1.1.3. Химические мутагены.

Химические мутагены считаются наиболее опасными среди всех мутагенов. На первом месте по степени вреда стоят алкоголь и табак, потому что обычно они действуют на человека длительное время.

Мутагенное действие выявлено и у огромного количества лекарственных препаратов, применяемых в медицине - транквилизаторы, антибиотики (пенициллин), антиконвульсанты, антагонисты фолиевой кислоты (сульфаниламиды), салицилаты (аспирин), анестетики, психотропные вещества, стероидные гормоны. Важно отметить, что все они проявляют мутагенный эффект при применении дозы, превышающей терапевтическую.

Среди лекарственных препаратов существуют вещества цитостатического действия, лечебный эффект которых часто связан с их мутагенными свойствами. Цитостатики вызывают повреждения ДНК всех активно делящихся клеток (опухолевых, стволовых) и останавливают клеточные деления. К таким препаратам относят циклофосфан (ЦФ) и нитрозометилмочевину (НММ), представляющие собой алкилирующие соединения. Они вызывают, например, алкилирование азотистых оснований (присоединение алкильных или чаще метильных групп), приводящее к мутациям типа замены оснований. Причем, НММ является мутагеном прямого действия. Попадая в организм НММ разрушается без участия ферментов, продукты распада метилируют азотистое основание гуанин в 7-м положении с образованием химически модифицированного 7-метилгуанина. Репликация такой модифицированной ДНК сопровождается ошибками типа замены нуклеотидов или одноцепочечных разрывов. Кроме того, НММ повреждает мембраны клеток, окисляет липиды с образованием множества свободных радикалов кислорода, напр., О² - супероксид-радикал.

В отличие от НММ, ЦФ является мутагеном непрямого действия, то есть он не проявляет мутагенного эффекта до тех пор, пока не подвергнется воздействию ферментов детоксикации, находящихся на мембране гЭПС. ЦФ также метилирует гуанин в 7-м положении, вызывая генные и хромосомные мутации. Известно, что при лечении циклофосфаном больных со злокачественными опухолями доля аномальных метафаз возрастает с 3-7% перед лечением до 8-35% в процессе лечения. При увеличении дозы ЦФ доля аномальных митозов у человека увеличивается по экспоненте, т.е. чем больше доза, тем больше частота мутаций. Однако, уже через сутки после введения препарата количество клеток крови (лимфоцитов) с аномальными метафазами уменьшается.

Смысл применения цитостатиков при лечении онкологических заболеваний состоит в индуцировании мутаций в ДНК и в запуске апоптоза или механизма самоуничтожения дефектной клетки. Поскольку в первую очередь повреждаются активно делящиеся клетки, то они и погибают. На подобный эффект рассчитана не только химиотерапия, но и лучевая терапии рака, поскольку ионизирующее излучение также вызывает повреждения ДНК в активно делящихся клетках.

1.2.Антимутагены.

Очевидно, что при терапии рака повреждается ДНК не только клетки опухолей, но и ДНК нормальных стволовых клеток. Для того, чтобы уменьшить токсическое действие цитостатиков на нормальные клетки при сохранении терапевтического действия препаратов используют антимутагены. К антимутагенам относят некоторые витамины (А, Е, С), мелатонин-содержащие препараты и многие другие соединения. Механизм действия витаминов как антимутагенов заключается в том, что провитамин А и витамин Е связывают жирорастворимые свободные радикалы, а витамин С - водорастворимые. Однако, известно, что высокие дозы витамина С повышают частоту мутаций в половых и соматических клетках.

Мелатонин - это гормон эпифиза (индол). Он также способен связывать свободные жиро- и водорастворимые радикалы (за счет наличия в его составе ионов Fe ³⁺ ). Кроме того, он активирует фермент глутатионпероксидазу, превращающую перекись водорода в воду и кислород. Сам мелатонин связывает радикалы в 10 раз эффективнее, чем глутатионпероксидаза, и одновременно он активирует гены других антиокислительных ферментов, например, глутатионредуктазы, разлагающий перекись водорода до воды и атомарного кислорода. Гормон мелатонин наиболее активно вырабатывается в организме человека при снижении количества света, поэтому для повышения эффективности лечения необходимо вводить химиопрепараты на ночь, когда естественный уровень мелатонина в организме высокий. Однако, возможны осложнения, поскольку экспериментально показано, что мелатонин может способствовать образованию метастазов у животных при некоторых типах опухолей, например, при меланоме.

Другим способом снижения мутагенного действия цитостатиков является их иммобилизация. Механизм её остался не до конца изученным. В качестве матрицы для иммобилизации (обездвиживания) цитостатиков использовали 1 % крахмал и 1 % поливиниловый спирт (ПВС). Предполагали, что эти препараты определенным образом снижают подвижность цитостатиков, мешая им проникать в нормальные клетки. В качестве контроля использовали мышей, которым вводили физиологический раствор, а также интактных мышей (животные не подвергавшихся воздействиям). Оказалось, что введение физиологического раствора повышало частоту мутаций в соматических клетках до 4% (интактная контрольная группа имела частоту мутаций 2,9%). Очевидно, что физиологический раствор не является мутагеном, но наблюдаемый мутагенный эффект, по-видимому, был вызван эмоциональным стрессом, вызванным самой инъекцией. Известно также, что после адаптации к стрессу, т.е. при неоднократном повторении такого воздействия, частота всех генетических показателей возвращалась к норме.

Совместное использование цитостатиков с мелатонином и их иммобилизация снижали частоту мутаций в нормальных клетках. Во всех этих группах экспериментальных животных наблюдали статистически достоверный антимутагенный эффект.

Было изучено и терапевтическое действие ЦФ и НММ, используемых в комбинации с антимутагенами на перевитой мышам подкожно твердой опухоли Эрлиха. В результате длительного измерения продольного и поперечного размеров опухоли было выявлено, что совместное использование ЦФ и мелатонина (или крахмала, ПВС) , а также НММ и мелатонина - не изменяет терапевтического действия цитостатиков, а иммобилизация НММ в крахмале (или ПВС) – снижает терапевтический цитостатический эффект.

Очевидно, что подобное направление исследований терапевтического эффекта некоторых цитостатических препаратов является весьма перспективным.