CC BY
49
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 173-177
УДК: 577.15
ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ АНТИКАНЦЕРОГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ ПОЛИСАХАРИДОВ АИРА БОЛОТНОГО В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
Л.А. КОКОЕВ, Л.З. БОЛИЕВА
ГБОУ ВПО СОГМА Минздрава России, ул. Пушкинская, 40, Владикавказ, 362019, Россия
Аннотация. На 60 крысах линии Вистар изучались возможные механизмы антиканцерогенного действия полисахаридов корневища аира болотного на модели канцерогенеза печени и пищевода, индуцированного N-нитрозодиэтиламином в дозе 100 мг/л питьевой воды. Полисахариды корневища аира болотного вводились с пищей в дозе 75 мг/кг ежедневно. В ходе эксперимента выявлено влияние полисахаридов аира болотного на систему перекисного окисления липидов-антиоксидантную защиту, что проявлялось в достоверном снижении малонового диальдигида в группе животных получавших наряду с канцерогеном полисахариды аира болотного, относительно контрольной группы на I месяце эксперимента в 1,28, II-м- 1,38 и III-м- 1,4 раза, соответственно и сохранением активности ферментативного звена антиоксидантной защиты, а именно активности каталазы, на ранних сроках эксперимента соответствующих группе интактного контроля (2,76±0,115 и 2,56±0,12, соответственно) и более позднему снижению компенсаторных возможностей организма животных II группы относительно III. Полученные результаты подтверждают сведения об антиканцерогенной и антиоксидантной активности полисахаридов аира болотного и свидетельствуют о том, что нормализация системы пе-рекисного окисления липидов-антиоксидантной защиты является одним из возможных механизмов их антиканцерогенного действия.
Ключевые слова: N-нитрозодиэтиламин, полисахариды аира болотного, перекисное окисление-антиоксидантная защита.
STUDY OF POSSIBLE ANTI-CARCINOGENIC MECHANISMS OF ACTION OF POLYSACCHARIDES
CALAMUS IN THE EXPERIMENT
L.A. KOKOEV L.Z. BOLIEVA
North-Ossetian State Medical Academy, street Puskinskaya, 40, Vladikavkaz, 362019, Russia
Abstract. In 60 Wistar rats were studied the possible mechanisms of anti-carcinogenic effects of polysac-charides Calamus rhizome model of carcinogenesis liver and esophageal induced N- nitrosodiethylamin at a dose of 100 mg/l of drinking water. Polysaccharides rhizomes Calamus were administered with food at a dose of 75 mg/kg daily. The experiment showed the effect of the polysaccharides on the Calamus system pe-roxidation lipid- antioxidant protection, which was manifested in a significant decrease of MDA in the group of animals treated with the carcinogen, along with polysaccharides Calamus, relative to the control group in the experiment in the month I- 1,28, II- 1.38 and III-1.4 times, respectively, and the preservation of the activity of enzymatic chain of AOP, namely catalase activity in the early stages of the experiment corresponding to the intact control group (2,76 ± 0,115 and 2,56 ± 0,12, respectively ) and later reduce the compensatory capacity of the organism of animals of group II regarding the III. These results confirm the information about anticancer and antioxidant activity of polysaccharides and Calamus indicate that normalization peroxidation system lipid- antioxidant protection is one of the possible mechanisms of anti-cancer effect.
Key words: N-nitrosodiethylamine, polysaccharides Calamus, peroxide okislenie- antioxidant protection.
Введение. В связи с неуклонным ростом числа онкологических заболеваний разной локализации и дорогостоящим, зачастую неэф-
фективным лечением, все чаще возникает вопрос о возможностях предотвращения этой патологии. Профилактика злокачественных
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 173-177
новообразований может быть, как первичной, что подразумевает устранение или нейтрализацию воздействия неблагоприятных факторов окружающей среды и образа жизни, повыше ние неспецифической резистентности организма, так и вторичной [1]. Вторичная профилактика онкологических заболеваний или химио-профилактика, предполагает использование биологически активных веществ различной природы, способных тормозить процесс канцерогенеза на стадиях инициации, промоции или прогрессии. Развитие данного направления представляется все более актуальным в связи с неутешительным прогнозом роста заболеваемости и смертности от рака [10].
