Проблема защиты организма человека от воздействия ионизирующей радиации и профилактические мероприятия по радиационной безопасности приобретает все большую актуальность в связи с техногенными катастрофами и расширением использования источников ионизирующего излучения в лечебной практике. Поэтому так актуален поиск безвредных средств, повышающих устойчивость организма к ионизирующему излучению.
Тихомиров А.А. к.м.н., Говорун М.И. к.биол.н.
Никитский ботанический сад - Национальный научный центр, КРУ НИИ физических методов лечения и медицинской климатологии им. И.М. Сеченова.
Проблема защиты организма человека от воздействия ионизирующей радиации и профилактические мероприятия по радиационной безопасности приобретает все большую актуальность в связи с техногенными катастрофами и расширением использования источников ионизирующего излучения в лечебной практике. Поэтому так актуален поиск безвредных средств, повышающих устойчивость организма к ионизирующему излучению.
Эфирные масла (ЭМ), проявляют широкий спектр биологической активности. Описаны их антиоксидантные свойства, способность стимулировать иммунную систему, процессы деления соматических клеток, заживление раневых и ожоговых поверхностей – свойства, крайне необходимые при лечении лучевых поражений.
В работе представлены данные о защитном действии ЭМ эвкалипта, монарды, лаванды, полыни лимонной, пихты и гвоздики при внешнем γ-облучении животных.
Материалы и методы.
Исследование радиозащитных свойств ЭМ проводили по стандартной схеме, применяемой в радиобиологии.
Тотальное облучение животных проводили на рентгеновском аппарате РУМ-17. КФР
В качестве основного показателя радиационного поражения использовали процент смертности животных в течение 30 дней (%30) после рентгеновского облучения. Для более полной характеристики динамики гибели вычисляли процент погибших животных с 1 по 7 день (% 7), с 8 по 14 день (% 14) и с 15 по 30 день (% 21). С 1 по 7 день животные погибают в основном от поражения желудочно-кишечного тракта, с 8 по 14 - от необратимого поражения кроветворной системы. Средняя продолжительность жизни животных (СПЖ, характеризующая скорость развития лучевого поражения) и процент гибели, являются интегральными показателями устойчивости организма.
Для оценки радиомодифицирующего эффекта ЭМ использовали величину ФИД (фактора изменения дозы), которая отражает снижение эффективной дозы облучения у животных после профилактических процедур и характеризует их радиозащитный эффект.
Радиопрофилактическое действие ЭМ изучали в зависимости от длительности курса - 5, 10 или 30 суток и дозы ЭМ.
Животных помещали в закрытые камеры, где испаряли ЭМ до концентрации 20 или 100 мг/м3 воздуха. В используемых концентрациях ЭМ не вызывали у животных токсического поражения внутренних органов. Мыши дышали воздухом, содержащим эфирное масло, в течение 40 мин. ежедневно. Процедуру заканчивали за сутки до облучения. Контрольных животных только облучали. В опытах использовано 750 мышей линии СВА/lac, гибридов (CBAxС57Bl)F2 и беспородных белых мышей весом 20-
Иммуногенез изучали на модели первичного иммунного ответа на Т-зависимый антиген: эритроциты барана вводили в/в по 5х108 кл/мл и оценивали ответ по количеству антителообразующих клеток (АОК) селезенки.
Результаты и обсуждение.
Защитное действие ингаляций ЭМ эвкалипта в дозе 20 мг/м3.
Обнаружено, что 10-дневный профилактический курс ЭМ эвкалипта к 30сут. эксперимента способствовал выживаемости 53,8% мышей против 7,7% в контроле; СПЖ 47,3 и 14,0 суток соответственно. ФИД был равен 1,59±0,33. Увеличение продолжительности профилактического курса ЭМ до 30 процедур не приводило к значимым изменениям радиорезистентности.
5-дневный курс с ЭМ эвкалипта оказывал менее выраженный радиозащитный эффект: выжило 32% мышей при гибели всех животных в контрольной группе. СПЖ «защищенных» мышей была 25,7 сут. против 8,5 суток в контрольной группе.
В данной постановке эксперимента 10-дневный профилактический курс ЭМ оказывал оптимальный защитный эффект.
Выраженное защитное влияние ЭМ проявилось в снижении гибели животных по желудочно-кишечному типу: через 7 дней все животные остались живы, а в контрольных группах гибло 22-44% (в зависимости от партии мышей).
