Влияние предварительной тренировки к гипоксии на уровень напряжения кислорода в опухоли при ионизирующем облучении Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

© Н. В. Хайцев, А. П. трашков, А. г. Васильев, а. а. Кравцова, Н. л. малютина

ГБоУ ВПо СПбГПмА минздравсоцразвития россии, Кафедра патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики

Резюме. Предварительная тренировка крыс к гипоксии вызывает в момент облучения более высокий подъем уровня напряжения кислорода в опухолевой ткани, по сравнению с таковым в мышце бедра.

Ключевые слова: тренировка к гипоксии; лимфосаркома; ионизирующее облучение; напряжение кислорода.

УДК: 616-092.9/-006/-001.8

ВЛИЯНИЕ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОЙ ТРЕНИРОВКИ К ГИПОКСИИ НА УРОВЕНЬ НАПРЯЖЕНИЯ КИСЛОРОДА В ОПУХОЛИ ПРИ ИОНИЗИРУЮЩЕМ ОБЛУЧЕНИИ

Установлено, что рост перевиваемой крысиной лимфосаркомы тормозится у предварительно тренированных к гипоксии животных [6]. Известно также, что под влиянием тренировки к гипоксии повышается устойчивость животных к общему и местному дробному облучению рентгеновскими лучами [3]. В то же время обнаружено, что у адаптированных к гипоксии крыс значительно снижается радиорезистентность опухолей [6].

Эти факты свидетельствуют о том, что изменения, происходящие в организме при тренировке к гипоксии, влияют и на опухоль. Однако относительно радиочувствительности отдельные элементы общей адаптационной реакции трансформируются по-разному организмом в целом, а также таким автономным образованием, как злокачественная опухоль.

В настоящее время трудно сказать, каков конкретный механизм торможения опухолевого роста у тренированных к гипоксии животных. Адаптация к гипоксии — сложный комплекс реакций различной природы. При этом следует выделить, с одной стороны, реакции специфические — активирование окислительно-восстановительных процессов, стимуляция системы кроветворения и т. д., с другой — неспецифические, реализующиеся, вероятно, через нейроэндокринную систему [9].

Нельзя также исключить «истинные неспецифические» приспособительные реакции, которые осуществляются на клеточном и тканевом уровне без участия нейроэндокринной регуляции [2]. Реальное существование этих филогенетически древних механизмов неспецифической резистентности не подлежит сомнению, хотя содержание их до сих пор остается недостаточно раскрытым.

В отношении механизма повышения радиочувствительности опухолей у тренированных к гипоксии животных можно высказаться более определенно. Ранее было обнаружено, что у тренированных к гипоксии животных повышено общее потребление кислорода [4]. В момент общего рентгеновского облучения потребление кислорода возрастает, причем у тренированных к гипоксии крыс этот эффект выражен в большей степени. Общеизвестно, что увеличение потребления кислорода в момент облучения — реакция явно неблагоприятная. Специальными опытами было установлено, что у адреналэктомированных животных потребление кислорода в момент облучения не повышается; у неадреналэктоми-рованных крыс, забитых в разные сроки после начала облучения, было обнаружено уменьшение веса надпочечников, снижение содержания в них аскорбиновой кислоты и холестерина [5]. Таким образом, усиление потребления кислорода в момент облучения связано с функцией коры надпочечников, а точнее — с гипофизарно-надпочечниковой системой.

Можно предположить, что опухоль тренированных к гипоксии животных в силу своей автономности из всего многообразия защитных реакций, связанных с адаптацией к гипоксии, реализует в основном увеличение потребления кислорода в момент стресс-воздействия. Возможно именно это обстоятельство и приводит к снижению ее устойчивости при местном облучении. Для подтверждения этого предположения возникает актуальность напрямую измерить напряжение кислорода в тканях опухоли в момент облучения.

Исследования выполнены на белых беспородных крысах самцах массой 110-120 г. Материал для перевивки крысиной лимфосаркомы брался в условиях гексеналового наркоза от крыс с опухолями, полученными

♦ педиатр

том III № 2 2012

ISSN 2079-7850

38

ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

Таблица 1

Напряжение кислорода, мм рт. ст., при облучении в опухолевой ткани и в мышцах бедра тренированных и нетренированных к гипоксии крыс (X ± т)

Вариант Время облучения, мин

Фон 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Контроль (бедро) 16,25 ± 1,10 16,71 ± 0,92 17,38 ± 1,02 17,73 ± 0,79 17,31 ± 1,11 17,35 ± 1,18 18,35 ± 1,12 17,69 ± 1,30 18,79 ± 1,05 17,95 ± 1,40 18,32 ± 1,05

Нетренированные бедро 22,33 ± 1,55# 22,46 ± 1,49# 20,27 ± 1,29 20,40 ± 1,76 19,55 ± 0,79 18,69 ± 1,18 19,10 ± 1,31 19,46 ± 1,00 19,28 ± 0,76 18,70 ± 1,24 18,25 ± 1,06

