Comparative evaluation of radioprotective efficacy of metal complexes of glutathione, cystamine and B-190 (indralin) under different temperature conditions in experiments on mice

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The search for new radioprotective agents effective in different ambient temperature conditions remains an urgent task of modern radiation pharmacology. In this connection, the aim of the present work was a comparative evaluation of the radioprotective efficiency of metal complexes of glutathione, cystamine and B-190 (indralin) under conditions of normal, reduced and extremely low temperatures in experiments on mice. The objects of the study were water-soluble metal complexes of glutathione with zinc and lithium synthesized at Research and Production Center “Pharmaceutical Protection” of FMBA of Russia. Cystamine and B-190 (indralin) were used as comparison preparations. To model acute radiation injury, mice were subjected to total single relatively uniform X-ray exposure on the RUM-17 machine at doses of 6.5–8.5 Gy (LD50-100/30) at normal (+20°С), reduced (+6°С) and extremely low (–16°С) ambient temperatures. As a result of these studies, it was found that the application of the studied glutathione metal complexes 15 min before acute exposure to X-ray allows to increase the survival rate of irradiated mice and the average life expectancy of animals killed by irradiation. At normal ambient temperature, the zinc and lithium metal complexes of glutathione are inferior to the radioprotective effect of cystamine and B-190 (indralin). In conditions of low and extremely low temperatures, when the radioprotective effect of cystamine and B-190 (indralin) was reduced, the expression of the radioprotective effect of glutathione metal complexes is preserved and becomes comparable to the radioprotective effect of the comparison radioprotectors. The obtained data testify to the promising development of new radioprotective agents based on glutathione metal complexes.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Vadim D. Gladkikh

Research and Production Center “Pharmaceutical Protection” of Federal Medical-Biological Agency of Russia

Author for correspondence.
Email: Gladkich2007@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1482-3716

Deputy Director for Science, Doctor of Medical Sciences, Professor
Russian Federation, Khimki

Nikita V. Balandin

Research and Production Center “Pharmaceutical Protection” of Federal Medical-Biological Agency of Russia

Email: balandin@atompharm.ru
ORCID iD: 0000-0002-0906-6167

Head of the Scientific and Organizational Department, Candidate of Biological Sciences

Russian Federation, Khimki

Nataliya E. Dvortsova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: dvorcova.nataliya@mail.ru

Lecturer at the Department of Pharmaceutical Chemistry, PhD in Biology

Russian Federation, Saint Petersburg

Olga Yu. Strelova

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University

Email: olga.strelova@pharminnotech.com
ORCID iD: 0000-0001-6737-1023

Head of the Department of Pharmaceutical Chemistry, Doctor of Pharmaceutical Sciences, Professor

Russian Federation, Saint Petersburg

Alexander N. Grebenyuk

Saint Petersburg State Chemical and Pharmaceutical University; Pavlov First Saint Peterburg State Medical University (Pavlov University)

Email: grebenyuk_an@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9381-194X

Professor of the Department of Pharmaceutical Chemistry, Professor of the Department of Mobilization Preparation of Healthcare and Disaster Medicine, Doctor of Medical Sciences, Professor

