CC BY
49
ИЗУЧЕНИЕ ХИМИОПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ ЛИКОПИНА НА МОДЕЛИ РАКА ПИЩЕВОДА, ИНДУЦИРОВАННОГО У КРЫС ^МЕТИЛ-^БЕНЗИЛНИТРОЗАМИНОМ
И.И. Басиева1, Л.З. Болиева1, А.В. Сергеев2
1ГБОУВПО «Северо-Осетинская государственная медицинская академия» Минздрава России, Россия, 362019, г. Владикавказ, ул. Пушкинская, 40; 2ФГБУ «Российский онкологический научный центр им. Н.Н. Блохина» Минздрава России, Россия, 115478, г. Москва, Каширское ш., 24
Введение. Рак пищевода занимает 6-е место в мире в структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями и характеризуется значительной территориальной вариабельностью заболеваемости.
Цель исследования — сравнительное изучение химиопрофилактической активности ликопина в отношении новообразований пищевода, индуцированных у крыс Ш-метил-Ш-бензилнитрозамином.
Материалы и методы. Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар с исходной массой 160—180 г. Новообразования пищевода индуцировали введением с питьевой водой Ш-метил-Ш-бензилнитрозамина в разовой дозе 0,5 мг/кг массы тела в 10 % растворе этилового спирта ежедневно в течение 8 нед.
Результаты. Применение ликопина в дозе 50 мг/кг массы тела приводило к статистически достоверному снижению частоты возникновения новообразований в группе животных, получавших канцероген, со 100 до 44 % (р < 0,05). Количество опухолей на одну особь в группе животных, получавших ликопин, достоверно уменьшилось в 2,4 раза (р < 0,05). Средний балл микроскопических изменений снизился под воздействием ликопина в 2,4раза (р < 0,001) по сравнению с группой животных, получавших канцероген, что свидетельствует о торможении процессов малигнизации неопластических изменений в органе-мишени. Дополнительное введение ликопина экспериментальным животным, получавшим Ш-метил-Ш-бензилнитрозамин, препятствовало формированию дисбаланса в системе перекисного окисления липидов — антиоксидантной защиты: снижению активности антиоксидантных ферментов и накоплению основного продукта перекисного окисления липидов малонового диальдегида.
Выводы. Согласно полученным на данном этапе исследований результатам, каротиноид ликопин обладает антиоксидантной и химиопрофилактической активностью.
Ключевые слова: канцерогенез, рак пищевода, химиопрофилактика, ликопин
TOMPARATIVE STUDY OF CHEMOPREVENTIVE ACTIVITY OF LYCOPENE ON EXPERIMENTAL MODEL OF ESOPHAGUS CANCER INDUCED BY N-METHYL-N-BENZYLNITROSOUREA IN RATS
I.I. Basieva', L.Z. Bolieva1, A. V. Sergeev2
1North-Ossetian State Medical Academy; 40 Pushkinskaya St, Vladikavkas, 362019, Russia; 2N.N. Blokhin Russian Cancer Research Center, Ministry of Health of Russia; 24 Kashirskoe Shosse, Moscow, 115478, Russia
Background. Cancer of the esophagus is the sixth most common malignancy worldwide and there is a remarkable variation in the incidence of esophageal cancer in different parts of the world.
Objective: The present study was designed to evaluate chemopreventive activity of lycopene on esophagus carcinogenesis induced by N-methyl-N-benzylnitrosourea in rats.
Methods. The study was conducted on male Wistar rats with body weight at the beginning 160—180g. Tumors of esophagus were induced by N-methyl-N-benzylnitrosourea in dose of 0.5 mg/kg body weight in 10 % ethanolgiven daily with drinking water during 8 weeks. Results. Lycopene given in dose of 50 mg/kg reduced incidence of tumors of esophagus from 100 % in N-methyl-N-benzylnitrosourea group to 44 % ^ < 0.05). Lycopene also inhibited tumor multiplicity, the standard end point in this tumor model 2,4 times in comparison with N-methyl-N-benzylnitrosourea group (p < 0.005). The average score of neoplastic changes decreased 2.4 times in lycopene group ^ < 0.001) and indicates inhibition of malignization of neoplastic changes in target organ. Additional feeding of N-methyl-N-benzylni-
Контакты: Басиева Инна Ислановна bolievalz@mail.ru
DOI: 10.17650/1726-9784-2016-15-2-32-35
trosourea-treated rats with lycopene preventedformation of the imbalance in lipid peroxidation — antioxidant defense system by prevention of inhibition of antioxidant enzymes and accumulation of malonic dialdehyde.
Conclusion. At this stage of our study, we can conclude that lycopene appears to be worthy of consideration as an antioxidant, and antitumor medicine.
