W wielu pracach doœwiadczalnych i po- gl¹dowych dobrze udokumentowano przeko- nanie, ¿e pod wp³ywem promieniowania jo- nizuj¹cego zapocz¹tkowywane s¹ patologicz- ne reakcje wolnorodnikowe. Reakcje te mog¹ powodowaæ destrukcjê wielu makromoleku³:
enzymów,
bia³ek,
wêglowodanów,
kwasów t³uszczowych i nukleinowych.
Na szkodliwe dzia³anie nara¿ony jest g³ównie materia³ genetyczny oraz membra- ny (mitochondria, mikrosomy, lizosomy, pe- roksysomy), których sk³adnikiem s¹ wielo- nienasycone kwasy t³uszczowe (PUFAs) i bia³ka. Nadmierna peroksydacja lipidów, destrukcje DNA i utlenianie grup SH s¹ g³ównymi czynnikami uszkodzenia. W wa- runkach zdrowego organizmu wolne rodniki tworz¹ siê w procesie utleniania w ³añcuchu oddechowym w mitochondriach, w reak- cjach katalizowanych przez ró¿ne oksydan- ty, w procesie fagocytozy, w przemianach kwasu arachidonowego w p³ytkach krwi, czy te¿ w autooksydacji zwi¹zków biologicznie czynnych. W zdrowym organizmie poziom wolnych rodników jest œciœle kontrolowany.
Ze wzglêdu na du¿¹ aktywnoœæ reaguj¹ ze sob¹ lub z najbli¿szym otoczeniem.
System antyoksydacyjny zabezpieczaj¹- cy organizmy ¿ywe przed szkodliwymi skut- kami oddzia³ywania wolnych rodników sta- nowi z³o¿ony uk³ad antyoksydantów (Lap- shina i wsp. 1995). Do najwa¿niejszych z nich zalicza siê:
aannttyyookkssyyddaannttyy eennzzyymmaattyycczznnee:
– SOD – dysmutaza ponadtlenkow¹, – CAT – katalazê,
– GSH-PX – zredukowany glutation,
nniieeeennzzyymmaattyycczznnee rreeggeenneerroowwaallnnee:
– witaminê E, – GSH,
nniieeeennzzyymmaattyycczznnee zzuu¿¿yywwaallnnee:
– witaminê C, – witaminê A, – probukol,
– bilirubinê, – kwas moczowy.
Ponadto w procesach tych maj¹ zna- czenie bia³ka sekwestruj¹ce jony Fe, Cu, (ceruloplazmina, ferrytyna, albuminy). Za- pobiegaj¹ one generacji wolnych rodników ponadtlenkowych (Umegaki i wsp. 1995) i hydroksylowych w reakcjach Fentona i Habera Weissa.
Chocia¿ wolne rodniki znane by³y che- mikom od dawna, to dopiero ich odkrycie w tkankach rozpoczê³o lawinê doœwiadczeñ.
Do rozwoju badañ naukowych dotycz¹cych tych zagadnieñ w g³ównej mierze przyczy- ni³o siê odkrycie w 1945 r. przez rosyjskie- go naukowca Zawojskiego spektroskopii mi- krofalowej: EPR, ESR (Commoner i wsp.
1954). Metoda ta daje informacje o struktu- rze rodnika bezpoœrednio lub poœrednio.
Metoda poœrednia polega na oznaczaniu rodnika krótko ¿yj¹cego przez stosowanie trapów przyjmuj¹cych niesparowany elek- tron. Ze wzglêdu na zaawansowanie prac na œwiecie, prawdopodobnie w przysz³oœci bêdzie istnia³a mo¿liwoœæ obrazowania wol- nych rodników w narz¹dach i tkankach.
Istnieje ca³y szereg metod laboratoryj- nych pozwalaj¹cych oceniæ biochemiczne skutki oddzia³ywania promieniowania joni- zuj¹cego na organizm (Umegaki i wsp.
1995, Buege i wsp. 1978, Èi i wsp. 1993, Giusti i wsp. 1963).
W zale¿noœci od budowy tkanek, na które dzia³aj¹ wolne rodniki tlenowe po- wstaj¹ ró¿ne zwi¹zki, które s¹ poœrednimi miernikami ich obecnoœci. Istniej¹ metody oznaczania tych zwi¹zków o zró¿nicowanej specyficznoœci, zaletach i wadach. Ozna- czanymi produktami tych reakcji s¹:
zzwwii¹¹zzkkii ppoowwssttaa³³ee ww nnaassttêêppssttwwiiee ppeerrookkssyy-- d
daaccjjii lliippiiddóóww:
– malonylodwualdehyd (MDA), – zwi¹zki reaguj¹ce z kwasem tiobarbi-
turowym, Odkrycie w 1895 r. promieniowania
X, jak równie¿ wyizolowanie w 1902 r.
przez Mariê i Piotra Curie czystego radu spowodowa³o rozwój nowych metod diagnostycznych i terapeu- tycznych. Zjawisko jonizacji towarzy- sz¹ce promieniowaniu mo¿e byæ szkodliwe i niebezpieczne, jednak¿e jego umiejêtne wykorzystanie w spo- sób zaplanowany i kontrolowany s³u-
¿y ratowaniu ¿ycia ludzi.
