CC BY
33
УДК: 577.17.049: 616.681: 612.1
Н.Е. Гельфонд, Е.В. Старкова, О.В. Шуваева, И.Е. Мичурин
ЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ОПУХОЛЕВОЙ ТКАНИ
И СЫВОРОТКИ КРОВИ
В УСЛОВИЯХ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО КАНЦЕРОГЕНЕЗА
И ЕГО КОРРЕКЦИИ
ГУ НИИ клинической и экспериментальной лимфологии СО РАМН, Новосибирск
Методом атомно-эмиссионной спектрометрии изучен элементный состав опухолевой ткани и сыворотки крови в условиях проведения экспериментального канцерогенеза и в процессе лечения животных с перевитой злокачественной опухолью яичка платиносодержа-щими препаратами (цисплатином и платисерином); сочетанием цитостатической терапии и приемом фитосорбционного комплекса — БАД к пище «Бережник». Установлены закономерности перераспределения микро-макроэлементов в опухолевой ткани и сыворотке крови в зависимости от проводимого лечения. Показано, что в опухолевой ткани яичка идет накопление Л!, Ca и Zn, К при одновременном уменьшении содержания Са, Р и Mg в сыворотке крови. Максимальные изменения в элементном составе опухолевой ткани и сыворотки крови отмечены на фоне терапии платисерином в комплексе с БАД к пище «Бе-режник»: самое высокое содержание Pt в опухолевой ткани; максимальное увеличение концентрации Fe, Zn, Р, и Са в сыворотке крови.
Ключевые слова: микроэлементы, онкология, кровь
Исследование живых организмов показало, что в их состав входит более 70 химических элементов. Элементы, содержащиеся в организме в микроколичествах, относят к группе микроэлементов. В биологии и медицине под микроэлементами принято понимать лишь ограниченную группу, а именно только те из них, которые участвуют в жизненно важных функциях и удаление или избыток которых существенно сказывается на показателях гомеостаза. В эту группу входят железо, цинк, йод, фтор, медь, марганец, кобальт, никель и т.д. Концентрация элементов в организме во многом зависит не только от поступления их в организм по пищевой цепи, но и от особенностей жизнедеятельности организмов. Исследования патологических процессов свидетельствуют о значительных изменениях в обмене и балансе микроэлементов на клеточном, тканевом и организменном уровнях [3].
В условиях развития неопластического процесса микроэлементы играют двоякую роль — с одной стороны, микроэлементы способны потенцировать противоопухолевый иммунитет, с другой стороны, многие микроэлементы активно ку-мулируются опухолевыми клетками, способствуя росту неопластических клеток. Так, например, нарушения на любом из этапов клеточного метаболизма железа могут существенно сказываться на жизнеспособности и пролиферативной активности опухолевых клеток [2].
Задачей настоящего исследования была оценка изменения концентраций химических элементов в сыворотке крови и опухолевой ткани на примере экспериментального канцерогенеза и в процессе лечения животных с перевитой злокачественной опухолью яичка: а) платиносодержащими препаратами: цисплатином и платисерином;б) цисплатином и платисерином параллельно с БАД к пище «Бережник».
БАД к пище «Бережник», разработанный в НИИКиЭЛ СО РАМН, представляет собой фито-сорбционный комплекс с выраженными адапто-генным, антиоксидантным, антиканцерогенным и цитотоксическим действиями. В состав фито-комплекса включены лекарственные растения, официально признанные врачами-онкологами и фитотерапевтами в качестве вспомогательных средств коррекции онкозаболеваний. Исследования микроэлементного состава БАД к пище «Бе-режник» показали, что этот фитосорбционный комплекс содержит не менее 30% Мп, 15% Fe, Со, Сг и 3% Са, Си и Zn от рекомендованного суточного потребления [1].