Key words: carcinogenesis, esophagus cancer, chemoprevention, lycopene
Введение
В структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями человека рак пищевода занимает шестое место в мире, однако заболеваемость и смертность варьируют в широких пределах в зависимости от географического региона. Наиболее высокие уровни заболеваемости отмечены в северных районах Китая, Казахстане, Киргизии, Монголии, Иране, Прикаспийском регионе. В России в структуре заболеваемости рак пищевода составляет 2,5 % всех злокачественных новообразований у мужчин и 0,68 % у женщин и занимает соответственно 11-е и 18-е места, а в структуре смертности — 7-е место, при этом наиболее высокая частота наблюдается в Республике Саха, Бурятии, на Алтае, в Чеченской Республике и Чукотском автономном округе [1, 2].
Наличие эндемичных регионов и, соответственно, групп высокого риска заболеваемости плоскоклеточным раком пищевода позволяет говорить о целесообразности проведения в данной популяции мероприятий по первичной профилактике злокачественных новообразований. Учитывая имеющиеся в литературе данные о наличии у каротиноида лико-пина химиопрофилактической активности, а также данные о высокой безопасности ликопина, представляется актуальным изучение антиканцерогенной активности данного каротиноида на модели плоскоклеточного рака пищевода [3—6]. Ликопин, в отличие от бета-каротина, не превращается в ретиноиды (ретинол, ретиналь, ретиноевая кислота и др.) и обладает ярко выраженными антиоксидантными и антиканцерогенными свойствами [7, 8].
Целью нашего исследования было изучение хи-миопрофилактической активности ликопина на модели рака пищевода, индуцированного у крыс К-ме-тил-К-бензилнитрозамином (МБН).
Материалы и методы
Исследование проведено на крысах-самцах линии Вистар с исходной массой 160—180 г, полученных из вивария Пятигорского медико-фармацевтического института — филиала ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет» Минздрава России.
Животные содержались в стандартных условиях вивария при температуре 20—22 °С и естественном
световом режиме, получали стандартный рацион и без ограничений питьевую воду. После двухнедельного карантина животных делили на группы случайным образом. В контрольные и опытные группы входили половозрелые животные одного возраста, полученные одновременно из вивария, разброс по исходной массе тела составил не более 10 %. Эксперименты проводились в соответствии с действующими нормативными актами Российской Федерации [9, 10].
Новообразования пищевода индуцировали введением с питьевой водой МБН в разовой дозе 0,5 мг /кг массы тела в 10 % растворе этилового спирта ежедневно в течение 8 нед [11]. Животные были разделены на 4 группы по 25 крыс в каждой. Крысы I группы служили интактным контролем. Животные получали: во II группе только канцероген, в III группе — 10 % раствор этанола с питьевой водой, в IV группе — МБН и дополнительно с кормом ликопинсодержащую биологически активную добавку «Томатол» (ЗАО «Биопрогресс», Россия) ежедневно в дозе 50 мг/кг массы тела в пересчете на ликопин [6].
Продолжительность опыта составила 36 нед после начала введения канцерогена. Павших в ходе эксперимента и забитых по его окончании животных подвергали патологоанатомическому исследованию. Все новообразования в пищеводе, глотке и предже-лудке подсчитывали и измеряли. Отдельно фиксировали изменения в следующих отделах: глотке, верхней трети пищевода (от глотки до уровня бифуркации трахеи), средней трети пищевода (от уровня бифуркации трахеи до уровня диафрагмы), нижней трети пищевода (от уровня диафрагмы до входа в предже-лудок), собственно в преджелудке. Материал, взятый для гистологического исследования, фиксировали в 10 % растворе формалина и подвергали микроскопическому исследованию после окраски срезов гематоксилином и эозином. Эффективность модифицирующего воздействия оценивали по изменению частоты возникновения, множественности и степени малигнизации новообразований в опытных группах по сравнению с контрольной. Частоту возникновения новообразований определяли по отношению к эффективному числу животных (доживших до появления первой опухоли). Индекс множественности рассчитывали по отношению к эффективному числу крыс и числу крыс с опухолями. Микроскопические изменения в пищеводе оценивали по трехбалльной
34
Оригинальные статьи
системе: предопухолевые изменения — 1 балл, папилломы — 2 балла, рак — 3 балла [12].
Состояние системы перекисного окисления ли-пидов — антиоксидантной защиты (ПОЛ — АОЗ) оценивали по накоплению малонового диальдегида (МДА), активности каталазы (КТ), супероксиддис-мутазы (СОД) и глутатионпероксидазы (ГП) в эритроцитах [13—16].