В настоящее время наиболее перспективными химиопрофилактическими средствами считаются соединения природного происхождения ввиду их низкой токсичности и, соответственно, большей безопасности в условиях длительного профилактического применения. Таковыми являются полисахариды корневищ аира болотного, которые, по данным литературы, способны повышать эффективность цитостати-ческой терапии перевиваемых опухолей, а также самостоятельно ингибировать развитие новообразований in vitro [3]. В проведенном нами ранее эксперименте выявлена способность водорастворимых полисахаридов корневищ аира болотного оказывать профилактическое действие на модели рака печени и пищевода, индуцированного N-нитрозодиэтиламином [6]. Однако, на сегодняшний день сведений о механизмах антиканцерогенного действия водорастворимых полисахаридов аира болотного недостаточно для того, что бы сделать однозначный вывод о реальных перспективах его применения с целью профилактики рака. Исходя из вышеизложенного, представляется целесообразным изучение возможных механизмов химиопрофилактическогодействия полисахаридов аира болотного.
Цель исследования - изучение влияния полисахаридов аира болотного на перекисное окисление липидов - антиоксидантную защиту в условиях экспериментального канцерогенеза печени и пищевода, индуцированного N-нитрозодиэтиламином (НДЭА).
Материалы и методы исследований. Исследование проведено на 60 крысах-самцах линии Вистар с исходной массой 170-200 г. Жи-
вотные содержались в стандартных условиях вивария при температуре 20-22°С и естественном световом режиме на стандартном рационе вивария и получали питьевую воду без ограничений. После 2-х недельного карантина животные были разделены 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 проведены в соответствии с действующими нормативными актами Российской Федерации [7,8].
Новообразования печени и пищевода индуцировали по описанной методике введением НДЭА в дозе 100 мг/л с питьевой водой ежедневно в течение 4 месяцев [2]. В качестве модификатора канцерогенеза животные получали с кормом полисахариды корневища аира болотного в дозе 75 мг/кг массы тела ежедневно, начиная с первого дня эксперимента до его окончания [3]. Все животные были разделены на 3 группы: группа I - НДЭА; группа II -НДЭА + полисахариды аира болотного; группа III - интактный контроль (п=20).
У исследуемых животных в динамике канцерогенеза, на 4, 8 и 12 неделях, после предварительной наркотизации внутрибрюшинным введением 0,1-0,15 мл тилетамина гидрохлорида и золазепама гидрохлорида ^оЫй 50, УиЬас, Франция), осуществляли забор крови (5 мл).
Для выявления возможных механизмов химиопрофилактического действия изучали состояние перекисного окисления липидов о котором судили по накоплению липидных радикалов, гидроперекисей в плазме крови и малонового диальдигида (МДА) в эритроцитах и об антиоксидантной системе - по активности ка-талазы и супероксиддисмутазы (СОД). Показатели перекисного окисления липидов и ферменты антиоксидантной системы определялись спектрофотометрически с использованием стандартных методов [5,9].
Полученные результаты обрабатывали статистически при помощи программного пакета Statistica 6.0. Для анализа данных использовали среднюю величину (М) и ошибку средней (т); различия между двумя выборками оценивали с использованием ^критерия Стьюдента. Для сравнения средних в двух независимых группах использовали тест Манна-Уитни. Критический
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 173-177
уровень значимости при проверке статистических гипотез принимали равным 0,05. Корреляционные связи оценивали с помощью коэффициента корреляций Пирсона, в расчет брали связи г>0,7.
