АНТИМУТАГЕНЕЗ И АНТИМУТАГЕНЫ

Аннотация:

Рассмотрены история и современное состояние исследований в области антимутагенеза и перспективы практического использования антимутагенов. На основании личного опыта и литературных данных проанализированы механизмы антимутагенного действия, методология изучения антимутагенов, рассмотрены перспективы практического применения антимутагенов для защиты здоровья Ключевые слова: мутагены, антимутагены, генетическая токсикология. Патогенетическое значение индуцированных мутаций хорошо известно. Они лежат в основе канцерогенеза, старения и митохондриальных болезней, поддерживают уровни наследственных и врожденных заболеваний. Химические мутагены/канцерогены широко распространены в среде обитания и представлены среди соединений промышленного, бытового, пищевого и медицинского назначений. Известные отечественные и зарубежные генетики Н.П. Бочков, Н.П.Дубинин, B.N.Ames, Е. Gephart, A. Hollaender, F.H. Sobels, R. Sram, F. Vogel и другие многократно указывали, что бесконтрольное распространение мутагенов может драматически увеличить генетический груз человечества и иметь серьезные медицинские и общебиологические последствия. Существующие меры по обязательному скринингу ограничивают распространение химических мутагенов, но не ограждают человека от генотоксических воздействий. Практически невозможно избежать действия генотоксикантов, образующихся при термической обработке доброкачественного пищевого сырья (полициклические ароматические углеводороды, гетероциклические ароматические амины), в желудочно-кишечном тракте при взаимодействии компонентов, поступающих с пищей (нитрозоамины, фекапентены), загрязняющих воду и пищу (афлотоксины, тяжелые металлы). Помимо этого, они представлены среди лекарств (некоторые противопаразитарные, антибактериальные и психотропные препараты), содержатся в некоторых лекарственных и пищевых растениях. До 10% населения имеет систематический контакт с производственными мутагенами, а также широкие массы населения вдыхают дым табака или природных пожаров.Кроме того, генотокси-канты в виде активных форм кислорода и переокисленных липидов возникают эндогенно в условиях окислительного стресса. Увеличение уровней биомаркеров генотоксичности, предположительно или доказанно связанное с окислительным стрессом, регистрируется при диабете, бронхиальной астме, бесплодии, гельминтозах, инфекциях, аутоиммунных заболеваниях, травмах, эмоциональном стрессе, недостаточной витаминной обеспеченности и других пограничных состояниях. Таким образом, генотоксические воздействия на человека практически неизбежны. В этой связи внимание привлекает явление антимутагенеза, под которым понимают снижение спонтанных и/или индуцированных генотоксических событий под действием экзогенных соединений. Применение антимутагенов выглядит как возможный и практически выполнимый путь профилактики отдаленных генетически обусловленных болезнетворных последствий генотоксических воздействий. Цель работы — рассмотрение современного состояния исследований в области антимутагенеза и перспектив практического использования антимутагенов. ИСТОРИЯ ВОПРОСА И КЛАССИФИКАЦИЯ АНТИМУТАГЕНОВ. Наименование антимутагенов первоначально получили вещества, снижающие спонтанное мутирование, затем этот термин был распространен на соединения, препятствующие индуцированному мутагенезу. Отсчет антимутагенных исследований принято вести с наблюдения, сделанного A. Novick и : L. Szilard в начале 50-х годов прошлого столетия. Эти авторы продемонстрировали, что аденозин в концентрациях 0.05-0.5 мг/мл снижает спонтанное мутирование у Е.соН. На раннем этапе развития (1960—1980 гг.) особый вклад в поиск и выявление антимутагенов внесли исследования сотрудников школы академика Н.П. Дубинина. Они описали антимутагенные свойства аргинина, аденозинтрифосфат (АТФ), пропилгаллата, полифенольных комплексов, кумарина, стрептомицина, цистеамина, метионина и некоторых других. В тот же период широкую известность получили работы Р.И. Гончаровой, подробно исследовавшей антимутагенные эффекты в ряду сульфаниламидных производных и выявившей эти свойства у дигидропиридинов, а также У.К.Алекперова, описавшего антимутагенность ретинола, аскорбиновой кислоты, ос-токоферола, немногим позднее ионола и производных 3-окси-пиридина. Позиции отечественных исследователей в области антимутагенеза были закреплены выходом в начале 70-х пионерской монографии, посвященных этой проблеме. В последнюю четверть XX века все чаще обсуждаются вопросы возможной роли антимутагенов в сохранении здоровья человека в условиях загрязнения окружающей среды. В методическом плане наблюдается преобладающее использование микробиологических тест-систем и дрозофилы, в теоретическом — появление обобщающих работ в зарубежных источниках, среди первых написанная Е. Gebhart. В этот период появляется все больше работ, выполненных на млекопитающих, в начале преимущественно с использованием ана-фазного анализа, который постепенно вытесняется общепринятым сегодня методом метафазного учета хромосомных повреждений. К концу XX века интенсивность антимутагенных исследований нарастает, наряду со все совершенствующимися микробиологическими тестами, все чаще и в больших объемах используются цитогенетические методы in vitro и in vivo. Идет интенсивное накопление фактологического материала. К этому времени антимутагенные свойства выявлены среди фармакологических производных, аминокислот, природных соединений растительного происхождения, включая некоторые витамины, химические ингибиторы свободно-радикального окисления. На основе первых, ориентировочных предположений о возможных механизмах антимутагенеза осуществляются попытки классификации антимутагенов. Одна из первых и наиболее известная классификация была предложена Т. Kada etal. Эти авторы выделяли две наиболее общие возможности антимутагенного воздействия: дисмутаген-ное, происходящее вне клетки и приводящее к инактивации мутагена, например за счет прямого химического взаимодействия, и биоантимутаген-ное, происходящее внутри клетки, например за счет влияния на процессы репарации. Антимутагены были подразделены на 4 группы: 1) вещества, инактивирующие мутагены — дисмутагены; 2) вещества, влияющие на метаболизм и транспорт мутагенов; 3) вещества, уменьшающие ошибки репарации и репликации; 4) антимутагены с неизвестным механизмом действия. В развитие этого подхода Г.