К 14-му дню животных, защищенных ЭМ, выжило в 1,2, 2,2 и 2,3 раза больше (соответственно продолжительности курсов с ЭМ – 5, 10 и 30 дней), чем в группах контроля. Увеличение продолжительности профилактического курса от 5 до 30 дней сопровождалось снижением смертности по костно-мозговому типу на 2,2% в день.
Профилактические ингаляции с ЭМ монарды и лаванды также повышали выживаемость мышей: ЭМ лаванды 20 мкг/м3 после 10-дневного курса – до 34,6 % (против 7,7% в контроле) и до 38,4% (против 3,7%) – после 30-дневного курса; ЭМ монарды (100 мкг/м3) после 30-дневного курса способствовало повышению выживаемости животных до 51,5%.
Метод фракционированного облучения позволяет выявить действие радиопротектора на процессы пострадиационного восстановления.
Воздействие ЭМ эвкалипта в течение 11 дней до облучения в дозе 0,5 Гр/фракцию (суммарная доза 4Гр) повысило резистентность к острому облучению: через 30 дней после острого облучения выжило 33,3% (в контроле – 5,%) через 60 дней – 25,9% мышей (в контроле 9,7%).
Механизмами реализации радиозащиты эфирных масел могут быть следующие:
– снижение поражения клеток кроветворной системы и эпителиального покрова кишечника, т.е. защитное действие эфирных масел по отношению к быстро делящимся клеткам;
– активация регенеративных и репаративных процессов;
– стимуляция всех звеньев иммунной системы: клеточного, гуморального и факторов неспецифической резистентности;
– активация антиоксидантных систем организма;
– снижение постлучевых бактериальных осложнений и т.д.
Эффекты, наблюдаемые после воздействия ЭМ на животных и человека, позволяют рассматривать их как модуляторы-адаптогены, которые сдвигают стационарное состояние в сторону повышения устойчивости и готовят биологический объект к последующему воздействию экстремальных факторов, в данном случае, к облучению.
Поэтому мы исследовали действие ЭМ на состояние иммунной и кроветворной систем здоровых животных, чтобы определить "фон резистентности", предшествующий моменту облучения.
Животных ингалировали ЭМ 5, 10 и 20 дней и в последний день иммунизировали эритроцитами барана. Контрольные группы животных подвергались только иммунизации.
Так, ЭМ эвкалипта способствовало достоверному увеличению относительного и абсолютного количества АОК в селезенке. Наиболее выраженный эффект наблюдался при 10 и 20-дневном курсе и не зависел от концентрации ЭМ. Количество АОК в селезенке, относительное и абсолютное, увеличивалось следующим образом:
При концентрации паров ЭМ эвкалипта 20 мг/м3.
10-дн. курс - в 1,7 / 2,0 раза (относительное/абсолютное количество клеток)
20-дн. курс - в 1,9 / 2,4 раза.
При концентрации паров ЭМ эвкалипта 100 мг/м3.
10-дн. курс – в 1,8-2,1 раза.
20-дн. курс – в 2,0-2,4 раза.
При 5-дневном курсе стимуляция была менее выражена: относительное количество АОК увеличивалось в 1,3 и 2 раза при повышении концентрации ЭМ.
В данной схеме эксперимента ЭМ эвкалипта действовало на предшественников лимфоцитов, участвующих в иммунном ответе, и на начальный этап индуктивной фазы иммуногенеза. Отмечено стойкое повышение уровня лизоцима, титра гетерофильных антител и комплемента.
Влияние ЭМ на величину радиационного повреждения кроветворной системы и характер ее восстановления в пострадиационный период.
Возможность пережить острую лучевую болезнь во многом связана с состоянием кроветворных органов - костного мозга и селезенки.
10-дневный курс ингаляций с ЭМ эвкалипта в дозе 20 мг/м3 способствовал повышению количества миелокариоцитов в 1,2 раза (Р<0,01). Снижение веса селезенки не сопровождалось изменением количества спленоцитов.
В данном эксперименте воздействие ЭМ способствовало выведению кроветворных органов здоровых животных из обычного режима на более высокий уровень функционирования.
Влияние ЭМ монарды, эвкалипта и полыни лимонной на величину радиационного повреждения кроветворной системы и характер ее восстановления в пострадиационный период изучали при концентрации ЭМ 20 мг/м3 и курсе 10 сеансов.
