Введение. Α-липоевая кислота (ЛК, тиоктовая кислота) – эффективный антиоксидант, используемый в терапии заболеваний, ассоциированных с окислительным стрессом, и потенциально может выступать в качестве радиомитигатора – радиозащитного средства, применяемого вскоре после облучения [1,2]. Целью данной работы было исследование радиомитигаторных свойств ЛК и совместное использование её с метформином (МФ) и этилметилгидроксипиридина сукцинатом (ЭМГПС, мексидол) при остром облучении животных.

Методы. Исследование проводили 30-тидневным тестом на выживаемость мышей на модели острого облучения животных в летальной дозе (LD). Тотальное облучение животных проводили в ЦКП ИБК РАН на рентгеновской установке РУТ-15 (МосРентген, Россия) при мощности дозы 1 Гр/мин (фокусное расстояние 0,375 м, 20 мА, 200 кВ). Для экспериментов были использованы самцы аутбредных мышей Kv: SHK в возрасте 6-8 недель и весом 29±4 г (питомник Крюково, РАМН). Животные содержались в стандартных условиях вивария. Животных подразделяли на группы от 10 до 20 особей. Препараты для инъекций готовили в растворе для инъекций - МФ (1,1-диметилбигуанид гидрохлорида (Sigma-Aldrich, США)) или разбавляли аптечные препараты - ЭМГПС («Мексидол» раствор для внутримышечного и внутривенного введения (Фармасофт, Россия) и ЛК («Берлитион 600» концентрат для приготовления раствора для инфузий (Berlin-Chemie, Германия)). Растворы вводили через 15 мин после облучения внутрибрюшинно в объеме 0,3 мл/мышь и перорально 10 мкл/мышь. Предварительно для исследуемых мышей Kv:SHK была получена кривая доза-эффект в диапазоне от 5 до 7 Гр. В диапазоне от 5 до 6,5 Гр зависимость имела форму, близкую к линейной. При дозе 5 Гр смертность была на уровне 35 %, при 6,5 95 %, LD50 ⁓ 5,4 Гр. В промежутке с 6,5 до 7 Гр смертность достигает максимума – 100 %. В дальнейшем для экспериментов была взята LD95 - 6,5 Гр, а 7 Гр – избыточная LD.

Результаты. В работе проведено три теста: №1 – первичное исследование радиомитигаторных свойств, №2 - комбинирование ЛК с другими возможными радиомитигаторами, №3 – подбор «терапевтического окна».

В тесте № 1 Мышей облучали в дозе 6,5 Гр, ЛК вводилась в дозе 40 мг/кг однократно [2] в 2 группах, одну из которых дополнительно лечили курсом перорально 1 раз в сутки по 7 мг/кг ЛК на протяжении 10 дней. Для сравнения вводили препарат-перехватчик свободных радикалов - витамин С 100 мг/кг. В группе контрольных облученных мышей средняя продолжительность жизни (СПЖ) составила 11,8 сут, а выжило 10 %. ЛК при однократном введении увеличивала выживаемость 40 %, что на 10 % ниже витамина С, и СПЖ до 18,1 сут. При курсовом применении ЛК наблюдался радиосенсибилизирующий эффект: СПЖ составила 9,6 суток, а 100 % смертность наступила на 23 сутки.

В тесте №2 ЛК комбинировали с ЭМГПС[3] и МФ[4]. Предполагалась гипотеза об усилении ими радиомитигаторных свойств ЛК или синергизме их радиомитигаторных свойств, то выбрали избыточную LD 7 Гр, дополнительный контроль – 6,5 Гр. В группе 6,5 Гр выжило 5 % животных, 7 Гр – 0 %, но СПЖ значительно не различалась: 8,5 и 8,9 сут соответственно. Группы, облученные в дозе 7 Гр, составляли: 1 - ЛК 40 мг/кг + МФ 30 мг/кг, 2 - ЛК 40 мг/кг + ЭМГПС 10 мг/кг п/о 10 суток после облучения и 3 - ЛК 40 мг/кг + МФ 30 мг/кг + ЭМГПС 10 мг/кг п/о 10 суток после облучения. Полученные результаты: выживаемость в группах 1-3 была 0, 10 и 0 % соответственно. СПЖ в группах 1-3 так же была низкой: 8,3, 11,3 и 10,7 сут. Таким образом, синергизма между препаратами не наблюдалось.