Г. Порошенко и С. К. Абилевым была предложена следующая классификация: 1) дисмутагены; 2) метаболические антимутагены, влияющие на метаболизм мутагенов; 3) мембранные антимутагены, влияющие на проницаемость мембран; 4) антимутагены, связывающие активные радикалы; 5) репарационные антимутагены. Яркими примерами дисмутагенов являются пищевые волокна, ускоряющие эвакуацию мутагенов из желудочно-кишечного тракта, метаболических антимутагенов — фенолы и тиолы, индуцирующие процессы детоксикации. В спектре средств, влияющих на проницаемость мембран, следует упомянуть жирные кислоты и ароматические аминокислоты. Сходную роль могут выполнять антиоксиданты (аскорбиновая кислота, ретиноиды и др.), но их чаще относят в группу антимутагенов, связывающих свободные радикалы и/или уменьшающих их продукцию. Среди репарационных антимутагенов (репарогенов) уместно отметить интерфероны и вещества, обладающие интерфероногенным потенциалом, например, лекарственное средство амиксин и фармацевтические композиции на основе эхиноцеи. НаиболевчПодробная классификация антимутагенов была предложена S. De Flora и С. Ramel , она очень объемна и не приводится, поскольку была рассмотрена ранее, вместе с многочисленными примерами антимутагенов, относящихся к той или иной классификационной группе . Принципиально, что последующих попыток классификации антимутагенов не предпринималось, классификация S. De Flora и С. Ramel показала, что одни и те же вещества могут осуществлять реализацию антимутагенного действия по разным механизмам. Например, ретиноиды, способны препятствовать проявлению генотоксичности, ингибируя клеточную репликацию, защищая нуклеофильные участки ДНК или проявляя антиоксидантную активность. Дитерпеноиды кахвеол и кафестол, антимутагенные и/или антиканцерогенные в отношении эффектов 2-амино-1-метил-6-фенилимидазо, пиридина (PhIP), афлатоксина В, и 7, 12-диметил-бенз(а) антрацена in vivo, повышают детоксицирую-щую активность уридин-5-дифосфат глюкуронил-трансферазы и/или глутатион-трансферазы и увеличивают уровень экспрессии белка репарации ДНК 06-метилгуанин-ДНК-метилтрансферазы. Каротеноиды и'алл ил сульфиды также являются типичными примерами соединений, оказывающих антимутагенную защиту по различным механизмам. Защитные эффекты того или иного антимутагена в разной степени, но практически неизбежно специфичны по отношению к действующему индуктору мутагенеза. При таких обстоятельствах любая, даже самая детальная классификация несовершенна. Это не отрицает утилитарной группировки антимутагенов по группам на основе каких-то выделенных признаков, как проиллюстрировано выше. Вплоть до начала XXI века в литературе господствовал термин'"антимутаген". Кроме того, для обозначения веществ, снижающих уровни мутирования, использовались термины "протектор", "превентор", "корректор" и некоторые другие. Сейчас популярны термины, являющиеся производными от конечной точки анализа (endpoint). Например, вещества, снижающие индукцию хромосомных повреждений, часто называют "ан-тикластогенами", уменьшающие индукцию геномных мутаций — "антианеугенами". Последнее десятилетие все большее распространение в качестве обобщающего получил термин "антигенотокси-кант", явно вытесняющий термин "антимутаген", применение которого смещается в область обозначения веществ, снижающих индукцию генных мутаций. При этом, "антигенотоксикант" используется также в узком смысле слова, обозначая вещества, снижающее поврежденность ДНК. В русскоязычной литературе достаточно часто используется также понятие модификатор мутационного процесса. При этом имеется в виду, что помимо антимутагенных воздействий, ослабляющих ге-нотоксические эффекты, имеются вещества-кому-тагены, способные усиливать повреждающее действие генотоксиканта, а одно и то же вещество в зависимости от концентрации/дозы и других условий эксперимента может проявлять оба вида активности. Существенным рубежом в развитии антимутагенных исследований и генотоксикологии в целом явился 2000 г. В начале нового тысячелетия были завершены работы по верифицикации и стандартизации экспериментальных методов учета гено-токсических событий. Появились общепринятые батареи тестов, предназначенные для регуляторно-го генотоксикологического скрининга . Антимутагенные исследования тоже становятся более стандартизированными, определяются базовые требования к исследованиям по ан гимутагенезу, на основе собственного опыта обобщенные в табл. 1, формируются представления о двух возможных путях практического использования антимутагенов — нутрицеологической и фармакологической защите генома . Большинство антимутагенных исследований "нового" времени фокусируется на исследованиях по химиопрофилактике раковых заболеваний, началу которых послужила работа L. W. Wattenberg el al. , где было показано,что глюкозинолаты, аллилсуль-фиды, дитерпеноиды предотвращают в эксперименте неоплазии, индуцированные полициклическими ароматическими углеводородами. Сейчас химиопрофилактика рака — активно развивающееся направление, во многом вобравшее и подчинившее своим интересам антимутагенные исследования. Антимутагенез рассматривается в качестве ведущего механизма антиканцерогенеза, а исследования по поиску новых антимутагенов в качестве скрининга потенциальных химиопревентеров опухолей . ОСНОВНЫЕ АНТИМУТАГЕНЫ, ПРОЯВИВШИЕ АКТИВНОСТЬ IN VIVO. Сведения о наличии у химических соединений и природных комплексов антимутагенной активности неоднократно суммировались в зарубежных