Russian Federation, Saint Petersburg; Saint Petersburg

References

  1. Легеза В.И., Гребенюк А.Н., Зацепин В.В. Медицинская защита при радиационных авариях: некоторые итоги и уроки Чернобыльской катастрофы. Радиац. биология. Радиоэкология. 2011;51(1):70–75. [Legeza V.I., Grebenyuk A.N., Zacepin V.V. Medical protection during radiation accidents: some results and lessons of the Chernobyl accident. Radiats. Biol. Radioecol. 2011;51(1):70–75. (In Russ.)].
  2. Shirazi A., Mihandoost E., Mahdavi S.R., Mohseni M. Radio-protective role of antioxidant agents. Oncol. Rev. 2012;6(2):e16. https://doi.org/10.4081/oncol.2012.e16
  3. Lang D.K., Singh H., Arora A. et al. Radioprotectors: Nature’s Boon. Mini Rev. Med. Chem. 2021;21(20):3074–3096. https://doi.org/10.2174/1389557521666210120112814
  4. Гребенюк А.Н., Гладких В.Д. Современное состояние и перспективы разработки лекарственных средств для профилактики и ранней терапии радиационных поражений. Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(2):132–149. doi: 10.1134/S0869803119020085. [Modern Condition and Prospects for the Development of Medicines towards Prevention and Early Treatment of Radiation Damage. Biology Bulletin. 2019;46(11):1540–1555.] https://doi.org/10.1134/S1062359019110141
  5. Chatterjee A. Reduced glutathione: a radioprotector or a modulator of DNA-repair activity? Nutrients. 2013;5(2):525–542. https://doi.org/10.3390/nu5020525
  6. Борисенок О.А., Бушма М.И., Басалай О.Н., Радковец А.Ю. Биологическая роль глутатиона. Мед. новости. 2019;(7):3–8. [Borisenok O.A., Busma M.I., Basalaj O.N., Radkovec A.Yu. Biologiceskaja rol glutationa = Biological role of glutathione. Medicinskie novosti. 2019;(7):3–8. (In Russ.)].
  7. Толпыгина О.А. Роль глутатиона в системе антиоксидантной защиты (обзор). Бюлл. ВСНЦ СО РАМН. 2012;2(84):178–180. [Tolpygina O.A. Rol glutationa v sisteme antioksidantnoj zascity (obzor) = Role of glutathione in the antioxidant defense system (review). Bulleten VSNC SO RAMN. 2012;2(84):178–180. (In Russ.)].
  8. Смирнов Л.П., Суховская И.В. Роль глутатиона в функционировании систем антиоксидантной защиты и биотрансформации (обзор). Записки Петрозаводского государственного университета. 2014;(6):34–40. [Smirnov L.P., Sukhovskaja I.V. Rol glutationa v funkcionirovanii sistem antioksidantnoj zascity i biotransformacii (obzor) = = Role of glutathione in the functioning of antioxidant defense and biotransformation systems (review). Zapiski Petrozavodskogo gosudarstvennogo universiteta. 2014;(6):34–40. (In Russ.)].
  9. Патент 2096034 Российская Федерация, МКИ A61K 31/195. Фармацевтическая композиция, индуцирующая биосинтез глутатиона, активность глутатионтрансферазы и оказывающая антитоксическое, радиопротекторное и антигипоксическое действие, и способы лечения, профилактики и защиты с ее использованием / И.А. Комиссарова [и др.]; ООО “Мед. науч.-произв. комплекс БИОТИКИ”. № 94042317/14; Заявл. 30.11.1994; Опубл. 20.11.1997. [Patent 2096034 Rossiyskaya Federatsiya, MKI A61K 31/195. Farmatsevticheskaya kompozitsiya, indutsiruyushchaya biosintez glutationa, aktivnost glutationtransferazy i okazyvayushchaya antitoksicheskoe, radioprotektornoe i antigipoksicheskoe deystvie, i sposoby lecheniya, profilaktiki i zashchity s ee ispolzovaniem = Pharmaceutical composition inducing glutathione biosynthesis, glutathione transferase activity and having antitoxic, radioprotective and antihypoxic effect, and methods of treatment, prevention and protection with its use / I.A. Komissarova [et al.]; OOO “Med. nauch.-proizv. kompleks BIOTIKI”. № 94042317/14; Zayavl. 30.11.1994; Opubl. 20.11.1997. (In Russ.)].