Bezsporne znaczenie w ochronie ra- diologicznej maj¹ parametry technicz- ne urz¹dzeñ, czasy akwizycji, odle- g³oœci od Ÿród³a, czy stosowanie os³on. Jednym z elementów ochrony radiologicznej, który ma – do tej pory ma³e – znaczenie praktyczne jest sto- sowanie u osób napromieniowanych substancji o w³aœciwoœciach radio- ochronnych. Celem pracy jest prze- gl¹dowa ocena dostêpnych badañ naukowych dotycz¹cych wp³ywu sub- stancji antyoksydacyjnych na para- metry morfologiczne i biochemiczne organizmów ¿ywych poddanych pro- mieniowaniu jonizuj¹cemu. Po anali- zie przedstawionych prac rodzi siê pytanie, czy aktywne substancje, któ- re wykazuj¹ pozytywny efekt na na- promieniowane organizmy znajd¹ praktyczne zastosowanie w uzupe³- niaj¹cej terapii chorych napromienio- wanych i czy odegraj¹ istotn¹ rolê w ochronie radiologicznej personelu medycznego i pacjentów.
S³owa kluczowe: promieniowanie jo- nizuj¹ce, ochrona radiologiczna, an- tyoksydanty.
W
Wssppóó³³cczzeessnnaa OOnnkkoollooggiiaa ((22000000)) vvooll.. 44;; 66 ((226677––226688))
Antyoksydanty
w ochronie radiologicznej
– metody detekcji i identyfikacji wolnych rodników
Antioxidants in radioprotection
– methods of free radicals detection and identification
Grzegorz Andryskowski, Zbigniew Maziarz, Bogdan Ma³kowski, Adam Ro¿ej, Wies³aw Tryniszewski
Zak³ad Medycyny Nuklearnej Wojskowej Akademii Medycznej w £odzi
– po³¹czone dieny, – etan i pentan,
zzwwii¹¹zzkkii ppoowwssttaa³³ee ww nnaassttêêppssttwwiiee rreeaakkccjjii z
z bbiiaa³³kkaammii:
– lipofuscyna, – grupy tiolowe, – grupy karbonylowe,
aakkttyywwnnooœœccii eennzzyymmóóww:
– katalaza (CAT),
– dysmutaza ponadtlenkowa (SOD), – peroksydaza glutationowa (GPX),
zzwwii¹¹zzkkii ppoowwssttaa³³ee ww rreeaakkccjjii zz kkwwaasseemm ddeezzoo-- k
kssyyrryybboonnuukklleeiinnoowwyymm:
– 8-hydroksy-2-deoksy-guanozyna.
W zwi¹zku z udowodnionym dzia³aniem wygaszaj¹cym reakcje wolnorodnikowe przez alfa-tokoferol, beta-karoten, kwas askorbinowy oznaczanie stê¿eñ tych zwi¹z- ków znajduje zastosowanie w monitorowa- niu przebiegu tych¿e reakcji.
Powy¿sze metody znajduj¹ zastosowa- nie w wielu pracach badawczych nad zwi¹zkami posiadaj¹cymi pozytywny wp³yw na przebieg reakcji wolnorodnikowych bê- d¹cych nastêpstwem promieniowania joni- zuj¹cego. Przyk³ady badanych substancji przedstawiono w tabeli.
Lista nieenzymatycznych antyutleniaczy jest stale powiêkszana, gdy¿ kolejne pra- ce na ten temat dostarczaj¹ danych wska- zuj¹cych na to, ¿e ró¿ne substancje dzia-
³aj¹ jako antyutleniacze.
W zwi¹zku z powy¿szym rodzi siê pytanie, czy izolowane aktywne substancje o w³aœci- woœciach antyoksydacyjnych wkrótce znajd¹ praktyczne zastosowanie w terapii uzupe³nia- j¹cej chorych napromieniowanych i czy ode- graj¹ znacz¹c¹ rolê w ochronie radiologicznej personelu medycznego i ich pacjentów.
PIŒMIENNICTWO
1. Bellavite P, Della B, Serra C. The measurement of superoxide anion production by granulocytes in whole blood. A clinical test for the evaluation of phagocyte function and serum opsonic capacity.
European Journal of Clinical Investigation 1983;
13: 363-8.
2. Bors W, Michel CH, Schikora S. Interaktion of flawonoids with ascorbate and deterination of their univalent redox potentials: a pulse radiolysis study. Free Radic Biol Med 1995; 19: 45-52.
3. Buege JA, Aust SD. Microsomal lipid peroxida- tion. Methods Enzymol 1978; 52: 302-11.
4. Commoner B, Townsend J, Pake E. Free radicals in biological materials. Nature 1954; 4432: 686-91.
5. Èi M, Lojek A. Kinetics of luminal-enhanced chemiluminescence induced in murine splenocy- tes and bone marrow by various stimulating agents. Folia biologica 1993; 39: 106-16.