и отечественных источниках. В данной статье внимание будет сосредоточено только на исследованиях, выполненных in vivo в период с 2000 г. по настоящее время и представленных в общедоступной системе поиска PubMed (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/ pubmed/) и в электронном доступе отечественной системы РИНЦ (http://elibrary.ru). За указанный период по данной тематике опубликовано более двухсот работ. Сведения о соединениях, продемонстрировавших анти мутагенность in vivo, суммированы в табл. 2. Анализ первоисточников показывает, что наряду с методами учета хромосомных аберраций и/или микроядер все большее распространение приобретает метод регистрации модификации генотокси-ческих эффектов с помощью "ДНК-комет" в щелочной версии. Доля работ, выполненных при сочетании в одном исследовании двух и более гено-токсикологических методов, составляет едва ли не половину. Чаще всего, отмечается сочетание метода "ДНК-комет", позволяющего регистрировать эффекты в разных тканях, с учетом микроядер в полихроматофильных эритроцитах крови и/или костного мозга. Число работ, выполненных с использованием микроядерного теста, явно выше, чем с помощью учета хромосомных аберраций. Последнее, вероятно, объясняется высокими требованиями к подготовке исследователей, владеющих хромосомным анализом, по сравнению с более простым подсчетом микроядер, поддающимся автоматизации. Единичны работы, в которых антимутагенные эффекты оцениваются в половых или эмбриональных клетках. Примечательно, что с помощью метода учета доминантных летальных мутаций, некогда распространенного, но отвергнутого большинством исследователей, выполнено только одно исследование, в котором анализировались эффекты аминобензотриазола. Другие посвящены цитогене-тическому анализу в сперматоцитах и сперматидах, и лишь одно — в ооцитах мышей.Еще одна особенность - это длительное применение антимутагенов, предшествующее кратковременному, как правило, однократному воздействию мутагенов. Работы, посвященные оценке эффектов при многократных ежедневных введениях комбинаций антимутаген/мутаген, практически отсутствуют, что не дает возможности прогнозировать эффективность применения антимутагенов для профилактики хронических генотоксических воздействий. Среди соединений, применяемых в качестве экспериментальных индукторов генотоксических повреждений, бесспорным лидером является ци-клофосфамид. Достаточно часто применяются доксорубицин, митомицин С, полициклические ароматические углеводороды, этилнитрозомочеви-на и цисплатин, в отечественных исследованиях — диоксидин. Авторы большинства опубликованных работ практически не уделяют внимания анализу возможных механизмов защиты. В большинстве случаев обсуждение сводится к указанию на сопряженность антиоксидантных и антимутагенных свойств химических соединений, ссылками на проявление изучаемым антимутагеном или его структурными аналогами антиоксидантных свойств и на этом основании делается заключение об антиокси-дантном механизме антимутагенной защиты. Существенно реже обосновываются дисмутагенные и фармакокинетические механизмы, причем последние, как правило, опираются на несопряженные данные о модифицирующем влиянии изучаемого соединения на систему цитохрома Р450, часто в принципиально ином диапазоне концентраций или доз. Интересно, что репарогенный механизм антимутагенной защиты предполагается, но не доказывается , только в единичных работах, посвященных оценке анти мутагенных эффектов ацетил-цистеина, кофеина, энотина и эйкозавита. Большое внимание уделяется тестированию природных комплексов, разными способами экстрагируемых из различных растений. Особенно много в этом направлении делают в последние годы бразильские исследователи, буквально доминирующие в этом сегменте исследований и посвящающие свои работы оценке анти мутагенности различных, преимущественно эндемических, представителей богатейшей фауны Южной Америки. Это объемные и профессиональные исследования, однако все они выполнены с использованием не фармакопейных образцов экстрактов. В связи с последним сравнение и воспроизведение результатов "фитоантимутагенных" исследований весьма затруднено. Одновременно создается впечатление, что экстракты широко распространенных и не уникальных растений (клевер, ромашка, кукуруза, бук, дуб и др.) обладают не менее выраженными антимутагенными эффектами, чем подавляющая часть экстрактов экзотических растений. Напрашивается мысль, что антимутагенность в отношении млекопитающих и человека — общее свойство высших растений, объясняемое наличием в их составе большого количества антиоксидантов и/или эссенциальных соединений и микроэлементов. Это согласуется с широко известными эпидемиологическими данными о явно позитивных эффектах для здоровья, в том числе, в отношении профилактики раковых заболеваний, обусловленных потреблением свежей растительной пищи. Важной позитивной особенностью новейших антимутагенных исследований является внимание к оценке дозовых зависимостей анти мутагенного действия, тогда как выполнение исследований в нескольких независимых экспериментов все еще очень редкое явление. В целом, следует констатировать, что существенная часть исследователей стремится учитывать имеющиеся рекомендации по организации антимутагенных исследований , что повысило надежность получаемых результатов. ОСНОВНЫЕ МЕХАНИЗМЫ АНТИ МУТАГЕНЕЗА. Индукция мутаций - многоэтапный процесс, составляющими которого являются поступление, распределение, биотрансформация и выведение гено-токсиканта, его проникновение и накопление в клетках-мишенях и ядре, нарушение целостности ДНК, эффективность репарационных и других защитных систем, включая регуляцию апоптоза, устраняющего потенциально мутантные клетки. Влияние на любой из перечисленных этапов становления мутаций или связанные с их регуляцией процессы может модифицировать действие мутагена. Каждое звено становления мутаций может рассматриваться как биологическая мишень для модификации мутагенеза. Одно и то же соединение может оказывать воздействие не на одну, а сразу на несколько мишеней. Например, ацетилцистеин восстанавливает пул глутатиона, обеспечивая ан-тиоксидантную защиту, влияет на активность то-поизомеразы II, обладает антиоксидантными свойствами. Нет сомнения, что большинство антимутагенов по своей природе обладают мультитаргетностью защитных эффектов. Тем не менее, возможно формальное выделение нескольких наиболее общих механизмов (табл. 3). В современной литературе не рассматриваются возможные нейроэндокринные механизмы антимутагенеза, тогда как еще в ранних работах,опирающихся на исследования известного отечественного генетика М.