Результаты и их обсуждение. На первом месяце эксперимента у животных I группы наблюдалось повышение уровня МДА в эритроцитах на 22,5% (р<0,001) и гидроперекисей в плазме крови на 24,6% (р<0,001), по сравнению с аналогичными показателями II группы, а от показателей III группы-на 21,4% (р<0,01) и 41,8% (р<0,01), соответственно. При этом было отмечено повышение активности ферментативного звена антиоксидантной защиты (АОЗ) у животных I группы, по сравнению активностью этих ферментов в группах II и III, что выражалось в повышении активности каталазы в 1,26 (р<0,001) и 1,35 раза (р<0,001), соответственно по группам, и активности СОД в 2,17 (р<0,001) раза, относительно II группы, соответственно и практически не менялась относительно показателей III группы (табл.).
При оценки корреляционных связей в
I группе выявлена положительная зависимость между МДА, гидроперекисями и СОД (г=1, р<0,01) и отрицательной между МДА, гидроперекисями и каталазой (г=-0,95, р<0,01); в группе
II прямая зависимость между МДА и каталазой (г=0,84, р<0,01).
Данные явления, вероятнее всего, связанны с включением компенсаторных возможностей организма животных I группы в ответ на введе-
ние повреждающего фактора (№ нитрозодиэтиламина), который провоцирует повышенное образование недоокисленных продуктов (МДА и гидроперекиси), что в свою очередь приводит к повышению активности фермента антиоксидантной защиты-каталазы.
На втором месяце эксперимента сохранялась аналогичная направленность. Уровень МДА у животных I группы на 28% (р<0,001) был выше показателей II группы и на 22,9% (р<0,001) выше показателей III группы. При этом активность ферментов, каталазы у животных I группы сохранялась высокой в 1,26 (р<0,05) и 1,46 (р<0,01) раза, относительно II и III группы соответственно, и СОД в 1,64 раза (р<0,001) относительно II группы и практически не отличалась от показателей III группы (табл.).
На втором месяце эксперимента наблюдалась отрицательная корреляционная связь между МДА и каталазой (г=-0,94, р<0,01) и положительная между гидроперекисью и каталазой (г=0,75, р=0,01) в I группе; в группе II положительная корреляционная связь выявлена между МДА и ката-лазой (г=0,68, р<0,05).
Шшца на третьем месяце
эксперимента в I группе так же наблюдалось повышение уровня МДА по сравнению со II группой, на 29,4% (р<0,001) и III на 18,8% (р<0,002), что свидетельствует об усилении процессов ПОЛ. При этом отмечено начальное напряжение в функционировании ферментативного звена антиоксидантной системы, выражающееся в снижении активности СОД в 2,7 (р<0,001) раза по сравнению с активностью на втором месяце эксперимента внутри I группы, в 1,6 (р<0,001) раза относительно II группы и в 2,62 (р<0,001) раза относительно интактного контроля, соответственно (табл.).
В эти сроки эксперимента наблюдались положительные корреляционные связи в I группе между МДА и каталазой (г=1, р<0,01) и Гидроперекисями и СОД (г=0,889, р<0,01) и отрицательные между МДА и СОД (г=-0,889, р<0,01) и гидроперекисями и каталазой (г=-1, р<0,01); во II группе по-
Показатели малонового диальдигида, гидроперекисей, активности каталазы и супероксиддисмутазы в интактной и опытных группах на разных сроках канцерогенеза
Группа Месяц МДА ГП Кат. СОД
I НДЭА I 56,56±1,69*## 6,435±0,186*## 3,48±0,02*# 63±0,5*
II 57,74±1,076*# 4,48±0,179 4,10±0,27***## 64,42±0,65*
III 54,94±0,66*#### 3,5±0,212 7,64±0,16 23,92±1,699**#
II полисахариды аира болотного + НДЭА I 43,846±1,477 4,85±0,099 2,76±0,115 28,97±0,55
II 41,7±1,97 4,48±0,24 3,24±0,2 39,37±0,679
III 38,75±2,98 4,06±0,229 6,02±0,466 37,736±2,6
III интактные I 44,46±2,159 3,749±0,706 2,56±0,12 64,42±0,65
II 44,5±1,8 4,36±0,026 2,8±0,2 64,2±0,7
III 44,56±2,0 3,9±0,4 2,78±0,19 62,7±1,117
Примечание: различия со II группой достоверны: * - р<0,001; ** - р<0,01; *** - р<0,05. Различия с III группой достоверны: # - р<0,001; ## - р<0,01; ### - р<0,05; #### - р<0,002
ВЕСТНИК НОВЫХ МЕДИЦИНСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ - 2016 - Т. 23, № 4 - С. 173-177 JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 173-177
ложительные связи выявлены между МДА, гидроперекисями и каталазой (r=0,968, р<0,01) и (r=0,886, р<0,01), соответственно.
