Високите дози радиация представляват значителни рискове за човешкото тяло, особено за пациенти с рак, подложени на лечение или астронавти, изложени на интензивната космическа радиация. Поради тази причина подобряването на радиационната защита за тези хора е от решаващо значение.

Проучване, ръководено от  и публикувано в PLOS One, демонстрира ролята, която метформинът може да играе в радиационната защита за тези рискови групи.

Потенциалът на метформина

Метформинът е лекарство, което понастоящем се използва за лечение на захарен диабет тип 2 и е предписвано на над 150 милиона пациенти по света, което се оказва особено полезно поради способността му да намалява хипергликемията, без да причинява хипогликемия или наддаване на тегло.

Въпреки че механизмът му на действие все още не е добре разбран, известно е, че има антиоксидантни ефекти чрез митохондриално насочване и активиране на аденозин монофосфат-активирана протеин киназа (AMPK). Последните изследвания показват, че метформинът може да има потенциал и като радиационна защита, както се вижда от способността му да предпазва човешките клетки от радиационно индуцирано увреждане на ДНК и оксидативен стрес.

In vitro и in vivo механизми на активността на метформина

Изследователите са извършили първо анализ CellTiter-Glo (CTG) - анализ на жизнеспособността на клетките, при който се генерира луминисцентен сигнал от "светещ тип", който има полуживот обикновено по-голям от пет часа, в зависимост от типа клетка и средата.

Тяхната цел била да разберат краткосрочните ефекти на метформин върху клетъчна култура от човешки BJ фибробласти. Върху тях провеждат клоногенен анализ, за ​​да оценят дългосрочното оцеляване на тези клетки след третиране с различни концентрации на метформин.

След това те изследват активирането на AMPK и ролята на супероксид дисмутазата (SOD1) в радиопротективния път, като третират клетките с 0,5 mM метформин и анализират протеиновата експресия чрез Western blot. Те също така облъчват BJ фибробластите с гама лъчи след третиране с метформин и оценяват увреждането на ДНК. Извършват и in vivo проучвания, при които те третират мишки с метформин и след това ги излагат на йонизиращо лъчение или симулирана галактическа космическа радиация и след това оценяват увреждането на ДНК и оцеляването след това.

Основните констатации от това проучване са, че:

• 0,5 mM метформин значително повишава експресията на SOD1 и фосфорилиран AMPK в BJ фибробластите
• По-високите дози метформин намаляват клетъчното оцеляване
• Лечението с метформин значително намалява увреждането на ДНК в облъчени BJ фибробласти
• Терапията с метформин намалява броя на микроядрата в клетките на костния мозък на мишките и намалява увреждането на ДНК в техните тъкани на дебелото черво и белите дробове
• Метформинът подобрява преживяемостта на мишки, които са били изложени на йонизиращо лъчение, по-специално с 37% от лекуваните мишки, оцелели в сравнение с 0% от нетретираните мишки

Метформинът като предварителна защита за излагане на радиация

Метформинът успява да повиши експресията на SOD1 и фосфорилиран AMPK, като и двете показват активирането на пътищата за детоксикация, което е желателно при хора, които са изложени на високи нива на радиация.

Освен това лечението с метформин намалява увреждането на ДНК във фибробластите, което също показва неговия защитен ефект срещу радиация. Проучванията in vivo също са обещаващи, тъй като метформин намалява броя на микроядрата в клетките на костния мозък, които са индикатори за увреждане на ДНК или геномна нестабилност. В допълнение, лечението подобрява общата преживяемост при мишки, което предполага цялостно подобрение на здравето.

Високите дози радиация са способни да причинят значително увреждане на ДНК и резултатите от това проучване, ръководено от д-р Силвия Ситени (Silvia Siteni) от Югозападния медицински център на Тексаския университет, показват, че метформинът е обещаващ като предварителна терапия за хора, изложени на интензивни концентрации на радиация, като пациенти с рак и астронавти.

Необходими са обаче допълнителни експерименти, преди това изследване да бъде разгледано за клинични изпитвания.

Първо, оптимизирането на дозата е от решаващо значение, тъй като високите концентрации на метформин намаляват общата клетъчна преживяемост в това проучване. За да бъде безопасен метформинът за прилагане за радиационна защита, текущата дозировка, която максимизира ефикасността и безопасността, е важна. Освен това, въпреки че активирането на AMPK и SOD1 е свързано със защитните ефекти на метформин, специфичните молекулярни механизми зад възстановяването на ДНК и намаления оксидативен стрес все още се нуждаят от допълнително проучване. 

В бъдещето, ако метформин трябва да се прилага на хора редовно за радиозащита по време на лечението на рак, от решаващо значение е да се проведат и дългосрочни проучвания in vivo, за да се разбере неговото въздействие за по-дълъг период от време.

Справка: Siteni S, Barron S, Luitel K, Shay JW. Radioprotective effect of the anti-diabetic drug metformin. PLoS One. 2024;19(7):e0307598. doi: 10.1371/journal.pone.0307598

Източник: Metformin May Play a Surprising Role in Radiation Protection, Technology Networks

Още по темата

19/07/2022

Човекът

Социологично проучване показва, че гражданите нe знаят какво да правят при ядрен инцидент или атака

15/11/2021

Животът

Гъби успяха да абсорбират радиация на МКС. Радиационни щитове за полети в дълбокия космос?

20/01/2020

Физика

Радиационна защита в действие: историята на Бистра Куновска и колегите й от НЦРРЗ

27/10/2016

Животът

Когато един астронавт умре в Космоса