ИЗУЧЕНИЕ АНТИМУТАГЕННОЙ АКТИВНОСТИ КОМБИНАЦИЙ АСПАРТАМА И БЕТА-КАРОТИНА В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
|
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 4
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Антимутагенная защита организма 9
1.1.1. Медицинские последствия мутагенеза 9
1.1.2. Возможности повышение устойчивости организма
к мутагенным воздействиям 11
1.1.2.1. Витамины и другие биологически активные вещества органического происхождения как факторы поддержания
стабильности генома 14
1.1.2.2. Минеральные вещества и их роль в антимутагенной
защите организма 17
1.1.3. Фармакологическая защита генома 18
1.2. Основные группы антимутагенов и механизм их Действия 20
1.2.1. Каротиноиды 22
1.2.1.1. Биологические и фармакологические свойства каротиноидов 22
1.2.1.2. Антимутагенные свойства каротиноидов 23
1.2.1.3. Эпидемиологические исследования биологической
роли каротиноидов 26
1.2.3. Аспартам - антимутагенный дипептид и его
фармакологические свойства 27
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 31
2.1. Препараты и оборудование 31
2.1.1. Препараты, мутагены и химические реактивы 31
2.1.2. Оборудование 31
2.2. Животные 32
2.3. Метод учета хромосомных аберраций в клетках костного
мозга мышей in vivo 32
2.3.1. Схема обработки животных 32
2.3.2. Дозы исследуемых соединений и модельных мутагенов 33
2.3.3. Приготовление цитогенетических препаратов 34
2.4. Статистическая обработка экспериментальных Данных 35
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 36
3.1. Исследование влияния комбинаций аспартама и бета-каротина на
кластогенные эффекты мутагенов в остром эксперименте 36
3.1.1. Комбинации аспартама и и бета-каротина в жирорастворимой форме 36
3.1.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 45
3.2. Исследование влияния предобработки животных
комбинациями из аспартама и бета-каротина на кластогенные эффекты мутагенов 55
3.2.1. Комбинации аспартама и и бета-каротина в жирорастворимой форме 55
3.2.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 64
3.3. Исследование влияния комбинаций аспартама и бета-каротина на кластогенные эффекты мутагенов при совместном многодневном ввеДении 74
3.3.1. Комбинации аспартама и бета-каротина в жирорастворимой форме 75
3.3.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 84
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 96
5. ВЫВОДЫ 109
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 110
ВВЕДЕНИЕ 5
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9
1.1. Антимутагенная защита организма 9
1.1.1. Медицинские последствия мутагенеза 9
1.1.2. Возможности повышение устойчивости организма
к мутагенным воздействиям 11
1.1.2.1. Витамины и другие биологически активные вещества органического происхождения как факторы поддержания
стабильности генома 14
1.1.2.2. Минеральные вещества и их роль в антимутагенной
защите организма 17
1.1.3. Фармакологическая защита генома 18
1.2. Основные группы антимутагенов и механизм их Действия 20
1.2.1. Каротиноиды 22
1.2.1.1. Биологические и фармакологические свойства каротиноидов 22
1.2.1.2. Антимутагенные свойства каротиноидов 23
1.2.1.3. Эпидемиологические исследования биологической
роли каротиноидов 26
1.2.3. Аспартам - антимутагенный дипептид и его
фармакологические свойства 27
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 31
2.1. Препараты и оборудование 31
2.1.1. Препараты, мутагены и химические реактивы 31
2.1.2. Оборудование 31
2.2. Животные 32
2.3. Метод учета хромосомных аберраций в клетках костного
мозга мышей in vivo 32
2.3.1. Схема обработки животных 32
2.3.2. Дозы исследуемых соединений и модельных мутагенов 33
2.3.3. Приготовление цитогенетических препаратов 34
2.4. Статистическая обработка экспериментальных Данных 35
3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 36
3.1. Исследование влияния комбинаций аспартама и бета-каротина на
кластогенные эффекты мутагенов в остром эксперименте 36
3.1.1. Комбинации аспартама и и бета-каротина в жирорастворимой форме 36
3.1.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 45
3.2. Исследование влияния предобработки животных
комбинациями из аспартама и бета-каротина на кластогенные эффекты мутагенов 55
3.2.1. Комбинации аспартама и и бета-каротина в жирорастворимой форме 55
3.2.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 64
3.3. Исследование влияния комбинаций аспартама и бета-каротина на кластогенные эффекты мутагенов при совместном многодневном ввеДении 74
3.3.1. Комбинации аспартама и бета-каротина в жирорастворимой форме 75
3.3.2. Комбинации аспартама и бета-каротина в водорастворимой форме 84
4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 96
5. ВЫВОДЫ 109
6. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 110
Актуальность. Необходимость поиска и изучения антимутагенов неоднократно обосновывалась в современной литературе. Предполагается, что их применение позволит существенно снизить риски возникновения врожденных пороков развития, наследственных и онкологических заболеваний, обусловленных мутационными поражениями [18, 61, 134, 135].
