
Немногим более 30 лет назад учеными была осознана генетическая опасность ксенобиотиков — химических веществ, загрязняющих окружающую среду. В настоящее время известно более 40 тыс. синтетических и природных соединений, потенциально опасных для человека, многие из которых являются канцерогенами и мутагенами. Угрозу могут нести и некоторые лекарственные средства, фитопрепараты и биологически активные добавки, причем не только сами по себе, но и в определенных сочетаниях.
Практика показывает, что одни и те же лекарства оказывают на разных людей неодинаковое действие, что во многом обусловлено генетическими факторами. Изучение химических агентов, разработка методов диагностики, профилактики и коррекции нежелательного ответа организма на их действие — предмет и задача фармакогенетики.
Поиском фармакологических способов защиты генома человека для снижения риска онкологических, сердечно-сосудистых и других заболеваний, обусловленных наследственной предрасположенностью и мутационными поражениями, в том числе вызванными лекарственными средствами, занимается лаборатория фармакогенетики Института фармакологии и биохимии НАН Беларуси под руководством кандидата биологических наук Виктора Афонина.
«Сегодня очевидно, что часть ксенобиотиков, особенно относящихся к медицинским препаратам, не может быть изъята из обращения: терапевтический эффект, к примеру, противоопухолевых средств основан на их генотоксичности, то есть способности повреждать ДНК, — рассказывает Виктор Юрьевич. — Нарушение генетического материала приводит к остановке деления клеток и их гибели. Несмотря на то что в ходе эволюции сформировались системы, направленные на обезвреживание и выведение вторгшихся агентов, процесс биотрансформации последовательно приводит к метаболической активации части ксенобиотиков и детоксикации их мутагенных метаболитов. Нарушение этого баланса в организме может привести как к повышению, так и понижению повреждений ДНК. Энзиматические реакции, вовлеченные в процессы метаболической активации ксенобиотиков, поддаются изменению под действием различных химических соединений — индукторов, или модификаторов, — способных изменять активность ферментов, вовлеченных в эти процессы». В окружающей среде много таких «пусковых механизмов» — это компоненты промышленных выбросов, консервантов, а также определенные фармакологические препараты. Их продолжительное поступление в организм может изменять функции многих генов, а впоследствии и само воздействие лекарственных веществ.
Сотрудниками лаборатории изучаются механизмы действия антимутагенов, ведется поиск субстанций и препаратов, способных устранять мутагенный эффект некоторых химических агентов. Среди них особый интерес представляют природные антиоксиданты, которые можно использовать как в пищевой промышленности, так и в лечебных целях. «В связи с этим, — объясняет Виктор Афонин, — наши сотрудники проводят оценку способности антиоксидантов астаксантина и ликопина — природных каротиноидов — изменять действие различных ксенобиотиков. Существует предположение, что вещества, содержащие каротин, предотвращают канцерогенез и атерогенез, защищая критические биомолекулы от свободных радикалов. Установлено, что присутствие этих компонентов в рационе лабораторных животных приводит к снижению мутагенного и токсического действия ряда химических соединений, что подтверждено изменением числа клеток с повреждениями ДНК. Кроме того, астаксантин и ликопин влияют на функцию ряда генов и повышают активность ферментов, участвующих в обезвреживании ксенобиотиков. Выявлено, что животные, получавшие эти каротиноиды, в несколько раз лучше справляются с детоксикацией опасных веществ».
По словам ученого, результаты исследований открывают перспективы в использовании препаратов, содержащих указанные вещества, для профилактики индуцированного мутагенеза у человека, а также терапии диабета, простаты, сердечно-сосудистых и других заболеваний. Однако новые соединения необходимо исследовать на генетическую безопасность. «Для ее оценки обычно проводят эксперименты на лабораторных животных, а затем подсчитывают клетки с нарушениями хромосом в костном мозге, — рассказывает Виктор Юрьевич. — Это сложный и длительный анализ, требующий высокой квалификации, но именно он признан Всемирной организацией здравоохранения». Придерживаясь концепции трех R (Replacement, Reduction, Refinement) по сокращению, усовершенствованию и замене опытов над животными, сотрудники лаборатории фармакогенетики совместно с РНПЦ гигиены и Институтом генетики и цитологии НАН Беларуси развивают альтернативные способы исследований на низших видах живых организмов, культурах клеток человека и млекопитающих.
У людей количество клеточных маркеров повреждения ДНК увеличивается при повышенной тревожности, переутомлении, депрессии, онкологических заболеваниях или предрасположенности к ним. Эмоциональные и психические перегрузки способствуют возникновению болезней, часто имеющих наследственную основу.
Известно множество генетических полиморфизмов, ответственных за развитие сердечно-сосудистых заболеваний. Наличие многофакторного характера ряда болезней обусловливает большие трудности в их диагностике. Решением этой проблемы сотрудники лаборатории фармакогенетики занимаются совместно с РНПЦ «Кардиология». Начаты работы по изучению некоторых маркеров у людей с сердечно-сосудистыми заболеваниями, что поможет формировать группы риска. Совместно с лабораторией кардиофармакологии ведутся эксперименты по созданию моделей инфаркта миокарда, сердечной недостаточности и других заболеваний на генетически различных линиях животных, разрабатываются препараты для предотвращения и лечения этих болезней. Получены данные о возможности предупреждения развития гипертрофии миокарда с помощью такого натурального флаваноида, как куркумин, известного своими противоопухолевыми, противоокислительными и противовоспалительными свойствами.