CC BY
61
№ 4 - 2013 г.
14.00.00 медицинские и фармацевтические науки УДК 616-006-092.9:546.172.6
АКТИВНОСТЬ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО
СТРЕССА ПРИ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМ КАНЦЕРОГЕНЕЗЕ И ВВЕДЕНИИ МЕЛАТОНИНА
А. В. Ефремов1, М. Е. Тулеутаев1, Д. Л. Колодин1, И. Д. Сафронов12, Е. В. Овсянко1,
Я. У. Овсянко1, Ю. В. Пахомова1
1ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет» Минздрава
России (г. Новосибирск) 2ФГБУ «Научный центр клинической и экспериментальной медицины» СО РАМН
(г. Новосибирск)
В работе изучены показатели активности окислительного стресса у крыс с карциносаркомой Walker 256 при развитии опухолевого процесса и введении мелатонина. Полученные данные свидетельствуют, что дополнительное введение мелатонина экспериментальным животным с карциносаркомой Walker 256 сопровождается разнонаправленными изменениями состояния параметров окислительного стресса как в сторону их понижения, так и повышения. Если общий уровень прооксидантной активности сыворотки крови у животных опухоленосителей имеет тенденцию к снижению, то величина антиоксидантной активности сыворотки крови возрастает, что может являться следствием активации эндогенных регуляторных систем, определяющих антиоксидантный потенциал организма.
Ключевые слова: карциносаркома Walker 256, окислительный стресс, мелатонин.
Ефремов Анатолий Васильевич — член-корреспондент РАМН, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 225-39-78, е-mail: [email protected]
Тулеутаев Мухтар Есенжанович — кандидат медицинских наук, соискатель кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», телефон контактный: 8 (383) 225-39-78
Колодин Дмитрий Леонидович — заочный аспирант кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», контактный телефон: 8 (383) 225-39-78
Сафронов Игорь Дмитриевич — доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский
государственный медицинский университет», ведущий научный сотрудник ФБГУ «Научный центр клинической и экспериментальной медицины», рабочий телефон: 8 (383) 225-39-78, e-mail: [email protected]
Овсянко Елена Владимировна — доктор медицинских наук, доцент кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 225-15-24, e-mail: [email protected]
Овсянко Яхид Умеровна — кандидат медицинских наук, ассистент кафедры анатомии человека ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 225-15-24, e-mail: [email protected]
Пахомова Юлия Вячеславовна — доктор медицинских наук, профессор кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии ГБОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет», рабочий телефон: 8 (383) 225-39-78, e-mail: [email protected]
Введение. Современный анализ литературы свидетельствует, что опухолевые процессы сопровождаются неоднозначным изменением активности окислительных реакций с участием радикалов кислорода в клетках и тканях организма. Это может быть связано с фазностью изменения антиокислительной активности липидов в процессе развития опухоли; с различием энергетики клеток при их инкубации в аэробных условиях in vitro и в условиях гипоксии, развивающейся в организме при быстром росте, например, солидных опухолей. Гетерогенность опухолей также может явиться причиной разнонаправленных изменений параметров окислительного стресса в организме.
К настоящему дню накопилось много данных, свидетельствующих об участии радикальных окислительных реакций в пролиферации, опухолевой трансформации клеток и их апоптоза [2]. Считается, что окислительный стресс средней интенсивности, вызванный супероксидным анион-радикалом и перекисью водорода, стимулирует пролиферацию, в то время как высокие концентрации этих соединений инициируют гибель клеток [7]. Один из возможных патогенетических механизмов апоптоза при канцерогенезе на фоне высокой активности окислительного стресса является нарушение функции антиоксидантных систем организма [3]. В частности, это может быть связано со снижением уровня мелатонина, механизмы воздействия которого на опухолевый рост не ограничиваются только антиоксидантным эффектом. Известно, что он может влиять на синтез и секрецию гипофизарных и половых гормонов, способен модулировать иммунный ответ и оказывать цитотоксическое влияние. Мишенью для реализации его противоопухолевых эффектов могут служить ядерные рецепторы раковых клеток [1]. Поэтому разработка и внедрение новых путей коррекции состояния окислительного стресса при канцерогенезе с использованием антиоксидантов имеет важное теоретическое и практическое значение.
Цель исследования: изучение изменения параметров окислительного стресса при введении мелатонина в организм крыс с карциносаркомой Walker 256.