Поэтому в тесте № 3, целью которого был подбор «терапевтического окна» ЛК и повторная проверка сочетаемости её с МФ и ЭМГПС, использовали дозу 6,5 Гр. Для облученного контроля выживаемость была на уровне 10 %, а СПЖ 16,8. Опытные группы были следующими: 1 - ЛК 40 мг/кг, 2 - ЛК 100 мг/кг, 3 - ЛК 5 мг/кг, 4 - ЛК 40 мг/кг + ЛК 10 суток по 0,4 мг/кг/сут, 5 - ЛК 40 мг/кг + ЛК 10 суток по 4 мг/кг/сут, 6 - ЛК 40 мг/кг + ЭМГПС 100 мг/кг, 7 - ЛК 40 мг/кг + ЭМГПС 10 суток по 10 мг/кг/сут, 8 - ЛК 40 мг/кг + МФ 30 мг/кг, 9 - ЛК 40 мг/кг + МФ 10 суток по 3 мг/кг/сут. При этом выживаемость была следующей: 1 – 30%, 2 – 50%, 3 – 60%, 4 – 60%, 5 – 40%, 6 -20%, 7 – 10%, 8 – 10% и 9 – 0%. СПЖ распределилась несколько другим образом: 1 - 19,2 сут, 2 - 22,6 сут, 3 - 24,2 сут, 4 - 23,2 сут, 5 - 22,6 сут, 6 - 12,3 сут, 7 - 14,1 сут, 8 - 13,8 сут, 9 - 14,7 сут. Наилучшими по обоим показателям были группы 3 и 4, где ЛК применяли в низких дозировках, увеличение дозировки на порядок в группах 1,2 и 5 привело к снижению радиомитигаторного эффекта. Комбинирование ЛК с ЭМГПС и МФ повторно не только не дало значимого положительного результата, но и снизило радиозащитные свойства ЛК (группы 6, 7 и 8) и даже вызвало радиосенсибилизацию (группа 9).

Выводы. ЛК обладает радиомитигаторными свойствами при облучении рентгеновским излучением мышей в летальной дозе. Данный эффект чувствителен к дозировке ЛК, при этом предпочтительны низкие дозы препарата. Радиомитигаторные свойства ЛК ослабляются при её комбинировании с ЭМГПС и МФ. Поскольку все три препарата влияют на функционирование митохондрий, происходит нарушение выработки энергии и усугубление окислительного стресса.

1. Усачева АМ, Черников АВ, Карманова ЕЕ, Брусков ВИ, Хим.-фарм. ж., 55 (11), 9-17 (2021).

2. Карманова ЕЕ, Черников АВ, Усачева АМ, Брусков ВИ, Хим.-фарм. ж., 56(3) 3-7 (2022).

3. Карманова ЕЕ, Черников АВ, Усачева АМ, Брусков ВИ, Хим.-фарм. ж., 54 (7) 10–14 (2020).

4. Karmanova EE, Abdullaev SA, Ivanov VE, et al., IOP conference series. Mat. Sci. and Eng., 487, 012023 (2019).

Introduction. α-Lipoic acid (LA, thioctic acid) is an effective antioxidant used in the treatment of diseases associated with oxidative stress and can potentially act as a radiomitigator, a radioprotective agent used shortly after exposure [1,2]. The purpose of this work was to study the radiomitigatory properties of LA and its joint use with metformin (MF) and ethylmethylhydroxypyridine succinate (EMHPS, Mexidol) upon acute irradiation of animals.

Methods. The study was performed by a 30-day test for the survival of mice in the model of acute irradiation of animals with a lethal dose (LD). Whole-body irradiation of animals was carried out at the Center for Collective Use of the Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences, using the RUT-15 device (MosRentgen, Russia) at a dose rate of 1 Gy/min (focal length 0.375 m, 20 mA, 200 kV). Male outbred mice Kv:SHK aged 6-8 weeks and weighing 29±4 g were used for the experiments (nursery Kryukovo, Russian Academy of Sciences). The animals were kept under standard vivarium conditions. Mice were subdivided into groups of 10 to 20 animals. For injection, we used MF (1,1-dimethylbiguanide hydrochloride (Sigma-Aldrich, USA)) prepared in an injection solution or diluted samples of EMHPS ("Mexidol" solution for intramuscular and intravenous administration (Pharmasoft, Russia)) and LA ("Berlition 600" concentrate for the preparation of a solution for infusion (Berlin-Chemie, Germany)). Solutions were administered 15 minutes after irradiation intraperitoneally in a volume of 0.3 ml/mouse and orally 10 μl/mouse. Previously, a dose-response curve in the range from 5 to 7 Gy for the mice Kv:SHK was obtained. In the range from 5 to 6.5 Gy, the dependence had a shape close to linear. At a dose of 5Gy, the mortality was at the level of 35%, at 6.5Gy - 95%, LD50 being 5.4 Gy. In the interval from 6.5 to 7 Gy, the mortality reaches a maximum of 100%. In the study, LD95 was taken for experiments (6.5 Gy). 7 Gy is absolutely lethal dose.