  10. Ковтун В.Ю., Толкачев В.Н., Парфенов В.А. Синтез и изучение биологической активности комплексов глутатионовой кислоты и ацетилцистеина с биометаллами и подобными соединениями. Актуальные проблемы токсикологии и радиобиологии: Тез. докл. Рос. науч. конф. с международным участием, Санкт-Петербург, 19–20 мая 2011 г. СПб.: Фолиант; 2011. С. 231. [Kovtun V.Yu., Tolkachev V.N., Parfenov V.A. Sintez i izuchenie biologicheskoy aktivnosti kompleksov glutationovoy kisloty i atsetiltsisteina s biometallami i podobnymi soedineniyami = Synthesis and study of biological activity of complexes of glutathioneic acid and acetylcysteine with biometals and similar compounds. Aktualnye problemy toksikologii i radiobiologii: Tezisy dokladov Rossiyskoy nauchnoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, Sankt-Peterburg, 19-20 maya 2011 г. SPb.: Foliant, 2011. P. 231. (In Russ.)].
  11. Pan J., He H., Su Y. et al. GST-TAT-SOD: Cell Permeable Bifunctional Antioxidant Enzyme – A Potential Selective Radioprotector. Oxid. Med. Cell. Longev. 2016;2016:5935080. https://doi.org/10.1155/2016/5935080. Epub. 2016 May 30.
  12. Антушевич А.А., Антушевич А.Е., Гребенюк А.Н. и др. Экспериментальное изучение лечебной эффективности литиевой соли дисульфида глутатиона в условиях острого внешнего воздействия γ-излучения. Радиац. биология. Радиоэкология. 2013;53(5):451–458. [Antushevich A.A., Antushevich A.E., Grebenyuk A.N. et al. Experimental study of the therapeutic efficiency of the lithium salt of glutathione disulphide in the conditions of acute external gamma-irradiation. Radiats. Biol. Radioecol. 2013;53(5):451–458. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0869803113050044
  13. Ярцева А.А., Антушевич А.Е., Гребенюк А.Н. Экспериментальное изучение механизмов гемостимулирующей активности органической соли дисульфида глутатиона и инозина в условиях острого радиационного воздействия. Медико-биологические и социально-психологические проблемы безопасности в чрезвычайных ситуациях. 2016;(1):79–84. [Jarceva A.A., Antushevich A.E., Grebenyuk A.N. Eksperimentalnoe izucenie mexanizmov gemostimulirujussej aktivnosti organiceskoj soli disulfida glutationa i inozina v uslovijax ostrogo radiacionnogo vozdejstvija = Experimental study of glutathione disulfide organic salt and inosine hemostimulating activity mechanisms in conditions of acute radiation exposure. Mediko-biologiceskie i socialno-psihologiceskie problemy bezopasnosti v crezvychajnyh situacijah = Medical-Biological and Socio-Psychological Problems of Safety in Emergency Situations. 2016;(1):79–84. (In Russ.)].
  14. Антушевич А.Е., Гребенюк А.Н., Климов А.Г. и др. Противолучевая эффективность препаратов, содержащих дисульфиды глутатиона. Вестн. Рос. воен.-мед. академии. 2019;1(65):127–130. [Antushevich A.E., Grebenyuk A.N., Klimov A.G. et al. Protivolučevaja effektivnost preparatov, soderzascix disulfidy glutationa = Anti-radiation activity of preparations containing glutathione disulfides. Vestnik Rossiyskoy Voenno-meditsinskoy akademii = = Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2019;1(65):127–130. (In Russ.)].
  15. Антушевич А.А., Антонов В.Г., Гребенюк А.Н. и др. Патофизиологические основы эффективности глутоксима как средства сопровождения лучевой терапии рака ротоглотки. Вестн. Рос. воен.-мед. академии. 2013;3(43):32–37. [Antushevich A.A, Antonov V.G, Grebenyuk A.N. et al. Patofiziologicheskie osnovy effektivnosti glutoksima kak sredstva soprovozhdeniya luchevoy terapii raka rotoglotki = Pathophysiologic rationale of the effectiveness of glutoxim supportive therapy add-on to radiotherapy management of oropharyngeal cancer. Vestnik Rossiyskoy Voenno-meditsinskoy akademii = Bulletin of the Russian Military Medical Academy. 2013;3(43):32–37. (In Russ.)].