Материал и методы исследования. В эксперименте использовали 55 крыс-самцов Вистар массой 180-200 г. Работу с животными проводили согласно директивам Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации. Использовали перевиваемый штамм опухоли Walker 256, поддерживаемый in vivo в лаборатории физиологической
генетики Института цитологии и генетики СО РАН (г. Новосибирск). Суспензию клеток карциносаркомы Walker 256 вводили животным в мышцу бедра (106 клеток в 0,1 мл изотонического раствора NaCl). Животные были разделены на две группы: первая — контрольная (n = 10), вторая — опытная (развитие опухоли при введении мелатонина, n = 45). Мелатонин (ICN Biomedicals Inc. USA) вводили в дозе 0,3 мг/кг внутрибрюшинно в течение 14-ти суток после имплантации опухоли.
Используемый способ моделирования искусственной общей гипертермии (ОГ) у мелких лабораторных животных [6] предполагает разогревание объекта исследования в резервуаре универсального водного термостата BWT-U, предназначенного для точного поддержания установленной температуры в диапазоне от 25 до 100 °С. Уровень ОГ, при котором прекращали разогрев животных, определялся ректальной температурой 43,5 °С (стадия теплового удара). Время разогревания каждого животного было индивидуальным, не зависело от исходной температуры тела, массы и составляло не более 17 мин.
Состояние окислительного стресса анализировали по величине прооксидантной активности (ПОА) сыворотки крови, определяемой с помощью лейкоцитарных тестов, и общей антиоксидантной активности (АОА) сыворотки крови, исследуемой методом хемилюминесценции (ХЛ) по степени торможения суммарной ХЛ светимости, запускаемой 3 % Н2О2 [4]. Полученные данные обрабатывали с использованием общепринятых методов статистики, уровень значимости различий средних величин оценивали на основании t-критерия Стьюдента для уровня достоверности p < 0,05.
Результаты исследования.При оценке влияния введения мелатонина на ПОА сыворотки крови у крыс с карциносаркомой Walker 256 было установлено (см. табл.), что этот показатель на 3-и сутки эксперимента увеличивается и в 2,5 раза превышает данные контроля (p < 0,05). Но на 7-е и 14-е сутки величина изучаемого параметра снижается, оставаясь выше контрольных величин в 1,3 и 1,4 раза соответственно (p > 0,05).
Параметры окислительного стресса у крыс с карциносаркомой Walker 256 при
введении мелатонина (M ± m)
Группы ПОА (усл. ед.) АОА (усл. ед.)
Контрольная 0,28 ± 0,003 9,60 ± 0,08
Опытная, 3-и сутки 0,60 ± 0,008* 12,48 ± 0,10*
Опытная, 7-е сутки 0,31 ± 0,004 14,60 ± 0,10*
Опытная, 14-е сутки 0,33 ± 0,004 11,52 ± 0,09
Примечание: * — достоверность различий p < 0,05 по сравнению с контрольной группой
При анализе АОА сыворотки крови у крыс с карциносаркомой Walker 256 при введении мелатонина отмечается (см. табл.), что уровень изучаемого параметра на 3-и и 7-е сутки наблюдения увеличивается в 1,3 и 1,5 раза, по сравнению с данными контрольных животных (p < 0,05). К 14-м суткам эксперимента наблюдается снижение АОА сыворотки крови у животных опытной группы.
Заключение. Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что дополнительное введение мелатонина экспериментальным животным с карциносаркомой Walker 256 сопровождается разнонаправленными изменениями состояния параметров окислительного стресса как в сторону их понижения, так и повышения. Если общий уровень ПОА
сыворотки крови у животных опухоленосителей имеет тенденцию к снижению, то величина АОА сыворотки крови возрастает, что может являться следствием активации эндогенных регуляторных систем, определяющих антиоксидантный потенциал организма.
Список литературы
1. Анисимов В. Н. Мелатонин — роль в организме, применение в клинике / В. Н. Анисимов. — СПб. : Система, 2007. — 40 с.
2. Залесский В. Н. Механизмы цитотоксических эффектов активных молекул кислорода и развитие апоптоза / В. Н. Залесский, Н. В. Великая // Соврем. проблемы токсикологии. — 2003. — № 1. — С. 11-17.
3. Зенков Н. К. Окислительный стресс. Биохимический и патофизиологический аспекты / Н. К. Зенков, В. З. Ланкин, Е. Б. Меньщикова. — М. : Наука/Интерпериодика, 2001. — 343 с.
4. Журавлев А. И. Сверхслабое свечение сыворотки крови и его значение в комплексной диагностике / А. И. Журавлев, А. И. Журавлева. — М. : Медицина, 1975. — 185 с.
5. Диагностическая ценность лейкоцитарных тестов. Определение биоцидности лейкоцитов / Д. Н. Маянский, Д. Д. Цырендоржиев, О. П. Макарова [и др.]. — Новосибирск, 1996. — 47 с.
6. Пат. 2165105 Российская Федерация. Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных / Ефремов А. В., Пахомова Ю. В., Пахомов Е. А. и др. Опуб. бюлл. 2001. — № 10.
7. Li P-F. Differential effect of hydrogen peroxide and superoxide anion on apoptosis and proliferation of vascular smooth muscle cells / P-F. Li, R. Dietz, R. von Harsdorf // Circulation. — 1997. — Vol. 96, N 10. — P. 3602-3609.
ACTIVITY OF OXIDATIVE STRESS AT EXPERIMENTAL CARCINOGENESIS AND MELATONIN ADMINISTRATION
А. V. Efremov1, М. Е. Tuleutaev1, D. L. Kolodin1, I. D. Safronov1'2, E. V. Ovsyanko1,
Y. Y. Ovsyanko1, J. V. Pakhomova1
1SBEIHPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health» (Novosibirsk c.)
FSBE «Scientific Center of clinical and experimental medicine SB RAMS» (Novosibirsk c.)
In the work indicators of activity of oxiditive stress at rats with Walker 256 carcinosarcoma are studied at development of tumoral process and melatonin introduction. The obtained data testify that additional administration of melatonin to experimental animal with Walker 256 carcinosarcoma is accompanied by multidirectional changes of state of parameters of oxiditive stress as towards their dropping, and rising. If the general level of pro-oxidative activity of blood serum at animal tumorcarrier tends to depression, the size of antioxidatic activity of blood serum increases that can be a consequence of activation of endogenic regulatory systems determining antioxidatic potential of an organism.
Keywords: Walker 256 carcinosarcoma, oxidative stress, melatonin.
About authors:
Efremov Anatoly Vasilyevich — corresponding member of the RAMS, doctor of medical sciences, professor, head of pathological physiology and clinical pathophysiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (383) 22539-78, e-mail: [email protected]
Tuleutayev Mukhtar Esenzhanovich — candidate of medical sciences, degree-seeking student of pathological physiology and clinical pathophysiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», contact phone: 8 (383) 225-39-78
Kolodin Dmitry Leonidovich — correspondence post-graduate student of pathological physiology and clinical pathophysiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», contact phone: 8 (383) 225-39-78
Safronov Igor Dmitrievich — doctor of medical sciences, professor of pathological physiology and clinical pathophysiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», leading research scientist at FSBE «Scientific Center of clinical and experimental medicine SB RAMS», contact phone: 3(383) 225-39-78, email: [email protected]
Ovsyanko Elena Vladimirovna — doctor of medical sciences, assistant professor of human anatomy chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», work phone: 8 (383) 225-15-24, e-mail: [email protected]
Ovsyanko Yakhid Umerovna — candidate of medical sciences, assistant of human anatomy chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: 8 (383) 225-15-24, e-mail: [email protected]
Pakhomova Julia Vyacheslavovna — doctor of medical sciences, professor of pathological physiology and clinical pathophysiology chair at SBEI HPE «Novosibirsk State Medical University of Ministry of Health», office phone: (383 225-39-78), e-mail: [email protected]
List of the Literature:
1. Anisimov V. N. Melatonin — role in organism, application in clinic / V. N. Anisimov. — SPb. : System, 2007. — 40 P.
2. Zalessky V. N. Mechanisms of cytotoxic effects of active molecules of oxygen and development of apoptosis / V. N. Zalessky, N. V. Velikaya // Modern toxicological problems. — 2003. — № 1. — P. 11-17.
3. Zenkov N. K. Oxidizing stress. Biochemical and pathophysiological aspects / N. K. Zenkov, V. Z. Lankin, E. B. Menshchikova. — M: Science / Interperiodika, 2001. — 343 P.
4. Zhuravlyov A. I. Superweak luminescence of blood serum and its value in complex diagnostics / A. I. Zhuravlyov, A. I. Zhuravlyov. — M: Medicine, 1975. — 185 P.
5. Diagnostic value of leukocytic tests. Definition of biocidal state of leucocytes / D. N. Mayansky, D. D. Tsyrendorzhiyev, O. P. Makarova [etc.]. — Novosibirsk, 1996. — 47 P.
6. Pat. 2165105 Russian Federation. Way of experimental modeling of the general hyperthermia at little laboratory Animals / Efremov A. V., Pakhomova J. V, Pakhomov E. A. etc. Publ. the bulletin 2001. — № 10.
7. Li P-F. Differential effect of hydrogen peroxide and superoxide anion on apoptosis and proliferation of vascular smooth muscle cells / P-F. Li, R. Dietz, R. von Harsdorf // Circulation. — 1997. — Vol. 96, N 10. — P. 3602-3609.
