Оценка радиозащитного потенциала деанола ацеглумата, фумаровой кислоты и фумарата 3-гидроксипиридина при действии ионизирующего излучения разного качества на клеточные линии тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Купцова Полина Сергеевна

• Купцова Полина Сергеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Купцова Полина Сергеевна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Особенности ингибирующего действия плотно- и редкоионизирующего излучения на биологические системы: механизмы, различия и последствия

1.2 Лучевая терапия онкологических заболеваний

1.2.1 Лучевая терапия с использованием гамма-излучения

1.2.2 Адронная терапия

1.2.3 Биологическая эффективность ионизирующего излучения

1.3 Радиопротекторы

1.3.1 Механизмы защитного действия радиопротекторов

1.3.2 Фармакологические стратегии сохранения нормальных тканей

от радиационного поражения

1.3.3 Использование новых подходов в проведении лучевой терапии для защиты нормальных тканей

1.3.4 Перспективные соединения в качестве потенциальных радиопротекторов

1.4 Заключение

ГЛАВА 2 МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Объекты исследования

2.1.1 Методика культивирования клеток

2.2 Исследуемые соединения

2.3 Источники ионизирующего излучения и условия облучения

2.4 Методики проведения тестов

2.4.1 Методика определения клоногенной активности

2.4.2 Методика определения времени удвоения клеток

2.4.3 Методика проведения МТТ-теста

2.4.4 Расчет фактора изменения дозы (ФИД)

2.5 Статистическая обработка данных

ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Подбор рабочих концентраций и времени предлучевого инкубирования исследуемых соединений

3.1.1 Определение токсичности и рабочих концентраций фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина, деанола ацеглумата и цистамина

3.1.2 Определение времени предлучевого инкубирования нормальных клеток человека в растворах фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина, деанола ацеглумата и цистамина

3.2 Исследование возможного радиозащитного потенциала фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии гамма-излучения на нормальные клетки человека

3.3 Исследование возможного радиозащитного потенциала соединений при действии гамма-излучения на опухолевые клетки человека (оценка селективности)

3.4 Исследование возможного радиозащитного потенциала фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии протонного излучения на клетки человека

3.5 Исследование возможного радиозащитного потенциала фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии тяжелых ионов углерода 12 на клетки человека

3.6 Обсуждение полученных результатов

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А Алгоритм пересчета дозировок соединений из систем in vivo в концентрации для клеточных культур in vitro

ПРИЛОЖЕНИЕ Б Оценка меры радиочувствительности клеток D

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Оценка радиозащитного потенциала деанола ацеглумата, фумаровой кислоты и фумарата 3-гидроксипиридина при действии ионизирующего излучения разного качества на клеточные линии»

ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы исследования

Широкое использование источников ионизирующего излучения в медицине, энергетике, промышленности и других сферах жизни создает риски неконтролируемых авариных ситуаций и, следовательно, опасность лучевого поражения людей [10]. Дополнительным фактором риска является нестабильная геополитическая обстановка, повышающая вероятность возникновения военных конфликтов с применением ядерного оружия [146]. В этих условиях разработка эффективных и безопасных радиопротекторов приобретает не только медицинское, но и стратегическое значение.

Воздействие ионизирующего излучения на организм человека и животных, независимо от дозы, индуцирует развитие стохастических и детерминированных радиационных эффектов. Стохастические эффекты, такие как онкологические заболевания, не имеют дозового порога и характеризуются вероятностной природой возникновения. Детерминированные эффекты, включая острую и хроническую лучевую болезнь, стерилизацию и лучевые ожоги, обладают четким дозовым порогом и демонстрируют выраженную зависимость «доза-эффект» [6]. Для людей порогом возникновения детерминированных эффектов считается разовая доза 0,25 Зв. Важно отметить, что низкие дозы ионизирующего излучения обладают значительным биологическим воздействием, вызывая комплекс молекулярных повреждений, включающий генерацию реактивных кислородных соединений. Это приводит к структурным и функциональным нарушениям в ДНК и белках, что в конечном итоге может вызвать клеточную гибель, тератогенные эффекты или инициацию канцерогенеза [124].

В военных условиях эти эффекты могут приобретать массовый характер, что требует наличия эффективных средств защиты как для военного персонала, так и для гражданского населения и сельскохозяйственных животных.

Особую актуальность проблема радиационной защиты приобретает в контексте онкологической практики. Несмотря на прогресс в методах лучевой терапии, повреждающему действию ионизирующего излучения подвергаются не только опухолевые, но и здоровые ткани. Согласно статистике, в 2023 году лучевая терапия как самостоятельный метод применялась у 7,0% онкологических больных, а в составе комбинированного лечения - у 28,2% [20, 29]. При этом объем поражения здоровых тканей напрямую коррелирует с частотой и тяжестью побочных эффектов, включая лучевые поражения слизистых, кожи и сосудистой системы [9, 94]. Применение радиопротекторов способно повысить терапевтический индекс лучевой терапии, определяемый как соотношение степени повреждения опухолевых клеток к уровню поражения здоровых тканей при заданной дозе облучения [65]. Это достигается за счет снижения радиационно-индуцированного повреждения нормальных тканей при сохранении или усилении цитотоксического воздействия на опухолевые клетки [98, 166].

Следовательно, одной из важнейших задач в радиобиологии и клинической онкологии является поиск и разработка радиопротекторов, которые могут использоваться для защиты нормальных тканей от повреждающего действия ионизирующего излучения [79]. Большинство известных радиопротекторов характеризуются рядом существенных ограничений, среди которых выделяется острая и хроническая токсичность. При многократном применении данные соединения способны накапливаться в организме, оказывая негативное воздействие на жизненно важные органы, такие как печень, почки и другие, что ограничивает их клиническую применимость и требует разработки более безопасных альтернатив [65, 149]. Кроме того, используемые радиозащитные средства не обеспечивают защиту здоровых тканей организма при пролонгированном или фракционированном облучении низкой интенсивности [129].

Перспективным направлением в решении этой проблемы является исследование соединений с выраженной антиоксидантной активностью, но при этом обладающих низкой токсичностью [53, 63]. Защитный эффект

антиоксидантов при действии ионизирующего излучения на организм связан прежде всего с их способностью подавлять процессы свободно-радикального окисления и повышать активность антиоксидантных систем организма. В качестве объектов исследования были выбраны деанола ацеглумат, фумаровая кислота и фумарат 3-гидроксипиридина, поскольку эти соединения обладают выраженными антиоксидантными свойствами, что делает их перспективными кандидатами для использования в качестве радиозащитных средств [3, 27, 107].

Деанола ацеглумат известен своей способностью стабилизировать клеточные мембраны и улучшать энергетический метаболизм, что подтверждается исследованиями, демонстрирующими его эффективность в снижении оксидативного стресса [38]. Фумаровая кислота как естественный метаболит цикла Кребса обладает способностью нейтрализовать активные формы кислорода (АФК) и снижать уровень оксидативного стресса, что делает ее перспективным радиопротектором [28, 62]. Фумарат 3-гидроксипиридина, сочетающий свойства фумаровой кислоты и 3-гидроксипиридина, усиливает антиоксидантный потенциал и активирует антиоксидантные ферменты, такие как супероксиддисмутаза (СОД) и каталаза [55, 56, 57].

Механизм действия этих соединений связан с нейтрализацией свободных радикалов, которые образуются под воздействием ионизирующего излучения и приводят к повреждению клеточных структур, включая ДНК, липиды и белки [24, 164]. Таким образом, выбор данных соединений для исследования обусловлен их уникальными антиоксидантными свойствами, низкой токсичностью и перспективностью для дальнейшего изучения в качестве радиопротекторов.

Помимо радиационной защиты людей, эти соединения потенциально могут использоваться и для защиты сельскохозяйственных животных, что имеет критически важное значение для обеспечения продовольственной безопасности в условиях радиационных аварий или военных конфликтов.

Таким образом, разработка безопасных и эффективных радиопротекторов для длительного применения является одной из ключевых задач современной радиобиологии и медицины. Решение этой проблемы требует комплексного

подхода, включающего изучение фундаментальных механизмов радиационного поражения и разработку новых лекарственных форм. Успех в этом направлении позволит значительно повысить радиационную защиту как в условиях мирного времени (например, при лучевой терапии), так и в чрезвычайных ситуациях.

Описанные выше обстоятельства определяют актуальность темы настоящей работы.

Степень разработанности темы исследования

На сегодняшний день в мировой научной литературе существует значительное количество публикаций, посвященных разработке, поиску, тестированию и исследованию радиопротекторных соединений [129, 133, 149]. В последние десятилетия фокус сместился в сторону природных соединений с антиоксидантными свойствами, так как они обладают меньшей токсичностью по сравнению с синтезированными препаратами, такими как цистамин, амифостин и др. [79, 124, 133]. Тем не менее, задача разработки идеального радиопротектора, характеризующегося минимальной токсичностью при сохранении высокой степени защиты, остаётся актуальной. Поиск такого соединения продолжается, так как потенциально любое вещество, обладающее антиоксидантной активностью, может выступать в качестве радиопротектора [79, 133, 149]. Человечеству известно большое количество таких соединений, и лишь малая часть из них исследовалась на предмет наличия у них радиозащитных свойств.

Активные поиски новых протекторов среди антиоксидантов начались в начале 80-х гг. XX века с исследования витамина Е (токоферола, С29Н50О2) и его изоформ. Было показано, что инъекции токоферола повышают выживаемость мышей, подвергшихся воздействию ионизирующего излучения в летальной дозе [152]. На данный момент показаны радиопротекторные свойства таких природных соединений-антиоксидантов, как апигенин, кофеин, ванилин, троксерутин,

куркумин, бергенин, хлорогеновая кислота, хинная кислота, гесперидин и другие [133].

Цель исследования

Оценка радиозащитного потенциала деанола ацеглумата, фумаровой кислоты и фумарата 3-гидроксипиридина при воздействии ионизирующего излучения (у-кванты, протоны, ионы 12С) на клеточные линии (Фб-hTERT, НЕК293 и SK-N-BE(2)).

