Аннотация
Введение. Лучевая терапия сопряжена с высоким риском повреждения тканей печени: радиационно-индуцированная болезнь печени развивается в 5 – 10% случаев при γ-облучении в дозе 30 Гр вследствие оксидативного стресса и истощения факторов эндогенной антиоксидантной защиты. Существующие радиопротекторы, в частности амифостин, ограничены узким терапевтическим диапазоном, в связи с чем N-ацетилцистеин (NAC), восполняющий внутриклеточный пул восстановленного глутатиона, рассматривается как перспективный радиопротекторный субстрат. Цель исследования: сравнительный анализ структурно-функциональных изменений и пролиферативно-апоптотического соотношения в гепатоцитах после локального облучения электронами и предлучевого введения NAC. Материал и методы. Радиационно-индуцированное повреждение печени моделировали на 60 самцах крыс линии Вистар (4 экспериментальные группы). В течение первого месяца оценивали параметры биохимического исследования крови (уровни трансаминаз, щелочной фосфатазы, билирубина), уровни супероксиддисмутазы и малонового диальдегида в гомогенате тканей печени, а также проводили гистологический и иммуногистохимический анализ (включая показатели пролиферации и апоптоза гепатоцитов), обрабатывали данные статистически. Результаты. Облучение привело к статистически значимому повышению уровней трансаминаз, билирубина и малонового диальдегида на фоне дефицита супероксиддисмутазы, а также дистрофическим и некротическим изменениям гепатоцитов, расширению синусоидов, гиперплазии клеток Купфера, снижению экспрессии Ki-67 и повышению доли Caspase 3-позитивных клеток. Предлучевое введение NAC частично предотвращало указанные изменения и способствовало восстановлению изучаемых показателей к 30-м суткам эксперимента. Заключение. Предлучевое применение NAC в качестве радиопротектора способствует снижению степени структурно-функциональных изменений и уровня клеточной гибели в печени, индуцируя антиапоптотические и прорегенераторные механизмы в отдаленные сроки после локального воздействия электронами.
Ключевые слова
Авторы и аффилиации
https://elibrary.ru/rgauga Г.А. Демяшкин, М.А. Вадюхин, В.И. Щекин, Д.В. Белокопытов
ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)
Минздрава России, Российская Федерация, 119048, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2
Литература
1. Ramamurthy M.O., Subramanian P., Aravindan S., Periyasamy L., Aravindan N. Radiation Without Borders: Unraveling Bystander and Non-Targeted Effects in Oncology. Cells. 2025; 14 (22): 1761. DOI: 10.3390/cells14221761
2. Zhu W., Zhang X., Yu M. Radiation-induced liver injury and hepatocyte senescence. Cell Death Discov. 2021; 7: 244. DOI: 10.1038/s41420-021-00634-6
3. Yang W., Shao L., Zhu S., Li H., Zhang X., Ding C., Wu X. et al. Transient Inhibition of mTORC1 Signaling Ameliorates Irradiation-Induced Liver Damage. Front Physiol. 2019; 10: 228. DOI: 10.3389/fphys.2019.00228
4. Reisz J.A., Bansal N., Qian J., Zhao W., Furdui C.M. Effects of ionizing radiation on biological molecules-mechanisms of damage and emerging methods of detection. Antioxid Redox Signal. 2014; 21 (2): 260–92. DOI: 10.1089/ars.2013.5489
5. Ye L.F., Chaudhary K.R., Zandkarimi F., Harken A.D., Kinslow C.J., Upadhyayula P.S., Dovas A. et al. Radiation-Induced Lipid Peroxidation Triggers Ferroptosis and Synergizes with Ferroptosis Inducers. ACS Chem Biol. 2020; 15 (2): 469–84. DOI: 10.1021/acschembio.9b00939
6. Zorina A., Zorin V., Kudlay D., Kopnin P. Molecular mechanisms of changes in homeostasis of the dermal extracellular matrix: both involutional and mediated by ultraviolet radiation International Journal of Molecular Sciences. 2022; 23 (12): 6655. DOI: 10.3390/ijms23126655 EDN: FCYIWM.
