CC BY
25
УДК 001.5:616-008.1:611.814.3+611.24:616-006.04
СОСТОЯНИЕ ГОРМОНАЛЬНОГО ГОМЕОСТАЗА И АМИНЭРГИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ГИПОФИЗА И ЛЕГКОГО САМЦОВ КРЫС В РАННИЕ СРОКИ ПОСЛЕ ПЕРЕВИВКИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННОЙ ОПУХОЛИ
© 2009 г. Ю.С. Сидоренко, Е.М. Франциянц, Е.Ф. Комарова, А.И. Шихлярова, Ю.А. Погорелова, О.Н. Кошелева, Е.М. Непомнящая, Л.Д. Ткаля, Н.Д. Черярина
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Rostov Cancer Research Institute,
14линия, 63, г. Ростов-на-Дону, 344037, 14Line, 63, Rostov-on-Don, 344037,
rnioi@list.ru rnioi@list.ru
Изучено содержание биогенных аминов в ткани гипофиза и некоторых показателей гормонального статуса гипофиза и легких крыс -самцов с перевитой в легкое саркомой 45 на ранних этапах канцерогенеза (1-я неделя). Высказано предположение, что гипофизарная реакция на попадание в кровоток клеток злокачественной опухоли является пусковым механизмом формирования «опухолевого поля» в органе.
Ключевые слова: перевивная опухоль, половые гормоны, биогенные амины, гипофизарные гормоны.
We studied concentration of biogenic amines in hypophysis tissue and some parameters of hormonal status of hypophysis and lung in male rats with inoculated lung sarcoma-45 at early stages of carcinogenesis (the 1-st week). Hypophysial reaction to malignant tumour cells getting into blood flow is supposed to be the starting mechanism of forming «tumour field» in the organ.
Keywords: inoculated tumour, genital hormones, biogenic amines, hypophyseal hormones.
Существующие гипотезы утверждают, что каждая клетка организма в определенных обстоятельствах способна к злокачественной трансформации, обусловленной потерей контроля со стороны нервной системы и следующей за этим утратой тканевой регуляции [1, 2]. Переставая воспринимать сигналы центральной и тканевой регуляции, трансформированная клетка переходит на относительно автономный путь развития. Анализ явлений тканевой регуляции, основанный на экспериментально-гистологических исследованиях, не позволяет однозначно указать какой либо фактор, обеспечивающий толерантность органа-мишени к развитию в нем потенциального агрессора, каким является злокачественная опухоль. Тем более, что организм «включается» в канцерогенез путем реализации функций, обеспечивающих физиологическую реакцию на пролиферативный тканевой процесс, которая заключается в построении соединительнотканной стромы опухоли и неоангиогенезе в опухолевой ткани, т.е. сам организм создает благоприятные условия для роста неоплазмы. Давно доказано и не оспаривается, что реализация любых функций организма находится под контролем коры головного мозга, передающей сигналы на соответствующие структуры-эффекторы. Известно также, что в основе нейрофизиологической реакции головного мозга лежит активация его медиаторных систем, а «языком» отдельных звеньев интегративного комплекса головного мозга являются тропные гормоны. В настоящее время имеются многочисленные исследования, показывающие, что возникновение и рост злокачественных опухолей различной локализации сопровождается выраженными отклонениями гормональных показателей и изменениями содержания биогенных аминов, что косвенно подтверждает потерю контроля за структурной и функциональной целостностью организма со стороны центральной нервной системы [3-5].
Вместе с тем все изложенное касается процессов спонтанного или индуцированного злокачественного роста. Имеются лишь единичные работы, рассматривающие реакцию ЦНС на перевивные опухоли, когда в практически здоровый орган внедряют опухолевые клетки. Так, в [6] указывается, что развитие неопластического процесса у крыс с саркомой С-45 сопровождается выраженными изменениями спектра биогенных аминов в органах нейроэндокринной системы, характерными для реализации опухолевого стресса. Однако исследование проведено у животных, уже имеющих определенный объем злокачественной опухоли, и в этой связи невозможно ответить на вопрос: как и когда проявляется реакция управляющих структур на интервенцию в практически интактный организм готовых опухолевых клеток и что в этот момент регистрируется в органе-мишени?
Целью настоящего исследования явилось изучение в ткани гипофиза крыс с перевитой в легкое саркомой С-45 уровня биогенных аминов как основных агентов нейротрансмиттерной передачи нервного импульса и опосредованных регуляторов метаболизма гормонов, а также некоторых показателей гормонального статуса в ткани гипофиза и легкого.