Задачи исследования

1. Определить концентрации фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата, обеспечивающие минимальную цитотоксичность и максимальный радиопротекторный эффект на клеточных линиях, на основе данных МТТ-теста. Разработать схемы предлучевого инкубирования клеток с этими соединениями для достижения максимального радиопротекторного эффекта при действии гамма-излучения.

2. Изучить возможные радиозащитные эффекты фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии гамма-излучения на нормальные клетки человека по показателям клоногенного анализа и времени удвоения.

3. Изучить возможные радиозащитные эффекты фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии протонного излучения на нормальные клетки человека по показателям клоногенного анализа.

4. Изучить возможные радиозащитные эффекты фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии тяжёлых ионов 12С на нормальные клетки человека по показателям клоногенного анализа.

5. Исследовать возможные радиозащитные эффекты фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии гамма-излучения на опухолевые клетки человека по показателям клоногенного анализа и времени удвоения (оценка селективности).

Научная новизна исследования

Впервые проведена оценка токсичности и радиозащитной эффективности фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата в условиях in vitro на клеточных культурах линий Фб-hTERT (фибробласты человека) и HEK293 (клетки почки эмбриона человека). Установлены рабочие концентрации исследуемых соединений, обеспечивающие минимальную цитотоксичность и максимальный радиопротекторный эффект. Впервые определено время предлучевого инкубирования клеток с исследуемыми соединениями для достижения максимального радиозащитного эффекта. Показано, что для фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата оптимальное время инкубирования составляет 24 часа. Впервые проведена оценка радиозащитного эффекта фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии ионизирующего излучения разного качества (у-излучение, протонное излучение, облучение тяжелыми ионами углерода 12С) на клеточных линиях (Фб-hTERT, HEK293, SK-N-BE(2)). Использованы следующие методы оценки: клоногенный анализ, время удвоения клеток и МТТ-тест. Впервые определен фактор изменения дозы (ФИД) для исследуемых соединений при различных типах излучения: при действии у-излучения в диапазоне доз 1-12 Гр на фибробласты человека линии Фб-hTERT ФИД для деанола ацеглумата составил 2,15 ± 0,11, для фумаровой кислоты -1,73 ± 0,09, для фумарата 3-гидроксипиридина - 1,61 ± 0,08. При действии протонного излучения ФИД для деанола ацеглумата составил 1,17 ± 0,06, для фумаровой кислоты - 1,13 ± 0,06, для фумарата 3-гидроксипиридина - 1,10 ± 0,05.

При действии ионов углерода 12С ФИД для деанола ацеглумата составил 1,09 ± 0,05, для фумаровой кислоты - 1,07 ± 0,06, для фумарата 3-гидроксипиридина - 1,00 ± 0,04.

Показано, что фумаровая кислота, фумарат 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумат оказывают радиомодифицирующий эффект, что делает их перспективными кандидатами для дальнейшего изучения в качестве возможных радиопротекторов.

Теоретическая и практическая значимость работы

Получены новые экспериментальные данные о радиозащитных эффектах фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина, деанола ацеглумата, которые дополняют и расширяют существующие представления о возможности защиты нормальных клеток человека от воздействия ионизирующих излучений. Практическая значимость исследования заключается в создании инновационных решений, которые могут быть реализованы в виде новых лекарственных препаратов или биологически активных добавок, способных значительно улучшить защиту человека и животных от радиационного воздействия и обеспечить конкурентные преимущества на рынке.

Полученные в результате проведенного исследования данные используются в учебном процессе Обнинского института атомной энергетики — филиала федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (ИАТЭ НИЯУ МИФИ, г. Обнинск) при изучении студентами направлений подготовки 03.03.02 - Физика, 06.03.01, 06.04.01 - Биология, 14.03.02 - Ядерная физика и технологии, 31.05.01 - Лечебное дело таких дисциплин, как «Радиобиология», «Радиационная безопасность», «Дозиметрия и защита от ионизирующих излучений».

Методология и методы исследования

В ходе выполнения настоящей работы для оценки эффективности радиопротекторных свойств фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии ионизирующего излучения разного качества на клетки человека была использована методика расчета фактора изменения дозы (ФИД), с помощью которой для каждой комбинации соединения, типа клеток и вида ионизирующего излучения были определены отношения равноэффективных доз облучения в присутствии и отсутствии радиомодифицирующего соединения. Поражающее действие ионизирующего излучения также исследовалось с помощью методик подсчета клоногенной активности клеток и их времени удвоения. Определение степени токсичности исследуемых соединений и времени предлучевого инкубирования было проведено с помощью МТТ-теста.

Положения, выносимые на защиту

1. При действии гамма-излучения в диапазоне доз 1-12 Гр на фибробласты человека линии Фб-hTERT деанола ацеглумат (ФИД = 2,15 ± 0,11), фумаровая кислота (ФИД = 1,73 ± 0,09) и фумарат 3-гидроксипиридина (ФИД = 1,61 ± 0,08) оказывают радиозащитное действие.

2. Применение фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата не оказывает выраженного радиозащитного действия на клеточную линию Фб-hTERT при облучении их ионами 12С за пиком Брэгга и протонами в диапазоне доз 1-12 Гр.

3. Сравнительный анализ радиозащитного действия исследуемых соединений in vitro показал, что при облучении гамма-квантами наибольшим радиозащитным потенциалом обладает деанола ацеглумат (ФИД = 2,15 ± 0,11), фумаровая кислота (ФИД = 1,73 ± 0,09), а наименьшим радиозащитным потенциалом фумарат 3-гидроксипиридина (ФИД = 1,61 ± 0,08).

Степень достоверности результатов исследования

Статистическая обработка результатов исследования выполнялась с использованием программы Microsoft Excel 2019. Для проверки статистической значимости различий между группами применялся t-критерий Стьюдента, так как выборочные средние значения имели нормальное распределение. Статистическая значимость различий определялась при пороговом значении p < 0.05. Каждый эксперимент выполняли в трёх-пяти повторных опытах, что обеспечило статистическую достоверность и воспроизводимость результатов. Визуализация результатов исследования осуществлялась с помощью построения графиков в программах Microsoft Excel 2019 и SigmaPlot 11.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности

В соответствии с формулой специальности 1.5.1. «Радиобиология», изучающей прямое и косвенное действие ионизирующих излучений на биологические объекты, стохастические и не стохастические эффекты, зависимости: доза-эффект и время-эффект (п. 1); закономерности биологического ответа на воздействие ионизирующих излучений и разработка эффективных средств и способов управления радиобиологическими эффектами (п. 2); острое действие ионизирующего излучения (п. 3); механизмы формирования клеточных, молекулярных, генетических изменений в клетках человека при действии различных видов излучений с разными физическими характеристиками (п. 4); механизмы клеточной радиочувствительности и радиорезистентности; модификации радиочувствительности клеток (п. 6); противолучевую защиту (п. 11), биологическое действие радиопротекторов (п. 15), в диссертационной работе представлен анализ закономерностей комбинированного действия фумаровой кислоты, фумарата 3-гидроксипиридина и деанола ацеглумата при действии

ионизирующего излучения разного качества (гамма-кванты, протоны, ионы углерода 12) на нормальные и опухолевые клетки человека.

Личный вклад автора

Автор диссертационной работы принимал непосредственное участие в формулировании темы, постановке цели и задач, дизайне экспериментов, проведении экспериментов, в анализе полученных результатов, построении графиков, расчетах, статистической обработке данных, в формулировке основных положений и выводов работы, подготовке материалов для публикации статей в научных журналах и в обсуждениях на Всероссийских и Международных научно-практических конференциях.

Апробация результатов исследования

Основные результаты исследования обсуждались на Международных и Всероссийских научно-практических конференциях, в том числе: VIII конференции молодых ученых, посвященной памяти академика А.Ф. Цыба «Перспективные направления в онкологии, радиологии и радиобиологии» (Обнинск, 2022); VII Международной научно-практической конференции, посвященной 65-летию образования филиала № 2 Государственного научного центра - института биофизики «Медицинские и экологические эффекты ионизирующего излучения» (Томск, 2023); Школе-конференции молодых учёных и специалистов «Ильинские чтения 2022» (Москва, 2022); XXVI Международной медико-биологической конференции молодых исследователей «Фундаментальная наука и клиническая медицина - человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2023); IX Международной конференции молодых ученых: вирусологов, биотехнологов, биофизиков, молекулярных биологов и биоинформатиков (Новосибирск, 2022);

XXV Международной медико-биологической конференции молодых исследователей «Фундаментальная наука и клиническая медицина - человек и его здоровье» (Санкт-Петербург, 2022); III Международной молодежной конференции «Генетические и радиационные технологии в сельском хозяйстве» (Обнинск, 2024); II Международной молодежной конференции «Генетические и радиационные технологии в сельском хозяйстве» (Обнинск, 2023); XIII Международной конференции ученых-биологов» Симбиоз-Россия 2022» (Пермь, 2022); I Международной молодежной конференции «Генетические и радиационные технологии в сельском хозяйстве» (Обнинск, 2022).

Публикации по теме исследования

По теме диссертации опубликовано 24 работы, в том числе 3 статьи в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных Высшей аттестационной комиссией при Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации для опубликования основных научных результатов диссертационного исследования и индексирующихся в базе данных Scopus.

Получен патент на полезную модель № 218495 U1 «Контейнер для охлаждения облучаемых биологических образцов».

Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, выводов, списка использованной литературы и двух приложений. Диссертация изложена на 153 страницах. Работа содержит 25 рисунков и 2 таблицы. Список использованной литературы состоит из 166 источников, 102 из которых опубликованы на иностранных языках.

ГЛАВА 1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Особенности ингибирующего действия плотно- и редкоионизирующего излучения на биологические системы: механизмы, различия и последствия

Результатом действия ионизирующего излучения на биологический объект является процесс поглощения энергии и взаимодействия с веществом [30]. Вследствие этого в веществе происходят физико-химические, биофизические и биохимические процессы, которые приводят к морфологическим и функциональным изменениям биологического объекта (молекулы, клетки, ткани, органа, организма) [51, 64].