  16. Гладких В.Д., Баландин Н.В., Дворцова Н.Э., Гребенюк А.Н. Экспериментальная оценка острой токсичности и радиозащитной эффективности металлокомплексов глутатиона. Достижения и перспективы экспериментальной онкологии и радиационной медицины: Мат. I Всероссийской науч.-практ. конф. Обнинск: МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ “НМИЦ радиологии” Минздрава России, 2024. С. 19–20. [Gladkikh V.D., Balandin N.V., Dvortsova N.E., Grebenyuk A.N. Eksperimentalnaja ocenka ostroj toksicnosti i radiozascitnoj effektivnosti metallokompleksov glutationa = Experimental evaluation of acute toxicity and radioprotective efficiency of glutathione metal complexes. Dostizenija i perspektivy eksperimentalnoj onkologii i radiacionnoj mediciny: Materialy I Vserossijskoj naučno-praktičeskoj konferencii. Obninsk: MRNC im. A.F. Cyba – filial FGBU “NMIC radiologii” Minzdrava Rossii; 2024. P. 19–20. (In Russ.)].
  17. Санитарные правила по устройству, оборудованию и содержанию экспериментально-биологических клиник (вивариев). Утв. Главным государственным санитарным врачом СССР 06.04.1973 № 1045-73, вместе с “Правилами гуманного обращения с лабораторными животными”. [Sanitarnye pravila po ustroystvu, oborudovaniyu i soderzhaniyu eksperimentalno-biologicheskikh klinik (vivariev) = Sanitary rules for the design, equipment and maintenance of experimental-biological clinics (vivariums). Utv. Glavnym gosudarstvennym sanitarnym vrachom SSSR 06.04.1973 № 1045-73, vmeste s “Pravilami gumannogo obrashcheniya s laboratornymi zhivotnymi”. (In Russ.)].
  18. Приказ Министра здравоохранения РФ от 19.06.2003 г. № 267 “Об утверждении правил лабораторной практики”. [Prikaz Ministra zdravookhraneniya RF ot 19.06.2003 g. № 267 “Ob utverzhdenii pravil laboratornoy praktiki” = Order of the Minister of Health of the Russian Federation from 19.06.2003 № 267 “On approval of the rules of laboratory practice”. (In Russ.)].
  19. Директива 2010/63/EU Европейского парламента и совета европейского союза по охране животных, используемых в научных целях. СПб: Rus-LASA “НП объединение специалистов по работе с лабораторными животными”, рабочая группа по переводам и изданию тематической литературы; 2012. 48 с. [Direktiva 2010/63/EU Evropeyskogo parlamenta i soveta evropeyskogo soyuza po okhrane zhivotnykh, ispolzuemykh v nauchnykh tselyakh = Directive 2010/63/EU of the European Parliament and of the Council of the European Union on the protection of animals used for scientific purposes. SPb: Rus-LASA “NP obedinenie spetsialistov po rabote s laboratornymi zhivotnymi”, rabochaya gruppa po perevodam i izdaniyu tematicheskoy literatury; 2012. 48 p. (In Russ.)].
  20. Oh Y.J., Kwak M.S., Sung M.H. Protection of Radiation-Induced DNA Damage by Functional Cosmeceutical Poly-Gamma-Glutamate. J. Microbiol. Biotechnol. 2018;28(4):527–533. https://doi.org/10.4014/jmb.1712.12016
  21. Pan J., He H., Su Y. et al. In Vivo Radioprotective Activity of Cell-Permeable Bifunctional Antioxidant Enzyme GST-TAT-SOD against Whole-Body Ionizing Irradiation in Mice. Oxid. Med. Cell. Longev. 2017;2017:2689051. https://doi.org/10.1155/2017/2689051. Epub 2017 July 19.
  22. Легеза В.И., Гребенюк А.Н., Драчев И.С. Радиомитигаторы: классификация, фармакологические свойства, перспективы применения. Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(2):161–169. [Legeza V.I., Grebenyuk A.N., Drachev I.S. Radiomitigators – Classification, Pharmacological Properties and Application Prospects. Radiats. Biol. Radioecol. 2019;59(2):161–169. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0869803119020097
  23. Mishra K.N., Moftah B.A., Alsbeih G.A. Appraisal of mechanisms of radioprotection and therapeutic approaches of radiation countermeasures. Biomed. Pharmacother. 2018;106:610–617. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.06.150