опухоль 34,12 ± 2,54# 33,63 ± 1,87# 34,34 ± 2,37# 35,33 ± 1,62# 35,29 ± 1,28# 35,78 ± 1,57# 35,11 ± 1,29# 34,08 ± 1,02# 35,91 ± 1,08# 35,24 ± 1,20# 34,08 ± 1,79#

Тренированные (бедро) 18,33 ± 1,11 17,80 ± 1,06 18,57 ± 1,06 18,77 ± 1,14 18,50 ± 1,39 19,28 ± 1,05 19,71 ± 1,36 20,21 ± 1,07 20,87 ± 1,16 21,39 ± 1,02 21,93 ± 1,04* #

Тренированные бедро 26,23 ± 1,28# 26,54 ± 1,03# 25,94 ± 1,45# 25,17 ± 1,29# 24,71 ± 0,88# 24,55 ± 0,91# 25,97 ± 1,25# 26,22 ± 1,34# 25,81 ± 1,07# 25,51 ± 1,11# 24,58 ± 1,69#

опухоль 47,19 ± 3,71# 52,00 ± 3,70# 54,68 ± 3,89# 55,13 ± 3,83# 56,72 ± 3,36# 56,36 ± 3,70# 56,72 ± 3,41# 5 8,08 ± 2,77* # 58,44 ± 2,77* # 60,03 ± 4,37* # 56,39 ± 4,21#

* - р < 0,05 по сравнению с фоном. # - р < 0,05 по сравнению с контролем

в лаборатории Г. Б. Плисса (НИИ онкологии им. Петрова). Для перевивки использовалась измельченная опухоль по 0,1 мл под кожу боковой поверхности туловища. Перевивку производили за 10 дней до окончания процедуры акклиматизации. Акклиматизация к гипоксии осуществлялась в барокамере. Животные в течение 2 месяцев по 3 часа в сутки выдерживались на условной «высоте» 4000 м. На следующий день после окончания акклиматизации местно облучали опухоль (или мышцу бедра крыс соответствующих контрольных вариантов). Облучение производили с помощью рентгеновской трубки 1,2-3БПМ5-300 при следующих технических условиях: напряжение — 200 кВ, сила тока — 15 мА, фильтры — 6 мм Си2+ мм А1, расстояние — 40 см, время облучения — 10 минут, мощность дозы — 80 Р/мин. Тубус размером 4 х 1 см вплотную подводили к объекту облучения, общая доза облучения составила 800 Р.

В момент облучения напряжение кислорода определяли непрерывно, фиксируя интервалы в 1 минуту. Животные обездвиживались гексеналом (90 мг/кг; в/б). Напряжение кислорода в тканях определялось электрохимическим методом на полярографе LP-7е открытым состаренным платиновым электродом по методу В. А. Березовского [7].

Результаты обрабатывались статистически с использованием критерия Стьюдента. В каждом варианте опыта использовались по 10 животных. Все манипуляции с животными проводили в соответствии с «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных».

Проведенные исследования показали следующее (табл. 1). Тренировка к гипобарической гипоксии крыс с перевитой лимфосаркомой приводила к достоверному увеличению напряжения кислорода в опухоли, по

сравнению со здоровыми тканями бедра (47,19 ± 3,71 и 26,23 ± 1,28 мм рт. ст. соответственно). Эта разница отмечается и среди нетренированных к гипоксии больных животных, однако она — не столь существенна (34,12 ± 2,54 и 22,33 ± 1,55 мм рт. ст. соответственно). Кроме того, начиная с 7-й минуты облучения, опухоли тренированных к гипоксии крыс характеризовались достоверно более высоким уровнем напряжения кислорода, чем ткани, не затронутые злокачественными трансформациями.

Уже к 9-й минуте облучения величина напряжения кислорода в опухоли, предварительно тренированных к гипоксии крыс, достигала 60,03 ± 4,37 мм рт. ст. Эта величина была выше также по сравнению с напряжением кислорода в опухолях нетренированных облучаемых животных.

Информативность показателя «напряжение кислорода в тканях» до сих пор не оспаривается и является диагностически ценной, например, в отношении тканей головного мозга [8]. Кроме того, возрастание напряжения кислорода в нервной ткани некоторые авторы считают одним из механизмов защиты от баро-камерной гипоксии [1].

Таким образом, можно заключить, что наше предположение оказалось справедливым: автономная ткань (опухоль) в ответ на тренировочную гипокси-ческую нагрузку выбирает такие тканевые ответные реакции, которые в основном приводят к повышению напряжения кислорода. Оно особенно ярко проявляется в момент предъявления опухоли дополнительной нагрузки — облучения. Здоровые ткани тренированного к гипоксии организма в такой же ситуации гораздо в меньшей степени повышают уровень напряжения кислорода, пользуясь системными возможностями, например, нейрогуморальными. Это приводит к тому,

♦ ПЕДИАТР

ТОМ III № 2 2012

ISSN 2079-7850

что радиочувствительность опухолей растет непропорционально выше и потенциально может сказаться на терапевтическом эффекте ионизирующего облучения против злокачественного новообразования.