Современные протоколы лучевой терапии в онкологической практике предусматривают использование различных типов ионизирующего излучения, обладающих существенными различиями в биологическом действии, глубине проникновения и пространственном распределении дозы. В клинических условиях применяют два основных класса излучений: электромагнитное (рентгеновское и у-лучи) и корпускулярное (а- и в-частицы, электронные пучки, нейтронное, протонное и углеродное излучение) [15, 17]. Классификация излучений основана на показателе линейной передачи энергии (ЛПЭ) - ключевом параметре, характеризующем средние энергетические потери заряженных частиц на единицу пути за счет процессов ионизации и возбуждения атомов среды. Значение ЛПЭ определяется физическими характеристиками частиц - их зарядом и кинетической энергией [64].

В радиобиологической практике выделяют: 1) плотноионизирующие излучения (ЛПЭ >10 кэВ/мкм) - а-частицы, нейтронные пучки, дейтроны, п-мезоны, протоны и тяжелые ионы; 2) редкоионизирующие излучения (ЛПЭ <10 кэВ/мкм) - в-частицы, у-кванты и рентгеновские лучи. Данный параметр имеет принципиальное значение для прогнозирования радиобиологических эффектов,

поскольку прямо коррелирует с относительной биологической эффективностью излучения.

Плотноионизирующее и редкоионизирующее излучения характеризуются различными механизмами биологического действия [13].

Редкоионизирующее излучение опосредованно действует на вещество путем запуска окислительного стресса. В биологических системах, где содержание воды составляет 75-90% от общей массы, основной механизм радиационного повреждения реализуется через косвенное действие, обусловленное взаимодействием молекул ДНК с высокореактивными продуктами радиолиза воды [64, 133]. Ионизация молекул воды приводит к образованию сильнейших окислителей: Н+, ОН-, Н2О2, Н2. Гидроксильные радикалы (•OH) характеризуются высокой химической активностью и выраженными окислительными свойствами, что обусловлено наличием неспаренного электрона. Эти высокореактивные радикалы способны свободно диффундировать в клеточной среде, взаимодействуя практически со всеми биологическими молекулами, включая ДНК, белки и липиды мембран (рисунок 1) [161].

Ионизирующее излучение

ТТПЯМПР лрйгтчир

Косвенное действие

ДНК

Свободные радикалы

Рисунок 1 - Прямое и непрямое действие радиации [161]

Ионизирующее излучение индуцирует комплексные повреждения ДНК через прямые и опосредованные механизмы. Прямое воздействие приводит к деструкции азотистых оснований с размыканием пуриновых (гуанин, аденин) и пиримидиновых (цитозин, тимин) гетероциклических структур, разрывам фосфодиэфирного остова (однонитевые и двунитевые разрывы), образованию радиационно-модифицированных оснований [36]. Опосредованное повреждение осуществляется через генерацию активных форм кислорода (•ОН, Н2О2, Ог^"), которые окисляют дезоксирибозный остаток, индуцируют образование межмолекулярных сшивок (ДНК-ДНК, ДНК-белковых), катализируют каскад свободнорадикальных реакций. Указанные повреждения нарушают структурную целостность и кодирующую функцию ДНК, что может приводить к мутагенезу и клеточной гибели [36, 39]. Снижение интенсивности указанных патогенетических механизмов коррелирует с уменьшением вероятности развития радиационно-индуцированных повреждений клеточных структур. Добиться этого можно, в том числе, с помощью применения соединений, обладающих антиоксидантной активностью.

Плотноионизирующие виды излучения характеризуются преимущественно прямым повреждающим действием на биологические структуры, обусловленным высокой плотностью ионизации вдоль траектории движения частицы. В процессе взаимодействия с молекулой ДНК такие частицы создают множественные кластерные повреждения, включая двунитевые разрывы. Особенность этих повреждений заключается в их структурной сложности, что существенно затрудняет работу систем клеточной репарации и в большинстве случаев приводит к необратимым изменениям генетического материала. Данный механизм радиационного поражения объясняет высокую относительную биологическую эффективность плотноионизирующих излучений по сравнению с редкоионизирующими (рисунок 1) [133, 161].

1.2 Лучевая терапия онкологических заболеваний

Для лечения онкологических заболеваний используются три основных метода: хирургия, лучевая терапия и химиотерапия. Ранее в большинстве случаев для лечения онкологических заболеваний применялось оперативное вмешательство, на втором месте по значимости стояла химиотерапия и только потом лучевая терапия [91]. Однако за последние 20 лет благодаря техническим достижениям, в том числе разработкам Медицинского радиологического научного центра имени А.Ф. Цыба - филиала Федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России (МРНЦ им. А.Ф. Цыба) и Федерального государственного бюджетного учреждения «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России (ФГБУ НМИЦ радиологии), радиотерапия в онкологии вышла на качественно новый уровень [34].

Потребность пациентов в лучевой терапии как в самостоятельном методе лечения или в сочетании с химиотерапией и хирургией составляет по разным данным около 80 % [75, 161]. В то же время при некоторых онкологических заболеваниях лучевая терапия незаменима, например, при раке шейки матки. Во всем мире рак шейки матки является четвертым по распространенности видом рака у женщин после рака молочной железы, колоректального рака и рака легких и ежегодно становится причиной 600 000 новых случаев и 340 000 смертей [83].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Купцова Полина Сергеевна, 2025 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агафонов, А. В. Ускорители в медицине [Электронный ресурс] / А. В. Агафонов. - Режим доступа: http://web.ihep.su/library/pubs/aconf96/ps/c96-198.pdf (дата обращения: 15.04.2024).

2. Артамонова, В. Г. Профессиональные болезни: учебник / В. Г. Артамонова. - М.: Медицина, 2009. - 479 с.

3. Бабукова, Ю. М. Сравнительное исследование влияния соединений с антиоксидантным типом действия деанола ацеглумата и мексидола на некоторые показатели перекисного окисления липидов и антиоксидантной защиты в плазме крови кроликов при экспериментальном радиационном воздействии / Ю. М. Бабукова, И. Н. Кустикова, И. Я. Моисеева [и др.] // Современные проблемы отечественной медико-биологической и фармацевтической промышленности. Развитие инновационного и кадрового потенциала Пензенской области: сб. докл. I Междунар. науч.-практ. конф., 29-30 нояб. 2011 г. - Пенза: Пензенский гос. ун-т, 2011. - С. 101-103.

4. Бакаев, В. А. Способы снижения лучевой нагрузки на пациентов при протонной терапии заболеваний глаза / В. А. Бакаев, Н. А. Иванов, Ж. С. Лебедева // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки. -2017. - Т. 10, № 2. - С. 37-44.

5. Бекман, И. Н. Радиационная и ядерная медицина: физические и химические аспекты: учеб. пособие / И. Н. Бекман. - Щелково: Издатель П. Ю. Мархотин, 2012. - 400 с.

6. Борщеговская, П. Ю. Введение в радиобиологию: учеб. пособие / П. Ю. Борщеговская, В. В. Розанов, Ф. Р. Студеникин. - М.: ООП физ. фак. МГУ, 2019. - 78 с.

7. Бычкова, Т. М. Радиобиологические эффекты протонов, модифицированные средствами физической и фармакологической защиты: дис. канд. наук / Т. М. Бычкова. - Москва, 2021. - 134 с.

8. Васин, М. В. Противолучевые лекарственные средства: учеб. пособие / М. В. Васин. - М., 2010. - 180 с.

9. Васин, М. В. Радиопротекторы как средства защиты здоровых тканей при радиохимиотерапии / М. В. Васин, И. Б. Ушаков // Радиобиологические основы лучевой терапии: сб. докл. 3-й Рос. конф. с междунар. участием, 17-18 окт. 2019 г. - Дубна: ОИЯИ, 2019. - С. 25-28.

10. Владимиров, В. Г. О некоторых итогах и перспективах развития профилактической радиационной фармакологии / В. Г. Владимиров, И. И. Красильников // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2011. - Т. 9, № 1. - С. 44-50.

11. Выпова, Е. Р. Исследование возможных радиопротекторных свойств деанола ацеглумата при действии ионизирующего излучения на клетки человека / Е. Р. Выпова, П. С. Купцова, Л. Н. Комарова [и др.] // Радиация и риск (Бюллетень НРЭР). - 2023. - Т. 32, № 3. - С. 38-49.

12. Гребенюк, А. Н. Экспериментальная оценка токсичности и радиозащитной эффективности в-эстрадиола и цистамина при их изолированном и совместном применении / А. Н. Гребенюк, В. Н. Быков, В. А. Мясников [и др.] // Вестник Российской военно-медицинской академии. - 2012. - Т. 3, № 39. - С. 168172.

13. Гребенюк, А. Н. Радиационная медицина: учеб. пособие. Ч. I: Основы биологического действия радиации / А. Н. Гребенюк, В. И. Легеза, В. И. Евдокимов [и др.]. - СПб.: Политехника-сервис, 2013. - 124 с.

14. Грицкова, Е. А. Флэш-метод протонной лучевой терапии / Е. А. Грицкова, Г. В. Мицын, С. В. Швидкий [и др.] // Письма в журнал "Физика элементарных частиц и атомного ядра". - 2022. - Т. 19, № 6. - С. 682-699.

15. Давыдов, М. И. Онкология: учебник / М. И. Давыдов. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 920 с.

16. Дворниченко, В. В. Состояние и перспективы развития ядерной медицины, лучевой терапии на современном этапе / В. В. Дворниченко, Л. И. Галченко // Байкальский медицинский журнал. - 2018. - Т. 155, № 4. - С. 61-67.

17. Деньгина, Н. В. Основы лучевой терапии злокачественных новообразований: учеб.-метод. пособие для врачей и студентов / Н. В. Деньгина. -Ульяновск: УлГУ, 2013. - 87 с.