Позитивный опыт применения антимутагенов накоплен при фармакологической защите генома. Введение в комплекс терапии лекарственных средств, обладающих помимо основных, антимутагенными свойствами, устраняло эффекты незаменимых лекарственных мутагенов и снижало хромосомную изменчивость у лиц, страдающих заболеваниями, сопровождающимися увеличением спонтанного мутирования [17,18, 21, 33]. В то же время, очевидно, что подобный подход не может быть использован для масштабной защиты от действия средовых и производственных мутагенов из-за ограниченной возможности назначения лекарственных средств здоровым лицам для предотвращения вероятностных генетических событий. Это определило необходимость поиска антимутагенов среди соединений «двойного назначения», использующихся в равной степени в качестве лечебных или лечебно-профилактических средств и в качестве пищевых добавок. Обращает внимание, что последние все шире используются при приготовлении лекарственных форм в качестве красителей, подсластителей, ароматизаторов, консервантов [64, 138, 124, 38].
Изучение биологически значимых эффектов таких соединений, дозовых и временных особенностей их проявления представляется важным направлением фармакологических исследований [17].
Одним из первых попавших в поле исследований по антимутагенезу среди средств «двойного назначения», является бета-каротин. Первые сведения об его антимутагенной активности у млекопитающих, представленные Raj, Katz [110], Salvadori et al.[118, 119, 120] и Renner [113, 114], были подтверждены и существенно расширены работами, выполненными в НИИ фармакологии РАМН [29, 15, 67]. В этом же институте были впервые установлены антимутагенные свойства аспартама [24, 25], подтвержденные в независимых исследованиях [57]. Указанные вещества «двойного назначения» рассматриваются нами как антимутагены, перспективные для профилактического использования человеком. Предполагается, что эти два соединения - подсластитель аспартам и провитамин бета-каротин, обладающий свойствами красителя и консерванта, могут использоваться совместно в качестве дополнительных компонентов лекарственных форм. В то же время об особенностях комбинированного действия антимутагенов у млекопитающих практически ничего неизвестно. Последнее сделало актуальным исследование антимутагенной активности комбинации «аспартам + бета-каротин» не только с практической, но также теоретической точки зрения.
Целью настоящей работы явилось исследование влияния комбинированного воздействия аспартама и бета-каротина в жиро- и водорастворимой формах, применяемых в разных дозах, на уровень кластогенеза, индуцируемого в клетках костного мозга мышей диоксидином и циклофосфамидом. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние комбинаций аспартама и бета-каротина (жиро- и водорастворимая формы), применяемых перорально, на цитогенетические эффекты диоксидина и циклофосфамида при однократном введении.
2. Исследовать влияние предварительного 5-ти дневного перорального введения животным комбинаций из аспартама и бета-каротина (жиро- и водорастворимая формы) в разных дозах на проявление цитогенетических эффектов диоксидина и циклофосфамида , инъецируемых однократно.
3. Оценить влияние перорально вводимых комбинаций аспартама и бета- каротина (жиро- и водорастворимая формы) на цитогенетические эффекты диоксидина и циклофосфамида при совместном повторном применении в течение 5 дней.
4. Провести сравнительный анализ антимутагенного действия аспартама и бета-каротина и их различных комбинаций.
Научная новизна. Впервые установлены антимутагенные свойства комбинаций аспартама с бета-каротином в жиро- и водорастворимой формах в экспериментах на млекопитающих при использовании в качестве индукторов мутагенеза диоксидина и циклофосфамида. Выявлены качественные и количественные особенности проявления антимутагенного действия комбинации при использовании аспартама в дозах 0,4 и 4 мг/кг и бета-каротина в дозах 0,15-15 мг/кг при разных режимах совместного перорального введения.
Принципиальных различий между антимутагенными эффектами комбинаций аспартама с водо- и жирорастворимой формами бета-каротина не отмечено ни в экспериментах с циклофосфаном, ни в экспериментах с диоксидином.
Впервые показано, что при совместном применении двух антимутагенов (аспартама и бета-каротина), не наблюдается ни синергизма, ни антагонизма защитного эффекта. В то же время, антимутагены, использованные в комбинации, дополняют действие друг друга при различных режимах введения; их комбинации проявляют антимутагенный эффект в тех вариантах эксперимента, когда один из ее компонентов неактивен. Данное наблюдение, с одной стороны, косвенно свидетельствует о том, что механизмы антимутагенного действия аспартама и бета- каротиноидов принципиально различны, с другой, указывает на перспективу направленного поиска комбинаций антимутагенов более эффективных, чем их составляющие в отдельности.
