Статья: Влияние фукоидана на показатели кроветворения облученных мышей

ВЛИЯНИЕ ФУКОИДАНА НА ПОКАЗАТЕЛИ КРОВЕТВОРЕНИЯ ОБЛУЧЕННЫХ МЫШЕЙ

А.Л. Шутикова, Л.А. Иванушко,

О.С. Маляренко, С.П. Ермакова

Аннотация

Проведена оценка радиозащитного действия фукоидана, выделенного из бурой водоросли Fucus evanescens, по восстановлению супрессированного кроветворения. Установлено, что введение мышам фукоидана через 1 час после облучения в сублетальной дозе способствует более раннему восстановлению кроветворения на уровне селезенки. Отмечено статистически значимое увеличение количества эндогенных колоний в селезенке и ее массы на 9 сутки после облучения.

Ключевые слова: острая лучевая болезнь, фукоидан, сульфатированные полисахариды.

Abstract

The evaluation of the radioprotective action of fucoidan isolated from brown algae Fucus evanescens on the restoration of suppressed hematopoiesis. It is established that the introduction of fucoidan to mice one hour after irradiation in sublethal dose promotes earlier recovery of hematopoiesis at the level of the spleen. In was observed a statistically significant increase in the number of endogenous colonies in the spleen and its mass on the 9th day after irradiation.

Keywords: acute radiation sickness, fucoidan, sulfated polysaccharides.

Введение

Основное направление исследований в радиационной медицине в настоящее время направлено на поиск средств ускорения и усиления процессов пострадиационного восстановления, прежде всего в кроветворной и иммунной системе [1].Обоснованием для выбора фукоидана послужили ранее проведенные исследования, в ходе которых было установлено, что сульфатированные полисахариды имеют низкую токсичность и обладают иммуномодулирующими, антиопухолевыми и антиинфекционными свойствами [2]. селезенка облучение фукоидан кроветворение

Радиопротекторное действие фукоиданов последнее время исследуется достаточно интенсивно. Показано, что фукоиданы обладают ярко выраженным радиопротекторным действием [3]. Ранее Tawfik et al показали, что профилактическое введение per os крысам фукоидана (в течение 10 дней до облучения) оказывает защитное действие на клетки кроветворной и иммунной системы после облучения, что связано с подавлением радиационно-индуцированного апоптоза в популяции эритроидных, лимфоидных и миелоидных клеток [4]. Также фукоидан подавляет свободно-радикальное окисление, индуцированное облучением [4] и, являясь антиоксидантом, защищает внешние оболочки иммунных клеток и клеток крови [5]. Однако в исследованиях часто используются фукоиданы с неустановленной структурой, что снижает значимость полученных авторами результатов изучения их биологического действия. Таким образом, использование фукоидана целесообразно для восстановления радиационно-индуцированной иммуносупрессии в постлучевом периоде у облученных мышей.

Цель исследования Целью настоящей работы явилось изучение радиопротекторных свойств фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens с установленной структурой для обоснования перспективности его применения при острой лучевой болезни (ОЛБ).

Материалы и методы

В работе использовали нативный фукоидан в комплексе с полифенолами с молекулярной массой 130-430 кДа, выделенный из бурой водоросли Fucus evanescens. Фукоидан состоит из 1>3- и 1>4-связанных остатков б-L-фукозы. Полисахарид сульфатирован главным образом по С2 и в меньшей степени по С4. Ацетильные группы занимают свободное положение при С4. Фукоидан содержит минорные остатки моносахаридов, такие, как галактоза и ксилоза, молярное соотношение которых составляет Fuc:Gal:Xyl:O1:0,03:0,01:1,2 соответственно [2, 6-8].

Эксперименты проведены на беспородных мышах-самцах с массой тела 18-20 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария на стандартном рационе. Работа выполнена с соблюдением правил и международных рекомендаций Европейской конвенции «О защите позвоночных животных, используемых для экспериментов или в иных научных целях» (Страсбург, 1986). В каждой экспериментальной группе было по 6 животных. Перед опытами мыши находились на карантине в течение 2 недель. Мышей облучали однократно рентгеновским излучением в дозе 7 Гр с использованием системы для рентгеновского облучения XPERT 80 (KUBTechnologies, Inc, Milford, USA) при мощности дозы 0,36 Гр/мин, напряжении 50 кВ, силе тока 1 мА.

Мышам опытных групп вводили фукоидан за 24 часа до облучения и через 1 час после облучения однократно подкожно в дозе 100 мг/кг как профилактическое средство и средство раннего лечения ОЛБ. Мыши контрольной группы получали только эквивалентное количество физиологического раствора. На 9 сутки после облучения определяли содержание стволовых кроветворных клеток по тесту селезёночных эндоколоний (Till и McCulloch) [9]. Животных выводили из опыта с использованием эфирного наркоза, извлекали селезёнки, фиксировали в растворе Буэна, а затем подсчитывали число макроскопически видимых на поверхности селезёнки колоний. Параллельно подсчитывали количество лейкоцитов периферической крови и одновременно исследовали действие фукоидана на динамику массы и клеточности лимфоидных органов. Для этого селезенку и тимус извлекали, взвешивали, затем гомогенизировали, фильтровали через капроновый фильтр и подсчитывали количество ядросодержащих клеток (ЯСК) в камере Горяева.