18. Ендонова, Г. Б. Антиоксидантная активность экстракта звездчатки средней (Stellaria Media) / Г. Б. Ендонова, Т. П. Анцупова, Б. А. Баженова [и др.] // Химия растительного сырья. - 2018. - № 4. - С. 141-147.

19. Иксанова, А. Г. Методы исследования цитотоксичности при скрининге лекарственных препаратов: учеб.-метод. пособие / А. Г. Иксанова, О. В. Бондарь, К. В. Балакин. - Казань: Казанский ун-т, 2016. - 40 с.

20. Каприн, А.Д., Старинский, В.В., Шахзадова, А.О. Состояние онкологической помощи населению России в 2023 году. / Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. - Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена -филиал ФГБУ "НМИЦ радиологии" Минздрава России, 2024. - 262 с.

21. Коршунова, А. Б. Перспективы фармакологической коррекции острой ишемии головного мозга / А. Б. Коршунова, Н. А. Костычев, В. И. Инчина [и др.] // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. - 2009. - Т. 11, № 1(6). - С. 1287-1290.

22. Кудряшов, Ю. Б. Химическая защита от лучевого поражения / Ю. Б. Кудряшов // Соросовский образовательный журнал. - 2000. - Т. 6, № 6. - С. 21-26.

23. Куна, П. Химическая радиозащита: пер. с чешск. / П. Куна. - М.: Медицина, 1989. - 192 с.

24. Купцова, П. С. Исследование радиопротекторных свойств фумаровой кислоты и фумарата 3-оксипиридина при действии ионизирующего излучения на клетки человека / П. С. Купцова, Л. Н. Комарова, Е. Р. Выпова // Радиационная гигиена. - 2023. - Т. 16, № 1. - С. 32-39.

25. Куценко, С. А. Военная токсикология, радиобиология и медицинская защита: учебник / С. А. Куценко. - СПб.: ООО «Издательство ФОЛИАНТ», 2004. - 528 с.

26. Международное агентство по атомной энергии. Требования к точности и факторы неопределенности в лучевой терапии. Серия изданий

МАГАТЭ по здоровью человека № 31 [Текст] / Международное агентство по атомной энергии. - Вена: МАГАТЭ, 2022. - 364 с.

27. Микуляк, Н. И. Защитные свойства нооклерина при цитостатических повреждениях / Н. И. Микуляк, А. И. Микуляк, Р. Е. Дементьева [и др.] // Образовательный вестник «Сознание». - 2012. - № 9. - С. 247-248.

28. Минченко, Л. А. Е 297: фумаровая кислота и ее применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности / Л. А. Минченко // Вызовы современности и стратегии развития общества в условиях новой реальности: сб. материалов II Междунар. науч.-практ. конф., Москва, 23 марта 2021 г. -Махачкала: Ин-т развития образования и консалтинга, 2021. - С. 208-213.

29. Министерство здравоохранения Российской Федерации. Статистический отчет за 2023 год [Электронный ресурс] // Федеральная служба государственной статистики: [сайт]. - Ц^: https://rosstat.gov.ru/ (дата обращения: 13.11.2024).

30. Мурзина, Е. А. Взаимодействие излучения высокой энергии с веществом: учеб. пособие / Е. А. Мурзина. - М.: НИИЯФ МГУ, 2007. - 97 с.

31. Новиков, В. Е. Фармакология антиоксидантов на основе 3-оксипиридина / В. Е. Новиков, Л. А. Ковалева, С. О. Лосенкова [и др.] // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - 2004. - № 3. - С. 69-77.

32. Нооклерин - новый отечественный ноотроп (научный обзор). - М.: ООО «ПИК-ФАРМА», 2002. - 32 с.

33. Носков, Д. С. Деанола ацеглумат (нооклерин): клинико-фармакологические аспекты и актуальность применения в лечебной практике / Д. С. Носков, В. В. Поройков, Е. В. Ших [и др.] // Журнал неврологии и психиатрии им. С. С. Корсакова. - 2013. - № 113. - С. 97-99.

34. О Территориальной программе государственных гарантий бесплатного оказания гражданам медицинской помощи в городе Москве на 2024 год и на плановый период 2025 и 2026 годов [Текст]: постановление Правительства Москвы от 28.12.2023 № 2691-ПП.

35. ООО «БиолоТ». - URL: http://www.biolot.ru/ (дата обращения: 19.04.2024).

36. Орумо, К. Особенности воздействия ионизирующего излучения на биологические объекты и методы его радиационного контроля на ядерных объектах / К. Орумо, А. П. Елохин, А. И. Ксенофонтов // Глобальная ядерная безопасность. - 2020. - Т. 35, № 2. - С. 16-41.

37. Пат. 2674286 C1 Российская Федерация, МПК A61K 31/44, A61P 9/10, A61P 17/06, A61P 19/02, A61P 25/14, A61P 25/16, A61P 25/28. Средство для лечения заболевания, обусловленного нарушением окислительного стресса [Текст] / В.С. Пучнин, Л.В. Конычева, И.В. Воробьев; заявитель и патентообладатель Исмагилов Искандар Халиуллович, Нестерук Владимир Викторович - № 2018109768; заявл. 20.03.2018; опубл. 07.12.2018, Бюл. № 4. - 13 с.

38. Пат. 2435575 Российская Федерация, МПК A61K 31/197, A61K 31/164, A61K 31/14, A61P 1/04. Деанола ацеглумат, проявляющий антиульцерогенную, гастропротекторную и энтеропротекторную активности, комбинация, обладающая антиульцерогенной, гастропротекторной и энтеропротекторной активностями (варианты), фармацевтическая композиция [Текст] / Л. Н. Сернов, А. В. Зорькина, С. Я. Скачилова [и др.]; заявитель и патентообладатель ОАО "ВНЦ БАВ". - № 2010103415/15 ; заявл. 03.02.2010 ; опубл. 10.12.2011, Бюл. № 34. - 17 с.

39. Пожилова, Е. В. Активные формы кислорода в физиологии и патологии клетки / Е. В. Пожилова, В. Е. Новиков, О. С. Левченкова // Вестник Смоленской государственной медицинской академии. - 2015. - № 2. - С. 13-22.

40. Прилепский, А. Ю. Методы работы с клеточными культурами и определение токсичности наноматериалов / А. Ю. Прилепский, А. С. Дроздов, В. А. Богатырев [и др.]. - СПб.: Ун-т ИТМО, 2019. - 43 с.

41. Пороховник, Л. Н. Связь аллельных вариантов гена NFE2L2 транскрипционного фактора Nrf2 с патогенезом многофакторных заболеваний / Л. Н. Пороховник, В. М. Писарев // Генетика. - 2017. - Т. 53, № 8. - С. 895-910.

42. Репина, Э. Ф. Опыт изучения новых комплексных соединений, обладающих антигипоксическими свойствами, и их использование для коррекции токсических повреждений печени / Э. Ф. Репина, Д. О. Каримов // Медицина труда и экология человека. - 2020. - № 4. - С. 71-78.

43. Романцев, Е. Ф. Радиация и химическая защита / Е. Ф. Романцев. - М.: Атомиздат, 1996. - 248 с.

44. Рыжикова, О. А. Протонная и адронная терапии в лечении онкологических заболеваний / О. А. Рыжикова // Онкохирургия. - 2011. - Т. 3, № 3. - С. 89-92.

45. Смирнов, Л. Д. Антиоксиданты гетероароматического ряда. Структура, активность, медицинское применение / Л. Д. Смирнов // Сборник тезисов 2-го Съезда Российского научного общества фармакологов. - М., 2003. -С. 171.

46. Смирнов, Л. Д. Фармакологическая коррекция антиоксидантами показателей углеводного и липидного обменов при экспериментальном сахарном диабете на фоне гиперхолестеринэмии / Л. Д. Смирнов, В. И. Инчина, Н. А. Волкова // Сборник тезисов 2-го Съезда Российского научного общества фармакологов. - М., 2003. - С. 172.

47. Соль 2-этил-6-метил-3-гидроксипиридина с фумаровой кислотой, обладающая метаболической и кардиопротекторной активностью, и способ ее получения [Электронный ресурс]. - Ц^: https://patents.google.com/patent/RU2365582C1/ru (дата обращения: 04.03.2024).

48. Спиридонов, В. П. Математическая обработка физико-химических данных / В. П. Спиридонов, А. А. Лопаткин. - М.: МГУ, 1970. - 222 с.

49. СТП-14.621.21.0008.12-2015. Методика определения цитотоксичности веществ МТТ-тестом на культуре нормальных клеток человека НЕК293: нормативно-технический материал. - Черноголовка: ИФАВ РАН, 2015. - 13 с.

50. Строганова, А. М. Нейробластома: морфологическая структура, молекулярно-генетические особенности и прогностические факторы / А. М.

Строганова, А. И. Карселадзе // Успехи молекулярной онкологии. - 2016. - № 1. -С. 36-46.

51. Стожаров, А. Н. Радиационная медицина: учебное пособие / А. Н. Стожаров, Л. А. Квиткевич, Г. А. Солодкая [и др.]. - Мн.: МГМИ, 2000. - 154 с.

52. Сычева, Л. П. Антимутагенное действие противолучевых препаратов в эксперименте на мышах / Л. П. Сычева, Н. И. Лисина, Р. А. Щеголева, Л. М. Рождественский // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2019. - Т. 59, № 4. -С. 388-393.

53. Тарумов, Р. А. Противолучевые свойства современных антиоксидантов / Р. А. Тарумов, В. А. Башарин, А. Н. Гребенюк // Medline.ru. Российский биомедицинский журнал. - 2021. - № 13. - С. 682-700.

54. Уварова, Н. В. Фармакологическая коррекция пострадиационного цитопенического синдрома мексидолом и димефосфоном / Н. В. Уварова, В. И. Инчина, Т. П. Кашина // Труды национальной научно-практической конференции с международным участием «Свободные радикалы, антиоксиданты и болезни человека». - Смоленск, 2001. - С. 281-282.