7. Rong J., Yu Q., Huang G., Wang Y.,
Zhang N. Advances in mitochondrial dysfunction in radiation tissue injury. Front Physiol. 2025; 16: 1660330. DOI: 10.3389/fphys.2025.1660330
8. Jiao Y., Cao F., Liu H. Radiation-induced Cell Death and Its Mechanisms. Health Phys. 2022; 123 (5): 376–86. DOI: 10.1097/HP.0000000000001601
9. Araya H., Jain J., Andaur R., Moreno J., Davis S., Diaz P., Velásquez E., et al. DNA damage and cell death induced by exposure to ultra-high dose rate low-dose pulsed X-rays emitted from a kilojoule plasma focus device. Biol Res. 2026; 59 (1): 22. DOI: 10.1186/s40659-026-00674-1
10. Ji L., Cui P., Zhou S., Qiu L., Huang H., Wang C., Wang J. Advances of Amifostine in Radiation Protection: Administration and Delivery. Mol Pharm. 2023; 20 (11): 5383–95. DOI: 10.1021/acs.molpharmaceut.3c00600
11. Demyashkin G., Vadyukhin M., Shchekin V., Borovaya T., Zavialova O., Belokopytov D., Silakov K. et al. New Cellular Interactions Due to the Radioprotective Effect of N-Acetylcysteine in a Model of Radiation-Induced Pancreatitis. Int. J. Mol. Sci. 2025; 26 (11): 5238. DOI: 10.3390/ijms26115238
12. Kim H.J., Kang S.U., Lee Y.S., Jang J.Y., Kang H., Kim C.H. Protective Effects of N-Acetylcysteine against Radiation-Induced Oral Mucositis In Vitro and In Vivo. Cancer Res Treat. 2020; 52 (4): 1019–30. DOI: 10.4143/crt.2020.012
13. Mercantepe T., Topcu A., Rakici S., Tumkaya L., Yilmaz A., Mercantepe F. The radioprotective effect of N-acetylcysteine against x-radiation-induced renal injury in rats. Environ Sci Pollut Res Int. 2019; 26 (28): 29085–94. DOI: 10.1007/s11356-019-06110-0
14. Sun J., Lu H.R., Wu J.H., Li D., Zhang T., Duan X.Z. Radiation-Induced Liver Injury: An Overview. J. Hepatocell Carcinoma. 2025; 12: 2045–54. DOI: 10.2147/JHC.S540960
15. Wei J., Wang B., Wang H., Meng L., Zhao Q., Li X., Xin Y., et al. Radiation-Induced Normal Tissue Damage: Oxidative Stress and Epigenetic Mechanisms. Oxid Med Cell Longev. 2019; 2019: 3010342. DOI: 10.1155/2019/3010342
16. Wijerathne H., Langston J.C., Yang Q., Sun S., Miyamoto C., Kilpatrick L.E., Kiani M.F. Mechanisms of radiation-induced endothelium damage: Emerging models and technologies. Radiother Oncol. 2021; 158: 21–32. DOI: 10.1016/j.radonc.2021.02.007
17. Zhou Y.J., Tang Y., Liu S.J., Zeng P.H., Qu L., Jing Q.C., Yin W.J. Radiation-induced liver disease: beyond DNA damage. Cell Cycle. 2023; 22 (5): 506–26. DOI: 10.1080/15384101.2022.2131163
18. Venkatesulu B.P., Mahadevan L.S., Aliru M.L., Yang X., Bodd M.H., Singh P.K., Yusuf S.W. et al. Radiation-Induced Endothelial Vascular Injury: A Review of Possible Mechanisms. JACC Basic Transl Sci. 2018; 3 (4): 563–72. DOI: 10.1016/j.jacbts.2018.01.014
19. Saha B., Pallatt S., Banerjee A., Banerjee A.G., Pathak R., Pathak S. Current Insights into Molecular Mechanisms and Potential Biomarkers for Treating Radiation-Induced Liver Damage. Cells. 2024; 13 (18): 1560. DOI: 10.3390/cells13181560