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью пакета программы «Statistica-10». Для всех данных были подсчитаны средние арифметические значения и их стандартные отклонения. Для определения значимости межгрупповых различий был использован параметрический t-критерий Стьюдента.

Результаты и обсуждение

Клетки, формирующие колонии в селезенке облученных мышей, являются эквивалентами стволовых кроветворных клеток. Они наделены огромным пролиферативным потенциалом и способны к самоподдержанию на протяжении всей жизни организма. За счет общих стволовых клеток происходит постоянное обновление кроветворной и лимфоидной ткани [9]. Наиболее адекватным количественным показателем гибели или выживания клеток является их способность к неограниченному воспроизведению, о которой судят по числу селезеночных колоний на 9 сутки после облучения.

Влияние фукоидана из бурой водоросли Fucus evanescens на показатели кроветворения мышей, облученных в дозе 7 Гр на 9 сутки после облучения

Примечание: М±у -средняя и стандартное отклонение от средней; р_(х-у) - достоверность различий между сравниваемыми опытными группами; 1, 2, 3 - соответствующие группы; р* - достоверность различий опытных групп с интактным контролем.

Наиболее выраженный эффект нами был выявлен при введении фукоидана через 1 час после облучения - количество селезеночных макроколоний в этой группе превышало показатели контрольной группы и группы с профилактической схемой введения вещества в 2,1 и 2,4 раза соответственно (табл.). Также на 9-е сутки, в период начального восстановления гемопоэтической ткани, отмечено значимое увеличение массы селезенки у мышей, получивших фукоидан через 1 час после облучения, тогда как в контрольной группе и у мышей при профилактической схеме введения фукоидана значимых различий не выявлено. В это же время у всех облученных мышей, отмечено снижение общего количества лейкоцитов периферической крови. При этом выраженность лейкопении в опытных и контрольной группах статистических различий не имела. Также отмечено значительное снижение клеточности тимуса у всех животных при сохранении его массы на уровне интактного контроля.

Представленные результаты свидетельствуют о том, что введение мышам фукоидана через 1 час после облучения способствует более раннему восстановлению пролиферативной функции кроветворных органов, что подтверждается на 9 сутки увеличением массы селезенки и появлением в ней ростков кроветворения.

Зависимость тяжести и исхода острой лучевой болезни связана с характером лучевого поражения стволовых клеточных популяций критических тканей и систем организма. Ближайшим последствием радиационных повреждений является клеточное опустошение критических органов. Гемопоэтические стволовые клетки и самые ранние коммитированные предшественники гемопоэза отличаются максимальной радиочувствительностью [9] и гибнут впервые часы и сутки после облучения. Решающим моментом для положительного исхода лучевой болезни является скорость восстановления супрессированного кроветворения, зависящая от глубины первичного опустошения указанных популяций и выбора эффективного лечения, направленного на восстановление процессов постлучевой репарации.

Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Литература

1. Баранов А.Е., Рождественский Л.М. Аналитический обзор схем лечения острой лучевой болезни, используемых в эксперименте и клинике // Радиационная биология. Радиоэкология. 2008; 48(3): 287-302.

2. Беседнова Н.Н. Морские гидробионты - потенциальные источники лекарств // Здоровье. Медицинская экология. Наука. 2014; 57(3): 4-10.3.

3. Lee J., Kim J., Moon C., Kim S., Hyun J., Park J., Shin T. Radioprotective effects of fucoidan in mice treated with total body irradiation. Phytother. Res. 2008; 22: 1677-1681. doi: 10.1002/ptr.2562.

4. Tawfik1 S.S., Salama S. F. Preventive Efficacy of Fucoidan in Rats Exposed to г-Rays Jourrnall off Radiiattiion Researrch and Applliied Sciiences. J. Rad. Res. Appl. Sci. 2011; 4(1): 233-244.

5. Kim H.J., Kim M.H., Byon Y.Y., Park J.W., Jee Y., Joo H.G. Radioprotective effects of an acidic polysaccharide of Panax ginseng on bone marrow cells. J.Vet. Sci. 2007; 8: 39-44. doi: 10.4142/jvs.2007.8.1.39.

6. Anastyuk S.D., Shevchenko N.M., Dmitrenok P.S., Zvyagintseva T.N. Structural similarities of fucoidans from brown algae Silvetia babingtonii and Fucus evanescens, determined by tandem MALDI-TOF mass spectrometry. Carbohydrate Research. 2012; 358: 78-81. doi: 10.1016/j.carres.2012.06.015.

7. Anastyuk S.D., Shevchenko N.M., Nazarenko E.L, Dmitrenok P.S., Zvyagintseva T.N. Structural analysis of a fucoidan from the brown alga Fucus evanescens by MALDI-TOF and tandem ESI mass spectrometry. Carbohydrate Res. 2009; 344(6): 779-787. doi: 10.1016/j.carres.2009.01.023.

8. Till J.E., McCulloch E.A. A direct measurement of the radiation sensitivity of normal mouse bone marrow cells. Radiat. Res. 1961; 14: 213-222.

9. Коноплянников А.Г. Радиобиология стволовых клеток. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 120 с.