55. Уланова, Т. В. Исследование влияния новых производных 3-гидроксипиридина и препаратов сравнения на выживаемость и некоторые биохимические показатели крови белых крыс при экспериментальном диабете / Т. В. Уланова, В. И. Инчина, Н. С. Русейкин [и др.] // Вестник Мордовского университета. - 2016. - Т. 26, № 2. - С. 180-191.

56. Уланова, Т. В. Изучение сахароснижающей активности липосомальной формы фумарата 3-гидроксипиридина в эксперименте / Т. В. Уланова, В. И. Инчина, С. В. Худойкина [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2016. - № 3. - URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=24463 (дата обращения: 26.11.2024).

57. Уланова, Т. В. Изучение антиадренергической активности фумарата 3-оксипиридина, никотината 3-оксипиридина и этилметилгидроксипиридина сукцината / Т. В. Уланова, С. В. Шокина, И. Д. Корнилецкий // Актуальные научные исследования в современном мире. - 2020. - № 10-2 (66). - С. 105-108.

58. Фрешни, Р. Я. Культура животных клеток: практическое руководство: пер. с 6-го англ. изд. / Р. Я. Фрешни. - М.: Лаборатория знаний, 2018. - 791 с.

59. Черняев, А. П. Роль вторичных частиц при прохождении ионизирующих излучений через биологические среды / А. П. Черняев, С. М. Варзарь, А. В. Тултаев // Медицинская физика. - 2010. - № 9. - С. 58-68.

60. Чутко, Л. С. Применение деанола ацеглумата при лечении неврастении у подростков со школьной дезадаптацией / Л. С. Чутко, С. Ю. Сурушкина, И. С. Никишена [и др.] // Вопросы современной педиатрии. - 2013. -Т. 12, № 5. - С. 99-103.

61. Шадрин, В. С. Теломеризованные фибробласты как потенциальный объект для 3D-моделирования патологических гипертрофических рубцов in vitro / В. С. Шадрин, П. М. Кожин, О. О. Шошина [и др.] // Вестник РГМУ. - 2020. - № 5. - С. 82-90.

62. Шахмарданова, С. А. Препараты янтарной и фумаровой кислот как средства профилактики и терапии различных заболеваний / С. А. Шахмарданова, О. Н. Гулевская, Я. А. Хананашвили [и др.] // Журнал фундаментальной медицины и биологии. - 2016. - № 3. - С. 16-30.

63. Шишкина, Л. Н. Особенности антиоксидантов как радиопротекторов при лучевом поражении разной степени тяжести / Л. Н. Шишкина // Радиационная биология. Радиоэкология. - 2013. - Т. 53, № 5. - С. 536-544.

64. Ярмоненко, С. П. Радиобиология человека и животных: учебное пособие / С. П. Ярмоненко, А. А. Вайсон. - М.: Высшая школа, 2004. - 549 с.

65. Abdollahi, H. Radiation protection and secondary cancer prevention using biological radioprotectors in radiotherapy / H. Abdollahi, I. Shiri, M. Atashzar [et al.] // International Journal of Cancer Therapy and Oncology. - 2015. - Vol. 29. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.20935/AcadNano7267 (дата обращения: 24.11.2024 г.).

66. Agbele, A. T. Protection Against Ionizing Radiation-Induced Normal Tissue Damage by Resveratrol: A Systematic Review / A. T. Agbele, O. J. Fasoro, O.

M. Fabamise [et al.] // The Eurasian Journal of Medicine. - 2020. - Vol. 52, № 3. - P. 298-303.

67. Alcaraz, M. Chemical genoprotection: reducing biological damage to as low as reasonably achievable levels / M. Alcaraz, D. Armero, Y. Martinez-Beneyto [et al.] // Dento Maxillo Facial Radiology. - 2011. - Vol. 40, № 5. - P. 310-314.

68. Allalunis-Turner, M. J., Walden T. L., Sawich. C. Induction of Marrow Hypoxia by Radioprotective Agents / M. J. Allalunis-Turner, T. L. Walden, C Sawich. // Radiation Research. - 1989. - Vol. 118, № 3. - P. 581-586.

69. Alonzi, T. Cysteamine with in vitro antiviral activity and immunomodulatory effects has the potential to be a repurposing drug candidate for COVID-19 therapy / A. Aiello, L. Petrone, S. Najafi Fard, M. D'Eletto, L. Falasca, R. Nardacci, F. Rossin, G. Delogu, C. Castilletti [и др.] // Cells. - 2022. - Vol. 11, № 1. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3390/cells11010052 (дата обращения: 25.11.2024 г.).

70. Annede, P. Radiobiology: Foundation and New Insights in Modeling Brachytherapy Effects / P. Annede, J. M. Cosset, E. Van Limbergen [et al.] // Seminars in Radiation Oncology. - 2020. - Vol. 30, № 1. - P. 4-15.

71. Ansari, L. Evaluating the radioprotective effect of single dose and daily oral consumption of green tea, grape seed, and coffee bean extracts against gamma irradiation / L. Ansari, A. Banaei, L. Dastranj [et al.] // Applied Radiation and Isotopes. - 2021. - Vol. 174. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109781 (дата обращения: 25.09.2024 г.).

72. Bagheri, H. Radioprotective Effects of Zinc and Selenium on Mice Spermatogenesis / H. Bagheri, A. Salajegheh, A. Javadi [et al.] // Journal of Biomedical Physics & Engineering. - 2020. - Vol. 10, № 6. - P. 707-712.

73. Baskar, R. Biological response of cancer cells to radiation treatment / R. Baskar, J. Dai, N. Wenlong [et al.] // Frontiers in Molecular Biosciences. - 2014. - Vol. 1, № 24. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3389/fmolb.2014.00024 (дата обращения: 21.09.2024 г.).

74. Baschnagel, A. Neuropsychological testing and biomarkers in the management of brain metastases / A. Baschnagel, P. L. Wolters, K. Camphausen // Radiation Oncology. - 2008. - Vol. 3. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1186/1748-717X-3-26 (дата обращения: 21.09.2024 г.).

75. Baskar, R. Cancer and radiation therapy: current advances and future directions / R. Baskar, K. A. Lee, R. Yeo [et al.] // International Journal of Medical Sciences. - 2012. - Vol. 9. - P. 193-199.

76. Baumann, M. Radiation oncology in the era of precision medicine / M. Baumann [et al.] // Nature Reviews Cancer. - 2008. - Vol. 16, № 4. - P. 234-249.

77. Bergamini, A. Cystamine potently suppresses in vitro HIV replication in acutely and chronically infected human cells /, M. Capozzi, L. Ghibelli, L. Dini, A. Salanitro, G. Milanese, T. Wagner, S. Beninati, C. D. Pesce, C. Amici // The Journal of Clinical Investigation. - 1994. - Vol. 93, № 5. - P. 2251-2257.

78. Berrington de González, A. Projected cancer risks from computed tomographic scans performed in the United States in 2007 / A. Berrington de González, M. Mahesh, K. P. Kim [et al.] // Archives of Internal Medicine. - 2009. - Vol. 169, № 22. - P. 2071-2077.

79. Bourgier, C. Pharmacological strategies to spare normal tissues from radiation damage: useless or overlooked therapeutics? / C. Bourgier, A. Levy, M. C. Vozenin [et al.] // Cancer Metastasis Reviews. - 2012. - Vol. 31, № 3-4. - P. 699-712.

80. Brand, M. X-ray induced DNA double-strand breaks in coronary CT angiography: comparison of sequential, low-pitch helical and high-pitch helical data acquisition / M. Brand, M. Sommer, S. Achenbach [et al.] // European Journal of Radiology. - 2012. - Vol. 81, № 3. - P. 357-362.

81. Brand, M. Influence of Different Antioxidants on X-Ray Induced DNA Double-Strand Breaks (DSBs) Using y-H2AX Immunofluorescence Microscopy in a Preliminary Study / M. Brand, M. Sommer, S. Ellmann [et al.] // PloS One. - 2015. -Vol. 10, № 5. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0127142 (дата обращения: 21.10.2024 г.).

82. Brix, N. The clonogenic assay: robustness of plating efficiency-based analysis is strongly compromised by cellular cooperation / N. Brix, D. Samaga, R. Hennel [et al.] // Radiation Oncology. - 2020. - Vol. 15. - P. 188-197.

83. Burmeister, C. A. Cervical cancer therapies: Current challenges and future perspectives / C. A. Burmeister, S. F. Khan, G. Schäfer [et al.] // Tumour Virus Research. - 2022. - Vol. 13. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1016/btvr.2022.20023 (дата обращения: 21.10.2024 г.).

84. Chen, J. C. Stereotactic radiosurgery: instrumentation and theoretical aspects-part 1 / J. C. Chen, M. R. Girvigian // The Permanente Journal. - 2005. - Vol. 9, № 4. - P. 23-26.

85. Chen, Z. Overall Survival Benefit in Rectal Cancer After Neoadjuvant Radiotherapy and Adjuvant Chemotherapy: A Propensity-Matched Population-Based Study / Z. Chen, S. Li, Y. Wang [et al.] // Frontiers in Oncology. - 2020. - Vol. 10. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3389/fonc.2020.584835 (дата обращения: 19.08.2024 г.).

86. Curran, W. J. Sequential vs. concurrent chemoradiation for stage III non-small cell lung cancer: randomized phase III trial RTOG 9410 / W. J. Curran, R. Paulus, C. J. Langer [et al.] // Journal of the National Cancer Institute. - 2011. - Vol. 103, № 91. - P. 1452-1460.

87. Curtin, N. J. DNA repair dysregulation from cancer driver to therapeutic target / N. J. Curtin // Nature Reviews Cancer. - 2012. - Vol. 12, № 12. - P. 801-817.

88. Dickel, H. Fumaric acid ester-induced T-cell lymphopenia in the real-life treatment of psoriasis / H. Dickel // Journal of the European Academy of Dermatology and Venereology. - 2019. - Vol. 33. - P. 893-905.