Данные изменения ферментативной активности системы АОЗ, связаны с истощением компенсаторных возможностей организма животных получавших канцероген.
Как показано в эксперименте, новообразования начинают появляться на фоне усиления оксидативного стресса с постепенным увеличением уровня МДА и гидроперекисей в крови животных I группы и снижением активности ферментов антиоксидантной активности ката-лазы и СОД в динамике канцерогенеза, что объясняется снижением компенсаторных возможностей организма противостоять действию канцерогена.
В группе животных, получавших наряду с канцерогеном полисахариды аира болотного, подобных изменений в системе ПОЛ на ранних стадиях экспериментального канцерогенеза, не отмечено. Таким образом, можно сделать вывод, что воздействие полисахаридов аира болотного восстанавливает интенсивность реакций свободно-радикального окисления до значений соответствующих здоровому. Этот факт указывает на возможность полисахаридов аира болотного оказывать выраженный антиокси-дантный эффект, который может являться од-
Литература
1. Агаев И.Н. Онкология. 2-е издание дополненное и переработанное. СПб: «Золотая книга», 2005. 640 с.
2. Болиева Л.З., Джиоев Ф.К., Какабадзе С.А. Влияние ацетилсалициловой кислоты и целекоксиба на канцерогенез печени и пищевода, индуцированный у крыс НДЭА // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2007. Т. 143, №1. С. 93-97.
3. Гурьев А.М., Белоусов М.В., Ахмеджанов Р.Р., Юсу-бов М.С., Чурин А.А., Фомина Т.И., Карпова Г.В. Исследование влияния длительного введения водорастворимых полисахаридов аира болотного (Acoruscalamus L.) на состояние внутренних органов лабораторных животных (патоморфологические аспекты) // Бюллетень сибирской медицины. 2010. №3. С. 57-65.
ним из возможных механизмов их антиканцерогенного действия.
Также выявлена прямая корреляция между положительной динамикой системы ПОЛ-АОЗ при применении полисахаридов аира болотного и антиканцерогенной активностью препарата, которая проявлялась в снижении частоты возникновения неопластических изменений и более поздней малигнизации в тканях печени и пищевода.
Выводы. Результаты проведенного исследования показывают, что введение в рацион животных полисахаридов корневища аира болотного в дозе 75 мг/кг в сутки способствует нормализации системы перекисного окисления липидов-антиоксидантной защиты которая играет важную роль в их антиканцерогенном действии. Что подтверждено нами экспериментально на модели канцерогенеза печени и пищевода индуцированного НДЭА.
Полученные результаты подтверждают имеющиеся в литературе сведения об антиканцерогенной и антиоксидантной активности полисахаридов аира болотного [4], и могут служить основанием для последующего клинического исследования указанного соединения в качестве средства химиопрофилактики злокачественных новообразований.
References
Agaev IN. Onkologiya [Oncology]. 2-e izdanie dopol-nennoe i pererabotannoe. SPb: «Zolotaya kniga»; 2005. Russian.
Bolieva LZ, Dzhioev FK, Kakabadze SA. Vliyanie atse-tilsalitsilovoy kisloty i tselekoksiba na kantserogenez pecheni i pishchevoda, indutsirovannyy u krys NDEA [Effect of acetylsalicylic acid and tselekoksiba on the carcinogenesis of the liver and gullet, induced in rats NDEA]. Byulleten' eksperimental'noy biologii i medit-siny. 2007;143(1):93-7. Russian.