В. Лобашова, указывалось на возможность нейроэндокринной регуляции мутагенеза . Пренебрежение этим аспектом исследований непонятно, тем более что одним из общепризнанных антимутагенов является гормон эпифиза мелатонин, а уменьшение мутирования у пациентов с психическими расстройствами связывают с антистрессорными эффектами фармакотерапии. Принципиально, что соединения, обладающие репарогенной активностью или усиливающие апоптоз, обещают уникальную возможность предупреждения индукции мутаций в режиме экстренной терапии непосредственно после ге-нотоксического воздействия, что выгодно отличает их от других антимутагенов, требующих профилактического применения. В частности, сегодня отмечается явное увеличение интереса к системе репарации и прослеживаются попытки определить в этом поле фармакологические мишени для поиска и создания антимутагенов-репарагенов.ПЕРСПЕКТИВЫ ФАРМАКОЛОГИЧЕСКОГО И НУТРИЦЕОЛОГИЧЕСКОГО ПРИМЕНЕНИЯ АНТИМУТАГЕНОВ Сегодня накоплена достаточная фактологическая база, свидетельствующая о наличии антимутагенной активности у многих природных и синтетических антимутагенов, теоретически обоснована необходимость антимутагенной защиты, обещающая позитивные эффекты для сохранения и поддержания здоровья, имеются позитивные примеры практического использования антимутагенов. Это обязывает обратиться к вопросу о стратегии развития антимутагенных исследований, направленной на широкое внедрение антимутагенной профилактики. Можно выделить две основных линии практического развития антимутагенеза — фармакологическую и нутрицеологическую. Фармакологическая защита генома. Методология экспериментальных фармакологических исследований в полной мере применима к поиску и изучению антимутагенов. Подобного рода работы базируются на изучении механизмов мутагенного действия, вычленении возможной мишени, анализе дозовых и временных зависимостей проявления антимутагенных эффектов и предполагают создание фармакологических корректоров мутагенеза специфичных в отношении одного или группы сходных генотоксикантов. По своим задачам разработка корректора мутагенеза принципиально не отличается от разработки любого фармакологического средства и будет тем успешнее, чем более полно определены возможные мишени фармакологического воздействия. Предполагаемый корректор должен обладать высокой специфической антимутагенной активностью к избранному мутагену или группе мутагенов со сходными механизмами повреждающего действия, а также отвечать всем требованиям, предъявляемым к безопасности лекарственных средств. Помимо низкой токсичности, отсутствия специфических видов токсичности и большой терапевтической широты, фармакологический антимутаген должен демонстрировать отсутствие инверсии антимутагенного эффекта в комутагенное действие в широком диапазоне терапевтических дозировок, а его эффективность должна быть доказана в клинических исследованиях. В настоящее время, имеется единичный пример реализации подобного подхода. Это разработка известного актопротектора бемитила (бе-мактор, метапрот) в качестве фармакологического корректора мутагенных эффектов противомик-робного средства диоксидина. Эффективность антимутагенной коррекции была прямо подтверждена в ходе клинических испытаний. Возможная область адресного применения фармакологических антимутагенов весьма широка. Это коррекции генотоксических эффектов незаменимых лекарств, уменьшение генотоксического риска при некоторых медицинских процедурах (гемодиализ, гипербарическая оксигенация и др.), коррекция профессиональных вредностей (космические полеты, контакты с заведомыми генотокси-кантами), профилактика при техногенных катастрофах, а также снижение уровней генотоксических поражений при целом ряде заболеваний (анемия Фанкони, диабет, астма, аллергии, вирусные инфекции и др.) и защита здоровых тканей при химиотерапии, направленная на профилактику вторичных опухолей. В настоящее время есть необходимые предпосылки для успеха в разработке инновационных фармакологических антимутагенов, но отсутствует соответствующий социальный заказ и клини-ко-фармакологическое обоснование. Антимутагены не выделены в отдельную фармакологическую группу, т.е. исключены из внимания разработчи-ков-инвестеров. Отсутствие признанных показаний к терапевтическому или профилактическому использованию антимутагенов делает неопределенными перспективы их направленной разработки и применения, несмотря на очевидные выгоды их использования с точки зрения профилактики онкологических и других заболеваний. Вполне успешно развиваются исследования антимутагенности уже известных лекарств .Выявление анти мутагенной активности у существующих лекарств сообщает многим из них очевидные конкурентные преимущества. Антимутагенность может являться важным аргументом в пользу выбора лекарства среди препаратов со сходной фармакологической активностью. Например, безрецептурный анксиолитик афобазол, рекомендуемый в качестве антистрессорного средства .Наличие у него антимутагенной активности — важный аргумент в пользу выбора именно этого препарата, сочетающего антистрессовое действие и антимутагенный потенциал. Это особенно важно при купировании эмоционально-тревожных расстройств, сопровождающихся повышением спонтанного мутирования и развивающихся в урбанистической среде у значительной части населения .В свою очередь, антимутагенность jY-ацетил-цистеина делает его препаратом преимущественного выбора по сравнению с другими муколитиче-скими средствами при лечении бронхиальной астмы, заболевания сопровождающегося увеличением мутирования. В отдельных случаях основная фармакологическая активность лекарственного средства существенно ограничивает перспективу использования его антимутагенного потенциала. Например, труд но представить профилактическое использование гипотензивного средства каптоприла в качестве антимутагена у здоровых людей. Тем более, что антимутагенные свойства в эксперименте препарат проявляет в дозах 50-200 мг/кг , тогда как его терапевтическая максимальная суточная доза равняется 150 мг. Сходная ситуация с бензодиазепино-вым транквилизатором феназепамом. Его антимутагенные дозировки в эксперименте составляют 25—50 мг/кг против максимальной суточной дозы для человека равной 10 мг . При определении перспектив применения фармакологических антимутагенов следует иметь в виду, что их применение у отдельных категорий больных может негативно сказываться на эффективности основной терапии, например, в случае сочетания с противоопухолевыми средствами, механизм терапевтического действия которых реализуется через повреждения генома опухолевых клеток. Таким образом, в области фармакологической защиты генома, с одной стороны, следует выделить разработку фармакологических корректоров, под которыми следует понимать специально разрабатываемые соединения, отвечающие всем требованиям безопасности и регистрации лекарственных средств и способные купировать мутагенные эффекты избранных соединений или патологических состояний. С другой стороны, исследование антимутагенной активности уже известных соединений и определение возможных путей использования их дополнительной антимутагенной активности в комплексной фармакотерапии и/или профилактике. Нутрициологическая защита генома. Имеются многочисленные сведения о способности отдельных пищевых веществ или пищевых продуктов повседневного применения уменьшать эффекты различных мутагенов в экспериментах in vivo (табл. 2). В то же время известны наблюдения, показывающие различия в чувствительности клеток человека к действию мутагенов ex vivo в зависимости от обеспеченности доноров микронутриентами с антимутагенной активностью . В большинстве работ, обобщающих эти исследования, делается вывод о том, что потребление продуктов, богатых природными антимутагенами и/или специально обогащенных природными антимутагенами, следует рассматривать как профилактику заболеваний, обусловленных генотоксическими поражениями . Особенно много подобных обобщений в зарубежной литературе в связи с поиском вариантов пищевой химиопрофилактики рака . При критическом анализе этой позиции отчетливо проявляется главная проблема — механистический перенос анти; утагенного эффекта с модельной тест-системы на человека в сочетании с расширительным толкованием результата. Например, выявление антимутагенного эффекта чеснока в отношении одного или нескольких однотипных мутагенов в экспериментах на животных не означает, что сходный защитный эффект будет проявляться у человека. Еще более неопределен прогноз в отношении других мутагенов с иным механизмом действия и/или иной фармакокинети-кой. Во-первых, потому, что чеснок не употребляется человеком в виде самостоятельного продукта питания, а проявление его антимутагенности в сложной смеси повседневного питания нельзя принять a priori в отсутствие прямых экспериментальных подтверждений. Во-вторых, потому, что авторы подобных работ игнорируют вопрос соотношения эффективных доз и величин суточного потребления того или иного пищевого антимутагена. В отношении того же чеснока экспериментальные дозы составляют 125-250 мг/кг, что просто немыслимо с точки зрения его использования в качестве пищевого компонента, поскольку собственные исследования показывают, что в существенно меньших дозах свежий сок чеснока вызывает кишечные кровотечения. В-третьих, потому, что хорошо известны качественные и количественные различия в составе растительных продуктов в зависимости от места и конкретных условий их произрастания, особенностей хранения и последующей технологической обработки. Следовательно, эффект может существенно варьировать в зависимости от этих факторов. Таким образом, нельзя решить проблему нутри-цеологической защиты генома простым подбором тех или иных потенциально "антимутагенных" продуктов, что заставляет обращаться к пищевым технологиям и направленно конструировать пищу, защищающую человека от мутагенных воздействий. В теоретическом плане на этом пути можно опираться на концепцию пищевых функциональных, втом числе антимутагенных, продуктов , предполагающую защиту за счет увеличения резистентности человека к действию повреждающих, в их числе, тренотоксических факторов. Было определено, что создание антимутагенных функциональных продуктов может базироваться на технологических приемах, предусматривающих "сохранение", "обогащение", "замену", "комбинацию" и "модификацию сырья" . Первые две возможности хорошо известны из примеров технологического сбережения витаминов или обогащения витаминами продуктов питания. "Замена" — замещение одного компонента пищевого продукта на другой без изменения технологии приготовления и органо-лептических свойств. Например, использование в составе безалкогольных напитков подсластителей с доказанными функциональными свойствами (аспартам) вместо аналогичных соединений, результаты испытаний безопасности которых неоднозначны генотоксических эффектов у людей. Это наблюдение четко очерчивает круг антимутагенов перспективных для разработки в качестве средств защиты генома человека и еще раз подтверждает мысль о том, что исследования в области антимутагенеза должны базироваться на фармакологической методологии, т.