Облучение животных сублетальными (2-4Гр.) и летальными дозами (6Гр) приводило к дозозависимому снижению количества миелокариоцитов. Ингаляции с ЭМ способствовали или сохранению большего количества жизнеспособных миелокариоцитов, или активировали их пролиферацию в диапазоне доз до 5Гр. К 30 дню после облучения количество миелокариоцитов у защищенных ЭМ эвкалипта и монарды соответствовало их количеству у здоровых мишей; у облученных животных этот показатель был в 1,6 раза ниже. ЭМ полыни было менее эффективным: количество миелокариоцитов возрастает в 1,4 раза по сравнению с облученными животными, но не достигало уровня у здоровых мышей. При переходе в область более высоких доз (6Гр) действие ЭМ не обнаружено.
Таким образом, в определенном диапазоне доз облучения ЭМ способствуют усилению репаративных процессов.
Действие 20-дневного курса воздействия ЭМ эвкалипта при дозе облучения 4 Гр на клеточность костного мозга и селезенки исследовали в динамике через 10, 20, 30 и 60 дней после облучения. Через 10 дней показатели клеточности костного мозга у «защищенных» ЭМ и не «защищенных» была одинаковой. К 20-му дню количество миелокариоцитов в 1,4 раза, а к 30-му в 1,5 раза превышало уровень показателя в группе контроля. Динамика восстановления клеточности селезенки имела аналогичную направленность: количество клеток у защищенных ЭМ животных на 20-30 день было несколько ниже, чем у незащищенных, но к 60-му дню разницы не было.
На величину радиационного повреждения кроветворной системы в данной постановке эксперимента ЭМ влияния не оказывают. Однако, восстановление пула клеток костного мозга у животных, защищенных ЭМ, происходило интенсивнее.
При повышении дозы облучения защитный эффект ЭМ проявлялся уже к 10-му дню: уровень миелокариоцитов у защищенных животных был в 2,7 и 3,6 раза выше (соответственно дозе облучения 5 и 6,25Гр). ФИД по клеточности костного мозга достигал 1,225 - для природных радиопротекторов это достаточно значимый показатель.
Коррекция иммунного ответа с помощью эфирных масел эвкалипта и полыни после облучения мышей сублетальной дозой.
При действии ионизирующей радиации иммунная система также принадлежит к числу критических систем.
Обнаружено, что профилактический курс с ЭМ эвкалипта способствовал увеличению количества АОК селезенки на 10 день после облучения в 1,7 раза, а через 60 дней эта величина достигала уровня здоровых мышей. В группе радиационного контроля количество АОК через 60 суток составило лишь 65% нормы. Количество спленоцитов на 60е сутки соответствовало показателям радиационного контроля или было несколько снижено.
Динамика изменений веса селезенки, ее клеточность и количество АОК при профилактическом курсе с ЭМ полыни соответствовала радиационному контролю.
Если ингаляции ЭМ эвкалипта и полыни проводились после облучения, то через 30 дней наблюдалось снижение абсолютного количества АОК и количества спленоцитов с последующим восстановлением до уровня радиационного контроля к 60-му дню.
Профилактика эндогенной инфекции с помощью эфирных масел.
Постлучевой период у животных и человека характеризуется клиническим синдромом, существенное место в котором занимают инфекционные осложнения.
Антибактериальная активность ЭМ in vitro описана во множестве работ отечественных и зарубежных авторов. In vivo эфирные масла действуют в сложном сочетании с защитными структурами организма, взаимно усиливая друг друга. Результат этого взаимодействия проявляется выраженным антибактериальным и противовоспалительным действием даже микро количеств эфирных масел.
Для предотвращения эндогенной инфекции в облученном организме использовали 10-дневный курс ингаляций с ЭМ эвкалипта в концентрации 20 мг/м3 воздуха. Через сутки после окончания курса с ЭМ крыс Vistar облучали летальной дозой 8,5Гр. вызывающей гибель основной массы животных в первые 7 дней.
У незащищенных крыс такая доза облучения вызывала гибель большинства животных по кишечному типу: через 7 суток в живых оставалось лишь 12,5% крыс. Посевы из тканевого гомогената печени и селезенки у 100% животных давали рост микроорганизмов, в половине случаев отмечался множественный рост – т.е. у животных развивался тяжелый сепсис.
После воздействия ЭМ эвкалипта к 7-м суткам в живых оставалось 60% облученных животных; значимо снижалась частота и интенсивность обсемененности внутренних органов - 33% положительных случаев при отсутствии множественного роста. Бактериальная обсемененность органов крыс, облученных в дозе 8,5 Гр и защищенных ЭМ эвкалипта, снижалась до уровня группы животных, облученных дозой 6Гр.
Другими словами, применение ЭМ снижало тяжесть эндогенной инфекции у животных, эквивалентно снижению дозы облучения на 2,5Гр.