Методика. В работе использовали 120 белых беспородных мышей-самцов с исходной массой тела 18-20 г. Животные содержались в виварии в одинаковых условиях на стандартном рационе. Все эксперименты выполнены в соответствии с Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных, утвержденными
приказом Минздрава СССР № 577 от 12.08.77 г. Исследование проводили в 4 группах животных:
1) интактные животные;
2) животные с моделью злокачественной опухоли яичка;
3) животные со злокачественной опухолью яичка на фоне коррекции препаратами платины: цисплатином и платисерином;
4) животные с перевитой злокачественной опухолью яичка с коррекцией цисплатином и платисерином на фоне приема фитопрепарата БАД к пище «Бережник».
На модель создания опухолевого процесса в яичке получен патент на изобретение 2002116461/14 от 18.06.2002. В качестве противоопухолевых агентов использовали: фармакопейный препарат цисплатин и бисеринатплатина (II), условное название «платисерин». Введение цитостатиков и БАД к пище «Бережник» проводили в стадии сформированной опухоли для максимального приближения эксперимента к условиям клиники. Лекарственные препараты (цисплатин и платисерин) вводили ежедневно один раз в сутки в течение 7 дней, начиная с 8-го дня после индуцирования опухолевого процесса в правом яичке. Цисплатин и платисерин вводили в дозе 2 мг/кг веса животного, внутрибрюшин-но. БАД к пище «Бережник» экспериментальные животные получали в виде порошка, смешанного с пищей, в дозе 1,5 мг на мышь один раз в сутки, параллельно с введением цитостатиков. Сроки забора материала — 15-е сутки после перевивки злокачественной опухоли.
Количественный элементный анализ сыворотки крови и опухолевой ткани яичка проведен по 12 элементам (Л!, Zn, Fe, Mg, Pt, Ba, В, Ca, Си, Mn, Р, Sb) для контрольной и нелеченой групп и групп животных с коррекцией цитостатиками и цитоста-тиками на фоне приема фитопрепарата. Особое внимание уделяли исследованию таких элементов, как цинк, алюминий, железо, магний и платина, т.к. именно эти элементы участвуют в процессах адгезии и пенетрации опухолевых клеток к эндо-телиоцитам мишеневых органов и тканей.
Для определения химического состава опухолевой ткани и сыворотки крови животных с перевитой злокачественной опухолью яичка применяли атомно-эмиссионную спектрометрию с дуговым возбуждением спектров (ДПТ АЭС). Процедура анализа включала предварительную минерализацию пробы по способу сухого озоле-ния ^=450°С, 2,5 часа) в присутствии графитового коллектора, содержащего 4% хлористого натрия в качестве усиливающей добавки. В качестве образцов для сравнения применяли унифицированную серию на основе графитового порошка
с введенными микро- и макроэлементами. Для контроля правильности результатов анализа использовали метод варьирования навески. Данные по определению химического состава приведены в таблицах 1,2.
Результаты и обсуждение. Результаты количественного химического анализа показали, что за 15 суток опухолевого роста в микроэлементном составе ткани и сыворотки крови произошли следующие изменения:
1. В группе животных с моделью канцерогенеза по сравнению с интактными животными:
— в ткани яичка отмечено накопление Л1 — в 3,6, Са — в 12,84, Zn — в 1,38 раза больше, уменьшение содержания в 9 и 2,13 раза по сравнению с интактными животными отмечено для Mg и Р;
— в сыворотке крови в организме экспериментальных животных увеличения исследуемых макро- и микроэлементов не обнаружено, но отмечено уменьшение содержания Са, Р и Mg — в 1,7/1,67/1,29 раза соответственно.
2. На фоне коррекции опухолевого роста цис-платином:
— в ткани яичка сохранилось высокое содержание Л1 — больше, чем у интактных животных в 1,95 раза, но меньше по сравнению с нелеченными животными в 1,85 раза, такая же динамика отмечена для Са: увеличение в 4, 68 раза по сравнению с интактными, но уменьшение в 2,73 раза по сравнению с нелечеными животными. Значительно уменьшилось содержание Бе по сравнению с обеими группами — в 1,69 и 1,59 раза соответственно. Содержание Mg и Р также ниже по сравнению и с группой контроля, и с животными без лечения. Продолжало увеличиваться содержание Zn — в 1,74 раза больше, чем у интактных и в 1,26 раза больше, чем в группе нелеченых животных. Содержание Pt в ткани яичка в 7,25 раза больше, чем у обеих групп;
— в сыворотке крови экспериментальных животных на фоне коррекции цисплатином сохранилось высокое содержание Л1 (в 1,9 раза больше, чем в обеих сравниваемых группах), содержание Са и Mg, наоборот, низкое, достоверно не отличалось от группы нелеченых животных. Уровень Р колебался: в 1,32 раза больше, чем у нелеченых животных, но в 1,26 раза ниже, чем у интактных.