Статистическая обработка полученных результатов выполнена с помощью программного обеспечения «^аЙБЙса 10.0». Для анализа данных использовали среднюю величину выборки (М) и ошибку средней (т). Различия считали достоверными при р < 0,05.
Результаты
Эксперимент был завершен, когда в II группе, получавшей только канцероген, пали все животные. В то же время в I группе оставались 22 крысы, или 88 % (р < 0,05), в III группе - 20 крыс, или 80 % (р < 0,05), в IV группе — 12 крыс, или 48 % (р < 0,05). К концу эксперимента средняя масса животных в группах составила 286,2 ± 6,4 г, 218,2 ± 5,2 г, 268,7 ± 5,6 г, 276,4 ± 4,6 г (р < 0,05) соответственно. До обнаружения первой опухоли в II группе дожили 23 крысы, в остальных группах — по 25 крыс.
Множественные новообразования пищевода, глотки и преджелудка развились у 100 % животных II группы; в IV группе новообразования развились у 11 крыс, или у 44 % (р < 0,05), в I и III группах новообразований не обнаружено (табл. 1). Опухоли располагались на слизистой оболочке и имели вид округлых образований диаметром 0,1—0,4 см (в единичных случаях — 0,5 см и более). Наибольшее число опухолей развивалось в пищеводе. Не было выявлено новообразований других локализаций и метастази-
рования развившихся опухолей. В группе животных, получавших ликопин, количество опухолей на одно животное достоверно снизилось в 2,4 раза (р < 0,05) При морфологическом анализе установлено, что опухоли развивались на фоне гиперплазии и (или) дис-плазии эпителия. Гистологически большинство новообразований классифицировались как папилломы. Плоскоклеточные карциномы были обнаружены у 14 (58,3 %) крыс II группы. Карциномы встречались в виде одиночных узлов до 15 мм в диаметре и имели экзофитный или инфильтративный рост. При балльной оценке микроскопических изменений получены следующие результаты (табл. 1): средний балл составил 2,6 ± 0,12 во II группе и 1,08 ± 0,04 (р < 0,001) в группе животных, получавших ликопин.
Оценка состояния системы ПОЛ—АОЗ дала следующие результаты. В группе животных, получавших канцероген, выявлено статистически достоверное повышение содержания МДА и понижение активно -сти СОД, КТ и ГП по сравнению с группой крыс интактного контроля. Дополнительное введение экспериментальным животным, получавшим МБН, ликопина препятствовало формированию дисбаланса в системе ПОЛ—АОЗ: снижению активности ан-тиоксидантных ферментов и накоплению основного продукта ПОЛ—МДА (табл. 2).
Анализ полученных данных свидетельствует о наличии у ликопина антиканцерогенной активности в отношении новообразований пищевода, индуцированных МБН, которая в условиях проведенного эксперимента проявилась в статистически достоверном снижении частоты возникновения опухолей и индекса множественности в группе животных, получавших ликопин, а также в значимом уменьшении степени малигнизации развившихся новообразований во всех опытных группах животных, что согласуется с имею-
Таблица 1. Влияниеликопина на возникновение опухолей пищевода, индуцированныху крыс Ы-метил-Ы-бензилнитрозамином
Группа, воздействие Эффективное число крыс в группе Все локализации (глотка, пищевод, преджелудок) Пищевод
Число крыс с опухолями ИМ Микроскопическая оценка, баллы Число крыс с опухолями ИМ Микроскопическая оценка, баллы
I — Интактный контроль 25 - - - - - -
II — МБН 24 24 (100 %) 7,7 ± 1,1 2,6 ± 0,12 24 (100 %) 6,9 ± 1,2 2,6 ± 0,12
III — 10 % раствор этанола 25 - - - - - -
IV — МБН + ликопин 25 11 (44 %)** 3,2 ± 0,6** 1,08 ± 0,04*** 11 (44 %)** 2,9 ± 0,5* 1,08 ± 0,04***
Примечания:*р < 0,05; **р < 0,01; ***р < 0,001 — различия с контрольной группой достоверны.
Сокращения: ИМ — индекс множественности (количество опухолей на одно животное), МБН — Ы-метил-Ы-бензилнитрозамин.
Таблица 2. Влияние ликопина на систему ПОЛ—АОЗ в крови экспериментальных животных
Группа СОД, ед/мг КТ, ед/мг ГП, ед/мг МДА, нмоль/мг
I 172,2 ± 14,3 28,4 ± 2,1 33,6 ± 3,4 8,4 ± 0,5
II 96,3 ± 7,3* 14,8 ± 1,7* 18,4 ± 2,2* 12,6 ± 0,8*
III 168,4 ± 12,2 26,4 ± 2,3 31,4 ± 3,1 8,1 ± 0,8
IV 128,2 ± 11,3** 22,6 ± 2,1** 26,4 ± 2,8** 9,4 ± 0,7**
Примечания:*р < 0,05 — различия с 1группой достоверны; **р < 0,05 — различия со Пгруппой достоверны. Сокращения: СОД — супероксиддисмутаза, КТ —каталаза, ГП — глутатионпероксидаза, МДА — малоновый диальдегид.
