Научная статья на тему 'Оценка роли системы антиоксидантной защиты в патогенезе нарушения метаболизма у крыс с карциносаркомой Walker-256 под влиянием различных видов терапии'

Оценка роли системы антиоксидантной защиты в патогенезе нарушения метаболизма у крыс с карциносаркомой Walker-256 под влиянием различных видов терапии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

CC BY
104
49
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОТИВООПУХОЛЕВАЯ ТЕРАПИЯ / ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ЖИРОРАСТВОРИМЫХ АНТИОКСИДАНТОВ / ANTITUMOR THERAPY / DYNAMICS OF LIPID SOLUBLE ANTIOXIDANTS

Аннотация научной статьи по фундаментальной медицине, автор научной работы — Овсянко Елена Владимировна, Пахомова Юлия Вячеславовна, Дмитриева Ксения Константиновна, Игнатова Анна Вадимовна

В статье рассматривается содержание жирорастворимых антиоксидантов в сыворотке крови у крыс с линейно-неспецифической карциносаркомой Walker-256 в динамике и на фоне применения общей управляемой гипертермии, циклофосфана и мелатонина. Полученные данные позволяют заключить, что используемые в проведенных исследованиях методики противоопухолевой терапии оказывают различное влияние на динамику содержания жирорастворимых антиоксидантов в организме экспериментальных животных.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по фундаментальной медицине , автор научной работы — Овсянко Елена Владимировна, Пахомова Юлия Вячеславовна, Дмитриева Ксения Константиновна, Игнатова Анна Вадимовна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANTIOXIDATIVE PROTECTION IN METABOLISM DISORDER IN RATS WITH SARCOMA WALKER-256 AT DIFFERNT THERAPIES

The authors consider the content of lipid soluble antioxidants in blood plasma in rats with sarcoma Walker-256 in dynamics and using the controlled whole body hyperthermia, also melatonine and cyclophosphan. The data permit to conclude that anti tumor therapy influences differently on the dynamics of lipid soluble antioxidants.

Текст научной работы на тему «Оценка роли системы антиоксидантной защиты в патогенезе нарушения метаболизма у крыс с карциносаркомой Walker-256 под влиянием различных видов терапии»

ОЦЕНКА РОЛИ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ В ПАТОГЕНЕЗЕ НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА У КРЫС С КАРЦИНОСАРКОМОЙ WALKER-256 ПОД ВЛИЯНИЕМ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТЕРАПИИ

Е. В. Овсянко, Ю. В. Пахомова,

К. К. Дмитриева, А. В. Игнатова

ГОУ ВПО «Новосибирский государственный медицинский университет

Росздрава» (г. Новосибирск)

В статье рассматривается содержание жирорастворимых антиоксидантов в сыворотке крови у крыс с линейно-неспецифической карциносаркомой Walker-256 в динамике и на фоне применения общей управляемой гипертермии, циклофосфана и мелатонина. Полученные данные позволяют заключить, что используемые в проведенных исследованиях методики противоопухолевой терапии оказывают различное влияние на динамику содержания жирорастворимых антиоксидантов в организме экспериментальных животных.

Ключевые слова: противоопухолевая терапия, динамика содержания жирорастворимых антиоксидантов

Введение. Согласно современным научным взглядам, свободные радикалы играют важную роль как в инициации канцерогенеза (вызывая модификацию ДНК), так и на уровне длительно протекающей стадии промоции опухолевого роста, когда инициированная клетка постепенно приобретает фенотипические черты злокачественных клеток [9]. Экспериментальные исследования, в которых изучалась кинетика радикальных реакций при опухолевом росте, подтверждают данную гипотезу. Так было обнаружено, что свободный радикал окиси азота (N0*) способен оказывать повреждающее действие на структуру ДНК, окисляя ее основания, гидроксилируя метильную группу тимина и превращая гуанин в 8-оксипроизводное. Избыточное образование генотоксических соединений в этих условиях повышает вероятность мутации супрессорного гена р53, контролирующего апоптоз, а это, в свою очередь, повышает вероятность выживания клеток, инициированных сублетальными дозами канцерогена, которые способны в процессе воздействия промоторов и последующих фенотипических изменений дать начало злокачественному клону [1].

Считается, что канцерогенез сопровождается фазовой динамикой свободнорадикальных реакций в прогрессии опухолевого роста. Происходящие сдвиги в активности свободнорадикальных реакций тесным образом связаны с изменением содержания в тканях организма-опухоленосителя антиоксидантов [5]. Отмечено, что опухолевые ткани часто содержат более низкие концентрации свободнорадикальных соединений в сочетании с относительно высоким содержанием антиоксидантов (аскорбиновой кислоты, глютатиона) и

активностью протеинкиназы С (PKC), являющейся ключевым ферментом злокачественности [10]. Однако было показано, что а-токоферол ингибирует активность PKC вследствие предотвращения аутофосфорилирования фермента, которое является необходимым для активности или дефосфорилированием PKC протеиновой фосфатазой PP2A, которая активизируется витамином Е [13]. Среди аналогов витамина E сукцинат а-токоферола оказался мощным апоптогеном, механизм действия которого использует различные пути передачи сигналов, связанных с трансформирующим фактором роста бета, Fas и митогенактивированной протеинкиназы и сцепленный с фактором некроза опухоли лиганд Apo2 [14]. Все эти данные дают основание считать, что в развитии злокачественных опухолей большое значение имеют как характер и динамика протекания свободнорадикальных реакций, так и состояние антиоксидантной регуляторной системы. С другой стороны, использование химических и физических методов противоопухолевой терапии часто способствует увеличению интенсивности свободнорадикальных реакций в организме [4, 12]. Поэтому представляется вполне целесообразным провести исследование особенностей изменения состояния антиоксидантного потенциала на разных этапах экспериментального опухолевого роста и под влиянием современных методов терапии.

Цель исследования. Целью настоящего исследования было изучение содержания жирорастворимых антиоксидантов в сыворотке крови у крыс с линейно-неспецифической карциносаркомой Walker-256 в динамике и на фоне применения общей управляемой гипертермии, циклофосфана и мелатонина.

Материалы и методы исследования. Исследование проводили на крысах-самцах линии Вистар массой 180-200 г, полученных из вивария ЦНИЛ университета. Эксперименты были выполнены с соблюдением принципов гуманности в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ Минздрава СССР от 12.08.77). Суспензию клеток прививаемой карциносаркомы Walker-256 вводили в мышцу бедра в дозе 106 клеток, концентрация была выбрана в соответствии с рекомендациями [11]. Размеры опухоли измеряли штангенциркулем в трех взаимно перпендикулярных направлениях, и их перемножением определяли объем. Животных держали при фиксированном световом режиме (свет -темнота 12:12 с включением освещения в 8.00 и выключением в 20.00) и максимально стандартизированной окружающей температурой. Циклофосфан (Ц) вводился однократно из расчета 25 мг/кг внутрибрюшинно. Мелатонин (М)

- 0,3 мг/кг внутрибрюшинно в течение 14 суток. Разогревание крыс производилось однократно по «Способу экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных» [3] при погружении объекта исследования в горячую воду (45 °С) до уровня шеи до достижения ректальной температуры 43,5 °С (стадия теплового удара). Процедуру общей

управляемой гипертермии, введение циклофосфана и мелатонина начинали с 5х суток введения опухолевых клеток.

Экспериментальные животные были разбиты на контрольную (интактные крысы) и опытные (крысы с карциносаркомой Walker-256 в динамике и получавшие ОУГ, циклофосфан, мелатонин) группы. В каждой группе было 710 крыс. Для получения сыворотки крови их декапитировали под эфирным наркозом на 7-е и 14-е сутки экспериментальных исследований.

Содержание жирорастворимых антиоксидантов (ретинола и а-токоферола) в сыворотке крови определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [8].

Анализ данных вели на PC CPU Intel P-II 750 МГц Celeron в среде Windows по программе SPSS 16.0 и Microsoft Excel версии 1998. Тестирование параметров распределения проводилось с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. При работе с базой данных велось определение средних арифметических величин и стандартных ошибок средних арифметических (М ± m). Значимость различий средних арифметических ранжированных критериев при нормальном распределении оценивалась с помощью t - критерия Стьюдента. За достоверность различий принималось значение p < 0,05.

Результаты исследования. Рассматривая динамику содержания жирорастворимых антиоксидантов при опухолевой прогрессии следует отметить, что у крыс с карциносаркомой Walker-256 в крови уровень а-токоферола на 7-е и 14-е сутки эксперимента был на 57 и 60 % ниже, чем в контроле (p < 0,05). Аналогичная закономерность наблюдалась и для содержания ретинола, величина которого в крови крыс с карциносаркомой Walker-256 на 7-е и 14-е сутки эксперимента был на 45 и 38 % ниже, чем в контроле (p < 0,05).

Одним из перспективных направлений в противоопухолевой терапии сегодня является общая управляемая гипертермия (ОУГ) [2] . Влияние ОУГ на трансмембранный перенос и метаболизм может привести к преодолению лекарственной устойчивости и повышению иммуногенности опухоли [6]. Не являясь канцерогенным и мутагенным агентом, гипертермия может вызвать в опухоли как апоптоз, так и некроз [15], что весьма обнадеживающим представляется ее включение в схемы лечения.

На фоне применения ОУГ у крыс с карциносаркомой Walker-256 концентрация жирорастворимых антиоксидантов в сыворотке крови на протяжении всего эксперимента имела четкую тенденцию к снижению. Так, содержание а-токоферола на 7-е и 14-е сутки было в 3,3 и 3,7 раза, а ретинола в

1,3 и 2,1 раза ниже значений, определенных у интактных животных (p < 0,05). Причем уровень последнего антиоксиданта в крови у крыс с карциносаркомой Walker-256 при ОУГ на 14-е сутки был достоверно меньше, по сравнению с показателями у этих животных на 7-е сутки эксперимента (p < 0,05).

Применение циклофосфана у крыс с карциносаркомой Walker-256 также сопровождалось уменьшением содержания жирорастворимых антиоксидантов в крови. Так, на 7-е сутки эксперимента уровень а-токоферола и ретинола был ниже величин в контроле на 49 и 43 % соответственно (p < 0,05). На 14-е сутки эксперимента низкое содержание жирорастворимых антиоксидантов в крови сохранялось, что может быть связано не только с особенностями опухолевого роста, но и действием циклофосфана в организме. Известно, что метаболиты циклофосфана индуцируют перекисное окисление липидов, продукты которого нарушают структуру и функции мембран, что, в свою очередь, способствует ускоренному расходованию антиоксидантов в свободнорадикальных реакциях [9]. Поэтому обоснованным является дополнительное использование в полихимиотерапии опухолей соединений, в частности мелатонина, обладающих антиоксидантным действием. Обнаружено, что мелатонин является более эффективным ингибитором гидроксильного (*ОН) и пероксильного (ROO*) радикалов, чем глютатион и витамин Е. Он и его метаболиты (6-гидроксимелатонин) беспрепятственно проникают в клетки и защищают нуклеиновые кислоты, липиды и белки от повреждения свободными радикалами. Выявлено также, что мелатонин может ингибировать NO-синтетазу и усиливать экспрессию генов, ответственных за синтез Cu-Zn-зависимой СОД

[7].

Использование мелатонина у крыс с карциносаркомой Walker-256 приводило к сохранению на относительно высоком уровне жирорастворимых антиоксидантов в крови к 7-м и 14-м суткам эксперимента. Аналогичная закономерность наблюдалась для содержания а-токоферола в крови животных и при сочетанном использовании в терапии циклофосфана и мелатонина. Хотя со стороны содержания ретинола наблюдалось уменьшение его концентрации в крови как на 7-е, так и 14-е сутки эксперимента (p < 0,05).

Сходная закономерность в отношении изменения содержания

жирорастворимых антиоксидантов в крови животных на протяжении всего опыта наблюдалась у крыс с карциносаркомой Walker-256, получавших ОУГ, циклофосфан и мелатонин. Так, уровень а-токоферола на 7-е и 14-е сутки был на 35 и 66 %, а ретинола на 31 и 29 % ниже, чем животных контрольной группы (p < 0,05). Причем содержание а-токоферола в крови крыс с карциносаркомой Walker-256, получавших ОУГ, циклофосфан и мелатонин, на 14-е сутки было достоверно ниже, по сравнению с показателями на 7-е сутки эксперимента (p <

0,05).

Заключение. Таким образом, полученные данные позволяют заключить, что используемые в проведенных исследованиях методики противоопухолевой терапии оказывают различное влияние на динамику содержания

жирорастворимых антиоксидантов в организме экспериментальных животных. Если использование ОУГ и циклофосфана сопровождается снижением уровней а-токоферола и ретинола в крови крыс с карциносаркомой Walker-256, то

добавление мелатонина к лечению сохраняет их содержание. Следовательно, одним из перспективных путей повышения эффективности лечения злокачественных новообразований может быть сохранение высокой активности антиоксидантной регуляторной системы во внеопухолевых клетках и тканях.

Список литературы

1. Букин Ю. В. Молекулярно-биологические механизмы гастроканцерогенеза и подходы к профилактике рака желудка / Ю. В. Букин, В. А. Драудин-Крыленко // Успехи биол. химии. - 2000. - Т. 40.

- С. 329-356.

2. Гипертермия и гипергликемия в онкологии / Э. А. Жаврид, С. П. Осинский, С. З. Фрадкин. - Киев : Наук. думка, 1997. - 256 с

3. Ефремов А. В., Пахомова Ю. В., Пахомов Е. А., Ибрагимов Р. Ш. [и др.] Способ экспериментального моделирования общей гипертермии у мелких лабораторных животных. - Патент РФ № 2165105. - Бюл. № 10.

- 2001.

4. Ефремов А. В. Изменение активности перекисного окисления липидов у животных с карциносаркомой Walker-256 под влиянием различных методов лечения / А. В. Ефремов [и др.] // Вестн. новых мед. технологий. - 2008. - Т. XV, № 3. - С. 22-24.

5. Кинетика экспериментальных опухолевых процессов / Н. М. Эммануэль. - М. : Наука, 1977. - 419 с.

6. Курпешов О. К. Механизмы развития и пути преодоления химиорезистентности опухолей / О. К. Курпешов [и др.] // Рос. онкол. журн. - 2003. - № 3. - С. 50-53.

7. Мелатонин в физиологии и патологии желудочно-кишечного тракта / В. Н. Анисимов [и др.]. - М., 2000.

8. Микичур Н. И. Микрометод определения различных форм токоферола для оценки компенсаторных и патологических состояний организма / Н. И. Микичур, И. Д. Сафронов // Проблемы оценки и прогнозирования функциональных состояний организма в прикладной физиологии. -Фрунзе, 1988. - С. 238-240.

9. Окислительный стресс : патологические состояния и заболевания / Е. Б. Меньщикова [и др.]. - Новосибирск : АРТА, 2008. - 284 с.

10. Пальмина Н. П. Влияние альфа-токоферола в широком спектре концентраций (10-2 - 10-17 М) на активность протеинкиназы С. Связь с пролиферацией и опухолевым ростом / Н. П. Пальмина [и др.] // Биохимия. - 1994. - Т. 59, вып. 2. - С. 193-200.

11.Хегай И. И. Влияние экспрессии гена вазопрессина на рост карциносаркомы Walker 256 у крыс / И. П. Хегай, Н. А. Попова, Л. Н. Иванова // Генетика. - 2000. - Т. 42, № 7. - С. 993-995.

12. Эритроциты и злокачественные новообразования / В. В. Новицкий [и др.]. - Томск, 2000. - 288 с.

13.Clement S. The effect of alpha-tocopherol on the synthesis, phosphorylation and activity of protein kinase C in smooth muscle cells after phorbol 12-myristate 13-acetate down-regulation / S. Clement [et al.] // Eur. J. Biochem.

- 1997. - Vol. 246. - Р. 745-9.

14.Weber T. Vitamin E succinate is a potent novel anti-neoplastic agent with high selectivity and cooperativity with tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (Apo2 ligand) in vivo / Т. Weber [et al.] // Clin. Cancer. Res. - 2001. - Vol. 8. - Р. 863-869.

15.Yonezawa M. Hyperthermia induced apoptosis in malignant fibrous histiocytoma cell in vitro / М. Yonezawa [et al.] // International J. of Cancer.

- 1996. - Vol. 66. - 347-351.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.