е. опираться на результаты доклинических исследований и получать подтверждение в клинических исследованиях, построенных на принципах доказательной медицины. Однако формальные препятствия на пути организации клинических исследований, рассмотренные выше, могут быть расценены как второе существенное препятствие к практическому внедрению антимутагенов.(сахарин, цикломаты). "Комбинация" - получение принципиально новых функциональных свойств продукта путем направленного комбинирования его ингредиентов. Так сочетание в составе одного напитка подсластителя аспартама и каротиноидного пищевого красителя придает конечному продукту новые функциональные свойства — сохранение антимутагенной активности при различных режимах использования (однократно, многодневно, в условиях ведения, предваряющего действие повреждающего фактора). В то время как отдельно взятый аспартам проявляет подобную активность только при однократном, а краситель — при многодневном или предваряющем введении. Наконец, "модификация сырья". Хорошо известно, что условия произрастания растения или условия содержания животного принципиальным образом влияют на количественный и качественный состав пищевого сырья. Это дает принципиальную возможность прижизненного обогащения сельскохозяйственных организмов потенциально полезными для человека компонентами, например селеном. Рассмотрение нутрицеологической защиты генома было бы неполно без рассмотрения такого принципиального вопроса, как зависимость чувствительности к мутагенам от витаминной обеспеченности организма. Было показано, что чувствительность лимфоцитов периферической крови человека к действию химических мутагенов ex vivo меняется сопряжено с сезонными изменениями диеты обследованных лиц и связанными изменениями содержания витаминов в крови . Это наблюдение получило подтверждение в работах, посвященных оценке чувствительности лимфоцитов периферической крови человека к действию химических мутагенов ex vivo до и после приема витаминных или витамино-минеральных комплексов. Уменьшение спонтанных уровней микроядер в лимфоцитах периферической крови и клетках буккального эпителия человека после приема различных комбинаций витаминов было отмечено в исследованиях разных авторов, суммированных ранее в работе. Нет сомнений, что чувствительность клеток человека к действию генотоксикантов может зависеть от поступления в организм человека эссенциальных микронутриентов, витаминов-антиоксидантов, витаминов группы В, вовлеченных в репликацию ДНК, а также микроэлементов —цинка, магния, кальция, селена и других, вовлеченные в процессы антиокси-дантной защиты, поддержание клеточного гомеоста-за и репликации/репарации ДНК. Эффективность защитного действия витаминных и витамино-минеральных комплексов в определяющей степени зависит от биодоступности их компонентов, количественного и качественного состава и проявляется при систематическом потреблении после ликвидации витаминной недостаточности. Выявление комутагенной модификации эффектов генотоксикантов ex vivo указывает на желательность персонализации подбора витаминного комплекса и/или разработку комплексов иного состава, лишенных этого недостатка . Таким образом, обещающим приемом нутри-цеологическогой защиты генома может явиться создание и применение биологически активных пищевых добавок с целью ликвидации дефицита витаминной и минеральной обеспеченности у населения и повышения устойчивости к генотокси-ческим воздействиям. Эффективность и безопасность функциональных антимутагенных пищевых продуктов и биологически активных добавок не может быть принята a priori только на основе экспериментальных данных, указывающих на антимутагенность тех или иных компонентов их состава, а должна доказываться в специальных исследованиях, методологически сходных с выполняемыми для фармакологических веществ. Их эффективность и безопасность должна быть доказана экспериментально и подкреплена практическим опытом использования. ПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АНТИМУТАГЕНОВ. Одной из самых удачных попыток практического использования антимутагена для защиты генома человек явилось применение витамина С в суточной дозе 1 г для профилактики индукции хромосомных повреждений у лиц, профессионально контактирующих с каменноугольными смолами, что описано в работе известного чешского генотоксиколога R.J. Sram etal. В дальнейшем этот коллектив внес наибольший вклад в исследование антимутагенности витамина С у человека. Не все наблюдения оказались успешны. Например, были противоречивы результаты, полученные при оценке влияния ежедневного приема витамина С (0.5 г/сут в течение 8 мес) у лиц, занятых на вредных производствах, не совпадающие в параллельных сериях исследования. Не было отмечено влияния аскорбиновой кислоты на цитогенети-ческие эффекты у лиц, занятых в производстве цитостатиков. Те же авторы обобщили и проанализировали большинство известных данных по антимутагенности витамина Су человека . Они отметили, что антимутагенность аскорбиновой кислоты у человека исследована самыми разнообразными методами. При этом защитные эффекты выявлены в отношении спонтанного и индуцированного мутагенеза (полициклические углеводороды, табачный дым, различные поллютанты) при использовании аскорбиновой кислоты на фоне соответствующей витаминной недостаточности при достижении ее концентрации в плазме крови свыше 50 цМоль. Исследования показали, что профилактическое действие аскорбиновой кислоты может проявляться только при ее систематическом длительном употреблении, указав в качестве ориентировочной дозы 200 мг/сут. Антимутагенность аскорбиновой кислоты объясняется наличием у нее антиоксидантного и, возможно, репарогенного действия. При анализе экспериментальных данных авторы цитируемой работы сосредоточились на исследованиях с положительным результатом, не уделив внимания объяснению тех исследований, в которых не было обнаружено антимутагенного эффекта дополнительного потребления витамина в