АНТИОКСИДАНТИ ЗНИЖАЮТЬ НАСЛІДКИ РАДІАЦІЙНОГО ВПЛИВУ
Анотація
Антиоксиданти вивчали на предмет здатності зменшувати цитотоксичну дію радіації в нормальних тканинах принаймні протягом 50 років. Ранні дослідження визначили сірковмісні антиоксиданти як такі, що мають найбільш сприятливе терапевтичне співвідношення, хоча ці сполуки мають значну токсичність при введенні in vivo. Інші антиоксидантні молекули (малі молекули та ферментативні) вивчались щодо їх здатності запобігати радіаційній токсичності як щодо зменшення радіаційної цитотоксичності, так і для зменшення непрямих радіаційних ефектів, включаючи довгострокові окислювальні пошкодження. Нарешті, категорії захисників від випромінювання, які в основному не є антиоксидантами, включаючи ті, що діють за рахунок прискорення проліферації клітин (наприклад, фактори росту), запобігання апоптозу, інших клітинних сигнальних ефектів (наприклад, модифікатори сигналів цитокінів) або посилення відновлення ДНК - все це має прямий або непрямий вплив на клітинно-відновний стан та рівень ендогенних антиоксидантів. У цьому огляді ми обговорюємо, що відомо про радіозахисні властивості антиоксидантів, і що ці властивості говорять нам про ДНК та інші клітинні мішені випромінювання.
1. ВСТУП
Існує багато видів радіаційного ураження нормальних тканин. Види пошкодження залежать від опромінюваних клітин та органів, дози та потужності дози опромінення та часу після опромінення, що оцінюється на радіаційний ефект. Багато видів пошкоджень, що спостерігаються після опромінення, можуть бути покращені антиоксидантами. Цей огляд викладе низку токсикологічних процесів, пов’язаних із радіацією, та обговорить роль, яку можуть відігравати антиоксиданти у впливі на ці процеси з точки зору ймовірних клітинних типів або компартментів, в яких використовується антиоксидант. Роль, яку різні комбінації антиоксидантів можуть зіграти у запобіганні кожному з цих окремих ефектів, також буде вивчена.
2. КЛІТИНОВІ КОМПОНЕНТИ
Вплив клітини на іонізуюче випромінювання призводить до утворення вільних радикалів всередині клітини, що призводить до пошкодження клітинних компонентів. Тут ми наведемо кілька прикладів того, як антиоксиданти зменшують або запобігають шкідливу дію радіації на три чутливі мішені в клітині, ядро, клітинні мембрани та мітохондрії.
2.1. Ядро
2.1.1. Негайні ефекти антиоксидантів
Як і синтетичні антиоксиданти (наприклад, аміфостин, каптоприл та NAC), антиоксиданти, отримані з природних джерел, також виявляють модифікуючий дозу вплив на пошкодження ДНК та виживання клітин, коли вони присутні на момент опромінення. Цей негайний захист опосередковується знищенням радикалів. Наприклад, існує ряд антиоксидантів, включаючи кофеїн, мелатонін, флавоноїди, поліфеноли та інші фітохімікати (наприклад, албана), які, як показано, зменшують радіаційне пошкодження як плазмідної, так і клітинної ДНК за рахунок вилучення кисневих радикалів та/або пероксиди. 7 - 12
2.1.2. Хронічний радіопротекторний ефект антиоксидантами
2.2. Мембрани
Відомо, що активна форма вітаміну Е в мембранах підтримується завдяки реакціям з аскорбіновою кислотою. Без цього регенеративного механізму активна форма вітаміну Е швидко вичерпується в мембранах. Отже, оптимальними властивостями антиоксидантів, призначених для захисту клітинних мембран, є: 1) здатність знешкоджувати ліпідні радикали та реагувати з перекисами ліпідів у мембранах у концентраціях, які не змінюватимуть структуру або властивості мембрани; 2) забезпечуватиме максимальну взаємодія сполуки з цитозольредукуючими агентами (аскорбінова кислота або GSH) для регенерації антиоксиданту. Ця стратегія також вимагає використання багаторазової антиоксидантної терапії, наприклад, поєднання вітаміну Е та вітаміну С, які забезпечують як ефективний захист мембран, так і підвищений радіорезистентність у клітинах. 30, 31
2.3. Мітохондрії
Таблиця 1
Характерні відмінності між ДНК в ядрі та мітохондріях.
| Розмір цілі | Менше 30000 генів | 37 генів | Мітохондрії |
| Співвідношення ДНК/ген | Високий | Низький | Ядро |
| Напруга кисню | Нормоксичний | Потенційно гіпоксичний | Мітохондрії |
| Ремонтна потужність | > 99,9% SSB і 98% DSB відремонтовано | Низький ремонт | Ядро |
| Генні копії | Одна копія на клітинку | Велика кількість повторюється на клітинку | Мітохондрії |
| Радикальні рівні | Малорадикальний навколишнє середовище | Високорадикальний навколишнє середовище | Ядро |
| Антиоксидантний рівень | Помірний антиоксидант навколишнє середовище | Високий антиоксидант навколишнє середовище | Мітохондрії |