литература

1. Абазова И. С, Шаов М. Т., Пшикова О. В. Кислородзависимые электрофизиологические и термодинамические механизмы протекции нервных клеток от гипоксии // Кубанский научный медицинский вестник. - 2009. - № 3. - С. 7-10.

2. Барбашова З. И. Акклиматизация к гипоксии и ее физиологические механизмы. - М-Л.: Наука, 1960. - 216 с.

3. Васильев Г. А. Материалы к профилактике радиационных поражений путем акклиматизации к гипоксии: Автореф. дис... канд. мед. наук. - Л., 1960. - 16 с.

4. Васильев Г. А, Беляев В. А, Тиунов Л. А. К вопросу об оценке радиочувствительности белых крыс // Радиобиология. - 1966. - Т.4. - № 5. - С. 687-689.

5. Васильев Г. А, Медведев Ю. А, Хмельницкий О. К. Эндокринная система при кислородном голодании. -Л.: Наука, 1974. - 172 с.

6. Васильев Г А, Хайцев Н. В., Петров И. П. Изменение радиочувствительности крысиной лимфосаркомы в

♦ Информация об авторах

Хайцев Николай Валентинович - д.б.н., профессор кафедры патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО СПбГПМА Минздрав-соцразвития России. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2. E-mail: nvh195725@gmail.com

Трашков Александр Петрович - к.м.н., доцент кафедры патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО СПбГПМА Минздрав-соцразвития России. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2. E-mail; alexandr.trashkov@gmail.com

Васильев Андрей Глебович - д. м. н., профессор, заведующий кафедрой патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО СПбГПМА Минздравсоцразвития России. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2. E-mail: avas7@mail.ru

Кравцова Алефтина Алексеевна - к. б. н., доцент кафедры патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО СПбГПМА Минздравсоцразвития России. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2. E-mail: avas7@mail.ru

Малютина Наталья Леонидовна - студент кафедры патологической физиологии с курсами иммунопатологии и медицинской информатики ГБОУ ВПО СПбГПМА Минздравсоцразвития России. 194100, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Литовская, д. 2. E-mail; malyutina.nataly@mail.ru

резулытатеадаптациикгипоксии//Актуалыныевопросы санитарной химии и токсикологии синтетических материалов судостроительного назначения. - Л.: ЦНИИКМ «Прометей», 1991. - С. 123-125.

7. Коваленко Е. А, Березовский В. А, Эпштейн И. М. Полярографическое определение кислорода в организме. - М.: Медицина, 1975. - 232 с.

8. Петриков С. С, Солодов А А., Гусейнова Х. Т и др. Роль многокомпонентного нейромониторинга в определении тактикиинтенсивнойтерапииболынойс субарахноидальным кровоизлиянием вследствие разрыва артериальной аневризмы головного мозга // Анестезиология и реаниматология. - 2009. - № 3. - С. 61-63.

9. Селье Г Очерки об адаптационном синдроме. - М.: Медгиз, 1960. - 254 с.

the effect of advance hypoxic training upon tissue oxygen tension in the tumor during ionizing irradiation in rats

Khaitsev N. V, Trashkov A. P, Vasiliev A. G, Kravtsova A. A., Malyutina N. L.

♦ Resume. Advance hypoxic training of rats boosts tissue oxygen tension increase in the tumor during ionizing irradiation in comparison to that in femoral muscles.

♦ Key words: Hypoxic training; lymphoma; ionizing irradiation; tissue oxygen tension.

Khaitsev Nikolai Valentinovich - MD. PhD, Dr. Biol. Sci., Full Professor, Dept.of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine. Saint-Petersburg State Pediatric Medical Academy of Russion Federation Ministry of Health and Welfare. 2, Litovskaya Str., St. Petersburg, 194100, Russia. E-mail: nvh195725@gmail.com

TrashkovAleksandr Petrovich - MD. PhD, Assoc. Professor, Kand. Med. Sci., Dept. of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine. Saint-Petersburg State Pediatric Medical Academy of Russion Federation Ministry of Health and Welfare. 2, Litovskaya Str., St. Petersburg, 194100, Russia. E-mail: alexandr.trashkov@gmail.com

Vasiliev Andrei Glebovich - MD. PhD, Dr. Med. Sci., Full Professor, Head, Dept. of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine. Saint-Petersburg State Pediatric Medical Academy of Russion Federation Ministry of Health and Welfare. 2, Litovskaya Str., St. Petersburg, 194100, Russia. E-mail: avas7@mail.ru

Kravtsova Aleftina Alekseevna - MD. PhD, Assoc. Professor, Kand. Biol. Sci., Docent, Dept. of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine. Saint-Petersburg State Pediatric Medical Academy of Russion Federation Ministry of Health and Welfare. 2, Litovskaya Str., St. Petersburg, 194100, Russia. E-mail: avas7@mail.ru

Malyutina Natalia Leonidovna - Student, Dept. of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine. Saint-Petersburg State Pediatric Medical Academy of Russion Federation Ministry of Health and Welfare. 2, Litovskaya Str., St. Petersburg, 194100, Russia. E-mail: malyutina.nataly@mail.ru

♦ педиатр

том III № 2 2012

ISSN 2079-7850