Results. Three tests were carried out in the work: No. 1 - primary study of radiomitigatory properties, No. 2 - combination of LA with other possible radiomitigators, No. 3 - selection of a "therapeutic window".

In test No. 1, mice were irradiated at a dose of 6.5 Gy, LA was administered at a dose of 40 mg/kg once [2] in 2 groups, one of which was additionally treated with LA orally once a day at 7 mg/kg for 10 days. For comparison, vitamin C (a known interceptor of free radicals) was used at100 mg/kg. In the group of control irradiated mice, the average life expectancy (ALS) was 11.8 days, and 10% survived. LA with a single injection increased survival by 40%, which is 10% lower than vitamin C, and raised the life expectancy up to 18.1 days. With the course use of LA, a radiosensitizing effect was observed: life expectancy was 9.6 days, and 100% mortality occurred on the 23rd day.

In test No. 2, LA was combined with EMHPS [3] and MF [4]. It was assumed that they enhance the radiomitigatory properties of LA and the synergism of their radiomitigatory properties would manifest itself. Then absolutely lethal dose of 7 Gy was chosen, a dose of 6.5 Gy was taken as additional control. In the 6.5 Gy group, 5% of animals survived, and 0% survived in the 7 Gy group, but life expectancy did not differ significantly: 8.5 and 8.9 days, respectively. Groups irradiated with 7 Gy were: 1 - LA 40 mg/kg + MF 30 mg/kg; 2 - LA 40 mg/kg + EMHPS 10 mg/kg per os for 10 days after exposure; 3 - LA 40 mg /kg + MF 30 mg/kg + EMHPS 10 mg/kg per os for 10 days after irradiation. The results: survival in groups 1−3 was 0, 10 and 0%, respectively. Life expectancy in groups 1−3 was also low: 8.3, 11.3 and 10.7 days. Thus, there was no synergism of the drugs.

Therefore, in test No. 3, the purpose of which was to select the "therapeutic window" of LA and re-check its compatibility with MF and EMHPS, a dose of 6.5 Gy was used. For the irradiated control, the survival rate was at the level of 10%, and the life expectancy was 16.8 days. The experimental groups were as follows: 1 - LA 40 mg/kg; 2 - LA 100 mg/kg; 3 - LA 5 mg/kg; 4 - LA 40 mg/kg + LA for 10 days at 0.4 mg/kg/day; 5 - LA 40 mg/kg + LA for 10 days at 4 mg/kg/day; 6 - LA 40 mg/kg + EMHPS 100 mg/kg; 7 - LA 40 mg/kg + EMHPS for 10 days at 10 mg/kg/day; 8 - LA 40 mg/kg + MF 30 mg/kg; 9 - LA 40 mg/kg + MF 3 mg/kg/day for 10 days. The survival rate was as follows: 1 - 30%, 2 - 50%, 3 - 60%, 4 - 60%, 5 - 40%, 6 -20%, 7 - 10%, 8 - 10%, and 9 - 0%. Life expectancy was distributed in a slightly different way: 1 - 19.2 days, 2 - 22.6 days, 3 - 24.2 days, 4 - 23.2 days, 5 - 22.6 days, 6 - 12.3 days, 7 - 14.1 days, 8 - 13.8 days, 9 - 14.7 days. Groups 3 and 4 were the best in terms of both indicators, where LA was used at low dosages. An increase in LA dosage by an order of magnitude in groups 1, 2 and 5 led to a decrease in the radiomitigatory effect. Combining LA with EMHPS and MF repeatedly not only did not give a significant positive result, but also reduced the radioprotective properties of LA (groups 6, 7 and 8) and even caused radiosensitization (group 9).

Conclusions. LA reveals radiomitigatory properties when mice are irradiated with a lethal dose of X-rays. This effect is dose-sensitive, with low doses preferred. The radiomitigatory properties of LA are weakened when it is combined with EMHPS and MF. Because all three drugs interfere with mitochondrial function, energy production in mitochondria disrupts and oxidative stress is exacerbated.

1. Usacheva AM, Chernikov AV, Karmanova EE, Bruskov VI, Pharm. Chem. J., 55 (11), 9-17 (2021).

2. Karmanova EE, Chernikov AV, Usacheva AM, Bruskov VI, Pharm. Chem. J., 56(3) 3-7 (2022).

3. Karmanova EE, Chernikov AV, Usacheva AM, Bruskov VI, Pharm. Chem. J., 54 (7) 10–14 (2020).

4. Karmanova EE, Abdullaev SA, Ivanov VE, et al., IOP conference series. Mat. Sci. and Eng., 487, 012023 (2019).