Gur'ev AM, Belousov MV, Akhmedzhanov RR, Yusu-bov MS, Churin AA, Fomina TI, Karpova GV. Issledo-vanie vliyaniya dlitel'nogo vvedeniya vodorastvori-mykh polisakharidov aira bolotnogo (Acoruscalamus L.) na sostoyanie vnutrennikh organov laboratornykh zhivotnykh (patomorfologicheskie aspekty) [Study of the influence of the prolonged introduction of the water-soluble polysaccharides of sweet flag of marshy (Acoruscalamus L.) on the state of the internal organs of laboratory animals (pathomorphological aspects)]. Byulleten' sibirskoy meditsiny. 2010;3:57-65. Russian.
JOURNAL OF NEW MEDICAL TECHNOLOGIES - 2016 - V. 23, № 4 - P. 173-177
4. Гурьев А.М. Химико-фармакологическое исследование полисахаридов высших растений и перспективы их использования в терапии злокачественных новообразований: автореферат дисс. д.ф.н. Пятигорск, 2011
5. Камышников В.А. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: Справочник. В 2 т. Т.2. Минск: Беларусь, 2003. 463 с.
6.
7. Приказ Минздравсоцразвития России № 708н от 23 августа 2010 г. «Об утверждении Правил лабораторной практики» // http://www.rg.ru/2010/10/22/laboratornaya-praktika-dok.html.
8. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ. / Под общей редакцией члена-корреспондента РАМН, профессора Р.У. Хабриева.-2-е изд., перераб. и доп. М.: ОАО «Издательство «Медицина», 2005. 832 с.
9. Справочник по лабораторным методам исследования / Под ред. Л. А. Даниловой. СПБ.: Питер, 2003. 736 с.
10. Globocan 2012: Estimated cancer incidence, mortality and prevalence worldwide in 2012. Available from: http:// globocan.iarc.fr/Pages/fact_sheets_population. aspx
Gur'ev AM. Khimiko-farmakologicheskoe issledovanie polisakharidov vysshikh rasteniy i perspektivy ikh is-pol'zovaniya v terapii zlokachestvennykh novoobrazo-vaniy [A chemically-pharmacological study of the poly-saccharides of the highest plants and prospect for their use in the therapy of the malignant new formations] [dissertation]. Pyatigorsk; 2011. Russian. Kamyshnikov VA. Kliniko-biokhimicheskaya labora-tornaya diagnostika [Clinical and biochemical laboratory diagnostics]: Spravochnik. V 2 t. T.2. Minsk: Belarus'; 2003. Russian.
Kokoev LA, Bolieva LZ, Zaks TV. Vliyanie polisakhari-dov aira bolotnogo na kantserogenez pecheni i pish-chevoda v eksperimente [Influence of the polysaccha-rides of sweet flag of marshy on the carcinogenesis of the liver and gullet in the experiment]. Vladikavkazskiy mediko-biologicheskiy vestnik. 2014;20(29):26-30. Russian.
Prikaz Minzdravsotsrazvitiya Rossii № 708n ot 23 av-gusta 2010 g. «Ob utverzhdenii Pravil laboratornoy praktiki» // http://www.rg.ru/2010/10/22/laboratornaya-praktika-dok.html. Russian.
Rukovodstvo po eksperimental'nomu
(doklinicheskomu) izucheniyu novykh
farmakologicheskikh veshchestv. / Pod obshchey redaktsiey chlena-korrespondenta RAMN, professora R.U. Khabrieva.- 2-e izd., pererab. i dop. Moscow: OAO «Izdatel'stvo «Meditsina»; 2005. Russian. Spravochnik po laboratornym metodam issledovaniya / Pod red. L.A. Danilovoy. SPB.: Piter; 2003. Russian.
Globocan 2012: Estimated cancer incidence, mortality and prevalence worldwide in 2012. Available from: http:// globocan.iarc.fr/Pages/fact_sheets_population. aspx
Кокоев Л.А., Болиева Л.З., Закс Т.В. Влияние полисахаридов аира болотного на канцерогенез печени и пищевода в эксперименте // Владикавказский медико-биологический вестник. 2014. Т.20. Выпуск 29. С. 26-30.
