Архив номеров
Общие закономерности синергических и антагонистических взаимодействий в радиобиологии
DOI: 10.21870/0131-3878-2023-32-2-132-141
Евстратова Е.С.1, Гераськин С.А.2, Жураковская Г.П.3, Толкаева М.С.3, Петин В.Г.3
«Радиация и риск». 2023. Том 32. № 2, с.132-141
Сведения об авторах
Евстратова Е.С. – зав. отд., к.б.н. ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: 89108627240; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Гераськин С.А. – зав. лаб., д.б.н., проф. ФГБНУ ВНИИРАЭ. Жураковская Г.П. – вед. науч. сотр., д.б.н. Толкаева М.С. – инженер (эколог); Петин В.Г. – гл. науч. сотр., д.б.н., проф. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России. 1 ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск2 ФГБНУ ВНИИ радиологии и агроэкологии, Обнинск
3 МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск
Аннотация
Многие направления практической медицины используют комбинированное действие ионизирующих/неионизирующих излучений с гипертермией/химическими агентами, повышающими эффективность лучевой терапии. При этом, как показали многочисленные исследования, в результате таких воздействий могут регистрироваться как синергические, так и антагонистические эффекты. Целью работы является выявление общих закономерностей проявления синергизма и антагонизма при действии факторов разной природы на живые объекты. Представлены собственные экспериментальные данные, а также проанализированные результаты других авторов, свидетельствующие о разных типах взаимодействия одних и тех же воздействующих факторов. При этом эффект не зависит от объекта исследования и варьирует от синергизма до антагонизма в зависимости только от параметров агентов: мощности дозы, интенсивности, степени нагрева, концентрации химического препарата и др. Показано, что главные закономерности проявления синергических взаимодействий такие как: 1) синергизм максимален при одновременном действии агентов и зависит от соотношения повреждений, индуцированных каждым агентом; 2) существует оптимальное соотношение воздействующих факторов, при котором синергизм максимален; 3) понижение или повышение интенсивности одного из агентов требует пропорционального уменьшения или увеличения интенсивности второго агента для сохранения максимального синергического взаимодействия, актуальны и для антагонистического взаимодействия воздействующих факторов. Так, на бактериальных клетках в качестве примера антагонизма рассматривается взаимодействие гипертермии и глицерина. На этом же объекте представлены обширные данные по влиянию разных концентраций NaCl c ионизирующим излучением, ультразвуком и гипертермией, результат взаимодействия характеризовался устойчивым антагонизмом. Как глицерин, так и NaCl – вещества-осмолиты и их негативное действие может смягчаться при использовании средств, стабилизирующих систему осмотического гомеостаза. На дрожжевых клетках показано, как синергическое взаимодействие ультрафиолетового света и гипертермии плавно переходило в антагонистическое по мере снижения температурной нагрузки и отклонении параметров воздействующих факторов от оптимального. При этом эффекты антагонизма также характеризуются оптимальным соотношением доз применяемых агентов, при которых регистрируемый эффект имеет максимальное значение. Сделан вывод об общности основных закономерностей проявления эффектов синергизма и антагонизма при взаимодействии факторов разной природы независимо от биологического объекта, подвергающегося комбинированному воздействию.
Ключевые слова
антагонизм, синергизм, общие закономерности, гипертермия, ионизирующее излучение, ультразвук, УФ-свет, осмолиты, цисплатин, бактерии, дрожжи, клетки млекопитающих.
Список цитируемой литературы
1. Терапевтическая радиология: национальное руководство /под ред. А.Д. Каприна, Ю.С. Мардынского. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2019. 704 с.
2. Basic clinical radiobiology. Eds: M. Joiner, A. van der Kogel. London: CRC Press, 2009. 375 p.
3. Chou T.-C. Drug combination studies and their synergy quantification using the Chou-Talalay method //Cancer Res. 2010. V. 70, N 2. P. 440-446.
4. Chemoradiation in cancer therapy. Ed.: H. Choy. Totowa, NJ, USA: Humana Press, 2003. 420 p.
5. Hahn G.M. Hyperthermia and cancer. New-York: Plenum Press, 1982. 285 p.
6. Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the radiologist. Philadelphia: Wolters Kluwer, 2018. 576 p.
7. Streffer C., Vauper P., Hahn G. Biological basis of oncologic thermotherapy. Berlin, Heidelberg, New York, London, Paris, Tokyo, Hong Kong: Springer-Verlag, 1990. 169 p.
8. Петин В.Г., Жураковская Г.П., Комарова Л.Н. Радиобиологические основы синергического взаимодействия в биосфере. М.: ГЕОС, 2012. 219 с.
9. Petin V.G., Kim J.K. Synergistic interaction and cell responses to environmental factors. New York: Nova Sciences Publisher, 2016. 337 p.
10. 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.
11. Mitchel R.E.J., Morrison D.P. Heat-shock induction of ultraviolet light resistance in Saccharomyces cere-visiae //Radiat. Res. 1983. V. 96, N 1. P. 95-99.
12. Barbe M.F., Tytell M., Gower D.J., Welch WJ. Hyperthermia protects against light damage in the rat retina //Science. 1988. V. 241, N 4874. P. 1817-1820.
13. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P., Komarova L.N. Fluence rate as a determinant of synergistic interaction of simultaneous action of UV-light and mild heat in Saccharomyces cerevisiae //J. Photochem. Photobiol. B: Biol. 1997. V. 38, N 2-3. P. 123-128.
14. Calkins J., Ballard R., Gillespie M. Ultraviolet light-induced reactivation of alpha-irradiated yeast cells //Radiat. Res. 1978. V. 73, N 3. P. 440-451.
15. Петин В.Г. Генетический контроль модификаций радиочувствительности клеток. М.: Энергоатомиздат, 1987. 208 с.
16. Петин В.Г., Морозов И.И. Синергетика факторов окружающей среды. М.: ГЕОС, 2015. 249 с.
17. Петин В.Г., Жураковская Г.П. Влияние интенсивности действующих агентов на проявление синергического взаимодействия //Радиационная Биология. Радиоэкология. 2015. Т. 55, № 6. С. 598-606.
18. Петин В.Г., Белкина С.В., Жураковская Г.П. Математические модели и реакции клеток на облучение ионизирующими излучениями разного качества. М.: ГЕОС. 2020. 263 с.
19. Petin V.G., Zhurakovskaya G.P. The peculiarities of the interaction of radiation and hyperthermia in Saccha-romyces cerevisiae irradiated with various dose rates //Yeast. 1995. V. 11, N 6. P. 549-554.
20. 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.
21. Ben-Hur E., Elkind M.M. DNA damage and repair in hyperthermic mammalian cells: relation to enhanced cell killing //Radiation Research: Biomedical, Chemical and Physical Perspectives. New York: Academ Press, 1975. P. 703-717.
22. Urano M., Kahn J., Majima H., Gerweck L.E. The cytotoxic effect of cis-diamminedichloro-platinum (II) on cultured Chinese hamster ovary cells at elevated temperatures: arrhenius plot analysis //Int. J. Hyperthermia. 1990. V. 6, N 3. P. 581-590.
23. Панин Л.Е. Системные представления о гомеостазе //Бюллетень СО РАМН. 2007. Т. 127, № 5. С. 10-16.
Полная версия статьи