Выявление общих закономерностей и математическое прогнозирование синергического взаимодействия гипертермии с ионизирующим излучением или солями тяжёлых металлов

DOI: 10.21870/0131-3878-2020-29-3-106-117

Толкаева М.С., Белкина С.В., Воробей О.А., Жураковская Г.П., Петин В.Г.

«Радиация и риск». 2020. Том 29. № 3, с.106-117

Сведения об авторах

Толкаева М.С. – инженер по охране окружающей среды (эколог). Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел: 8(484) 399-32-97 (доп. 70-08); e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Белкина С.В. – зав. лаб., к.б.н.
Воробей О.А. – мл. научн. сотр.
Жураковская Г.П. – вед. научн. сотр., д.б.н.
Петин В.Г. – гл. научн. сотр., д.б.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск

Аннотация

Одним из направлений лечения онкологических заболеваний является использование гипертермии в комбинации с ионизирующим излучением или лекарственными препаратами. В состав некоторых активно используемых препаратов входят тяжёлые металлы. Однако изучение их синергического взаимодействия с гипертермией носят фрагментарный характер. С целью выявления общих закономерностей проявления синергических эффектов при одновременном действии гипертермии с ионизирующим излучением или солями тяжёлых металлов (сульфат цинка, сульфат меди, цисплатин, йодид свинца, дихромат калия) на выживаемость бактериофага, спор бактерий, бактериальных клеток и дрожжевых клеток, а также клеток млекопитающих использовали математическую модель синергизма. В соответствии с моделью синергизм обусловлен образованием дополнительных летальных повреждений за счёт взаимодействия субповреждений, инициируемых каждым из агентов, участвующих в комбинации, и не являющихся эффективными при раздельном их применении. Для всех проанализированных случаев взаимодействия гипертермии с ионизирующим излучением или солями тяжёлых металлов продемонстрировано существование оптимальной температуры, при которой регистрируется максимальное значение коэффициента синергического взаимодействия. Знание и учёт описанных в данной работе идей и общих закономерностей синергических эффектов будут полезными для специалистов, использующих сочетание гипертермии с физическими или химическими агентами, включая тяжёлые металлы, в различных практических направлениях радиологии, в частности, для оптимизации комбинированных методов лечения опухолей.

Ключевые слова
комбинированное действие, гипертермия, ионизирующее излучение, тяжёлые металлы, синергизм, бактериофаг, бактерии, дрожжевые клетки, клетки млекопитающих, математическая модель, субповреждения, прогнозирование.

Список цитируемой литературы

1. Ярмоненко С.П., Коноплянников А.Г., Вайнсон А.А. Клиническая радиобиология. М.: Медицина, 1992. 320 с.

2. Каприн А.Д., Галкин В.Н., Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований – основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.

3. Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the radiologist. Lippincott: Williams & Wilkins, 2011. 576 p.

4. Васина М.В., Васин А.А., Манохин Е.В. Теория вероятности и математическая статистика. М.: Прометей, 2018. 160 с.

5. Basic Clinical Radiobiology /Eds.: M. Joiner, A. van der Kogel. London: Edward Arnold, 2009. 375 p.

6. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н. Радиобиологические основы синергического взаимодействия в биосфере. М.: ГЕОС, 2012. 219 с.

7. Petin V.G., Kim J.K. Synergistic Interaction and Cell Responses to Environmental Factors. New York: Nova Sciences Publisher, 2016. 337 p.

8. Белкина С.В., Воробей О.В., Бабина Д.Д., Переклад О.В., Карпов А.А., Шегай П.В., Иванов С.А., Каприн А.Д. Применение гипертермии в комплексном лечении онкологических больных. Свидетельство о регистрации базы данных RU 2019621329 от 19.07.2019.

9. Bica L., Meyerowitz J., Parker S.J., Caragounis A., Du T., Paterson B.M., Barnham K.J., Crouch P.J., White A.R., Donnelly P.S. Cell cycle arrest in cultured neuroblastoma cells exposed to a bis(thiosemicarbazonato) metal complex //Biometals. 2011. V. 24, N 1. P. 117-133.

10. Ceresa C., Bravin A., Cavaletti G., Pellei M., Santini C. The combined therapeutical effect of metal-based drugs and radiation therapy: the present status of research //Curr. Med. Chem. 2014. V. 21, N 20. P. 2237-2265.

11. Trujillo R., Dugan V.L. Synergistic inactivation of viruses by heat and ionizing radiation //Biophys. J. 1972. V. 12, N 2. P. 92-113.

12. Brannen J.P. A temperature- and dose rate-dependent model for the kinetics of cellular response to ionising radiation //Radiat. Res. 1975. V. 62, N 3. P. 379-387.

13. Ben-Hur E. Mechanisms of the synergistic interaction between hyperthermia and radiation in cultured mammalian cells //J. Radiat. Res. 1976. V. 17, N 2. P. 92-98.

14. Urano M., Kahn J., Majima H., Gerweck L.E. The cytotoxic effect of cis-diamminedichloroplatinum (II) on cultured Chinese hamster ovary cells at elevated temperatures: Arrhenius plot analysis //Int. J. Hyperthermia. 1990. V. 6, N 3. P. 581-590.

15. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Kim J.K. Synergetic effects of different pollutants and equidosimetry //Equidosimetry – Ecological Standardization and Equidosimetry for Radioecology and Environmental Ecology /Eds.: F. Bréchignac, G. Desmet. Dordrecht: Springer, 2005. P. 207-222.

16. Evstratova E.S., Petin V.G., Zhurakovskaya G.P. Synergistic effects and their potential significance for the influence of natural intensities of environmental factors on cell growth //Synergy. 2018. V. 6, N 1. P. 1-8.

17. Petin V.G., Komarov V.P. Mathematical description of synergistic interaction of hyperthermia and ionizing radiation //Mathem. Biosci. 1997. V. 146, N 2. P. 115-130.

Полная версия статьи