1_52
- Симбирцев А.С., Кетлинский С.А. Перспективы использования цитокинов и индукторов синтеза цитокинов в качестве радиозащитных препаратов. Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(2)6:170–176. [Simbirtsev A.S., Ketlinsky S.A. Prospects for the use of cytokines and cytokine synthesis inducers as radioprotective drugs. Radiation Biology. Radioecology. 2019;59(2):170–176. (In Russ.)]. http://doi.org/10.1134/S0869803119020164
- Vagin K.N., Gaynutdinov T.R., Nizamov R.N. et al. Obtaining and application of a radioprotective preparation of microbial origin. Linguistica Antverpiensia. 2021;2:1156–1175.
- ГОСТ 28085-2013. Средства лекарственные биологические для ветеринарного применения. Методы бактериологического контроля стерильности: межгосударственный стандарт Российской Федерации: издание официальное. Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 25 марта 2013 г. № 55-П): введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 июня 2013 г. № 319-ст: введен взамен ГОСТ 28085-89: дата введения 2014-07-01 / разработан Федеральным государственным бюджетным учреждением “Всероссийский государственный Центр качества и стандартизации лекарственных средств и кормов” (ФГБУ “ВГНКИ”). Техэксперт: офиц. сайт. — URL: http://docs.cntd.ru/document/1200104835 (дата обращения: 30.09.2022). [GOST 28085-2013. Biological medicinal products for veterinary use. Methods of bacteriological sterility control: Interstate Standard of the Russian Federation: official publication: adopted by the Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification (Protocol No. 55-P of March 25, 2013): put into effect by order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology of June 28, 2013. No. 319-st: introduced instead of GOST 28085-89: date of introduction 2014-07-01 / developed by the Federal State Budgetary Institution “All-Russian State Center for Quality and Standardization of Medicines and Feed” (FGBI “VGNKI”). Techexpert: ofic. website. — URL: http://docs.cntd.ru/document/1200104835 (accessed: 30.09.2022). (In Russ.)]
- ГОСТ 31926-2013. Средства лекарственные для ветеринарного применения. Методы определения безвредности: межгосударственный стандарт Российской Федерации: издание официальное: принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол 7 мая 2013 г. № 43): введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 27 июня 2013 г. № 243-ст: введен впервые: дата введения 2014-07-01 / подготовлен Федеральным государственным бюджетным учреждением “Всероссийский государственный центр качества и стандартизации лекарственных средств и кормов” (ФГБУ “ВГНКИ”). Техэксперт: офиц. сайт. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200103451 (дата обращения: 30.09.2022). [GOST 31926-2013. Medicinal products for veterinary use. Methods for determining harmlessness: Interstate Standard of the Russian Federation: official publication: adopted by the Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification (Protocol No. 43 of May 07, 2013): put into effect by order of the Federal Agency for Technical Regulation and Metrology of June 27, 2013. No. 243-st: introduced for the first time: date of introduction 2014-07-01 / prepared by the Federal State Budgetary Institution “All-Russian State Center for Quality and Standardization of Medicines and Feed” (FGBI “VGNKI”). Techexpert: ofic. website. — URL: https://docs.cntd.ru/document/1200103451 (accessed: 30.09.2022). (In Russ.)]
- Авилов В.М., Равилов А.З., Киршин В.А. и др. Патент № 2169572 C2 Российская Федерация, МПК А61К 35/28, 35/78. Способ лечения радиационных поражений организма и способ получения препарата для лечения радиационных поражений организма. № 97113199/14, заявл. 31.07.1997, опубл. 27.06.2001. 7 c. [Avilov V.M., Ravilov A.Z., Kirshin V.A. et al. Patent No. 2169572 C2 Russian Federation, IPC A61K 35/28, 35/78. A method for the treatment of radiation damage to the body and a method for obtaining a drug for the treatment of radiation damage to the body. No 97113199/14, declared on 31.07.1997, publ. 27.06.2001. 7 p. (In Russ)]
- Фримель Г. Иммунологические методы / Под ред. Г. Фримеля; Перевод с немецкого А.П. Тарасова. М.: Медицина, 1987. 472 с. [Frimel G. Immunological methods / Ed. G. Frimel; Translated from the German by A.P. Tarasov. M.: Publishing House of Medicine. 1987. 472 p. (In Russ.)]
- Гончаренко М.С., Латинова А.М. Метод перекисного окисления липидов. Лаб. дело. 1985;1:60–61. [Goncharenko M.S., Latinova A.M. Method of lipid peroxidation. Laboratory business. 1985;1:60–61. (In Russ.)]
- Гурьянова В.А., Трошин Е.И. Изучение уровня перекисного окисления липидов (ПОЛ) в тканях крыс при облучении: Материалы республиканской научно-производственной конференции: “Актуальность проблемы ветеринарии и зоотехнии”. Казань, 1996. С. 97. [Guryanova V.A., Troshin E.I. Studying the level of lipid peroxidation (POL) in rat tissues under irradiation: Materials of the Republican scientific and industrial conference: “Relevance of the problem of veterinary medicine and animal science”. Kazan, 1996. P. 97. (In Russ.)]
- Гайнутдинов Т.Р., Идрисов А.М., Фролов А.В. и др. Определение радиозащитной эффективности инактивированных γ-облучением штаммов микроорганизмов. Вет. врач. 2022;2:13–20. [Gaynutdinov T.R., Idrisov A.M., Frolov A.V. et al. Determination of the radioprotective effectiveness of inactivated gamma-irradiated strains of microorganisms. Veterinarian. 2022;2:13–20. (In Russ.)]. http://doi.org/10.33632/1998-698X.2022_13_20
- Reisz J.A., Bansal N., Qian J. et al. Effects of ionizing radiation on biological molecules—mechanisms of damage and emerging methods of detection. Antioxidants & Redox Signaling. 2014;21(2):260–292. http://doi.org/10.1089/ars.2013.5489
- Raviraj J., Bokkasam V.K., Kumar V.S., Reddy U.S., Suman V. Radiosensitizers, radioprotectors, and radiation mitigators. Ind. J. Dental Res.. 2014;25(1): 83–90. http://doi.org/10.4103/0970-9290.131142
- Kumar Raj, Singh Shravan Kumar. Exploitation of microbial resources for radioprotector development: current status at Institute of Nuclear Medicine and Allied Sciences. J. Radiat. Cancer Res. 2016;7(1):38.
- Wang, W., Xue C., Mao X. Radioprotective effects and mechanisms of animal, plant and microbial polysaccharides. Int. J. Biol. Macromol. 2020;153:373–384. http://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.02.203
- Shuryak I., Matrosova V.Y., Gaidamakova E.K. et al. Microbial cells can cooperate to resist high-level chronic ionizing radiation. PloS One. 2017;12(12):e0189261. http://doi.org/10.1371/journal.pone.0189261
Дополнительные файлы