Подводя итог результатов этой серии экспериментов, можно сказать, что выявлено наличие радиозащитных свойств у класса соединений, которые ранее для этих целей не использовались.
К настоящему времени накоплены данные о том, что ЭМ можно рассматривать как универсальные профилактические и лечебные средства, обладающие широким спектром терапевтического действия. В более низких концентрациях ЭМ уже используют для профилактики ОРВИ, коррекции вторичных иммунодефицитов, при лечении хронических заболеваний, для ослабления действия ксенобиотиков на организм человека и др.
В ялтинском КРУ «НИИ им. И.М. Сеченова» эфирные масла успешно использовали при реабилитационном лечении отдаленных последствий облучения у ликвидаторов аварии на ЧАЭС: отмечено достоверно значимое улучшение показателей лабораторных исследований и клинического состояния больных. В схемах лечения использовали как отдельные ЭМ так и специально подобранные смеси 3-5 эфирных масел, отрабатывали продолжительность и концентрации препаратов.
Патологические нарушения у детей из зон радионуклидного загрязнения носят выраженный системный характер проявляющийся ранними прогрессирующими нарушениями со стороны основных функциональных систем. Характерна полиорганность поражения, наличие хронических очагов инфекции, нарушения со стороны иммунной и нейроэндокринной систем. Применение эфирных масел способствовало восстановлению показателей клеточного и гуморального иммунитета и минимизировало дисбаланс цитокинового каскада у детей с гемобластозами в процессе реабилитации и присоединении респираторной вирусной инфекции.
В
С развитием ядерной энергетики увеличивается количество людей, которые подвергаются воздействию излучения: - это категории работников, профессионально связанных с источниками радиации, люди, подвергшиеся облучению во время техногенных аварий и катастроф и больные, получающие радио- и рентгентерапию. В этих группах прослеживается ежегодный рост заболеваемости по всем основным классам болезней. Полученные данные и сейчас являются основанием для включения ЭМ в схемы лечения людям, подвергающимся облучению.
В пилотных сериях экспериментов нами обнаружено защитное действие эфирных масел при затравке животных фосфор-органическими пестицидами: наблюдали активацию печеночных ферментов, ускорение расщепления ядохимикатов и элиминации дериватов.
Заключение и предположения
В эксперименте показан выраженный радиозащитный эффект эфирных масел в отношении кроветворной, иммунной системы и снижение септических процессов. В результате этого у животных увеличивалась продолжительность жизни после облучения смертельной дозой γ-облучения. Выявлено наличие радиозащитных свойств у класса соединений, которые ранее для этих целей не использовались
Действуя как адаптогены, ЭМ способствуют выведению критических систем на уровень, при котором организм встречает радиационное воздействие в состоянии повышенной функциональной активности и защищенности органов кроветворения и иммунитета.
Включение процедур с эфирными маслами в схему реабилитационного лечения отдаленных последствий облучения у ликвидаторов аварии на ЧАЭС способствовало достоверно значимому улучшению показателей лабораторных исследований и клинического состояния больных.
Приведенные данные являются основанием для дальнейшей разработки применения эфирных масел как средств профилактики у работников, имеющих контакт с источниками излучения и как лекарственных средств у людей, подвергшихся облучению случайно или с лечебной целью.
Ингаляции эфирных масел в концентрации 1-2мг3 можно использовать как плановую профилактическую и оздоровительную процедуру для сотрудников, имеющих контакт с источниками излучения в штатном режиме. Ингаляции 2-3мг3 можно рекомендовать для профилактики воздействия умеренно повышеного радиационного фона.
Применение эфирных масел в более высоких дозах может быть предметом выбора при лечении тяжелых лучевых поражений как эффективное вспомогательное лекарственное средство.
Перспективным направлением исследований является разработка применения эфирных масел в схемах лечения пострадавших от воздействия ядовитых веществ, например, при разливах аммиака, отравлениях пестицидами, солями тяжелых металлов.
Приведенная форма применения эфирных масел адаптирована для использования в условиях стационара. Процедуру можно быстро организовать в полевых условиях для больших групп людей.
Рекомендуется создание индивидуальных форм препарата для постоянного ношения.
Таким образом, эфирные масла можно рекомендовать как эффективные средства профилактики и лечения последствий воздействия на человека ионизирующего излучения, ядохимикатов и др. ксенобиотиков. Разработка этого направления и рекомендации по применению эфирных масел помогут сохранить здоровье многим категориям пострадавших в чрезвычайных ситуациях.