Практическая значимость. Главным практическим достижением настоящей работы является характеристика особенностей проявления антимутагенной активности комбинаций аспартама и бета-каротина в жиро- и водорастворимых формах в зависимости от доз и режимов их использования.
Установленные результаты в совокупности с данными, свидетельствующими об отсутствии у исследованных комбинаций комутагенных эффектов, открывают очевидную перспективу использования сочетания «аспартам + бета-каротин» для профилактики индуцированного мутагенеза у человека, а уже существующие лекарства и другие продукты, содержащие комбинацию аспартама и бета-каротина, позволяет рассматривать в качестве антигенотоксических. Также существенное практическое значение имеет установление наиболее оптимальных, с точки зрения проявления антимутагенных эффектов, дозировок аспартама и бета- каротина в составе их комбинаций, что может прямо учитываться при их совместном использовании при разработке лекарственных форм, пищевых и иных продуктов, предназначенных для потребления человеком.
Позитивный опыт применения антимутагенов накоплен при фармакологической защите генома. Введение в комплекс терапии лекарственных средств, обладающих помимо основных, антимутагенными свойствами, устраняло эффекты незаменимых лекарственных мутагенов и снижало хромосомную изменчивость у лиц, страдающих заболеваниями, сопровождающимися увеличением спонтанного мутирования [17,18, 21, 33]. В то же время, очевидно, что подобный подход не может быть использован для масштабной защиты от действия средовых и производственных мутагенов из-за ограниченной возможности назначения лекарственных средств здоровым лицам для предотвращения вероятностных генетических событий. Это определило необходимость поиска антимутагенов среди соединений «двойного назначения», использующихся в равной степени в качестве лечебных или лечебно-профилактических средств и в качестве пищевых добавок. Обращает внимание, что последние все шире используются при приготовлении лекарственных форм в качестве красителей, подсластителей, ароматизаторов, консервантов [64, 138, 124, 38].
Изучение биологически значимых эффектов таких соединений, дозовых и временных особенностей их проявления представляется важным направлением фармакологических исследований [17].
Одним из первых попавших в поле исследований по антимутагенезу среди средств «двойного назначения», является бета-каротин. Первые сведения об его антимутагенной активности у млекопитающих, представленные Raj, Katz [110], Salvadori et al.[118, 119, 120] и Renner [113, 114], были подтверждены и существенно расширены работами, выполненными в НИИ фармакологии РАМН [29, 15, 67]. В этом же институте были впервые установлены антимутагенные свойства аспартама [24, 25], подтвержденные в независимых исследованиях [57]. Указанные вещества «двойного назначения» рассматриваются нами как антимутагены, перспективные для профилактического использования человеком. Предполагается, что эти два соединения - подсластитель аспартам и провитамин бета-каротин, обладающий свойствами красителя и консерванта, могут использоваться совместно в качестве дополнительных компонентов лекарственных форм. В то же время об особенностях комбинированного действия антимутагенов у млекопитающих практически ничего неизвестно. Последнее сделало актуальным исследование антимутагенной активности комбинации «аспартам + бета-каротин» не только с практической, но также теоретической точки зрения.
Целью настоящей работы явилось исследование влияния комбинированного воздействия аспартама и бета-каротина в жиро- и водорастворимой формах, применяемых в разных дозах, на уровень кластогенеза, индуцируемого в клетках костного мозга мышей диоксидином и циклофосфамидом. Для достижения указанной цели были поставлены следующие задачи:
1. Исследовать влияние комбинаций аспартама и бета-каротина (жиро- и водорастворимая формы), применяемых перорально, на цитогенетические эффекты диоксидина и циклофосфамида при однократном введении.
2. Исследовать влияние предварительного 5-ти дневного перорального введения животным комбинаций из аспартама и бета-каротина (жиро- и водорастворимая формы) в разных дозах на проявление цитогенетических эффектов диоксидина и циклофосфамида , инъецируемых однократно.
3. Оценить влияние перорально вводимых комбинаций аспартама и бета- каротина (жиро- и водорастворимая формы) на цитогенетические эффекты диоксидина и циклофосфамида при совместном повторном применении в течение 5 дней.
4. Провести сравнительный анализ антимутагенного действия аспартама и бета-каротина и их различных комбинаций.