6. Giusti G, Galanti B. Colorimetric. Methods of En- zymatic analysis. Ed Bergmeyer HU Academic Press, New York and London 1963; 315: 191-9.
7. Gyorgy I, Antus S, Blazovics A, et al. Substituent effects in the free reactions of silybin: radiation-in- duced oxidation of flavonoid at neutral pH. Int Ra- diat Biol 1992; 5: 603-9.
8. Hunt DWC, Sorenti RA, Renke ME, et al. Acce- lerated Myelopoietic recovery in irradiated mice treated with photofrin. Int J Immunopharmac 1995; 17: 33-9.
9. Jaruga E, Lapshina EA, Biliñski T, et al. Resistance to ionizing radiation and antioxidative defence yeasts, are antioxidant – deficient cells permanently stressed. Biochem Mol Biol Int 1995; 37: 467-73.
10. Lapshina EA, Jaruga E, Biliñski T, et al. What determines the antioxidant potential of yeast cells. Biochem Mol Biol Int 1995; 37: 903-8.
11. Massoumeh E, Zuhair M, Hassam. Effect of immu- nomodulatins pyrimethamine and cimetidine on im- munosupresion induced by sulfur mustard in the mi- ce. Int J Immunopharmac 1993; 15: 533-40.
12. Nagler A, Naparstek E, Drakos P, et al. Inter- leukin-3 in combination with granulocyte-macro- phage-colony-stimulating factor following bone marrow transplantation in a radiation accident victim. Med Oncol 1994; 11: 27-36.
13. Neuzil J, Gembicki J, Stocker R. Radical – in- duced chain oxidation of proteins and its inhibi- tion by chain breaking antioxidants. Biochem J 1993; 293: 601-6.
14. Sato Y, Ohta S, Shinoda M. Studies on chemical protectors again stradiation. XXXI. Protection ef- fects of Aloe arborescens on skin injury induced by X-irradiation. Yakugaku-Zasshi 1990; 110: 876-84.
15. Sekiguchi T, Nagamine T. Inhibition of free radi- cal generation by biotin. Biochemical Pharmaco- logy 1994; 3: 594-6.
16. Tamou S, Trott Kr. Modification of late radiation damage in the rectum of rats by deproteinized calf blood serum and pentoxifilline. Strahlenther-Onkol 1994; 170: 415-20.
17. Umegaki K, Aoki S, Esashi T. Whole body X ray irradiation to mice decreases ascorbic acid con- centration in bone marrow: comparision between ascorbic acid and vitamin E. Free Radic Biol Med 1995; 19: 493-7.
ADRES DO KORESPONDENCJI dr GGrrzzeeggoorrzz AAnnddrryysskkoowwsskkii Zak³ad Medycyny Nuklearnej Wojskowej Akademii Medycznej ul. ¯eromskiego 113
90-549 £ódŸ
Tab. Badania zwi¹zków wywieraj¹cych pozytywny wp³yw na przebieg reakcji wolnorodnikowej
A
Auuttoorr RRookk GGaattuunneekk AAnnttyyookkssyyddaanntt rróódd³³oo
Sato 1990 mysz aloes 14
Gyorgy 1992 szczur silibina 7
Neuzil J. 1993 in vitro zio³a chiñskie 13
Tamon 1994 szczur pentoksyfilina 16
Nagler 1994 cz³owiek interleukina 3 12
Sekiguchi T. 1994 cz³owiek biotyna 15
Jaruga E. 1995 Saccharomyces cerevisiae SOD, CAT, glutathione 9
Bors W. 1995 in vitro flawonoidy, witamina C 2
Hunt D. 1995 mysz porfiryny 8
Umegaki K. 1995 mysz witamina C i E 17
Discovery of X radiation in 1895 as well as isolation of pure radium in 1902 by Marie and Pierre Curie resul- ted in the development of new dia- gnostic and therapeutic methods.
The phenomenon of ionization ac- companying radiation may be harm- ful and dangerous however, its pro- per use in a planned and controlled way serves for saving human life.
Technical parameters of the appara- tus, exposure time, distance from the source or application of protective shield are of unquestionable impor- tance in radiological protection. Ap- plication of radioprotective substan- ces in irradiated persons is one of the elements of radioprotection having so far little practical importance. The aim of the study was survey assessment of available scientific research on the effect of antioxidative substances on morphological and biochemical para- meters of living organisms subjected to ionizing radiation. Having analysed the presented studies, there arises a question whether active substances demonstrating positive effect on irra- diated organisms will find practical application in complementary thera- py of irradiated patients and whether they will be of significance in medical staff and their patients radioprotection.
Key words: ionizing radiation, radio- protection, antioxidants.
W
Wssppóó³³cczzeessnnaa OOnnkkoollooggiiaa ((22000000)) vvooll.. 44;; 66 ((226677––226688))