Материалы и методы исследования
Исследования проводили через 1 неделю после перевивки опухоли 36 самцам белых беспородных крыс массой 200-220 г. Перевивку производили путем введения в подключичную вену 0,5 мл взвеси, содержащей 2 млн опухолевых клеток, полученных от 5 крыс-самцов с традиционной перевивкой саркомы С-45 в подкожную жировую клетчатку.
Животных забивали путем декапитации. Органы быстро извлекали и помещали на лед. Для гистологического исследования забирали несколько кусочков
из центральной и периферической части легкого. Фиксацию проводили в растворе 10%-го нейтрального формалина с последующей стандартной проводкой через спирты восходящей концентрации и заключали в парафин. Приготовленные из парафиновых блоков гистологические срезы окрашивали гемотоксилином и эозином и по Ван-Гизону.
В 10%-х гомогенатах ткани легкого радиоиммунным методом с использованием стандартных тест-наборов фирмы Иммунотех (Чехия) определяли уровень половых гормонов: прогестерона (Р4), тестостерона (Т), эстрадиола (Э2); содержание пролактина (ПРЛ) и соматотропного гормона (СТГ).
В 10%-х гомогенатах ткани гипофиза определяли уровень ПРЛ, соматотропина, фолликулостимули-рующего гормона (ФСГ), адренокортикотропного гормона (АКТГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ) радиоиммунным методом с использованием стандартных тест-наборов фирмы Иммунотех (Чехия), содержание серотонина (5-НТ) и 5 оксииндолуксус-ной кислоты (5 ОИУК), дофамина (ДА), норадрена-лина (НА) по методу Б.М. Когана и Н.В. Нечаевой [7].
Статистическую обработку полученных данных проводили на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ 81аЙ8Йса 6.0. Достоверность различий между количественными показателями вычисляли по ^критерию Стъюдента [8] и углового преобразования Фишера [9].
Результаты исследования и их обсуждение
Макроскопически и при морфологическом исследовании через 1 неделю после перевивки С-45 в ткани
легкого признаков опухолевого роста обнаружено не было. Найдено значительное повышение кровенаполнения сосудов, отмечалось механическое растяжение воздухоносных путей, прежде всего альвеол, развитие интерстициального и интроальвеолярного отека, дистрофии альвеолоцитов и эндотелиоцитов кровеносных капилляров. Выявлялись крупные очаги кровоизлияний, развитие мелких и крупных дистелектазов и пе-рибронхиальное образование лимфоцитарных инфильтратов. В соединительной ткани появлялись аль-веолоподобные и железистоподобные структуры, ложные бронхи, тяжи эпителиальных клеток, которые не дифференцировались в новые альвеолы и не обеспечивали их функции, а оставались в соединительной ткани, принимающей вид «аэрированного рубца». Очевидно, описанные морфологические изменения в ткани легкого имели прямое отношение к формированию «опухолевого поля», которое, как известно, характеризуется выраженными метаболическими нарушениями, создающими плацдарм для злокачественного роста. По данным из [10] для опухолей, развивающихся в органах, нормальное функционирование которых находится в большой зависимости от гормонального статуса, изменение этого статуса влияет на течение опухолевого процесса. Встает вопрос, меняет ли гормональный статус ткань легкого после попадания в иные гомеоста-тические условия популяции клеток саркомы 45?
Действительно, в ткани легкого крыс-самцов через 1 неделю после перевивки найдено увеличение уровня ПРЛ на 50,3 %, СТГ - 21,9 %. Это сопровождалось падением содержания в ткани половых гормонов: тестостерона - в 2,1 раза, эстрадиола - в 1,5 и прогестерона - в 1,4 раза (табл. 1).
Таблица 1
Содержание гормонов в ткани легкого самцов крыс в ранние сроки перевивки опухоли
Показатель ПРЛ, нг/мг тк. СТГ, мМЕ/мг тк. Прогестерон, нг/мг тк. Тестостерон, нг/мг тк. Эстрадиол, нг/мг тк.
Интактная ткань 206,8±14,3 0,16±0,02 165,2±11,5 170,7±13,2 114,9±10,5
1 неделя перевивки 310,8±21,81 0,2±0,011 122,3±9,41 80,5±7,71 77,9±5,91
1 - достоверно по отношению к интактной ткани.
Известно, что контроль уровня содержания в тканях организма различных гормонов, в том числе и стероидных, осуществляется гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системой. Поэтому целесообразным представлялось изучение в ткани гипофиза крыс уровня некоторых гормонов, в том числе гонадотроп-ных, а также некоторых биогенных аминов как важнейших регуляторов (дофамин) уровня ПРЛ.
Установлено, что в этот срок исследования в гипофизе крыс-самцов имели место выраженные нару-
шения его секреторной функции. Так, через одну неделю после внутривенного введения опухолевого материала в ткани гипофиза обнаружено нарушение уровня и соотношения гонадотропных гормонов: уровень ЛГ снижался в 2,4 раза, а ФСГ, напротив, повышался в 1 ,3 раза относительно показателей у интакт-ных животных. При этом коэффициент соотношения ЛГ/ФСГ снижался в 3,1 раза (табл. 2).
Таблица 2
Содержание гормонов в ткани гипофиза самцов крыс в ранние сроки перевивки опухоли
Показатель АКТГ, нг/г тк. ПРЛ, нг/мг тк. ЛГ, МЕ/мг тк. СТГ, мМЕ/мг тк. ФСГ, МЕ/мг тк.
Интактная ткань 195,7±13,8 1,8±0,2 84,9±7,3 0,35±0,04 0,12±0,02
1 неделя перевивки 150,2±11,31 4,5±0,41 36,0±2,81 0,8±0,11 0,16±0,02
1 - достоверно по отношению к интактной ткани.
Уровень ПРЛ в ткани гипофиза крыс-самцов в этот срок исследования повышался в 2,5, а СТГ - в 2,3 раза относительно показателей у интактных животных. Найдено снижение в 1,3 раза относительно нормативных значений уровня АКТГ (табл. 2).
Серьезные нарушения обнаружены и в содержании биогенных аминов, заключающиеся в резком снижении уровня ДА в 7,7 раза. На 32,3 % снижался уровень серотонина при одновременном увеличении на 68,1 % содержания его метаболита - 5-ОИУК. Не найдено достоверного изменения уровня НА (табл. 3).
Анализируя полученные результаты, следует отметить, что увеличение уровня содержания ПРЛ и гормона роста в ткани легкого, предшествующее возникновению опухоли, является весьма важным моментом. Связано это с тем, что и ПРЛ, и соматотропин - одни из самых древних и эволюционно неизменных белков живых организмов, имеющих сходное эволюционное происхождение. О ПРЛ известно его выраженное влияние на эктодермальные структуры, усиление роста и пролиферации тканей и его гипергликемическое действие, соотносимое с эффектами гормона роста [11].
Таблица 3
Содержание гормонов и биогенных аминов в ткани гипофиза самцов крыс в ранние сроки перевивки опухоли
Показатель ДА, мкг/г тк. НА, нг/г тк. 5-НТ, мкг/г тк. 5-ОУИК, мкг/г тк.
Интактная ткань 9,2±0,7 0,49±0,05 0,62±0,02 2046,7±113,8
1 неделя перевивки 1,2±0,11 0,62±0,07 0,42±0,031 3439,8±214,31
1 - достоверно по отношению к интактной ткани.
Интересно также, что ПРЛ выполняет в организме двоякую функцию - гормона и цитокина. В пользу последнего свидетельствует возможность продукции его экстрагипофизарными тканями, способность активировать метаболизм клеток, следовательно, их рост и деление и, наконец, принадлежность рецепторов ПРЛ к суперсемейству цитокиновых рецепторов [12, 13].
Биологический смысл снижения уровня стероидов при формировании опухолевого поля, вероятно, свя-
зан с тем, что тестостерон и прогестерон способны ингибировать ранние события неоангиогенеза, а именно снижают уровень активаторов плазминогена и образование трубочек эндотелиальными клетками микрососудов в фибриновом матриксе [14]. Естественно, для инициации процесса неоангиогенеза необходимо удаление их из зоны интереса.
Но наиболее интересными представляются результаты, полученные при изучении ткани гипофиза. Известно, что ПРЛ секретируется лактотропными клетками передней доли гипофиза. Его секрецию контролирует сложная система, в которой преобладает инги-бирование. Наиболее важным эндогенным соединением, ингибирующим секрецию ПРЛ, является ДА. Причем ПРЛ изменяет скорость своей секреции посредством регуляции уровня ДА в гипоталамусе (в свою очередь и в гипофизе). Механизма отрицательной обратной связи не существует [11].