■
■
щимися в литературе данными о его химиопрофилак-тических свойствах. Одним из основных механизмов антиканцерогенного действия ликопина является, по-видимому, его способность препятствовать нарушению баланса в системе ПОЛ — АОЗ [3—6, 8, 17].
Заключение
Таким образом, проведенный эксперимент демонстрирует, что ликопин обладает антиканцерогенной
активностью в отношении канцерогенеза пищевода, индуцированного у крыс МБН. Учитывая благоприятное соотношение эффективности и безопасности, представляется целесообразным дальнейшее экспериментальное и клиническое изучение химиопрофи-лактической активности ликопина для определения перспектив его применения в качестве средства первичной профилактики плоскоклеточного рака пищевода у человека.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. Давыдов М.И., Ганцев Ш.Х. Онкология: учебник. 2010.
2. Полоцкий Б.Е., Тер-Ованесов М.Д., Давыдов М.И., Стилиди И.С.
Рак пищевода: современные подходы к диагностике и лечению. Русский медицинский журнал 2006;14: 1006-1010.
3. Gloria N.F., Soares N., Brand C. et al. Lycopene and beta-carotene induce cell-cycle arrest and apoptosis in human breast cancer cell lines Anticancer Res 2014;34(3): 377-1386. PMID: 24596385.
4. Kim M.J., Kim H. Anticancer effect of lycopene in fastric carcinogenesis. J Cancer Prev 2015:20(2):92-6. doi: 10.15430/ JCP.2015.20.2.92. PMID: 26151041
5. Konijeti R., Henning S., Moro A. et al. Che-moprevention of prostate cancer with lycopene in the TRAMP model. Prostate 2010;70:1547-1554. doi: 10.1002/pros.21190. PMID: 20687227
6. Luo С., Wu X.-G. Lycopene tnhances antioxidant enzyme activities and immunity function in N-Methyl-N'-nitro-N-nitrosoguani-dine-enduced gastric cancer rats. Int J Mol Sci 2011;12:3340-3351. doi: 10.3390/
ijms12053340. Epub 2011 May 23. PMID: 21686188
7. Trumbo P.R. Are there adverse effects of lycopene exposure? J Nutr 2005;135(8):2060-2061. PMID: 16046742
8. Wang Y., Ausman L.M., Greenberg A.S. et al. Dietary lycopene and tomato extract supplementations inhibit nonalcoholic steatohepati-tis-promoted hepatocarcinogenesis in rats Int
J Cancer 2010;126(8):1788-1796.
9. Приказ Минздравсоцразвития России от 23 августа 2010 г. № 708н «Об утверждении Правил лабораторной практики». Доступно на: http://www.rg.ru/2010/10/22/laborator-naya-praktika-dok.html.
10. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. Под ред. Р.У. Хабриева. М.: Медицина, 2005.
11. Болиева Л.З., Джиоев Ф.К., Коростелев С А. Ингибирующее влияние отечественного синтетического бета-каротина на возникновение у крыс опухолей пищевода, глотки и преджелудка, индуцированных ^метил-^ бензилнитрозамином. Вестник РОНЦ
им. Н.Н. Блохина РАМН 1995;6(3):21-24.
12. Гуркало В.К., Забежинский МА. Модифицирующий эффект гемитона, кофеина и этилового спирта
на канцерогенез, вызванный N-нитрозоди-этиламином. Экспериментальная онкология 1982;4(3):25-28.
13. Справочник по лабораторным методам исследования. Под ред. Л .А. Даниловой. СПб.: Питер, 2003.
14. Aebi H.E. Catalase. In: Bergmeyer H.U. (Ed.). Methods of еnzymatic фnalysis. Weinheim: Verlag Chemie, 1983: 273-286.
15. Flohe L.; Gunzler W.A. Assays
of glutathione peroxidase Meth. Enzymol 1984;105:114-121.
16. Marklund S., Marklund G. Involvement of the superoxide anion radical in the autoxidation of pyrogallol and a convenient assay for superoxide dismutase Eur J Biochem 1974;47:469-474.
17. Койбаева М.Т., Болиева Л.З., Решетникова В.В., Сергеев А.В. Влияние ликопина на возникновение опухолей печени, индуцированных
у крыс N-нитрозодиэтиламином. Российский биотерапевтический журнал 2012;11(2):26.