89. Durante, M. Charged particles in radiation oncology / M. Durante, J. S. Loeffler // Nature Reviews Clinical Oncology. - 2010. - Vol. 7, № 1. - P. 37-43.

90. Egorov, E. E. Telomerization as a method of obtaining immortal human cells preserving normal properties / E. E. Egorov, S. M. Terekhov, K. Vishniakova [et al.] // Ontogenez. - 2003. - Vol. 34, № 3. - P. 183-192.

91. Falzone, L. Evolution of Cancer Pharmacological Treatments at the Turn of the Third Millennium I L. Falzone, S. Salomone, M. Libra II Frontiers in Pharmacology.

- 2018. - Vol. 9. [Электpонный pесуpс] - Режим достута: https:IIdoi.orgI10.3389Ifphar.2018.01300 ^a обpaщения: 19.08.2024 г.).

92. Favaudon, V. Ultrahigh dose-rate FLASH irradiation increases the differential response between normal and tumor tissue in mice I V. Favaudon, L. Caplier, V. Monceau [et al.] II Science Translational Medicine. - 2014. - Vol. 6, № 245. [Электpонный pесуpс] - Режим достут: https:IIdoi.orgI10.1126Iscitranslmed.3008973 (дaтa обpaщения: 20.08.2024 г.).

93. Feeney, G. Neoadjuvant radiotherapy for rectal cancer management I G. Feeney, R. Sehgal, M. Sheehan [et al.] II World Journal of Gastroenterology. - 2019. -Vol. 25, № 33. - P. 4850-4869.

94. Gardner, S. J. Modern Radiation Therapy Planning and Delivery I S. J. Gardner, J. Kim, I. J. Chetty II HematologyIOncology Clinics of North America. -2019. - Vol. 33. - P. 947-962.

95. Ghasemnezhad Targhi, R. Grape seed extract alleviates radiation-induced damages in human blood lymphocytes I R. Ghasemnezhad Targhi, V. Saba II Avicenna Journal of Phytomedicine. - 2020. - Vol. 10, № 4. - P. 398-406.

96. Gold, R. Fumaric acid and its esters: an emerging treatment for multiple sclerosis with antioxidative mechanism of action I R. Gold II Clinical Immunology. -2012. - Vol. 142. - P. 44-48.

97. Graham, F. L. Characteristics of a human cell line transformed by DNA from human adenovirus type 5 I F. L. Graham, J. Smiley, W. C. Russell [et al.] II Journal of General Virology. - 1977. - Vol. 36, № 1. - P. 59-74.

98. Greenberger, J. S. Radioprotection I J. S. Greenberger II In Vivo. - 2009. -Vol. 23, № 2. - P. 323-336.

99. Grégoire, V. Image guidance in radiation therapy for better cure of cancer I V. Grégoire, M. Guckenberger, K. Haustermans [et al.] II Molecular Oncology. - 2020.

- Vol. 14, № 7. - P. 1470-1491.

100. Groves, A. M. Whole-Lung Irradiation Results in Pulmonary Macrophage Alterations that are Subpopulation and Strain Specific / A. M. Groves, C. J. Johnston, R. S. Misra [et al.] // Radiation Research. - 2015. - Vol. 184, № 6. - P. 639-649.

101. Guda, K. An improved method for staining cell colonies in clonogenic assays / K. Guda, L. Natale, S. Markowitz // Cytotechnology. - 2007. - Vol. 54. - P. 85-88.

102. Haettner, E. Experimental fragmentation studies with 12C therapy beams / E. Haettner, H. Iwase, M. Krämer [et al.] // Radiation Protection Dosimetry. - 2006. -Vol. 122, № 14. - P. 485-487.

103. Hall, E. J. Radiobiology for the Radiologist / E. J. Hall, J. G. Amato. -Philadelphia: Lippincott Williams & Wilkins, 2006. - 546 p.

104. Harris, L. Stereotactic Radiosurgery [Электронный ресурс] / L. Harris, J. M. Das. - Treasure Island (FL): StatPearls Publishing, 2023. - URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK542166/ (дата обращения: 01.02.2024).

105. Holley, A. K. Redox-modulated phenomena and radiation therapy: the central role of superoxide dismutases / A. K. Holley, L. Miao, D. K. St Clair [et al.] // Antioxidants and Redox Signaling. - 2014. - Vol. 20, № 10. - P. 1567-1589.

106. Hwang, E. J. Particle therapy tumour outcomes: An updated systematic review / E. J. Hwang, P. Gorayski, H. Le [et al.] // Journal of Medical Imaging and Radiation Oncology. - 2020. - Vol. 64, № 5. - P. 711-724.

107. Ilica, R. A. Fumaric acid: production and separation / R. A. Ilica, L. Kloetzer, A. I. Galaction [et al.] // Biotechnology Letters. - 2019. - Vol. 41. - P. 47-57.

108. Jaberian, H. Phytochemical composition and in vitro antimicrobial and antioxidant activities of some medicinal plants / H. Jaberian, K. Piri, J. Nazari // Food Chemistry. - 2013. - Vol. 136. - P. 237-244.

109. Jackson, S. P. The DNA-damage response in human biology and disease / S. P. Jackson, J. Bartek // Nature. - 2009. - Vol. 461, № 7267. - P. 1071-1078.

110. Jia, S. B. Evaluation of energy deposition and secondary particle production in proton therapy of brain using a slab head phantom / S. B. Jia, M. H.

Hadizadeh, A. A. Mowlavi, M. E. Loushab // Reports of Practical Oncology and Radiotherapy. - 2014. - Vol. 19. - P. 376-384.

111. Johnson, D. E. Head and neck squamous cell carcinoma / D. E. Johnson, B. Burtness, C. R. Leemans [et al.] // Nature Reviews Disease Primers. - 2020. - Vol. 6, № 1. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1038/s41572-020-00224-3 (дата обращения: 21.08.2024 г.).

112. Johnson, D. Dose and linear energy transfer distributions of primary and secondary particles in carbon ion radiation therapy: A Monte Carlo simulation study in water / D. Johnson, Y. Chen, S. Ahmad // Journal of Medical Physics. - 2015. - Vol. 40. - P. 214-219.

113. Joiner, M. Basic Clinical Radiobiology / M. Joiner, A. van der Kogel. - 4th ed. - London: Hodder Arnold, 2009. - 375 p.

114. Joo, Y. H. Guidelines for the Surgical Management of Oral Cancer: Korean Society of Thyroid-Head and Neck Surgery / Y. H. Joo, J. K. Cho, B. S. Koo [et al.] // Clinical and Experimental Otorhinolaryngology. - 2019. - Vol. 12, № 2. - P. 107-144.

115. Kaur, G. Fumaric acid protect the cadmium-induced hepatotoxicity in rats: owing to its antioxidant, anti-inflammatory action and aid in recast the liver function / G. Kaur // Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology. - 2020. - Vol. 393. - P. 1911-1920.

116. Kazmierska-Gr^bowska, P. Nanotechnology meets radiobiology: Fullerenols and Metallofullerenols as nano-shields in radiotherapy / P. Kazmierska-Gr^bowska, M. Jankowski, E. Obrador [et al.] // Biomedicine & Pharmacotherapy. -2025. - Vol. 184. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1016/i.biopha.2025.117915 (дата обращения: 10.03.2025 г.).

117. Kim, M. S. Radiobiological mechanisms of stereotactic body radiation therapy and stereotactic radiation surgery / M. S. Kim, W. Kim, I. H. Park [et al.] // Radiation Oncology Journal. - 2015. - Vol. 33, № 4. - P. 265-275.

118. Kobayashi, K. Current topics and management of head and neck sarcomas / K. Kobayashi, N. Hanai, S. Yoshimoto [et al.] // Japanese Journal of Clinical Oncology. - 2023. - Vol. 53, № 9. - P. 743-756.

119. Koukourakis, M. I. Radiation damage and radioprotectants: new concepts in the era of molecular medicine / M. I. Koukourakis // British Journal of Radiology. -2012. - Vol. 85, № 1020. - P. 313-330.

120. Kronenberg, J. Fumaric acids directly influence gene expression of neuroprotective factors in rodent microglia / J. Kronenberg [et al.] // International Journal of Molecular Sciences. - 2019. - Vol. 20, № 2. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://doi.org/10.3390/ijms20020325 (дата обращения: 21.08.2024 г.).

121. Lee, N. Intensity-modulated radiation therapy in head and neck cancers: an update / N. Lee, D. R. Puri, A. I. Blanco [et al.] // Head & Neck. - 2007. - Vol. 29, № 4. - P. 387-400.

122. Lin, Y. C. Genome dynamics of the human embryonic kidney 293 lineage in response to cell biology manipulations / Y. C. Lin, M. Boone, L. Meuris [et al.] // Nature Communications. - 2014. - Vol. 5. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1038/ncomms5767 (дата обращения: 11.08.2024 г.).

123. Linker, R. A. Fumaric acid esters exert neuroprotective effects in neuroinflammation via activation of the Nrf2 antioxidant pathway / R. A. Linker, D.-H. Lee, S. Ryan [et al.] // Brain, Behavior, and Immunity. - 2011. - Vol. 25, № 7. - P. 1374-1384.

124. Liu, L. Radioprotective countermeasures for radiation injury (Review) / L. Liu, Z. Liang, S. Ma [et al.] // Molecular Medicine Reports. - 2023. - Vol. 27, № 3. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3892/mmr.2023.12953 (дата обращения: 13.08.2024 г.).

125. Mangoni, M. Radiobiology of stereotactic radiotherapy / M. Mangoni, S. Borghesi, C. Aristei [et al.] // Reports of Practical Oncology and Radiotherapy. - 2022. - Vol. 27, № 1. - P. 57-62.

126. Mao, A. Exogenous melatonin modulates carbon ion radiation-induced immune dysfunction in mice / A. Mao, H. Guo, Y. Liu [et al.] // Toxicology. - 2019. -Vol. 417. - P. 35-41.