3. На фоне коррекции платисерином:
— в ткани яичка уровень Л1 оставался высоким по сравнению с интактными животными, но меньше в 1,93 раза по сравнению с нелечеными. Подобная динамика отмечена и для Са — больше в 4,88 раза, чем у интактных животных, но меньше в 2,63 раза, чем у нелеченых. Содержание Бе в опухолевой ткани заметно увеличилось и достоверно не отличалось от группы интакт-
ных животных. Содержание Mg и Р сохранялось на низком уровне (в 2,1 и 2,2 раза меньше, чем у интактных животных). Уровень Zn в опухолевой ткани оставался высоким, превышая показатель у интактных животных в 1,7 раза. Значительно (в 72,1 раза по сравнению с нелечеными животными) увеличилось в опухолевой ткани содержание Pt и больше в 9,9 раза, чем в группе с коррекцией цисплатином;
— в сыворотке крови животных на фоне коррекции платисерином сохранялся низкий уровень P, Са и Mg — соответственно в 1,45/1,43/1,31 раза меньше, чем у интактных животных. Уровень Fe, наоборот, в 1,25 раза выше, чем у интактных животных. Увеличилось содержание Pt — в 3,33 раза больше, чем у нелеченых животных и животных с коррекцией цисплатином. Следует отметить, что в группах с коррекцией цисплатином и платисерином достоверных отличий по большинству элементов не выявлено.
4. На фоне использования цисплатина + БАД к пище «Бережник»:
— в опухолевой ткани заметно уменьшилось содержание Al, достоверно не отличаясь от группы контроля. Содержание Zn и Ca высокое, выше, чем у нелеченых животных, в 1,68 раза и в 5,67 раза соответственно. На фоне использования комплексного лечения БАД «Бережник» и цисп-латина содержание в опухолевой ткани Fe, Mg и P заметно уменьшилось как по сравнению с группами контроля и группой нелеченых животных, так и по сравнению с группой животных, леченых только цисплатином. Содержание Pt высокое, в 6,5 раза больше, чем у нелеченых животных, и достоверно не отличалосьсодержания в группе с
монотерапией цисплатином;
— в сыворотке крови, наоборот, увеличилось содержание Al и Zn — соответственно в 2,6 раза и в 4,5 раза больше, чем в группе нелеченных животных. Уровень Pt достоверно не отличался от всех сравниваемых групп, за исключением группы с монотерапией платисерином. Содержание Р, Mg и Ca оставалось достоверно ниже, чем у интактных животных, и в динамике этих элементов по сравнению с монотерапией цисплатином достоверных отличий не выявлено. Уровень Fe в 1,3 раза выше, чем в группе контроля.
5. На фоне использования платисерина + БАД к пище «Бережник»:
— в ткани яичка значительно уменьшилось содержание Al — в 4,9 раза по сравнению с нелечеными животными. Уровень Ca, Fe и Mg продолжал оставаться высоким, выше, чем в группе контроля в 5,5/1,28/1,05 раза соответственно. Из всех сравниваемых групп в этой группе отмечено самое высокое содержание Pt в опухолевой ткани — 33,41 мг/кг;
— в сыворотке крови комбинированное лечение платисерином и БАД «Бережник» привело к заметному увеличению содержания Zn и особенно P и Ca по сравнению с группой нелеченых животных и группами с другими видами коррекции.
Таким образом, полученные результаты свидетельствуют об очень сложной специфике минерального и микроэлементного состава при экспериментальном опухолевом росте.
