CC BY
9
© И.И. Антонеева, О.С. Воронова, Т.В. Абакумова, Д.Р. Долгова, С.О. Генинг, 2013
УДК 616.15-092-074:615.831.7
редокс-зависимые процессы в эритроцитах больных раком шейки матки после фемтосекундного лазерного облучения
и.и. Антонеева, о.с. Воронова, т.В. Абакумова, Д.р. Долгова, с.о. Генинг
Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск
redox-dependent processes in the erythrocytes of cervical cancer patients after femtosecond laser irradiation
I.I. Antoneeva, O.S. Voronova, T.V. Abakumova, D.R. Dolgova, S.O. Gening
Ulyanovsk State University, Ulyanovsk
реферат. Оценивали влияние различных доз фемтосекундного лазерного излучения на редокс-зависимые процессы и ригидность мембраны эритроцитов на различных клинических стадиях рака шейки матки. Установили значимое увеличение уровня малонового диальдегида после облучения эритроцитов доноров и больных на Ib—IIa стадиях заболевания при плотностях потока энергии 0,1; 0,29 и 0,96 Дж/см2. Активность антиоксидантных ферментов: супероксиддисмутазы, катала-зы и глутатионредуктазы при облучении эритроцитов доноров значимо не изменялась. Изменения активности ферментов в эритроцитах больных РШМ зависели от дозы облучения и клинической стадии заболевания. Ригидность мембраны эритроцитов доноров и больных раком шейки матки возрастает после фемтосекундного лазерного облучения. Ключевые слова: эритроциты, рак шейки матки, фемтосекундное лазерное излучение, ригидность мембраны, редоксза-висимые процессы.
Abstract. The effect of different doses of the femtosecond laser radiation on redox-dependent processes and rigidity of the membrane of red blood cells in different clinical stages of cervical cancer was evaluated. A significant increase in MDA after irradiation of donors' and patients' at Ib-IIa stages of the disease red blood cells in the energy flux density of 0.1, 0.29 and 0.96 J / cm I was established. Activity of antioxidant enzymes: superoxide dismutase, catalase and glutathione reductase after irradiation of donor erythrocytes was not significantly changed. Changes in the activity of the enzymes in red blood cells of cervical cancer patients were dependent on the radiation dose and clinical stage of the disease. The rigidity of the membrane of donors' and cervical cancer patients' red blood cells increases after the femtosecond laser irradiation.
Key words: erythrocytes, cervical cancer, femtosecond laser radiation, membrane rigidity, redox-dependent processes.
Использование новых лазерных технологий, в основе которых лежит фотодеструктивное и фотохимическое действие света, представляется сегодня перспективным в диагностике и лечении онкологических заболеваний [1, 2]. Для фемтосекундного лазерного излучения характерны малая длительность и высокая интенсивность импульса. Фемтосекундное лазерное излучение (ФСЛИ) способно вызывать гибель клеток. Причины при этом могут быть различными: от повреждения генетического аппарата клетки до коагуляции белков.
В медицине эти лазеры используются еще достаточно редко, в основном, в качестве голографиче-
ского пинцета или скальпеля [3]. Нашими исследованиями на мышах с РШМ-5 показана возможность снижения удельного объема паренхимы и возрастания удельного объема некрозов в опухоли после ФСЛИ. Существует мнение, что использование этих лазеров в онкологии, видимо, потребует увеличения дозы излучения [4].
Рак шейки матки (РШМ) — одна из актуальных проблем онкогинекологии. По данным ВОЗ, ежегодно в мире выявляется около 500 тысяч новых случаев и более 270 тысяч женщин умирает от РШМ [5]. Лазерный способ фотохимической деструкции опухолей находит все более широкое применение. В связи с вы-
антонеева и.и. исоавт. Редокс-зависимые процессы в эритроцитах больных раком шейки матки .,
61
шеизложенным представляется актуальным изучение функционального состояния эритроцитов организма-опухоленосителя на разных стадиях канцерогенеза после ФСЛИ.
Цель исследования. Оценить редокс-зависимые процессы в эритроцитах больных РШМ после воздействия с различной плотностью потока энергии ФСЛИ.
Материал и методы
Объектом исследования послужили эритроциты периферической крови 109 больных РШМ, подвергшихся обследованию в гинекологическом отделении Ульяновского областного клинического онкологического диспансера и находившихся на Ia (начальный процесс), Ib—2a (местно-ограниченный процесс), 2b—4 (распространенный процесс) стадиях по FIGO, и 15 доноров.
Облучение эритроцитов проводили в пластиковых кюветах фемтосекундным (ФС) лазером, являющимся совместной разработкой Научного центра волоконной оптики РАН и Ульяновского государственного университета (длительность импульса 100 фс; средняя мощность 1,25 мВт; пиковая мощность 6 кВт). Облучение производилось в течение 1, 3, 5, 10 минут на расстоянии 3 и 5 см, В итоге, дозы облучения составили 0,10; 0,27; 0,29; 0,48; 0,81; 0,96; 1,35; 2,7 Дж/см2.
Для оценки системы «перекисное окисление ли-пидов — антиоксиданты» (ПОЛ-АО) в эритроцитах определяли уровень малонового диальдегида (МДА) в тесте с тиобарбитуровой кислотой, а также активность ферментов системы антиоксидантной защиты: каталазы, глутатион-Б-трансферазы (ГТ) и суперок-сиддисмутазы (СОД).
-n-lt-ii —
Рис. 1. Уровень МДА в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro
Примечание: * — данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р <0,05
Статистическая значимость полученных результатов оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Различия между группами считали достоверными при р <0,05.
Результаты и обсуждение
В результате проведенных исследований было установлено, что облучение фемтосекундным лазером in vitro эритроцитов доноров и больных РШМ приводит к достоверному дозозависимому увеличению уровня МДА в эритроцитах доноров при плотностях потока энергии (энергетических дозах) 0,96; 1,35 и 2,7 Дж/см2, не вызывая значимых изменений при облучении с использованием меньших плотностей потока энергии (рис. 1). Значимое увеличение уровня МДА в эритроцитах больных РШМ после ФСЛИ обна-
Таблица 1. Активность ГТ в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro
Еср., Дж/см2
Стадия РШМ Контроль 0,1 0,27 0,29 0,48 0,8 0,96 1,35 2,7
Доноры,п=12 0,131±0,015 0,14±0,032 0,126±0,026 0,121±0,025 0,14±0,025 0,136±0,021 0,126±0,017 0,126±0,017 0,136±0,018
Ia, п=12 0,2±0,016 0,161±0,006* 0,169±0,006 0,160±0,012* 0,152±0,012* 0,185±0,008 0,177±0,027 0,185±0,016 0,185±0,006
Ib—2a, n=12 0,162±0,018 0,149±0,02 0,155±0,02 0,145±0,019 0,147±0,047 0,157±0,017 0,152±0,019 0,147±0,018 0,149±0,015
2b—4, n=12 0,26±0,084 0,243±0,098 0,243±0,077 0,234±0,098 0,252±0,09 0,243±0,082 0,226±0,06 0,252±0,068 0,295±0,078
Примечание: * — данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р <0,05
Таблица 2. Активность СОД в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro
Еср., Дж/см2
Стадия РШМ Контроль 0,1 0,27 0,29 0,48 0,8 0,96 1,3S 2,7
Доноры,n=12 0,827±0,121 G,8S2±G,14G 0,822±0,233 G,S11±G,2G6 G,6S1±G,194 G,S48±G,2 0,734±0,239 G,78±G,216 G,741±G,143
Ia, n=12 1,3S±0,234 G,78±G,GS3* 1,16±G,24S 1,29±0,23 1,31±0,487 1,G1±G,2S7 1,4±0,146 G,76±G,139* 1,19±G,G7S
Ib—2a, n=12 0,773±0,096 1,48±0,103* 1,3S±G,G84* 1,2S±G,G46* 1,62±0,089* 0,863±0,094 1,8S±G,136* 1,S6±G,G72* 1,SS±G,1G7*
2b—4, n=12 1,3S±0,262 1,18±0,167 G,48±G,G2S* 1,23±0,063 0,97±0,282 1,18±0,167 G,816±G,168* G,82±G,G14* G,7S±G,149*
Примечание: * — данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р <0,05
руживается только на стадии Ib—2a при плотностях потока энергии 0,1; 0,29; 0,96 Дж/см2 (рис. 1).
Показатели антиоксидантной системы (АОС) в эритроцитах больных РШМ на разных стадиях при облучении фемтосекундным (ФС) лазером имеют разнонаправленную динамику. При этом не наблюдается достоверных изменений в уровне антиоксидантных ферментов в эритроцитах доноров после облучения ФС лазером в любых дозах (табл. 1, 2, 3). Уровень ГТ достоверно снижается при облучении эритроцитов в дозах 0,1; 0,29 и 0,48 Дж/см2 на стадии заболевания Ia (табл. 1).
Активность СОД в эритроцитах больных РШМ на стадии Ia и IIb—IV снижается и возрастает на стадии Ib—IIa при облучении практически всеми дозами, но с разной степенью выраженности (табл. 2).
Активность каталазы эритроцитов больных РШМ под воздействием ФСЛИ на кровь in vitro изменяется только на стадиях Ia и Ib—2a. Маленькие дозы приводят к увеличению активности фермента относительно контрольных образцов, дозы свыше 0,48 Дж/см2 снижают активность каталазы в эритроцитах больных РШМ (табл. 3).
Таблица 3. Активность каталазы в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro
Еср., Дж/см2
Стадия РШМ Контроль 0,1 0,27 0,29 0,48 0,8 0,96 1,3S 2,7
Доноры,n=12 G,116±G,G26 G,122±G,G31 G,G92±G,G1 G,G87±G,G17 G,G9±G,G1S G,1G1±G,GG9 G,G7S±G,G13 G,G94±G,G11 G,G82±G,G1S
Ia, n=12 G,1G3±G,G11 G,137±G,G4* G,12S±G,G1* G,G91±G,G2 G,G62±G,GG9* G,G9±G,G13 G,12S±G,G26 G,1GS±G,G2 G,G77±G,G11*
Ib—2a, n=12 0,084±0,007 G,112±G,G31 G,13±G,G3S* G,132±G,G3S* 0,073±0,013 G,G6±G,GG9* G,1GS±G,G13 G,G77±G,G13 0,092±0,021
2b—4, n=12 G,G96±G,G1S G,1G8±G,G27 G,124±G,G14 G,117±G,G21 G,G8S±G,GG9 G,112±G,G22 G,G87±G,G17 G,123±G,G3 G,G86±G,G19
Примечание: * — данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р<0,05
о
контроль 0,1 0,27 0,29 0,48 0,8 0,96 1,35 2,7
Плотность потока энергии, Дж/см1
L доноры II |а |Ь-2а 2Ь-4
рис. 2. Ригидность мембран эритроцитов больных РШМ на разных стадиях после воздействия ФСЛИ in vitro Примечание: * — данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р<0,05
Таким образом, полученные данные позволяют предполагать возникновение оксидативного стресса в эритроцитах доноров при дозах ФСЛИ 0,1; 0,29; и 0,96 Дж/см2, поскольку повышение уровня МДА при этом не сопровождается повышением активности ферментативного звена антиоксидантной системы. В эритроцитах больных на стадии Ib—2a вместе с по-
Антонеева и.и. исоавт. Редокс-зависимые процессы в эритроцитах больных раком шейки матки .,
63
вышением уровня МДА после воздействия ряда доз ФСЛИ также повышается активность СОД при неизменной активности остальных антиоксидантных ферментов. Изменения в эритроцитах на других стадиях РШМ после воздействия фс-лазера являются единичными и не позволяют говорить о нарушениях в работе системы ПОЛ-АО.
Фемтосекундное лазерное излучение оказывает влияние на ригидность мембран эритроцитов (рис. 2). На всех стадиях РШМ облучение ФС лазером приводит к увеличению ригидности мембран эритроцитов (рис. 2).
Таким образом, влияние ФСЛИ при воздействии in vitro на эритроциты больных РШМ является значимым и будет определяться дозой и стадией заболевания.
Работа поддержана госзаданием Минобрнауки РФ и грантом Президента РФ.
Литература
1. Генинг С.О. Изменение жесткости мембран эритроцитов у больных раком шейки матки под воздействием фемтосекундного лазерного излуче-
ния / С.О. Генинг, Т.В. Абакумова, Г.С. Аляпышев, Д.Р. Долгова // Вестник РГМУ. — 2013. — Специальный выпуск. — № 1. — С. 146—147.
2. Державец Л.А. Диагностика инвазивного рака мочевого пузыря по лабораторным показателям с использованием статистических решающих правил / Л.А. Державец, В.И. Прохорова, А.А. Машев-ский [и др.] // Онкоурология. — 2006. — № 1. — С. 14—17.
3. Илларионова Н.А. Предоперационная химиолу-чевая терапия рака шейки матки с включением тегафура (предварительные данные) / Н.А. Илларионова, А.Н. Денисенко, С.С. Кузнецов [и др.] // Медицинский альманах. — 2012. — № 4. — С. 34—35.
4. Сергеева Н.С. Новые опухолевые маркеры в он-коурологии / Н.С. Сергеева, И.Г. Русаков, Н.В. Мар-шутина [и др.] // Актуальные вопросы лечения он-коурологических заболеваний: Мат-лы V Всеросс. научно-практич. конф. с междунар. участием. Обнинск, 2—3 октября 2003 г. — Обнинск, 2003. — С. 144—145.
5. Waggoner S.E. Cervical cancer / Waggoner S.E. // Lancet. — 2003. — Vol. 361 (9376). — P. 2217—2225.