127. Mendenhall, N. P. Proton therapy for head and neck cancer: Rationale, potential indications, practical considerations, and current clinical evidence / N. P. Mendenhall, R. S. Malyapa, Z. Su [et al.] // Acta Oncologica. - 2011. - Vol. 50, № 6. -P. 763-771.

128. Miller, D. W. A review of proton beam radiation therapy / D. W. Miller // Medical Physics. - 1995. - Vol. 22, № 11. - P. 1943-1954.

129. Mishra, K. Appraisal of biochemical classes of radioprotectors: evidence, current status and guidelines for future development / K. Mishra, G. Alsbeih // 3 Biotech. - 2017. - Vol. 7. - P. 292-303.

130. Montay-Gruel, P. Expanding the therapeutic index of radiation therapy by normal tissue protection / P. Montay-Gruel, L. Meziani, C. Yakkala [et al.] // The British Journal of Radiology. - 2019. - Vol. 92, № 1093. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://doi.org/10.1259/bjr.20180008 (дата обращения: 13.08.2024 г.).

131. Monzen, S. Radioprotective effects of (-)-epigallocatechin-3-gallate on human erythrocyte/granulocyte lineages / S. Monzen, I. Kashiwakura // Radiation Protection Dosimetry. - 2012. - Vol. 152, № 1-3. - P. 224-228.

132. Mortazavi, S. M. A Comparative Study on the Life-Saving Radioprotective Effects of Vitamins A, E, C and Over-the-Counter Multivitamins / S. M. Mortazavi, S. Rahimi, M. A. Mosleh-Shirazi [et al.] // Journal of Biomedical Physics & Engineering. - 2015. - Vol. 5, № 2. - P. 59-66.

133. Mun, G. I. Pharmacology of natural radioprotectors / G. I. Mun, S. Kim, E. Choi [et al.] // Archives of Pharmacal Research. - 2018. - Vol. 16, № 11. - P. 10331050.

134. Newhauser, W. D. The physics of proton therapy / W. D. Newhauser, R. Zhang // Physics in Medicine and Biology. - 2015. - Vol. 60, № 8. - P. 155-209.

135. Nikjoo, H. Computational approach for determining the spectrum of DNA damage induced by ionizing radiation / H. Nikjoo, P. O'Neill, W. E. Wilson [et al.] // Radiation Research. - 2001. - Vol. 156, № 5. - P. 577-583.

136. Nishimura, Y. Radioprotection of mice by lactoferrin against irradiation with sublethal X-rays / Y. Nishimura, S. Homma-Takeda, H. S. Kim [et al.] // Journal of Radiation Research. - 2014. - Vol. 55, № 2. - P. 277-282.

137. Nukala, U. Antioxidant Tocols as Radiation Countermeasures (Challenges to be Addressed to Use Tocols as Radiation Countermeasures in Humans) / U. Nukala, S. Thakkar, K. J. Krager [et al.] // Antioxidants. - 2018. - Vol. 7, № 2. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3390/antiox7020033 (дата обращения: 13.08.2024 г.).

138. Paoletti, L. Special stereotactic radiotherapy techniques: procedures and equipment for treatment simulation and dose delivery / L. Paoletti, C. Ceccarelli, C. Menichelli [et al.] // Reports of Practical Oncology and Radiotherapy. - 2022. - Vol. 27, № 1. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.5603/RP0R.a2021.0129 (дата обращения: 13.08.2024 г.).

139. Pawlik, T. M. Role of cell cycle in mediating sensitivity to radiotherapy / T. M. Pawlik, K. Keyomarsi // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. - 2004. - Vol. 59, № 4. - P. 928-942.

140. Pei, H. GANRA-5 protects both cultured cells and mice from various radiation types by functioning as a free radical scavenger / H. Pei, W. Chen, W. Hu [et al.] // Free Radical Research. - 2014. - Vol. 48, № 6. - P. 670-678.

141. Penabei, S. Assessment of Cystamine's Radioprotective Antioxidant Ability under High-Dose-Rate Irradiation: A Monte Carlo Multi-Track Chemistry Simulation Study / S. Penabei, J. Meesungnoen, J.-P. Jay-Gerin // Antioxidants. - 2023. - Vol. 12. - P. 77-89.

142. Polastron, J. SK-N-BE: a human neuroblastoma cell line containing two subtypes of delta-opioid receptors / J. Polastron, M. Mur, H. Mazarguil [et al.] // Journal of Neurochemistry. - 1994. - Vol. 62. - P. 898-906.

143. Qiu, B. Advances in Radiobiology of Stereotactic Ablative Radiotherapy / B. Qiu, A. Aili, L. Xue [et al.] // Frontiers in Oncology. - 2020. - Vol. 10. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3389/fonc.2020.01165 (дата обращения: 20.11.2024 г.).

144. Riley, P. A. Free radicals in biology: oxidative stress and the effects of ionizing radiation / P. A. Riley // International Journal of Radiation Biology. - 1994. -Vol. 65. - P. 27-33.

145. Rini, F. J. The oxygen enhancement ratio as a function of neutron energy with mammalian cells in culture / F. J. Rini, E. J. Hall, S. A. Marino // Radiation Research. - 1979. - Vol. 78. - P. 25-37.

146. Ruff, T. A. Ending nuclear weapons before they end us: current challenges and paths to avoiding a public health catastrophe / T. A. Ruff // Journal of Public Health Policy. - 2022. - P. 1-13.

147. Safaei, M. Vitamins E and C Prevent DNA Double-strand Breaks in Peripheral Lymphocytes Exposed to Radiations from Iodine-131 / M. Safaei, S. M. Jafarpour, M. Mohseni [et al.] // Indian Journal of Nuclear Medicine. - 2018. - Vol. 33, № 1. - P. 20-24.

148. Sepulveda, E. Evaluation of the radioprotective ability of cystamine for 150 keV-500 MeV proton irradiation: a Monte Carlo track chemistry simulation study / E. Sepulveda, S. Sanguanmith, J. Meesungnoen [et al.] // Canadian Journal of Chemistry. -2019. - Vol. 97, № 2. - P. 100-111.

149. Shivappa, P. Natural Radioprotectors on Current and Future Perspectives: A Mini-Review / P. Shivappa, G. V. Bernhardt // Journal of Pharmacy & Bioallied Sciences. - 2022. - Vol. 14. - P. 57-71.

150. Smith, T. A. Radioprotective agents to prevent cellular damage due to ionizing radiation / T. A. Smith, D. R. Kirkpatrick, S. Smith [et al.] // Journal of Translational Medicine. - 2017. - Vol. 15, № 1. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1186/s12967-017-1338-x (дата обращения: 15.11.2024 г.).

151. Smoluk, G. D. Radioprotection of cells in culture by WR-2721 and derivatives: form of the drug responsible for protection / G. D. Smoluk, R. C. Fahey, P. M. Calabro-Jones, J. A. Aguilera, J. F. Ward // Cancer research. - 1988. - Vol. 48, № 13. - P. 3641-3647.

152. Srinivasan, V. Radioprotection by misoprostol (PGE1 methyl analog) in combination with vitamin E, selenomethionine and WR-3689794 / V. Srinivasan, J. F.

Weiss, S. Kumar // Advances in Experimental Medicine and Biology. - 1997. - Vol. 400B. - P. 791-797.

153. Suh, J. H. Stereotactic radiosurgery for the management of brain metastases / J. H. Suh // The New England Journal of Medicine. - 2010. - Vol. 362, № 12. - P. 1119-1127.

154. Thoene, J. In vitro activity of cysteamine against SARS-CoV-2 variants / J. Thoene, R. F. Gavin, A. Towne, L. Wattay, M. G. Ferrari, J. Navarrete, R. Pal // Molecular Genetics and Metabolism. - 2022. - Vol. 137, № 1-2. - P. 192-200.

155. Tinganelli, W. Carbon ion radiobiology / W. Tinganelli, M. Durante // Cancers. - 2015. - Vol. 12, № 10. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.3390/cancers12103022 (дата обращения: 14.11.2024 г.).

156. Tofilon, P. J. The radioresponse of the central nervous system: a dynamic process / P. J. Tofilon, J. R. Fike // Radiation Research. - 2000. - Vol. 153, № 4. - P. 357-370.

157. Vander Heiden, M. G. Understanding the Warburg effect: the metabolic requirements of cell proliferation / M. G. Vander Heiden [et al.] // Science. - 2009. -Vol. 324, № 5930. - P. 1029-1033.

158. Volc-Platzer, B. Fumaric acid esters for paediatric psoriasis / B. Volc-Platzer // The British Journal of Dermatology. - 2021. - Vol. 185. - P. 5-6.

159. Vozenin, M.-C. The advantage of FLASH radiotherapy confirmed in mini-pig and cat-cancer patients / M.-C. Vozenin, P. De Fornel, K. Petersson [et al.] // Clinical Cancer Research. - 2019. - Vol. 25. - P. 35-42.

160. Wang, D. Effect of neoadjuvant radiotherapy on survival of non-metastatic pancreatic ductal adenocarcinoma: a SEER database analysis / D. Wang, C. Liu, Y. Zhou [et al.] // Radiation Oncology. - 2020. - Vol. 15, № 1. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://doi.org/10.1186/s13014-020-01561-z (дата обращения: 14.11.2024 г.).

161. Wang, H. Cancer radiosensitizers / H. Wang // Trends in Pharmacological Sciences. - 2018. - Vol. 39, № 1. - P. 24-48.

162. Weiss, J. F. History and development of radiation-protective agents / J. F. Weiss, M. R. Landauer // International Journal of Radiation Biology. - 2009. - Vol. 85. - P. 539-573.

163. Weiss, J. F. Protection against ionizing radiation by antioxidant nutrients and phytochemicals / J. F. Weiss, M. R. Landauer // Toxicology. - 2003. - Vol. 189, № 1-2. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1016/s0300-483x(03)00149-5 (дата обращения: 11.11.2024 г.).