достаточных дозах и на протяжении более чем длительного времени (несколько месяцев). Возможно, объяснение могло бы быть найдено на пути анализа степени мутагенной нагрузки или склонности аскорбиновой кислоты к инверсии антиоксидант-ных эффектов. Однако обобщение R.J. Sratn et al. доказывает, что аскорбиновая кислота — очевидный антимутагенный агент для человека, а ее недостаточное потребление повышает его чувствительность к действию генотоксикантов. Следует отметить, что потребность в дополнительном приеме витамина С может существенно зависеть от пола, возраста, от климата и состояния здоровья конкретного человека. Содержание витамина снижают лекарства: амидопирин, аспирин, индометацин, цитостатики и другие, а также многие пищевые вещества. В этой связи, рекомендованная авторами доза витамина 200 мг/сут весьма условна. Соблазнительно ориентироваться на профилактический прием аскорбиновый кислоты в более высоких дозах, при которых устанавливается динамическое равновесие между потреблением и выведением витамина из организма, гарантирующее максимальное насыщение тканей витамином. С этой точки зрения обоснован двухкратный прием витамина в дозе 500 мг с интервалом двенадцать часов, что укладывается в рамки его безопасных дозировок, определенных ВОЗ в 2 г/сут . Однако нельзя не отметить склонность аскорбиновой кислоты в высоких концентрациях к авто-кислению с продукцией генотоксических активных форм кислорода и возможную инверсию ее антимутагенного эффекта в комутагенное и мутагенное действие . Это требует более надежного обоснования антимутагенных дозировок витамина, в частности, путем выявления минимальных доз, обеспечивающих динамическое равновесие между потреблением и выведением витамина. К сожалению, современная литература не дает больше примеров обширных тридцатилетних исследований антимутагенности того или иного соединения. Остальные примеры практического использования антимутагенов у человека представлены единичными наблюдениями, их результаты обобщены в табл. 4. Следует обратить внимание на то, что большинство цитированных работ построено на использовании антимутагенных нутрицеологических компонентов и в большинстве посвящено витамино-и диетопрофилактике генотоксических эффектов. Это объяснимо тем, что подобные исследования требуют существенно меньше организационных усилий по сравнению с полноценными клиническими испытаниями. Вместе с этим, имеются единичные примеры успешного использования фармакологических корректоров антимутагенеза. Например, бемитиладля предупреждения мутагенности диоксидина, афобазола для снижения генотоксических эффектов при системной красной волчанке, ксимедона при ангине (табл. 4). Часто в исследованиях оценивается изменение устойчивости клеток к действию заведомого мутагена ex vivo до и после приема потенциального антимутагена. В подавляющем большинстве, в качестве заведомого мутагена используют пероксид водорода. На первый взгляд это более чем оправдано, поскольку эффекты большинства мутагенов опосредуются через образование активных форм кислорода.Однако свободно-радикальное разложение пероксида зависит не только от его концентрации, а также от концентраций в среде металлов переменной валентности, содержание которых контролировать в тех же пробах затруднительно, а также исходного содержания витаминов-антиок-сидантов, которое практически никогда не контролируется. Отсюда имеется возможность получения ложных или искаженных результатов. Достаточно примеров, когда антимутагенный эффект лекарства просто не замечается ни директивными органами, ни врачебной общественностью. Например, известное и широко распространенное муколитическое средство АЦЦ® (ацетил-цистеин) обладает выраженной антимутагенной активностью, в эксперименте защищает не только соматические, но также генеративные клетки. Однако сведения о клинических исследованиях этого препарата в качестве антимутагена отсутствуют. Вероятно они не могут быть формально разрешены, поскольку индукция мутаций не рассматривается как болезнь и включена в международную классификацию болезней (МКБ-10), а фармакологической группы "антимутагены" не существует, несмотря на то, что выделяют фармакологическую группу "антиоксиданты". Абсурдность этой ситуации втом, что признанным и распространенным биомаркером окислительного стресса, на борьбу с которым нацелены антиоксиданты и единственно по которому можно реально оценить эффективность антиоксидантов in vivo, являются повреждения ДНК. В частности, щелочнолабильные сайты и разрывы ДНК, выявляемые методом ДНК-комет и являющиеся признанными генотоксическими феноменами, или специфический маркер окислительного повреждения ДНК - 8-гидрокси-2-диок-сигуанозин . С практической точки зрения остаются очень ограниченные возможности испытания антимутагенности параллельно с назначением лекарства по его основному показанию, что также проблематично и может быть реализовано не со всеми известными фармакологичекими мутагенами, но все же возможно, как показывают данные табл. 4. Большинство работ, упомянутых в табл. 4, выполнено с использованием метода "ДНК-комет", что свидетельствует о стремительно расширяющейся популярности этого теста. В то же время, несмотря на его потрясающие методические возможности ., не следует забывать, что метод ориентирован на выявление повреждений ДНК, т.е. первичных, пред мутационных повреждений. Несомненно, работы, выполненные методом учета хромосомных аберраций или микроядер, более доказательны, но они редки, поскольку требуют от авторов высокой цитогенетической подготовки и занимают несравнимо большее время. С нашей точки зрения, идеальным подходом к клиническому доказательству антигенотоксического действия явится сочетание в рамках одного исследования методов регистрации поврежденное™ ДНК и хромосомных повреждений. Следует обратить внимание на вопрос о рандомизации доноров. Вероятно, перекрестные исследования с соответствующим периодом отмыва между исследованиями - оптимальный подход, минимизирующий вероятность получение ложных результатов, возникающих вследствие генетической гетерогенности и физиологического состояния доноров. В остальных случаях, следует строго придерживаться принципов "гомогенности" сравниваемых групп по физиологическим и медицинским характеристикам. Проведенные пока еще немногочисленные исследования подтверждают возможность антимутагенной защиты человека в условиях повреждающих воздействий эндогенных и экзогенных факторов и указывают на перспективы дальнейших работ в этом направлении. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Рассмотренные в работе подходы к организации и проведению антимутагенных исследований легко укладываются в рамки общепринятых, классических требований, предъявляемых к добротному фармакологическому исследованию. Это оценка эффекта на валидизированных моделях, использование в эксперименте верифицированных методов, стандартизированных веществ, анализ зависимости эффектов от дозы, режима и пути введения, использование соответствующих препаратов сравнения и постановка экспериментов в вариантах, обеспечивающих максимально возможную степень экстраполяции полученных данных на человека. Однако, к сожалению существенной части исследований по антимутагенезу эти апробированные принципы упорно игнорируются исследователями. Именно методологическое несовершенство, с точки зрения автора, объясняет противоречивость и практическую непродуктивность исследований в области антимутагенеза и является первым препятствием к внедрению антигенотокси-кантов в практику защиты здоровья населения. Так, исследование аскорбиновой кислоты в качестве средства защиты генома человека заняло более 30лет идо настоящего времени не является законченным. С одной стороны, это характеризует сложность проблемы и трудоемкость методов анализа, противоречивость результатов, в том числе по причине методических ошибок. С другой стороны, позволяет обратить внимание на тот факт, что эффективность подобного рода исследований может быть повышена. Прежде всего, на основе вышеизложенных принципов фармакологической и нутрицеологической разработки средств защиты генома, декларируемых в настоящей работе и предполагающих безусловное доказательство безопасности и эффективности средств защиты генома, предполагаемых к практическому использованию. Базовые требования, обеспечивающие доказательность антимутагенных исследований были внедрены сравнительно недавно ., отсюда следует признать, что антимутагенные исследования - молодая область, пока не имеющая крупных прорывных достижений и во многом находящаяся на стадии накопления фактологического материала и поиска областей практического применения. На этом фоне пусть не многочисленный, но имеющийся позитивный опыт использования антимутагенов для защиты генома человека является доказательством реальности антимутагенной защиты и важным ориентиром для дальнейших исследований в этом направлении. Принципиально подчеркнуть, что антимутагенная защита сопрягается с господствующей на протяжении всего развития медицины идеей о том, что болезнь легче предупредить, чем лечить. Соединения, демонстрирующие антимутагенность в экспериментах на животных in vivo, проявляют те же свойства в исследованиях по коррекции генотоксических эффектов у людей. Это наблюдение четко очерчивает круг антимутагенов перспективных для разработки в качестве средств защиты генома человека и еще раз подтверждает мысль о том, что исследования в области антимутагенеза должны базироваться на фармакологической методологии, т.е. опираться на результаты доклинических исследований и получать подтверждение в клинических исследованиях, построенных на принципах доказательной медицины. Однако формальные препятствия на пути организации клинических исследований, рассмотренные выше, могут быть расценены как второе существенное препятствие к практическому внедрению антимутагенов. Третье препятствие состоит в том, что проблема защиты генома с помощью фармакотгогиче-ских и нутрициологических антимутагенов далека от окончательного решения, несмотря на очевидные перспективы развития и первый положительный опыт их практического использования. Для подавляющего большинства известных антимутагенов не раскрыто их влияние на зародышевые клетки, не освещена проблема возможных кому-тагенных эффектов, особенно применительно к "вторичным" тканям, не разработаны подходы к индивидуальной и популяционной оценке антимутагенной профилактики негативных медицинских последствий мутагенеза. Кроме того, не ясны этические и деонтологические вопросы назначения фармакологических антимутагенов и применения антимутагенных пищевых продуктов для профилактики вероятностных и отдаленных эффектов мутагенеза. Вместе с этим, очевидно, что антимутагенная профилактика и предупреждение контакта человека с мутагенными и комутагенными веществами — это путь для реального ослабления мутагенной нагрузки на человека, уменьшения генетического груза популяции и профилактики болезней, обусловленных генотоксическими поражениями соматических, эмбриональных и половых клеток. Наконец, четвертое и главное препятствие - это отсутствие социального заказа. Ни потенциальный пациент, ни практикующий врач до сих пор не осознают опасностей генотоксических нагрузок для здоровья. "Больные на мутагенность не жалуются" - эта крылатая фраза, родившаяся много десятилетий назад на одном из первых обсуждений проблем наследственной изменчивости в формировании заболеваемости, отражает идеологию разработчиков лекарств. Корпорации, рассматривающие лекарства как просто товар и финансово определяющие направления развития сегодняшней медицины, не ориентированы на поддержку профилактики заболеваний, в перспективе сужающую круг потребителей дорогостоящих лекарств.

Авторы:

Издание: Физиология человека
Год издания: 2018
Объем: 22с.
Дополнительная информация: 2018.-N 3.-С.116-137. Библ. 75 назв.
Просмотров: 2316