Научная новизна. Впервые установлены антимутагенные свойства комбинаций аспартама с бета-каротином в жиро- и водорастворимой формах в экспериментах на млекопитающих при использовании в качестве индукторов мутагенеза диоксидина и циклофосфамида. Выявлены качественные и количественные особенности проявления антимутагенного действия комбинации при использовании аспартама в дозах 0,4 и 4 мг/кг и бета-каротина в дозах 0,15-15 мг/кг при разных режимах совместного перорального введения.
Принципиальных различий между антимутагенными эффектами комбинаций аспартама с водо- и жирорастворимой формами бета-каротина не отмечено ни в экспериментах с циклофосфаном, ни в экспериментах с диоксидином.
Впервые показано, что при совместном применении двух антимутагенов (аспартама и бета-каротина), не наблюдается ни синергизма, ни антагонизма защитного эффекта. В то же время, антимутагены, использованные в комбинации, дополняют действие друг друга при различных режимах введения; их комбинации проявляют антимутагенный эффект в тех вариантах эксперимента, когда один из ее компонентов неактивен. Данное наблюдение, с одной стороны, косвенно свидетельствует о том, что механизмы антимутагенного действия аспартама и бета- каротиноидов принципиально различны, с другой, указывает на перспективу направленного поиска комбинаций антимутагенов более эффективных, чем их составляющие в отдельности.
Практическая значимость. Главным практическим достижением настоящей работы является характеристика особенностей проявления антимутагенной активности комбинаций аспартама и бета-каротина в жиро- и водорастворимых формах в зависимости от доз и режимов их использования.
Установленные результаты в совокупности с данными, свидетельствующими об отсутствии у исследованных комбинаций комутагенных эффектов, открывают очевидную перспективу использования сочетания «аспартам + бета-каротин» для профилактики индуцированного мутагенеза у человека, а уже существующие лекарства и другие продукты, содержащие комбинацию аспартама и бета-каротина, позволяет рассматривать в качестве антигенотоксических. Также существенное практическое значение имеет установление наиболее оптимальных, с точки зрения проявления антимутагенных эффектов, дозировок аспартама и бета- каротина в составе их комбинаций, что может прямо учитываться при их совместном использовании при разработке лекарственных форм, пищевых и иных продуктов, предназначенных для потребления человеком.
1. Методом учета хромосомных повреждений в клетках костного мозга мышей С57В1/6 установлены антимутагенные свойства комбинаций аспартама (0,4 и 4 мг/кг) и бета-каротина (0,15, 1,5 и 15 мг/кг) в жиро- и водорастворимой формах.
2. Антимутагенный эффект комбинаций в качественном и количественном выражениях существенно не зависит от того, в какой водо- или жирорастворимой формах использован бета-каротин.
3. Антимутагенный эффект комбинаций специфически зависит от доз компонентов, входящих в состав комбинаций. Только при использовании бета-каротина в дозе 15 мг/кг и аспартама в дозе 4 мг/кг защитное действие проявляется при всех режимах обработки животных по отношению к кластогенным эффектам обоих использованных мутагенов.
4. Антимутагенные эффекты комбинаций сходным образом проявляются при разных уровнях мутагенного воздействия диоксидином,применяемым в дозах 100 и 300 мг/кг
5. Комбинации аспартама и бета-каротина в отличие от отдельно взятых компонентов обладают антимутагенными свойствами при всех использованных режимах обработки животных.
6. Антимутагенный эффект комбинаций в количественном выражении ни в одном варианте эксперимента не превышает эффекта ее отдельно взятых компонентов.
7. Исследуемые комбинации аспартама и бета-каротина не обладают комутагенной активностью.
2. Антимутагенный эффект комбинаций в качественном и количественном выражениях существенно не зависит от того, в какой водо- или жирорастворимой формах использован бета-каротин.
3. Антимутагенный эффект комбинаций специфически зависит от доз компонентов, входящих в состав комбинаций. Только при использовании бета-каротина в дозе 15 мг/кг и аспартама в дозе 4 мг/кг защитное действие проявляется при всех режимах обработки животных по отношению к кластогенным эффектам обоих использованных мутагенов.
4. Антимутагенные эффекты комбинаций сходным образом проявляются при разных уровнях мутагенного воздействия диоксидином,применяемым в дозах 100 и 300 мг/кг
5. Комбинации аспартама и бета-каротина в отличие от отдельно взятых компонентов обладают антимутагенными свойствами при всех использованных режимах обработки животных.
6. Антимутагенный эффект комбинаций в количественном выражении ни в одном варианте эксперимента не превышает эффекта ее отдельно взятых компонентов.
7. Исследуемые комбинации аспартама и бета-каротина не обладают комутагенной активностью.