164. Wipke, B. T. Different Fumaric Acid Esters Elicit Distinct Pharmacologic Responses / B. T. Wipke, R. Hoepner, K. Strassburger-Krogias [et al.] // Neurology: Neuroimmunology & Neuroinflammation. - 2021. - Vol. 8. [Электронный ресурс] -Режим доступа: https://doi.org/ 10.1212/NXI.0000000000000950 (дата обращения: 02.04.2024 г.).

165. Yang, W. C. Precision radiotherapy for non-small cell lung cancer / W. C. Yang, F. M. Hsu, P. C. Yang // Journal of Biomedical Science. - 2020. - Vol. 27, № 1. [Электронный ресурс] - Режим доступа: https://doi.org/10.1186/s12929-020-00676-5 (дата обращения: 20.06.2024 г.).

166. Zakeri, K. Decreasing the Toxicity of Radiation Therapy: Radioprotectors and Radiomitigators Being Developed by the National Cancer Institute Through Small Business Innovation Research Contracts / K. Zakeri, D. Narayanan, B. Vikram [et al.] // International Journal of Radiation Oncology, Biology, Physics. - 2019. - Vol. 104. - P. 188-196.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Алгоритм пересчета дозировок соединений из систем in vivo в концентрации

для клеточных культур in vitro

Для оценки потенциальной токсичности на основании данных Улановой Т.В. и соавт. [55-57] был выполнен пересчет исходной дозировки, использованной в in vivo исследованиях на лабораторных крысах (25 мг/кг), для применения в in vitro экспериментах на клеточной линии. Для пересчета выполнялись следующие шаги:

1. Пересчет дозы in vivo (25 мг/кг) в плазменную концентрацию. У крыс объем распределения (Vd) для большинства соединений составляет ~0.5-1.0 л/кг. Для оценки взяли Vd = 0.8 л/кг. Используя формулу (17), рассчитывали Cmax:

/мг\ Дозировка — Сшах ^-Р л кг, (17)

кг

25 Г—^

25 I—J мг мкг

Стах(мг/л) =-= 31,25— = 31,25-,

0,8— л мл

кг

2. Перевод в молярную концентрацию Cm используя формулу (18):

Концентрация мкг/мл (18) Cm =-—-;-, (18)

М. м. г/моль

Молярная масса фумарата 3-гидроксипиридина = 209 г/моль.

„ 31,25 мкг/мл 0,03125 мг/мл _ _ моль .-.„г- „„ /п т т. ^

Cm = —--— = ---— = 0,00015-= 0,15 мМ (150 мкМ)

209 г/моль 209 л [ 7

Для оценки потенциальной токсичности фумаровой кислоты был выполнен пересчет дозировки 150 мг (для человека) на клеточную линию [88, 158]. Молярная масса фумаровой кислоты (C4H4O4): 116 г/моль. Объем плазмы (для человека 70 кг): 3.5 л (из расчета 50 мл/кг). При расчете для фумаровой кислоты не использовался объем распределения (Vd), так как фумаровая кислота является естественным метаболитом цикла Кребса, быстро включается в клеточный метаболизм (период полувыведения < 30 мин) и не накапливается в тканях, равномерно распределяясь в плазме крови. Для веществ с быстрым метаболизмом используют упрощенную модель: Концентрация = Дозировка / Объем плазмы. В клеточных культурах нет барьеров распределения, поэтому расчет через объем плазмы лучше отражает реальную доступность вещества для клеток in vitro.

1. Расчет плазменной концентрации:

150 мг мг

Сплазма = —-— = 42,86— = 42,86 мкг/мл 3,5 л л

2. Перевод в молярную концентрацию Cm по формуле (18):

Cm = 42,86 мкг/мл = 0,369 мМ (369 мкМ)

116 г/моль

Для оценки потенциальной токсичности деанола ацеглумата был выполнен пересчет дозировки 10 г (максимальная суточная дозировка для человека препаратов «Деманол» и «Нооклерин») на клеточную линию. Молярная масса деанола ацеглумата: 260 г/моль. Объем плазмы (для человека 70 кг): 3.5 л (из расчета 50 мл/кг). Объем распределения (Vd): 0.6 л/кг (типично для водорастворимых соединений).

1. Расчет плазменной концентрации.

Общий объем распределения: 70 кг х 0,6 л/кг = 42 л.

Концентрация в плазме:

10000 мг мг

Сплазма =-= 238— = 238 мкг/мл

42 л л '

2. Перевод в молярную концентрацию Cm по формуле (18):

Ст = 238 мкг/мл = 0,915 мМ (915 мкМ)

260 г/моль

Для оценки потенциальной токсичности цистамина был выполнен пересчет дозировки 0,2 г (минимальная рекомендуемая суточная дозировка для человека) на клеточную линию. Молярная масса цистамина дигидрохлорида C4Hl2N2S2•2HQ: 193,12 г/моль. Объем распределения (УсС): ~ 0.8 л/кг (для солей аминов). Масса человека: 70 кг.

1. Расчет плазменной концентрации.

Общий объем распределения: 70 кг х 0,8 л/кг = 56 л.

Концентрация в плазме:

200 мг мг

Сплазма = —-= 3,57— = 3,57 мкг/мл

56 л л

2. Перевод в молярную концентрацию Cm по формуле (18):

Cm = 3,57 мкг/мл = 0,0185 мМ (18,5 мкМ)

193,12 г/моль 1 7

Учитывая 100% доступность in vitro физиологический диапазон составляет 10-50 мкМ.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Оценка меры радиочувствительности клеток

Известно, что кривые выживаемости клеток, демонстрирующие наличие «плеча» (характерного для редкоионизирующего излучения), описываются уравнением (19):

N ( (19)

1 - (1 - в о») ,

где N - число выживших клеток из общего числа £ - доза излучения; п - экстраполяционное число, определяемое как точка пересечения экстраполированного линейного участка кривой с осью ординат; Ю0 - доза, характеризующая радиочувствительность клеток.

Для плотноионизирующего излучения (отсутствие «плеча» кривой) уравнение (20) упрощается до экспоненциальной зависимости:

N -Я.

Й0= 6 14 (20)

Таким образом, задача сводится к подбору экспоненциальной аппроксимации вида (21):

/(х) = е-(я*+ь), (21)

Для упрощения расчетов можно перейти к логарифмической шкале, преобразовав зависимость (21) в линейную форму (22):

g(x) = - 1и(/) = -/п (^) = ах + Ь, (22)

При этом точки в области высоких доз (конец кривой) обычно имеют больший вес при аппроксимации, так как именно они определяют наклон экспоненциального «хвоста». Параметр а соответствует 1/D0 в уравнении (20), а и Ь учитывают возможное смещение, связанное с экстраполяционным числом.

В данной работе для определения параметров а и Ь линейной аппроксимации использовалась функция curve_fit из библиотеки SciPy Python. Все вычисления выполнялись в среде Jupyter Notebook, где были реализованы: автоматический расчёт параметров кривых, визуализация результатов (графики функций), вывод численных значений в текстовом формате.

При построении интерполяции весовые коэффициенты точек задавались по экспоненциальной зависимости, что обеспечило концентрацию основного весового вклада (~99%) на последних трёх экспериментальных точках, тогда как начальным точкам был присвоен минимальный вес (~1%). Данный подход по своему влиянию на результат эквивалентен исключению начальных точек из интерполяционного алгоритма, однако позволяет сохранить плавность аппроксимации в области малых доз излучения.

На рисунке 24 представлены результаты анализа для контрольной группы: график в линейной шкале (рисунок 24а), график в логарифмической шкале (рисунок 24б).

(а)

(б)

Рисунок 24 - Кривые «доза-эффект» для контрольной группы: а - в линейной

шкале; б - в логарифмической шкале

На графиках отображены: экспериментальные данные для контрольной группы, аппроксимирующие кривые, рассчитанные значения доз радиочувствительности £)0

Соответствующие кривые и их параметры были рассчитаны для всех соединений для действии гамма-излучения. Результаты приведены на рисунке 25.

Рисунок 25 - Аппроксимация экспериментальных данных кривых выживаемости для всех исследуемых соединений при действии гамма-излучения (представлены

аппроксимированные кривые «доза-эффект» для контрольной группы и групп, обработанных цистамином, фумаратом 3-гидроксипиридина, фумаровой кислотой

и деанола ацеглуматом)

В таблице 2 даны итоговые значения дозы радиочувствительности £)0 и рассчитанные на этой основе фактор изменения дозы (ФИД), как (23):

ФИД = £0/£контр0 , (23)

Таблица 2 - Значения дозы радиочувствительности ^о) и фактора изменения

дозы (ФИД) для контрольной группы и групп, обработанных цистамином, фумаратом 3-гидроксипиридина, фумаровой кислотой и деанола ацеглуматом

Группа Dо, Гр ± доверительный ФИД ± доверительный

интервал интервал

Контроль 1,79 ± 0,12 1,00 (референс)

Цистамин 2,41 ± 0,18 1,34 ± 0,09

Фумарат 3- 2,95 ± 0,21 1,64 ± 0,11

гидроксипиридина

Фумаровая кислота 3,20 ± 0,25 1,79 ± 0,14

Деанола ацеглумат 4,07 ± 0,30 2,27 ± 0,16

Проведенный анализ кривых «доза-эффект» с использованием предложенной математической модели (уравнения 19-23) позволил количественно оценить радиочувствительность клеток (параметр Dо) и эффективность исследуемых соединений (ФИД) при воздействии у-излучения. Полученные результаты демонстрируют методологическую обоснованность. Применение экспоненциальной аппроксимации с весовыми коэффициентами обеспечило точное определение Dо, особенно в области высоких доз. Использование логарифмического преобразования (уравнение 22) позволило линейно представить зависимость и упростить расчет параметров. Все исследуемые соединения показали статистически значимое (р < 0.05) увеличение Dо по сравнению с контролем. Наибольший радиопротекторный эффект зафиксирован для деанола ацеглумата (ФИД = 2,27 ± 0,16). Разработанный алгоритм обработки данных может быть применен для других биологических моделей.

Все расчеты выполнены с соблюдением принципов статистической достоверности, погрешности измерений не превышают 15% для Dо и 10% для ФИД.