20. Kuchur O.A., Kuzmina D.O., Dukhinova M.S., Shtil A.A. The p53 Protein Family in the Response of Tumor Cells to Ionizing Radiation: Problem Development. Acta Naturae. 2021; 13 (3): 65–76. DOI: 10.32607/actanaturae.11247
21. Seino R., Nishikubo K., Fukunaga H. Cell cycle- and dose-dependent effects on mitochondrial DNA copy number variation following irradiation. J. Cell. Sci. 2025; 138 (15): jcs263642. DOI: 10.1242/jcs.263642
22. Liu S., Wang J., Chen S., Han Z., Wu H., Chen H., Duan Y. C/EBPβ Coupled with E2F2 Promoted the Proliferation of hESC-Derived Hepatocytes through Direct Binding to the Promoter Regions of Cell-Cycle-Related Genes. Cells. 2023; 12 (3): 497. DOI: 10.3390/cells12030497
23. Nakajima T., Ninomiya Y., Nenoi M. Radiation-Induced Reactions in The Liver – Modulation of Radiation Effects by Lifestyle-Related Factors. Int. J. Mol. Sci. 2018; 19 (12): 3855. DOI: 10.3390/ijms19123855
24. Li W., Jiang L., Lu X., Liu X., Ling M. Curcumin protects radiation-induced liver damage in rats through the NF-κB signaling pathway. BMC Complement Med Ther. 2021; 21 (1): 10. DOI: 10.1186/s12906-020-03182-1
25. Pedre B., Barayeu U., Ezeriņa D., Dick T.P. The mechanism of action of N-acetylcysteine (NAC): The emerging role of H2S and sulfane sulfur species. Pharmacol Ther. 2021; 228: 107916. DOI: 10.1016/j.pharmthera.2021.107916
26. Sahasrabudhe S.A., Terluk M.R., Kartha R.V. N-acetylcysteine Pharmacology and Applications in Rare Diseases-Repurposing an Old Antioxidant. Antioxidants (Basel). 2023; 12 (7): 1316. DOI: 10.3390/antiox12071316
27. Obrador E., Montoro A. Ionizing Radiation, Antioxidant Response and Oxidative Damage: Radiomodulators. Antioxidants (Basel). 2023; 12 (6): 1219. DOI: 10.3390/antiox12061219
28. Diako K., Rahimi S., Mirbagheri Saghaleksari S.A., Mousavi Eshkelani S.M., Keshavarz Taramsari N., Beigi Harchegani A., Shahriarinour M. et al. N-Acetylcysteine as an anti-oxidant and anti-inflammatory agent in decreasing histopathological damages and oxidative stress after mercury exposure in lung tissue of rats. BMC Biotechnol. 2025; 25 (1): 108. DOI: 10.1186/s12896-025-01041-w
29. Abedini Bajgiran F., Khazaei Koohpar Z., Salehzadeh A. Effects of N-Acetylcysteine Supplementation on Oxidative Stress and Expression of Apoptosis-Related Genes in Testicular Tissue of Rats Exposed to Lead. Biol Trace Elem Res. 2023; 201 (5): 2407–15. DOI: 10.1007/s12011-022-03325-0.
30. Оковитый С.В., Райхельсон К.Л., Волнухин А.В., Кудлай Д.А. Гепатопротекторные свойства глицирризиновой кислоты. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2020; 184 (12): 96–108. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-184-12-96-108. [Okovity S.V., Raikhelson K.L., Volnukhin A.V., Kudlai D.A. Hepatoprotective properties of glycyrrhizic acid. Experimental and Clinical Gastroenterology. 2020; 184 (12): 96–108. DOI: 10.31146/1682-8658-ecg-184-12-96-108 (In Russ.)]
31. Zorina A., Zorin V., Kudlay D., Kopnin P. Age-Related Changes in the Fibroblastic Differon of the Dermis: Role in Skin Aging. International J. of Molecular Sciences. 2022; 23 (11): 6135. DOI: 10.3390/ijms23116135.