В целом тенденции изменения концентраций макро- и микроэлементов, установленные в ходе эксперимента, согласуются с литературными данными. Так, в работе [3] показано, что наибольшие
Таблица 1
Микроэлементный анализ пораженной опухолью ткани яичка (мг/кг) у животных исследуемых групп (M±m)
Микроэлемент Группы наблюдения
Интактные животные Животные с моделью злокачественной опухоли яичка
Нелеченые Коррекция цисплатином Коррекция платисерином Коррекция цисплатином +БАД Коррекция платисерином +БАД
Алюминий 7,2±0,65 26,1±1,73 14,1±0,85 13,5±0,54 7,4±0,43 5,3±0,68
Кальций 145±5,73 1863±15,9 680±5,94 708±7,86 823±9,11 801±8,67
Железо 21,2±0,83 19,9±0,76 22,5±1,54 27,6±0,94 13,6±1,03 27±0,94
Магний 123,1±5,95 64,5±2,87 40,9±5,93 58,3±4,82 21,4±7,83 130±8,92
Платина 0,4±0,05 0,4±0,07 2,9±0,05 28,8±1,95 2,6±0,94 33,4±2,56
Цинк 7,3±0,83 10,1±0,57 12,8±0,98 12,5±1,05 12,4±1,04 12,5±1,73
Фосфор 629,1±5,49 295,6±6,13 330±5,76 275,1±8,91 265,5±7,85 306,4±9,95
колебания концентраций отмечены для Zn, Л1, Бе, Mg и Р, т.е. именно тех элементов, которые в составе фосфопротеинов участвуют в процессах адгезии и пенетрации опухолевых клеток к эн-дотелиоцитам мишеневых органов и тканей. Zn, кроме того, является важным кофактором ангио-генеза растущей опухоли. В работах выявлено, что уровень Zn в плазме опухольнесущих организмов напрямую зависит от состояния самой опухоли
— рост ее характеризуется снижением содержания цинка в сыворотке, а некроз опухолевого узла, наоборот, повышением. В нашей работе концентрация Zn в сыворотке крови держалась на постоянном низком уровне, и лишь в группах с сочетанной коррекцией (цитостатики и БАД «Бережник») выявлено достоверное, значительное увеличение концентрации цинка. Подобная закономерность прослеживается и для Mg — причем наиболее выражено увеличение концентрации и в яичке, и в сыворотке крови при сочетании воздействия на опухоль платисерином и БАД «Бережник» [2].
Своеобразные изменения выявлены и для Бе
— известно, что опухоли синтезируют повышенное количество трансферрина, соответственно, содержание Бе в тканях остается нормальным или высоким, а содержание функционального железа в сыворотке крови понижается [4]. В работе показано, что при иммунотерапии опухолей происходит подавление синтеза ферритина и активизация синтеза трансферрина, что приводит к увеличению концентрации сывороточного Бе и уменьшению его тканевого депо. В нашем исследовании выявлено, что уровень Бе в сыворотке крови в динамике опухолевого роста и его коррекции не меняется, оставаясь высоким на протя-
жении всего эксперимента, а в ткани яичка максимальное уменьшение концентрации выявлено при коррекции цисплатином и в сочетании с БАД «Бережник».
Выявлено, что в динамике экспериментальной опухоли, ее коррекции цитостатическими препаратами и в комбинации с БАД к пище «Бережник» содержание Pt значительно увеличивается как в сыворотке крови, так и, особенно, в ткани яичка при коррекции платисерином. В ткани яичка также отмечено высокое содержание Ca во всех группах с коррекцией, превышая показатель у интактных животных на фоне уменьшения его концентрации в сыворотке.
