В поисках лечения: самый частый побочный эффект при радиотерапии воспроизвели в лаборатории с применением протонов

Ученые создали на мышах экспериментальную модель самого распространенного побочного эффекта при радиотерапии онкологических заболеваний — радиационного дерматита. На сегодняшний день специфического лечения для него не существует, поэтому исследование может стать первым шагом к поиску эффективных препаратов. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в International Journal of Molecular Sciences.

Более половины людей с онкологическими заболеваниями в рамках лечения проходят лучевую (радио-) терапию. Ее применяют как самостоятельный метод, так и в сочетании с другими традиционными подходами. Радиотерапия в 95% случаев приводит к тому, что у пациентов развивается радиационный дерматит — токсическая реакция кожи на ионизирующее излучение. Пациентам приходится мириться с зудящими покраснениями, шелушением, кровоточащими, плохо затягивающимися язвами и другими симптомами лучевых ожогов разной степени тяжести. Исследователи пытаются найти средства профилактики и лечения поражений кожи при радиотерапии. Обычно на начальном, доклиническом этапе испытаний лекарства тестируются на животных, и только после этого ученые переходят к клиническим исследования на человеке, в ходе которых определяется оптимальная дозировка, доказывается эффективность и безопасность препарата.

Биологи из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (Пущино) создали модель для тестирования новых препаратов от радиационного дерматита. Они спровоцировали развитие радиационного дерматита у 160 мышей, воздействуя на их кожу протонным ионизирующим излучением. С помощью линзы из органического стекла ученые скорректировали поток протонов так, чтобы частицы оказывали максимальное влияние на ткани, лежащие на глубине 1,2 миллиметра под поверхностью кожи — примерно между слоями эпидермиса и дермы. Это было необходимо, чтобы сохранить соседние клетки здоровыми. Исследователи облучали спину мышей, чтобы они не могли травмировать обработанную область, замедляя процессы заживления. Кроме того, в тестировании лекарств очень важно, чтобы животное не могло убрать препарат или стереть нанесенную лекарственную мазь.

Авторы использовали дозы облучения, сопоставимые с теми, которые получают пациенты в ходе лучевой терапии — 30, 40, 50 Грей. Это привело к развитию у животных острого радиационного дерматита разных степеней тяжести, от второй до четвертой. При этом с повышением поглощенной дозы радиации увеличивалось количество животных с более серьезными степенями заболевания и продолжительным временем самозаживления. Чтобы сравнить последствия лучевых ожогов на коже с волосами и без, перед экспериментом половине мышей с помощью триммера и депиляционного крема удалили шерсть. У всех животных на 14 день взяли образец кожной ткани со спины.

Ученые наблюдали за восстановлением тканей в течение 70 дней. Для сравнения, у людей период заживления тяжелых лучевых ожогов дольше, около 90 дней, после чего дерматит переходит в хроническую форму. За исследованный период полное восстановление кожи и возобновление роста волос наблюдались только у мышей, которым не удаляли волосы и которые получили дозу 30 Грей, тогда как в остальных группах заживление еще продолжалось.

Использование депиляционного крема перед облучением привело к появлению ссадин и покраснению кожи у мышей. При удалении волос триммером такой реакции не наблюдалось. Исследователи пришли к выводу, что содержащийся в кремах для депиляции сульфид натрия негативно сказывается на заживлении ран, поскольку он усиливает местные воспалительные реакции, резко уменьшает количество волосяных фолликулов и тормозит восстановление поврежденных коллагеновых волокон.

Стоит отметить, что в разработанном методе облучения используются оптимальные характеристики протонного пучка, фиксации и депиляции животного. Его эффективность подтверждают быстрое появление радиационного дерматита после облучения (спустя 7–11 дней), выраженные стадии его формирования, характерные гистологические изменения кожи и отсутствие влияния на другие органы и ткани животных. При этом метод безопасен для мышей: о хорошем самочувствии животных свидетельствовал набор веса, отсутствие изменений в клеточном составе крови и массе лимфоидных органов.

«Предложенный подход позволит тестировать препараты для лечения и профилактики радиационного дерматита, не нанося значительного вреда здоровью лабораторных животных. В дальнейшем мы планируем провести исследования на разных линиях мышей, чтобы определить их радиочувствительность и проверить полученную модель, а также протестировать разработанные нами наноматериалы для лечения радиационного дерматита», — рассказывает Нелли Попова, кандидат биологических наук, руководитель лаборатории изотопных исследований Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН.