CC BY
114
УДК 616-006-085.832
ДИНАМИКА ТРИГЛИЦЕРИДОВ И ЛИПОПРОТЕИНОВ ПЛАЗМЫ КРОВИ У КРЫС С КАРЦИНОСАРКОМОЙ Walker 256 ПОСЛЕ ОБЩЕЙ ГИПЕРТЕРМИИ
Кирилл Валерьевич МОЛОКОВ1, Игорь Ильич ХЕГАЙ2, Анатолий Васильевич ЕФРЕМОВ1
1 ГБОУ ВПО Новосибирский государственный медицинский университет Минздрава России 630091, г. Новосибирск, Красный пр., 52
2 ФГБУН Институт цитологии и генетики СО РАН 630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 10
Рост карциносаркомы Walker 256 у крыс проходит несколько стадий, различающихся по характеру метаболических процессов в организме. Целью данного исследования было проследить динамику липидного обмена у крыс в процессе роста опухоли и оценить влияние общей гипертермии на основные показатели состояния липидов крови. Эксперименты выполнены на крысах линии Wistar с карциносаркомой Walker 256. Общую гипертермию проводили согласно авторскому протоколу, патент 2165105 РФ. Липидный состав плазмы крови определяли стандартными биохимическими методами, применяемыми в лабораторной практике. Установлено, что рост опухоли Walker 256 сопровождается значительным подъемом уровня триглицеридов и липопротеинов очень низкой плотности на фоне снижения содержания липопротеинов высокой плотности. Гипертермия дополнительно усиливает сдвиг данных показателей липидного обмена в том же направлении. У крыс после общей гипертермии наблюдается увеличение количества живых особей на поздних и терминальных стадиях развития карциносарко-мы Walker 256, коррелирующее с изменением уровня триглицеридов и липопротеинов очень низкой плотности. Данный эффект может быть связан с условиями функционирования системы васкуляризации опухоли.
Ключевые слова: триглицериды, липопротеины, карциносаркома Walker 256, гипертермия, терапевтический эффект.
Рост карциносаркомы Walker 256 сопровождается биохимическими, электролитными и гормональными сдвигами, способствующими в совокупности постепенному истощению животных и летальному исходу [5-7, 9, 13]. По характеру метаболизма весь этот процесс перестройки разделяют на три стадии: тихую, или предклиническую, в первые дни роста опухоли, гиперметаболическую в течение второй недели и гипометаболическую в последующие две недели среднего срока дожития [19]. Реорганизация метаболических процессов сопровождается наработкой медиаторов неопластической кахексии и появлением в крови маркеров протеолиза тканей [8, 12, 14, 18]. Неопластические процессы, в свою очередь, энергетически тесным образом связаны с метаболизмом углеводов и липидов. Развитие и рост опухолей сопровождается системными нарушениями обмена липидов [11]. Отдельным видам рака соответствуют свои особенности изменения состава липидов крови [15, 17]. Известно, что гипертермия также существенно влияет на характер обмена липидов
[1, 3]. Нами была исследована динамика липидного состава плазмы крови у крыс на всех стадиях роста опухоли Walker 256 и реакция отдельных липидов на общую гипертермию.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Эксперименты выполнены на половозрелых самцах линии крыс Wistar с массой тела 200-250 г. Для образования солидной опухоли использовали перевиваемый штамм карциносаркомы Walker 256, поддерживаемый in vivo. Суспензию опухолевых клеток вводили шприцем в бедренную мышцу. Доза суспензии была выбрана в соответствии с литературными данными, 106 клеток на животное [16]. На следующий день после введения опухоли опытная группа крыс была подвергнута воздействию общей гипертермией в полном соответствии с авторским протоколом [2]. Далее через 1, 3, 7, 14 и 21 сутки у крыс производили забор крови (под эфирным наркозом) для количественного определения состава липи-дов в сыворотке [4]. Для сравнения в те же сро-
Молоков К.В. - аспирант кафедры патологической физиологии и клинической патофизиологии, e-mail: kmolokov@ngs.ru
Хегай И.И. - д.б.н., старший научный сотрудник
Ефремов А.В. - д.м.н., проф., чл.-кор. РАМН, зав. кафедрой патологической физиологии и клинической патофизиологии
Примечание. *** - отличие от величины соответствующего показателя интактного контроля статистически значимо при р < 0,001.
Таблица 1
Содержание липидов в сыворотке крови, ммоль/л
Группа крыс Триглицериды Холестерин липопротеинов
высокой плотности низкой плотности очень низкой плотности
Интактные без опухоли 1,15 ± 0,02 1,03 ± 0,04 0,68 ± 0,02 0,23 ± 0,02
С опухолью Walker 256 2,31 ± 0,05*** 1,02 ± 0,01 0,70 ± 0,02 0,47 ± 0,01***
ки брались крысы контрольной группы, составленной из животных, не получивших прививку опухоли Walker 256, но прошедших стандартную процедуру общей гипертермии. Были исследованы пять подгрупп опытной группы, состоящих из 20, 18, 18, 15, 12 крыс, и пять подгрупп контрольной группы, соответственно 15, 14, 13, 13, 13 крыс. Изменение численности животных в опытной группе фиксировали по состоянию на 1-й, 3-й, 7-й, 14-й и 21-й день после воздействия гипертермией. В качестве контроля для оценки летальности действия опухоли были использованы крысы, привитые опухолью Walker 256, но без последующей гипертермии. В данной группе исследовали пять подгрупп численностью 11, 10, 10, 9, 9 крыс. Отдельную группу составили 10 интактных крыс, не подвергавшихся никаким воздействиям вплоть до момента забора крови. Таким образом, всего в эксперименте было задействовано 210 крыс. Весь цикл работ с животными проводили с соблюдением принципов гуманности, изложенных в директивах Европейского сообщества (86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации всемирной медицинской ассоциации о гуманном обращении с животными 1996 года.
Статистическую обработку результатов исследования проводили, вычисляя среднее арифметическое значение (М), ошибку среднего арифметического значения (m) и представляли в виде M ± m. Различия между группами оценивали с помощью критерия Стъюдента для независимых переменных, достоверными считались результаты при р < 0,05. Связь между различными признаками в исследуемой выборке определялась с помощью корреляционного анализа величиной коэффициента корреляции Пирсона (г).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В табл. 1 приведены результаты измерения содержания триглицеридов и отдельных фракций липопротеинов на основании расчетов по количеству связанного холестерина. Данные свидетельствуют о том, что в процессе роста карци-носаркомы Walker 256 у крыс по ряду показате-
лей изменяется состав липидов крови. На 10-й день роста опухоли содержание триглицеридов (ТГ) и липопротеинов очень низкой плотности (ЛПОНП) становятся более чем в два раза выше, чем в интактном контроле. По концентрации в сыворотке крови липопротеинов низкой (ЛПНП) и высокой (ЛПВП) плотности достоверных различий не обнаружено. 10-дневный срок соответствует средней стадии опухоли и непосредственно предшествует появлению явных признаков кахексии [9]. С этой стадии начинается постепенная убыль животных вследствие летального действия опухоли. На рис. 1 показана динамика
100-, 90-
е 70-
о
0 -
я
1 60-
о
Я -
V
5040-1-1-1-1-1-1-1-1-г
0 5 10 15 20
Дни после общей гипертермии
Рис. 1. Изменение численности крыс, привитых кар-циносаркомой Walker 256, в процессе роста опухоли. 1 - контроль; 2 - опытные крысы, подвергшиеся воздействию гипертермией. Данные представлены в процентах от исходной численности подгрупп. Знаком # отмечены величины параметров, достоверно отличающиеся от величин соответствующих показателей предыдущего срока наблюдения (р < 0,01); здесь и на рис. 2 и 3 звездочкой отмечены величины параметров, достоверно отличающиеся от величин соответствующих показателей в контроле в пределах одного срока (* -p < 0,01, ** - p < 0,001)
6-|
1 S S
я"
о
«
Я
с s
Ч о s
5-
4-
3-
& §
и
2-
1-
4Ш ***** '
Ш "Sr
-1-1-1-1-1-1-г-
5 10 15
Дни после общей гипертермии
20
1,2п 1,1-
ч 1,01 0-9:
S -
m 0,8-о
et ■
а 0,7-
S -
S 0,6-
к .
ï °>5"
ч 0,4-о
ио,3; 0,20,1
Рис. 2. Содержание триглицеридов (1, 2) и липопротеинов высокой плотности (3, 4) в сыворотке крови крыс после воздействия общей гипертермией. Здесь и на рис. 3: 1 и 3 - контроль (не привитые карциносаркомой Walker 256), 2 и 4 - опытные крысы (привитые карциносаркомой Walker 256); знаком # отмечены величины параметров, достоверно отличающиеся от исходных величин соответствующих показателей (# - р < 0,05, ## - р < 0,01, ### - р < 0,001, р < 0,01)
средней численности в группах, получивших прививку опухоли Walker 256. На 14-й день количество крыс в контрольной группе уменьшается примерно на 25 % от исходного состава, и еще на столько же к 21-му дню. Выживаемость опытных крыс, подвергшихся воздействию гипертермией, достоверно выше, они погибали с отставанием по графику примерно на неделю. Улучшение выживаемости после однократной процедуры общей гипертермии у крыс, привитых опухолью, могло быть связано с дополнительными сдвигами в спектре липидов крови. Динамика содержания ТГ и ЛПВП в сыворотке крови крыс после гипертермии показана на рис. 2. Гипертермия оказывает общее стимулирующее действие на синтез ТГ, но в опытной группе это происходит в два раза
—|-1-1-1-1-1-1-1-1-1
0 5 10 15 20
Дни после общей гипертермии
Рис. 3. Содержание липопротеинов низкой (1, 2) и очень низкой (3, 4) плотности после воздействия общей гипертермией
быстрее, чем у контрольных крыс без опухоли Walker 256. Содержание ЛПВП, наоборот, в обеих группах крыс снижается, эффект проявляется сразу же на следующий день после воздействия гипертермией. Далее, в контроле с 7-го дня восстанавливается исходный уровень ЛПВП, однако в опытной группе этого не происходит. Иная динамика зарегистрирована по ЛПНП и ЛПОНП (рис. 3): содержание ЛПНП в ходе эксперимента изменяется незначительно, отдельные колебания не имеют явной закономерности, в то время как ЛПОНП реагируют на гипертермию стабильным постепенным повышением концентрации в сыворотке крови крыс обеих групп, при этом в опытной группе показатель сразу растет более выраженно, чем в контроле. Динамика ЛПОНП совпадает в целом с динамикой ТГ, при этом оба показателя коррелируют с численностью выживающих крыс в опытной группе с коэффициентами корреляции соответственно около и выше 0,5 (табл. 2). Сопоставляя рисунки 2 и 3, можно прийти к выводу, что гипертермия дополнительно усиливает возрастание содержания ТГ и ЛПОНП,
Таблица 2
Коэффициенты корреляции между средней численностью крыс и содержанием липидов
в сыворотке крови
Группа крыс Триглицериды Холестерин липопротеинов
высокой плотности низкой плотности очень низкой плотности
С опухолью Walker 256 (контрольные) -0,378 -0,096 0,449 -0,199
С опухолью Walker 256 после гипертермии -0,517 0,217 -0,017 -0,466
происходящее у крыс в процессе роста карци-носаркомы Walker 256, и предположить, что это связано с перераспределением спектра липопротеинов за счет снижения уровня ЛПВП. Данные изменения в липидном обмене могут быть задействованы в механизме терапевтического эффекта гипертермии. Достаточно вероятным может оказаться возникновение неблагоприятных условий для функционирования системы кровоснабжения опухоли после общей гипертермии [10], однако в целом зависимость онкосупрессии от особенностей липидного обмена представляется достаточно сложной и требует дальнейших исследований.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Рост карциносаркомы Walker 256 закономерно сопровождается изменением количественного состава липидов крови. Уровни ТГ и ЛПОНП двукратно повышаются на фоне некоторого снижения содержания ЛПВП и незначительного колебания концентрации ЛПНП. Общая гипертермия дополнительно усиливает в том же направлении сдвиг параметров липидного обмена, изначально происходящий при росте опухоли Walker 256. Воздействие гипертермией повышает количество живых животных на поздних стадиях роста карциносаркомы Walker 256. Динамика численности крыс коррелирует с изменением содержания ТГ и ЛПОНП после общей гипертермии.
Таким образом, общая гипертермия крыс с карциносаркомой Walker 256 снижает летальное действие опухоли. Терапевтический эффект опосредуется через усиление синтеза ТГ и ЛПОНП. Дальнейший механизм может быть связан с изменением условий васкуляризации и кровоснабжения в ткани растущей опухоли.
Исследование выполнено с использованием оборудования ЦКП «Современные оптические системы» ФГБУ «НЦКЭМ» СО РАМН в рамках ГК № 16.522.11.7057.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Горанчук В.В., Шустов Е.Б. Биохимические показатели при развитии экстремальной гипертермии // Физиол. человека. 1997. 23. (4). 98-105.
2. Пат. 2165105 РФ. Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных / А.В. Ефремов, Ю.В. Па-хомова, Е.А. Пахомов и др.; опубл. 10.04.2001.
3. Зубарева Е.В., Сеферова Р.И. Изменение ли-пидного состава тканей крыс при гипертермии разной степени // Вопр. мед. химии. 1992. (3). 50-53.
4. Камышников В.С. Справочник по клинико-биохимической лабораторной диагностике. Минск: Беларусь, 2002. 2. 464 с.
5. Boeckh-Haebisch E.M., Fernandes L.C., Ponzo-ni M. et al. Cationic and water content in blood, skeletal muscle and liver of food restricted and Walker 256 tumor-bearing rats // Cancer Res. Ther. Control. 1998. 5. 213-219.
6. Cintra-Gomes M.C., Cury L., Parreira M.R. et al. Effects of Walker 256 carcinoma on metabolic alterations during the evolution of pregnancy // Braz. J. Med. Biol. Res. 1990. 23. (9). 909-913.
7. Fernandes L.C., Machado U.F., Nogueira C.R. et al. Insulin secretion in Walker 256 tumor cachexia // Am J Physiol. 1990. 258(6). E1033-E1036.
8. Keller H., Eggli P. Protrusive activity, cytoplasmic compartmentalization, and restriction rings in locomoting blebbing Walker carcinosarcoma cells are related to detachment of cortical actin from the plasma membrane // Cell Motil. Cytoskeleton. 1998. 41. (2). 181-193.
9. Khegai I.I., Popova N.A., Zakharova L.A., Ivanova L.N. Walker 256 tumor growth in rats with hereditary defect of vasopressin synthesis // Bull. Exp. Biol. Med. 2006. 142. (3). 344-346.
10. Lushnikova E.L., Ovsyanko E.V., Nepom-nyashchikh L.M. et al. Proliferation of Walker 256 carcinosarcoma cells: effect of whole-body hyperthermia and antitumor agents // Bull. Exp. Biol. Med. 2011. 152. (1). 146-152.
11. PiresL.A., HeggR., Valduga C.J., GracianiS.R., Rodrigues D.G., Maranhao R.C. Use of cholesterol-rich nanoparticles that bind to lipoprotein receptors as a vehicle to paclitaxel in the treatment of brest cancer: pharmacokinetics, tumor uptake and a pilot clinical study 2009 // Cancer Chemother. Pharmacol. 2009. 63. (2). 281-287.
12. Rebeca R., Bracht L., Noleto G.R. et al. Production of cachexia mediators by Walker 256 cells from ascitic tumors // Cell Biochem. Funct. 2008. 26. (6). 731-738.
13. Seelaender M.C., Ambrico C., Rodrigues M.C.P.S. Hormonal alterations in Walker 256 tumor-bearing rats: possible role of calcium for the maitenance of cachexia // Cancer Res. Ther. Control. 1996. 5. (1). 29-33.
14. Spirina L.V., Bochkareva N.V., Kondakova I.V. et al. Regulation of insulin-like growth factors and NF-kappaB by proteasome system in endometrial cancer // Mol. Biol. (Mosk.). 2012. 46. (3). 452-460.
15. Tamburrini A.L., Woolcott C.G., Boyd N.F. et al. Associations between mammographic density and serum and dietary cholesterol // Breast Cancer Res. Treat. 2011. 125. (1). 181-189.
16. Vrionis F.D., Wu J.K., Qi P., Cano W.G., Cherington V. Tumor cells expressing the herpes simplex virus-thymidine kinase gene in the treatment of Walker 256 meningeal neoplasia in rats // J. Neurosurg. 1996. 84(2). 250-257.
17. Yetukuri L., Huopaniemi I., Koivuniemi A. et al. High density lipoprotein structural changes and drug
response in lipidomic profiles following the long-term fenofibrate therapy in the FIELD substudy // PloS One. 2011. 6. (8). e23589.
18. Zecchin K.G., Seidinger A.L., ChiarattiM.R. et al. High Bcl-2/Bax ratio in Walker tumor cells protects mitochondria but does not prevent H2O2-induced
apoptosis via calcineurin pathways // J. Bioenerg. Biomembr. 2007. 39. (2). 186-194.
19. Zylicz Z., Schwantje O., Wagener D.J., Folgering H.T. Metabolic response to enteral food in different phases of cancer cachexia in rats // Oncology. 1990. 47. (1). 87-91.
DYNAMICS OF SERUM TRIGLYCERIDES AND LIPOPROTEINS IN RATS WITH CARCINOSARCOMA Walker 256 AFTER GENERAL HYPERTHERMIA
Kirill Valerievich MOLOKOV1, Igor Ilyich KHEGAY2, Anatoliy Vasilyevich EFREMOV1
1 Novosibirsk State Medical University of Minzdrav of Russia 630091, Novosibirsk, Krasnyi av., 52
2 Institute of Cytology and Genetics SB RAS 630090, Novosibirsk, Akademic Lavrentiev av., 10
The growth of carcinosarcoma Walker 256 in rats passes several stages distinguishing by the nature of metabolic processes in the organism. The aim of the study was to monitor the dynamics of lipid metabolism during tumor growing and evaluate the influence of general hyperthermia on main parameters of serum lipids. Experiments were carried out on Wistar line rats with carcinoma Walker 256. General hyperthermia was conducted according to the author's protocol, patent 2165105 of the Russian Federation. Lipid content of blood serum was defined by standard biochemical methods used in the clinical practice. It was found that the growth of tumors Walker 256 is accompanied with significant increase in triglycerides and very low density lipoproteins levels on the background of reducing high density lipoproteins. Hyperthermia intensifies additionally a shift of these lipid metabolic parameters in the same direction. The increase in the alive animals amount on late and terminal stages of carcinosarcoma Walker 256 progressing in rats was revealed after general hyperthermia, the increase correlated with the change in triglycerides and very low density lipoproteins levels. The effect can be connected with functioning conditions of tumor vascular system.
Key words: triglycerides, lipoproteins, carcinoma Walker 256, hyperthermia, therapeutic effect.
Molokov K.V. - postgraduate student of the department ofpathological physiology and clinical pathophysiology, e-mail: kmolokov@ngs.ru
Khegay I.I. - doctor of biological sciences, senior researcher
Efremov A.V. - doctor of medical sciences, professor, corresponding member of the RAMS, head of the department of pathological physiology and clinical pathophysiology