Выводы. В результате проведенного исследования выявлено:
— только в группах с сочетанной коррекцией (цитостатики и БАД «Бережник») отмечено значительное увеличение концентрации Zn и Mg как в опухолевой ткани, так и в сыворотке крови;
— при сочетанной коррекции цисплатином с БАД «Бережник» зарегистрировано максимальное уменьшение концентрации железа в опухоли. Уровень железа в сыворотке крови в динамике опухолевого роста и его коррекции не меняется, оставаясь высоким на протяжении всего эксперимента;
— как в сыворотке, так и в опухолевой ткани яичка обнаружено значительное увеличение концентрации платины при сочетанной коррекции платисерином с БАД «Бережник»;
— при использовании БАД «Бережник» в сочетании с платисерином отмечена тенденция к нормализации микроэлементного статуса, т.е. концентрации основной части микроэлементов (Fe, Mg, Mn, P, Zn) в сыворотке крови поддержи-
Таблица 2
Микроэлементный анализ сыворотки крови (мг/кг) у животных исследуемых групп (M±m)
Микроэлемент Группы наблюдения
Интактные животные Животные с моделью злокачественной опухоли яичка
Нелеченые животные Коррекция цисплатином Коррекция платисерином Коррекция цисплатином +БАД Коррекция платисерином +БАД
Алюминий 0,6±0,05 0,5±0,02 0,8±0,01 0,5±0,02 1,3±0,03 0,9±0,01
Кальций 230±3,81 135±2,11 144±3,46 160±5,21 149±6,12 166±4,81
Железо 4,4±0,3 5,8±0,4 5,5±0,3 5,5±0,4 5,8±0,6 5,6±0,1
Магний 22±0,73 17±0,28 15,6±0,64 16,7±0,31 12,7±0,61 18,8±0,73
Платина 0,6±0,03 0,4±0,02 0,4±0,04 2,0±0,85 0,4±0,01 0,4±0,01
Цинк 0,8±0,08 0,8±0,03 0,9±0,04 0,8±0,03 3,6±0,01 2,1±0,02
Фосфор 77± 3,71 46±2,01 60,8±3,01 56,0±2,81 53,3±4,11 75,1±3,91
ваются в норме по сравнению с нелеченой группой животных и группами с коррекцией цитоста-тиками.
Element composition of the tumoral tissue and blood in conditions of experimental carcinogenesis and its corrections
N.E. Gelfond, E.V. Starkova, O.V. Shuvaeva, I.E. Michurin
Element composition of tumoral tissue and blood in conditions of experimental carcinogenesis and during treatment of animals with a malignant tumor of testis by preparations of platinum; a combination of citostatic therapy and supplement food «Berezhnic» were investigated by the method of atomic emission spectrometry. The dependencies of the redistribution of elements in the tumoral tissue and blood under treatment are indicated. It is shown, that in a tumoral tissue , Al, Ca, Zn and Pt were accumulated at simultaneous reduction of Са, Р and Mg contents in blood. The maximal changes in element composition of a tumoral tissue and blood were indicated with reception of «Platiserin» in a complex with supplement food «Ber-ezhnic»; maximum Pt contents in a tumoral tissue; the increase of Fe, Zn, P, and Ca concentrations in blood serum.
Литература
1. Биологически активные добавки к пище фи-тосорбционные комплексы «Бережник» и «Берегиня» как дополнительные источники минеральных веществ / Н.Е. Гельфонд, О.В. Шуваева, Е.В. Старкова и др. // Проблемы лимфологии и ин-терстициального массопереноса: Материалы научной конференции. — Новосибирск, 2004. — С. 135-139.
2. Мичурин Е.И. Регионарные лимфатические узлы яичка в норме, при экспериментальном опухолевом росте в яичке и его лечение цитостатиками и фитопрепаратом: Автореф. дис. ... к-та мед. наук / И.Е. Мичурин. — Новосибирск, 2004. — 19 с.
3. Подколзин А.А. Факторы малой интенсивности в биоактивации и иммунокоррекции / А.А. Подколзин, В.И. Донцов. — М., 1995. — 195 с.
4. Поляк-Блажи М. Роль железа в канцерогенезе, антиканцерогенный эффект соединений железа. Часть 1. Связь железа с канцерогенезом / М. Поляк-Блажи // Микроэлементы в медицине, 2002. — Т. 3, Вып. 1. — С. 20-28.