Из полученных нами результатов следует, что именно падение уровня ДА в гипоталамусе служит причиной возрастания уровня пролактина в этом отделе мозга, а возможно, и в ткани легкого. Причина снижения уровня стероидных гормонов в ткани легкого становится понятной при анализе уровня АКТГ и гонадотропинов в ткани гипофиза. Известно, что в мужском организме ЛГ стимулирует синтез тестостерона в клетках Лейдига, а ФСГ, помимо прочего, стимулирует превращение тестостерона в 17-В-эстрадиол в клетках Сертоли. Снижение уровня АКТГ и ЛГ в ткани гипофиза приводит к нарушению синтеза и кумуляции в тканях, в том числе и легких, уровня стероидных гормонов - прогестерона и тестостерона, а повышенный уровень ФСГ способствует еще большему снижению содержания тестостерона.
В целом можно заключить, что именно выявленная нами гипофизарная реакция в ответ на попадание в кровоток клеток злокачественной опухоли является пусковым механизмом формирования «опухолевого поля» в органе (легком), в котором в дальнейшем будет развиваться неоплазма. Это свидетельствует о том, что развитие и рост не только индуцированных, но и перевивных опухолей подчинены закономерностям кортико-висцеральной теории патологии, сформулированной П.К. Анохиным. Система кора головного мозга - гипоталамус - гипофиз - эндокринные
железы - внутренние органы является одним из основных звеньев адаптационной системы организма. Без ее перестройки невозможно ни одно вновь возникающее состояние, даже рост перевивных опухолей, что косвенно можно сравнить с процессом метастази-рования в отдаленные сроки после излечения первичной опухоли у людей. Полученные результаты позволяют задуматься над возможностью нового подхода к ранней диагностике и лечению опухолевой болезни.
Литература
1. Черезов А.Е. Общая теория рака: тканевой подход. М.,
1997. 252 с.
2. Экспериментальная гистология опухолевого роста / под
ред. А.Н. Студистого. М., 1966. 153 с.
3. Берштейн Л.М. Гормональный канцерогенез. СПб., 2000.
199 с.
4. Джабаров Ф.Р. Комплексное лечение больных неопера-
бельными формами злокачественных новообразований : автореф. дис. ... д-ра мед. наук. Ростов н/Д, 2008. 48 с.
5. Кучерова Т.И. Роль аминооксидазы и нейрогуморальных
факторов в патогенезе злокачественного процесса : автореф. дис. ... д-ра биол. наук. Ростов н/Д, 2002. 50 с.
6. Каплиева И.В. Некоторые аминергические механизмы реа-
лизации противоопухолевой активности циклофосфана
Поступила в редакцию_
при различных способах экспериментальной химиотерапии : автореф. дис. ... канд. мед. наук. Ростов н/Д, 2008. 26 с.
7. Коган Б.М., Нечаева Н.В. Чувствительный и быстрый
метод одновременного определения дофамина, норад-реналина, серотонина и 5-оксииндолуксусной кислоты в одной пробе // Лаб. дело. 1997. № 5. С. 301-303.
8. Иванов Ю.И., Погорелюк О.Н. Статистическая обработ-
ка результатов методико-биологических исследований на микрокалькуляторах по программам. М., 1990. 124 с.
9. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распозна-
вания патологических процессов. М., 1978. 138 с.
10. Швембергер И.Н. Нормализация опухолевых клеток. Л.,
1987. 215 с.
11. Щепотин И.Б., Зотов А.С., Костюченко Е.А. Роль про-
лактина в физиологии и патологии молочной железы // Вопросы онкологии. 2007. Т. 53, № 2. С. 131-139.
12. Prolactin as an autocrine/paracrine growth factor in human
cancer / N. Ben-Jonathan [et al.]. // Trends Endocrinol. Me-tab. 2002. Vol. 13. P. 245-250.
13. Brockman J.L., Schroeder M., Schuler L.A. Prolactin acti-
vates the cyclin. D1 promoter via the JAK2-STAT pathway // Mol. Endocrinol. 2002. Vol. 16. P. 774-784.
14. Парфенова Е.В., Плеханова О.С., Ткачук В.А. Система
активаторов плазминогена в ремоделировании сосудов и ангиогенезе // Биохимия. 2002. Т. 67, вып. 1. С. 139-156.
14 ноября 2008 г.