  24. Singh V.K., Seed T.M. Pharmacological management of ionizing radiation injuries: Current and prospective agents and targeted organ systems. Expert. Opin. Pharmacother. 2020;21:317–337. https://doi.org/10.1080/14656566.2019.1702968
  25. Liu L., Liang Z., Ma S. et al. Radioprotective countermeasures for radiation injury (Review). Mol. Med. Rep. 2023;27(3):66. https://doi.org/10.3892/mmr.2023.12953
  26. Гудков С.В., Попова Н.Р., Брусков В.И. Радиопротекторы: История, тенденции и перспективы. Биофизика. 2015;60(4):801–811. [Gudkov S.V., Popova N.R., Bruskov V.I. Radioprotektory: Istoriya, tendentsii i perspektivy = Radioprotectors: History, trends and prospects. Biofizika. 2015;60:801–811. (In Russ.).]
  27. Filimonova M.V., Makarchuk V.M., Shevchenko L.I. et al. Radioprotective Activity of the Nitric Oxide Synthase Inhibitor T1023. Toxicological and Biochemical Properties, Cardiovascular and Radioprotective Effects. Radiat. Res. 2020;194(5):532–543. https://doi.org/10.1667/RADE-20-00046.1
  28. Владимиров В.Г., Красильников И.И. О некоторых итогах и перспективах развития профилактической радиационной фармакологии. Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2011;9(1):44–50. [Vladimirov V.G., Krasil’nikov I.I. O nekotorykh itogakh i perspektivakh razvitiya profilakticheskoi radiatsionnoi farmakologii = = About summary and prospective investigations for the development of preventive radiation pharmacology. Obzory po klinicheskoi farmakologii i lekarstvennoi terapii. 2011;9(1):44–50. (In Russ.)].
  29. Васин М.В. Препарат Б-190 (индралин) в свете истории формирования представлений о механизме действия радиопротекторов. Радиац. биология. Радиоэкология. 2020;60(4):378–395. [Vasin M.V. B-190 (Indralin) in the Light of History of Formation of Ideas of the Mechanism of Action of Radioprotectors. Radiats. Biol. Radioecol. 2020;60(4):378–395. (In Russ.)]. https://doi.org/10.31857/S0869803120040128
  30. Шишкина Л.Н. Особенности антиоксидантов как радиопротекторов при лучевом поражении разной степени тяжести. Радиац. биология. Радиоэкология. 2013;53(5):536–544. [Shishkina L.N. Peculiarities of Antioxidants as Radioprotectors under Radiation Damage of Different Extent. Radiats. Biol. Radioecol. 2013;53(5):536–544. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0869803113050147
  31. Рождественский Л.М. Проблемные вопросы разработки противолучевых средств. Радиац. биология. Радиоэкология. 2019;59(2):117–126. [Rozhdestvensky L.M. Challenges of Development of Radiation Countermeasures. Radiats. Biol. Radioecol. 2019;59(2):117–126. (In Russ.)]. https://doi.org/10.1134/S0869803119020139
  32. Рождественский Л.М. Проблемы разработки отечественных противолучевых средств в кризисный период: поиск актуальных направлений развития. Радиац. биология. Радиоэкология. 2020;60(3):279–290. [Rozhdestvensky L.M. Difficulties in Radiation Counter Measure Preparations Development in Russia in Crysis Period: Actual Approaches Searching. Radiats. Biol. Radioecol. 2020;60(3):279–290. (In Russ.)] https://doi.org/10.31857/S086980312003011X
  33. Гребенюк А.Н., Легеза В.И. Перспективы использования радиопротекторов для повышения эффективности медицинской противорадиационной защиты Вооруженных сил. Воен.-мед. журн. 2013;334(7):46–50. [Grebenyuk A.N., Legeza V.I. Perspektivy ispol’zovaniya radioprotektorov dlya povysheniya effektivnosti meditsinskoi protivoradiatsionnoi zashchity Vooruzhennykh sil = = Prospects of the use of radioprotectors for improvement of anti radiation medicine in the Armed Forces. Voenno-meditsinskii zhurnal. 2013;334(7):46–50. (In Russ.)].

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences