CC BY
19
УДК 616-008:615:032.7:611.661-006.6
НЕКОТОРЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И АНТИОКИСЛИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ТКАНИ ОПУХОЛИ ВЕРХНЕЙ ЧЕЛЮСТИ И ЕЕ ПЕРИФОКАЛЬНОЙ ЗОНЫ
© 2004 г. Ю.С. Сидоренко, Е.М. Франциянц, Ю.В. Ульянова,
Н.Д. Черярина, Н.В. Мусиенко
On a large clinical material was demonstrated that the utilized variant of chemotherapy prevents the development of a drug resistance of tumor cells stipulated by free radical mechanisms. Besides, as a result of treatment the normalization of the antioxidant system status in a perifocal tissue that ensures also on definite time negative monitoring of growth of the tumor cells under the laws of histic monitoring of a proliferation was demonstrated.
Установлено, что имеется тесная взаимосвязь между показателями активности переокисления, метаболической активностью опухоли и цитотоксиче-ским действием противоопухолевых агентов, которая считается информативной для прогноза клинического течения рака некоторых локализаций и оценки эффективности его лечения [1-4].
Материалы и методы. Клинический материал для настоящего исследования представлен 20 больными местно-распространенным раком верхней челюсти, которые находились на лечении в отделении опухолей головы и шеи Ростовского научно-исследовательского онкологического института. Все пациенты получали на первом этапе комплексного лечения эндотуморальную аутогемохимиотерапию (АГХТ). Методика эндотуморальной АГХТ заключалась во взятии у пациента путем венепункции 5 мл крови в шприц с добавлением 5 ЕД/мл гепарина, инкубации ее с химиопрепаратами при 37 °С в течение 30 мин и последующем введении полученной смеси в опухоль верхней челюсти. При проведении эндотуморальной АГХТ использовались следующие дозы химиопрепаратов: метотрексат - 50 мг/м2; блеомицин - 60 мг/м2. Это сочетание химиопрепаратов вводилось всем больным эндотуморально в течение 5 дней.
Для доказательства предположения о том, что после биотрансформации цитостатиков, происходящей в условиях инкубации их с аутокровью, повышается эффективность химиотерапии, мы исследовали активность свободно-радикальных процессов по уровню накопления продуктов ПОЛ - диеновых конъюгатов (ДК) [5] и малонового диальдегида (МДА), содержание сульф-гидрильных групп, витаминов А и Е и антиокислительных ферментов - су-пероксиддисмутазы (СОД) и каталазы [6] в 20 образцах ткани опухолей верх-
ней челюсти больных, не подвергавшихся лечению и после АГХТ, а также соответствующей перифокальной зоны.
Результаты и обсуждение. Установлено, что до начала лечения уровень одного из начальных продуктов ПОЛ (ДК) в ткани опухоли верхней челюсти был повышен по сравнению с аналогичной интактной тканью на 38,6 %, тогда как содержание одного из конечных продуктов (МДА), напротив, было снижено на 38,7 % (табл. 1). Это сопровождалось снижением уровня в ткани опухоли общих, небелковых и белковых сульфгидрильных групп на 18,2, 28,4 и 13,3 %, соответственно, по сравнению с интактной тканью (слизистой) верхней челюсти. В ткани опухоли до начала лечения было найдено выраженное подавление активности антиокислительных ферментов (СОД и ката-лазы) на 20 % и в 3 раза соответственно по сравнению с аналогичной интактной тканью. При этом коэффициент соотношения их активности, отражающий эффективность работы естественного каскада антиокислительных ферментов, был в 2,5 раза выше нормативных показателей (табл. 1). Не обнаружено изменений в содержании витамина Е в ткани опухоли верхней челюсти до начала лечения по сравнению с интактной тканью, тогда как уровень витамина А был значительно, практически в 2 раза, снижен. Естественно, что коэффициент их соотношения, отражающий способность мембран ткани к окислению, был увеличен (табл. 1).
Таблица 1
Некоторые показатели активности ПОЛ и антиокислительной системы тканей опухоли верхней челюсти и ее перифокальной зоны до начала лечения
Исследуемый показатель Ткань
интактная опухоли перифокальной зоны опухоли
СОД (ед/г белка) 9,4 ± 0,6 7,6 ± 0,5і 8,0±0,51
Каталаза (ед/г белка) 42,1 ± 5,3 14,0 ± 2,4і 19,3 ± 3.81
Коэффициент СОД/каталаза 2,2 ± 0,3 5,4 ± 0,4і 4,1 ± 0,31,2
Витамин А (ЕД) 2,3 ± 0,2 1,2 ±0,Iі 1,2 ± ОД1
Витамин Е (ЕД) 4,8 ± 0,4 4,4 ± 0,3 4,3 ± 0,5
Коэффициент Е/А 2,1 ±0,2 3,7 ± 0,3і 3,6±0,31
Общие ЯН-группы (мкМ/г) 22,0 ± 1,3 18,0 ± 1,5і 24,0 ± 2,22
Небелковые ЯН-группы (мкМ/г) 7,0 ± 0,7 5,0 ± 0,6і 6,0 ± 0,4
Белковые ЯН-группы (мкМ/г) 15,0 ± 1,6 13,0 ±1,1 18,0 ± 1,81
ДК (нМ/г) 64,2 ±4,8 89,0 ± 6,5і 78,1 ± 5,31Д
МДА (нМ/г) 18,6 ± 1,6 11,4 ± 1,2і 14,3 ± 1,3й
Примечание. Достоверно относительно значений: 1 — в интактной ткани (р < 0,01); 2 — в опухоли (р < 0,01).
Таким образом, до начала лечения в ткани опухоли верхней челюсти отмечалась инициация свободнорадикальных процессов. Эго подтверждалось накоплением первичных продуктов ПОЛ (ДК), происходящем на фоне нарушения работы каскада антиокислительных ферментов, повышенной способности мембран ткани к окислению за счет снижения уровня витамина А, являющегося синергистом витамина Е, и, как следствие, снижением количества восстановленных форм тиолов. Вместе с тем, низкий уровень накопления МДА свидетельствует о том, что либо цепи окисления обрываются на последующих после инициации стадиях развития свободнорадикальных процессов, благодаря резерву антиокислителей, либо о том, что опухоль верхней челюсти дефектна по содержанию субстрата для образования малондиальдегида - арахи-доновой и линоленовой кислот.
После завершения курса внутриопухолевой АГХТ содержание в ткани опухоли ДК снизилось по сравнению с их количеством до лечения на 19,2 % и стало превышать показатель в интактной ткани лишь на 12 % (табл. 2). Уровень МДА повысился по сравнению с фоновым на 19,3 и стал на 27 % ниже, чем в интактной ткани. Этот факт свидетельствует в пользу предположения об изначальном недостатке субстрата для образования МДА и опровергает первое предположение о том, что сниженный уровень МДА обусловлен эффективным обрывом цепей окисления антиоксидантами. В этот срок исследования не обнаружено статистически значимых изменений количества всех видов сульфгидрильных групп и содержания витамина Е (табл. 2). Количество витамина А после лечения увеличилось на 50 %, поэтому коэффициент соотношения витаминов Е и А снизился до нормативных значений. На 20 и 13 %, соответственно, увеличилась после внутриопухолевой АГХТ активность антиокислительных ферментов (каталазы и СОД), в связи с чем снизился на 31,5 % по сравнению с фоновыми показателями коэффициент их соотношения. Этот факт свидетельствует об улучшении состояния естественного ферментативного каскада (табл. 2).
Основываясь на принципе тканевой теории злокачественного роста, согласно которой рак есть результат нарушения механизма тканевого контроля пролиферации как надклеточной системы, мы сочли целесообразным изучить состояние свободнорадикальных процессов в перифокальной зоне опухоли. Основанием для такого исследования явился и тот факт, что выявить причину нарушения тканевой системы регуляции можно исходя из представления о природе и механизме устойчивости гомеостатических систем при тех условиях и факторах, при которых происходит их нарушение.
Обнаружено, что до начала лечения в перифокальной зоне опухоли содержание ДК находилось в промежуточном положении между их содержанием в интактной ткани и ткани злокачественной опухоли: на 21,7 % выше и
12,2 % ниже соответственно (табл. 1). Содержание МДА в перифокальной зоне, напротив, было ниже, чем в интактной ткани, на 23,1 % и выше, чем в ткани опухоли, на 25,4 %. Уровень общих и белковых сульфгидрильных групп в перифокальной зоне опухоли был соответственно на 33,3 % и 38,5 % выше, чем в ткани опухоли, и достоверно не отличался от показателей в интактной ткани. Не обнаружено в перифокальной ткани до начала лечения достоверных изменений в сравнении с тканью опухоли показателей активности СОД и каталазы, а также концентрации витаминов А и Е (табл. 1).
Таблица 2
Некоторые показатели активности ПОЛ и антиокнслительной системы тканей опухоли верхней челюсти и ее перифокальной зоны после внутриопухолевой аутогемохимиотерапии
Исследуемый показатель Ткань
интактная опухоли перифокальной зоны опухоли
СОД (ед/г белка) 9,4 ± 0,6 8,6 ± 0,6 8,6 ±0,5
Каталаза (ед/г белка) 42,1 ± 5,3 22,2 ± 2,1і 35,7 ±3,22
Коэффициент СОД/каталаза 2,2 ± 0,3 3,7 ± 0,4і 2,4 ± 0,22
Витамин А (ЕД) 2,3 ± 0,2 1,8 ± 0,2і 2,2 ± 0,22
Витамин Е (ЕД) 4,8 ± 0,4 4,7 ± 0,4 4,6 ± 0,4
Коэффициент Е/А 2,1 ±0,2 2,6 ± 0,3і 2,1 ± 0,22
Общие ЯН-группы (мкМ/г) 22,0 ± 1,3 11,0 ± 0,9і 24,0 ± 2,32
Небелковые ЯН-группы (мкМ/г) 7,0 ± 0,7 4,0 ± 0,35і 8,0 ± 0,72
Белковые ЯН-группы (мкМ/г) 15,0 ± 1,6 13,0 ± 1,2і 16,0 ± 1,42
ДК (нМ/г) 64,2 ± 4,8 71,9 ± 7,1і 67,3 ± 6,82
МДА (нМ/г) 18,6 ± 1,6 11,6 ± 1,2і 16,8 ± 1,72
Примечание. Достоверно относительно значений: 1 — в интактной ткани (р < 0,01); 2 — в опухоли (р < 0,01).
После проведения внутриопухолевой химиотерапии на аутокрови уровень всех исследуемых показателей в перифокальной зоне опухоли достоверно не отличался от аналогичных в интактной ткани верхней челюсти.
Известно, что отличительным свойством окислительного метаболизма опухолевой ткани является его устойчивость к инициаторам перекисного стресса и, как следствие этого, достаточно низкий уровень продуктов ПОЛ, ответственных за фрагментацию молекулы ДК. Причиной этого явления может быть изменение характера работы системы, поддерживающей стационарный уровень природных антиоксидантов [7].
При анализе полученных результатов возникла необходимость рассмотреть характерные особенности ПОЛ и антиокислительной системы в ткани злокачественных новообразований верхней челюсти. Прежде всего это касается активности антиокислительных ферментов. Наши результаты согласуются с данными литературы о снижении активности СОД в некоторых экспериментальных опухолях и злокачественных новообразованиях человека [8, 9]. Имеются исследования, указывающие на одномоментное снижение активности СОД и каталазы в ткани опухоли легкого по сравнению с активностью этих ферментов в окружающей ткани [8, 10].
Возможно, снижение активности антиокислительных ферментов зависит от активации протеаз, способствующих их протеолитическому расщеплению, так как известно, что активность СОД коррелирует с протеолитическим процессингом [11].
В последнее десятилетие появились работы, указывающие на то, что в ткани опухолей, устойчивых к повреждающему действию противоопухолевых препаратов, отмечается повышение активности СОД, каталазы, тиолза-висимых пероксидаз и количества тиолов [1, 2 ,12]. Как известно, опухоли верхней челюсти традиционно считаются малочувствительными к действию цитостатиков. Причинами нечувствительности ткани опухоли к действию химиопрепаратов являются:
- фармакокинетическая, связанная с особенностью распределения цитостатика;
- физиологическая, связанная со скоростью роста опухоли;
- клеточная [13], включающая в себя и биохимические механизмы, связанные со свободнорадикальными процессами [14].
Хорошо известно, что у раковых клеток при экспозиции с химиопрепаратами, индуцирующими образование свободных радикалов, в частности, с блеомицином, как правило, развивается резистентность. Есть основания считать, что одним из факторов, способствующих развитию клеточной резистентности к цитостатикам, является повышение антиоксидантного статуса клеток опухоли [12]. Выявленные нами активность антиокислительных ферментов и концентрации сульфгидрильных групп и витамина Е свидетельствуют о том, что первоначально относительная устойчивость указанных опухолей к блеомицину не зависела от антиоксидантного статуса их клеток. С другой стороны, после проведения внутриопухолевой химиотерапии блеомицином, преинкубированным с аутокровью, в опухоли не обнаружено увеличения антиоксидантного потенциала, что могло бы отражать активацию компенсаторного и регуляторного механизмов развития антиапоптотической программы на введение блеомицина, вызывающего окислительный стресс. То есть в отличие от системного применения блеомицина используемый нами вид химиобиотерапии предотвращает развитие обусловленной свободноради-
67
кальными механизмами лекарственной резистентности клеток опухоли. К положительным моментам такого вида химиотерапии следует отнести увеличение в клетках опухоли содержания витамина А, обладающего противоопухолевым действием, которое связывают с его влиянием на дифференцировку клеток эпителия [15]. В связи с этим витамин А рекомендуют добавлять в схему химиолучевого лечения больных с опухолями головы и шеи.
И, наконец, несомненный интерес в плане выяснения возможного механизма действия внутриопухолевой АГХТ представляют результаты изучения свободнорадикальных и антиокислительных процессов в тканях перифокаль-ной зоны опухоли. До начала лечения состояние этих систем, вероятно, было обусловлено развитием в перифокальной зоне воспалительного процесса, который, как известно, сопровождается активной пролиферацией клеток. Следовательно, логично ожидать нарушения механизма тканевого контроля пролиферации опухолевой ткани со стороны перифокальной зоны как над-клеточной системы. Нормализация после проведенной внутриопухолевой АГХТ показателей свободнорадикальных процессов в ткани, прилежащей к очагу злокачественного роста, способствует восстановлению межклеточных взаимодействий и ограничивает на какой-то период распространения опухоли.
Литература
1. Барабой В.А., Зинченко В.А. И Журн. Академии медицинских наук Украины. 1999. Т. 5. № 3. С. 453-469.
2. КороткинаР.Н. и др. //Рос. онкол. журн. 1999. № 2. С. 21-24.
3. Князева М.В. и др. II Экспериментальная онкология. 2000. № 22. С. 280.
4. Frommel Т.О., ZarlingE.J. //Med. Hypotheses. 1999. Vol. 52. № 1. P. 27-30.
5. Копылова Т.Н. Клеточная и субклеточная экспериментальная патология печени. Рига, 1982.
6. КоролюкМ.А. и др. //Лаб. дело. 1988. № 1. С. 16-18.
7. Палъмина Н.П. // Свободные радикалы и антиоксидаты в химии и биологии: Юб. конф., посвященная 85-летию ак. Н.М. Эммануэля. М., 2000.
8. JarugaP. et al. //FEBS Lett. 1994. Vol. 341. № 1. P. 59-64.
9. Ray S., Chakrabarti P. // Indian J. Exp. Biol. 1999. Vol. 37. № 5. P. 439-443.
10. GulG. etal.ll Cancer Lett. 1996. Vol. 103. №2. P. 233-239.
11 .Bianchi M.S. et al. // Cancer Genet, and Cytogenet. 1992. Vol. 59. № 1. P. 26-29.
12. Калинина E.B. и др. II Вопросы онкологии. 2001. Т. 47. № 5. С. 595-600.
13. Барышников А.Ю. // Экспериментальная онкология. 2000. № 22. С. 85.
14. Саприн А.Н. и др. // Успехи биологической химии. 1996. Т. 36. С. 213-265.
15. Bhattacharya P.C. // Curr. Sci. 1996. Vol. 71. № 7. P. 501-502.
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт 26 марта 2004 г.
