Купцова Полина Сергеевна – преподаватель отделения биотехнологий; младший научный сотрудник
249039, Калужская область, городской округ «Город Обнинск», город Обнинск, тер. Студгородок, д. 1
Polina S. Kuptsova – Lecturer in the Department of Biotechnology; Junior Researcher
Obninsk
Комарова Людмила Николаевна – доктор биологических наук, профессор, заведующая кафедрой биологии
Обнинск
Luidmila N. Komarova – Doctor of Biological Sciences, Professor, Head of the Department of Biology
Obninsk
Выпова Елена Романовна – заведующая учебно-научной лабораторией биологии
Обнинск
Elena R. Vypova – Head of Educational and Scientific Laboratory of Biology
Obninsk
В современном мире сложилась такая обстановка, что развитие ядерной энергетики и применение источников ионизирующих излучений в различных сферах деятельности создали потенциальную угрозу радиационной опасности для человека. В связи с этим актуальным направлением является изучение способов повышения радиорезистентности клеток и тканей человека к действию ионизирующего излучения. Кроме того, радиозащитные соединения имеют важное значение и в лучевой терапии, поскольку нормальные ткани пациентов должны быть защищены от лучевого поражения при использовании высоких доз облучения при лечении злокачественных новообразований. Однако радиопротекторы, применяемые в настоящее время, обладают некоторыми недостатками. Цель работы – исследование радиопротекторных свойств фумаровой кислоты и фумарата 3-оксипиридина при действии гамма-излучения и излучения ионов 12С на опухолевые (нейробластома SK-N-BE) и нормальные (фибробласты hTERT) клетки человека. Действие излучения оценивалось по критериям выживаемости клеток в культуре, времени удвоения и клоногенной активности. Показано, что применение фумаровой кислоты и фумарата 3-оксипиридина оказывает радиозащитное действие на нормальные и опухолевые клетки при облучении их гамма-излучением в дозах 1, 4, 6 и 10 Гр. Применение фумаровой кислоты и фумарата 3-оксипиридина не оказывает радиозащитное действие на опухолевые клетки при облучении их ионами 12С. Сравнительный анализ результатов действия препаратов при облучении гамма-квантами и ионами 12С показал существенную зависимость проявления модифицирующих свойств от качества излучения. Исследование времени удвоения клеток показало, что присутствие в контроле препаратов не увеличивало данный показатель. Напротив, при действии гамма-излучения в дозе 10 Гр препараты снижали время удвоения фибробластов более чем в 2 раза и время удвоения клеток нейробластомы почти в 1,5 раза. Полученные данные говорят о том, что антиоксидантные свойства изученных препаратов открывают новые возможности модификации действия ионизирующего излучения при терапии онкологических заболеваний. Применение фумаровой кислоты и фумарата 3-оксипиридина позволит уменьшить лучевую нагрузку на здоровые клетки, в том числе снизить действие вторичных продуктов на здоровые клетки за пиком Брэгга при действии ионно-углеродной терапии.
In the modern world, such a situation has developed that the development of nuclear energy and the use of sources of ionizing radiation in various fields of activity have created a potential threat of radiation hazard to humans. In this connection, the actual direction is the study of ways to increase the radioresistance of human cells and tissues to the action of ionizing radiation. In addition, radioprotective compounds are also important in radiotherapy, since normal tissues of patients must be protected from radiation damage when using high doses of radiation in the treatment of malignant neoplasms. However, the radioprotectors currently used have some disadvantages. The aim of this work is to study the radioprotective properties of fumaric acid and 3-hydroxypyridine fumarate under the action of gamma radiation and radiation of 12C ions on tumor (SK-N-BE neuroblastoma) and normal (hTERT fibroblasts) human cells. The effect of radiation was evaluated according to the criteria of cell survival in culture, doubling time and clonogenic activity. It has been shown that the use of fumaric acid and 3-hydroxypyridine fumarate has a radioprotective effect on normal and tumor cells when they are irradiated with gamma radiation at doses of 1, 4, 6 and 10 Gy. The use of fumaric acid and 3-hydroxypyridine fumarate does not have a radioprotective effect on tumor cells when they are irradiated with 12C ions. A comparative analysis of the results of the action of the preparations with gamma rays and 12C ions showed a significant dependence of the manifestation of modifying properties on the quality of radiation. The study of cell doubling time showed that the presence of drugs in the control did not increase this indicator. On the contrary, under the action of gamma radiation at a dose of 10 Gy, the preparations reduced the doubling time of fibroblasts by more than two times and the doubling time of neuroblastoma cells by almost 1.5 times. The data obtained indicate that the antioxidant properties of the studied preparations open up new possibilities for modifying the action of ionizing radiation in the treatment of oncological diseases. The use of fumaric acid and 3-hydroxypyridine fumarate will reduce the radiation load on healthy cells, including reducing the effect of secondary products on healthy cells beyond the Bragg peak under the action of carbon ion therapy.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.