Применение низкоинтенсивного электромагнитного излучения микроволнового диапазона в экспериментальной противоопухолевой терапии Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 001.5: 612.014.426: 616-08

ПРИМЕНЕНИЕ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ МИКРОВОЛНОВОГО ДИАПАЗОНА В ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ ТЕРАПИИ

© 2004 г. В.Р. Рубцов, В.А. Левицкий, Е.М. Франциянц, Е.М. Непомнящая, Е.В. Дворядкина

Radiomodifying influence of low-intensive electromagnetic radiation of radiorange on the model of Pliss lyphosarcoma is studied.

Важной задачей экспериментальной и клинической онкологии является поиск нетоксичных факторов, способных усиливать действие известных противоопухолевых агентов. В данной области перспективным является низкоинтенсивное электромагнитное излучение радиодиапазона (НИЭИРД).

Электромагнитное излучение (ЭМИ) миллиметрового диапазона способно модифицировать действие ионизирующего излучения [1]. Низкочастотное магнитное поле также обладает подобными качествами и способно усиливать повреждающий эффект известных мутагенов, таких как у-излучение [2]. Учитывая известную способность электромагнитных полей промышленных частот влиять на активность ферментов и ионных каналов [3], описанные выше эффекты отчасти объясняют радиомодифицирующий эффект магнитных полей и электромагнитных излучений на клеточном уровне.

НИЭИРД способно модифицировать и общее негативное воздействие тотального облучения организма [4].

Противоречивость получаемых исследователями результатов (с одной стороны - усиление повреждающего действия у-излучения, с другой - радиопро-текторный эффект) может зависеть не только от вариабельности самого экспериментального воздействия, но и от состояния системы организм - опухоль. Одно и то же воздействие на разных фазах опухолевого роста может привести к диаметрально противоположным результатам, если эффект от него реализуется не напрямую, а опосредованно, через собственные регуляторные системы организма [5].

Величина противоопухолевого эффекта НИЭИРД зависит от режима воздействия. Наибольшим эффектом в эксперименте обладает длительное повторяющееся воздействие [6].

Целью нашей работы явилось исследование радиомодифицирующего действия НИЭИРД как наименее изученного в данном плане, на модели перевивной опухоли - лимфосаркомы Плисса.

Методика исследований. Опыты проводились на самках беспородных белых крыс носителей лимфо-саркомы Плисса массой 120 - 160 г. Перевивку опухолей производили подкожно в область спины путем инъекционного введения опухолевой взвеси в количестве 0,5 мл в разведении 1:1 с 0,9 % раствором №С1. Животным контрольных групп вводили аналогичное количество 0,9 % №С1. Всего в эксперимент было взято 112 крыс с лимфосаркомой Плисса и 10 здоровых животных. Экспериментальная терапия начиналась в первые сутки после выхода опухолей. Семьдесят две крысы с лимфосаркомой Плисса прослежива-

лись либо до момента гибели, либо полного стойкого излечения; 40 крыс, которым была перевита лимфо-саркома Плисса, и 10 интактных животных были забиты путем декапитации на 14 день от начала экспериментальной терапии, после чего были выделены и взвешены на торсионных весах тимус, селезенка, надпочечники и опухоль. Животные были разделены на три группы. В группе А проводилось однократное локальное облучение фиксированных на доске животных на установке «АГАТ-С» в суммарной очаговой дозе (СОД) 4 Гр; в группе В осуществлялось у-облучение в СОД 4 Гр, после которого в течение пяти дней по два часа ежедневно производилось воздействие на животных электромагнитным полем диапазона

0,1—1,8 ГГц, излучаемым мультичастотным СВЧ-генератором, с плотностью потока энергии 5 мкВт/см2; в группе С были животные-опухоленосители, которым не проводилось никакого лечения (контрольная группа). Объем опухоли вычислялся по формуле Шрека. Цитологическое исследование препаратов проводилось после окраски по методу Май-Грюнвальд-Гимза. Микроскопия осуществлялась в проходящем свете на микроскопе «Бимам Р-13» при увеличении х100 и xl000 (иммерсия). Статистическая обработка велась с использованием программы «Statistical) с оценкой достоверности различия по t-критерию.

Результаты исследований. Динамика показателя среднего размера опухоли имеет однонаправленный характер в контрольной группе и заключается в его неуклонном увеличении. В опытной группе данный показатель растет в среднем до 8 сут, после чего стабилизируется. С 15 дня отмечается снижение среднего объема опухоли в опытной группе. Статистически достоверными являются различия показателей с 3 по 8 и на 15 сут после начала лечения (табл. 1).

Таблица 1

Средний объем опухоли в различные сроки наблюдения

День от начала лечения Группа Р

А В

Размер опухоли, см3 М±ш

3 1,5S±G,5 4,3791G±G ,6 G,GG6729

5 6,42±G,S 12,953S7±G,S G,GGG1G7

S 16,99±2,G 22,63421±1,4 G,G349S1

11 26,16±1,6 22,66272±1,7 G,225241

15 36,75±7,2 17,54555±3,G G,GG9264

Показатель процента торможения роста опухоли (ПТРО) на этапах противоопухолевого лечения животных с лимфосаркомой Плисса претерпевает значительные изменения (табл. 2).

Таблица 2

Торможение роста опухоли в различные сроки наблюдения, %

Группа сравнения Дни от начала лечения

З 5 S 11 15

В к А -176,S -1G1,S -З 3,2 13,3 55,7

В к С -15S,5 -4S,4 -14,4 2S,6 7G,5

С к А -7,G -36,G -16,5 -21,4 -5G,2

Если в первые восемь дней он принимает отрицательные значения, что соответствует показателям средних размеров опухоли в контрольных группах, то по мере развития опухолевого процесса в контрольной группе и реализации противоопухолевого эффекта в опытной происходит обратный процесс, заключающийся в торможении роста опухоли. В опытной группе ПТРО принимал отрицательные значения на 3 - 8 сут, однако к 11 сут он уже был равен 13,3 %, а на 15 сут составил 55,7 %. В группе А он остался отрицательным по отношению к группе С - 50,2 %. Вектор данного процесса характеризуется однонаправленностью, тенденция к уменьшению размеров опухоли по сравнению с контролем начинает прослеживаться с третьего по пятый день лечения. С 11 дня после начала воздействия коэффициент принимает положительное значение и к 15 дню увеличивается втрое по сравнению с предыдущим показателем, составляя 55,7 %.

Показатели общей кумулятивной выживаемости практически не различаются в контрольных группах, причем все животные погибли от нарастания опухолевого процесса на 20 - 22 сут. В опытной группе кривая выживаемости характеризуется более пологой формой. Следует отметить и то, что две крысы были излечены. Максимальный падеж животных в контрольных группах наблюдается к 15 сут, в то время как в опытной - к 22 - 23.

Отмечается более высокая масса тимуса в группе В по сравнению с группой А, а также более низкая масса опухоли: 6,4 против 17,1 г. Также выше (хотя и недостоверно) масса селезенки. Данные показатели в опытной группе почти не отличаются от таковых в группе практически здоровых животных. Единственным отличием между вышеуказанными группами является масса надпочечников - 47 против 26,1 мг соответственно. Последняя закономерность справедлива для всех животных-опухоленосителей, что, по-видимому, связано с развитием в организме опухоль-индуцированного стресса. Масса опухоли в опытной группе также ниже, чем в группе С: 6,4 против 17,9 г.

Цитологическое исследование мазков-отпечатков опухолей выявило в опытной группе практически полное отсутствие гиперхромии; большинство клеток имеет гипохромные ядра. Вдавление (расщепление) в ядрах, характерное для лимфосаркомы Плисса, отмечается в единичных клетках. Ядра увеличены в объеме и заполняют почти всю цитоплазму. Цитоплазма значительно сужена и ободком прилегает к ядру. Дистрофические изменения, остатки хроматина в разных участках препарата встречаются чаще, чем в контроле. Участков с малоизмененными клетками (за исключением отсутствия гиперхромии и присутствия ядрышек) мало. Данные изменения наблюдались во всех группах, в которых проводилось у-облучение (рисунок 1 а, б, в)

Морфологические изменения в лимфосаркоме Плисса под действием электромагнитного и у-излучения: а - контроль. Скопление клеток лимфосаркомы Плисса. Округлые мелкие клетки с тонким ободком базофильной цитоплазмы, крупными нормогиперхромными ядрами с четко видимыми вдавлениями (расщеплениями ядер). Встречаются «голые» атипичные ядра, дистрофично измененный хроматин, гипохромия. Ядрышки (1-2) видны в нормогипохромных ядрах. Дву-ядерные клетки встречаются редко. Окраска МГГ (Май-Грюнвальд-Гимза). Микроскопия в проходящем свете на микроскопе «Бимам Р-13» при х1000(им.);

б -воздействие ЭМИ. Скопление опухолевых клеток лимфосаркомы Плисса. Округлые мелкие клетки с тонким ободком базофильной цитоплазмы. Клеток с гиперхромными ядрами меньше, чем в контроле, расщепление ядер отмечается в большинстве клеток. Больше нормохромных ядер с ядрышками. Дистрофические изменения хроматина клеток мало отличаются от контроля. Окраска МГГ. Микроскопия при ХІ000 (им).

в -воздействие у-излучения+ЭМИ. Скопление клеток лимфосаркомы Плисса. Выраженная гипохромия ядер, расщепление ядер отмечается в единичных клетках, ядрышки - в единичных ядрах. Не встречаются клетки с гиперхромными ядрами. Окраска МГТ. Микроскопия при ХІ000 (им)

9S

Обсуждение полученных данных. В первую неделю экспериментальной терапии лимфосаркомы Плисса отмечалось неблагоприятное действие у-излучения на динамику объема опухоли, что подтверждает выводы о том, что выбранная схема у-терапии не только не тормозит развитие опухолей, но и ускоряет прогрессирование процесса. Тем показательней нивелирование данного эффекта, наблюдаемое при модификации данного воздействия НИЭИРД. Под действием ЭМИ изменялся экспоненциальный тип развития лимфосаркомы. С 8 по 11 сут размеры опухоли стабилизировались, а в дальнейшем снижались, чего не наблюдалось в контроле. После 15 сут показатели не оценивались, поскольку животные с более крупными опухолями погибают раньше, изменяя показатели среднего объема опухоли в группе в сторону уменьшения [7].

Уменьшение данного показателя в опытной группе связано с истинным уменьшением размеров опухолей и не является следствием описанной выше закономерности.

Полученный эффект мы объясняем опосредованным противоопухолевым действием НИЭИРД, а также возможным радиопротекторным действием в отношении иммунной системы. Для того чтобы подтвердить данное предположение, был проведен второй опыт. Различие показателей массы опухолей в опытной и контрольной группах (6,4 против 17,1 г) соответствовало данным, полученным ранее, и было в высокой степени достоверно (Р < 0,01). Предположение относительно радиопротекторного действия НИЭИРД в отношении органов иммунной системы подтверждается сохранением массы тимуса и селезенки в опытной группе практически на уровне кон-

Ростовский государственный университет______________

трольной группы здоровых животных. В группе А они были достоверно ниже: 235 против 480 мг (Р < 0,01) и 600 против 750 мг (Р < 0,05) соответственно. Масса надпочечников во всех группах животных с опухолями была выше, чем у здоровых крыс, что, по-видимому, отражает напряжение антистрессорных систем в ответ на неблагоприятное действие, оказываемое опухолью и у-облучением на организм хозяина.

Таким образом, из полученных экспериментальных данных следует, что низкоинтенсивное электромагнитное излучение СВЧ-диапазона обладает непрямым радиомодифицирующим действием, складывающимся из радиосенсибилизирующего - в отношении опухоли и радиопротекторного - в отношении органов иммунной системы, реализующимся на системном уровне. Эффективность данного воздействия на перевивную лимфосаркому Плисса очевидна и достаточно высока.

Литература

1. Старик AM. и др. // Цитология. 1995. Т.37, №4. С.304 -

310.

2. Lagroye I, Poncy J.L. // Int. J. Radiat. Biol. 1997. Aug. 72

(2) P.249 - 254.

3. Blank М. // Bioelectrochemistry. 2001. Mar. 53(2). P.171 -

174.

4. Губкина Е.А. и др. // Радиационная биология. Радиоэко-

логия. 1996. Т.5. №36. С.722 - 726.

5. Бахмутский Н.Г. и др. // Вопр. Онкол. 1991. Т.37. №6.

С.705 - 708.

6. Акоев И.Г. и др. // Радиационная биология. Радиоэколо-

гия. 1995. Т.35. Вып.1. С.23 - 28.

7. Эмануэль Н.М. // Кинетика экспериментальных опухо-

левых процессов. М., 1977.

15 августа 2003 г