Scientific journal

Fundamental research

ISSN 1812-7339

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,674

Активированные кислородные метаболиты (АКМ) являются обязательными компонентами нормального функционирования клеток [3]. Они играют важную роль в регуляции активности ферментов, поддержании стабильности мембран, траскрипции некоторых генов, являются необходимыми элементами функционирования ряда медиаторных систем и выступают в качестве посредников в формировании клеточного ответа [7].

Антиоксидантная система (АО) в клетке является иерархической и представлена не менее, чем тремя уровнями (ступенями) защиты. Первый и наиболее эффективный - антикислородный, реализован в виде митохондриального дыхания. Второй ступенью АО системы в клетке является антирадикальная ступень, предназначенная для ингибирования свободнорадикальных процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ). Определенная категория естественных соединений выполняет функцию инактивации различных АКМ и тем самым обрывает цепные пероксигеназные реакции. Третья ступень защиты - антиперекисная, на которой образовавшиеся перекиси разрушаются соответствующими ферментами или в результате их взаимодействия с определенными соединениями [8]. Наиболее известными АО ферментами, действующими на этих уровнях, являются супероксиддисмутаза (СОД), каталаза и пероксидаза. В случае дефектности первой линии защиты возникает очевидная гипероксия вследствие слабой утилизации О₂ в отсутствии ограничений его поступления в клетку. Недостаточность митохондриального дыхания объективно становится ключевым фактором в создании пероксигеназного стресса. Это ведет к развитию в клетке дестабилизирующих процессов и приводит к неэффективности второй и третьей ступени защиты, которые в этом случае не справляются с большим потоком свободных радикалов и перекисей.

Как результат недостаточного митохондриального дыхания, приводящего к повышению содержания в неопластических клетках АКМ, рассматривают повышение в них и малоновый диальдегид (МДА), и высокую экспрессию ферментов СОД и каталазы в опухолевой ткани по сравнению с окружающей неопухолевой [1].

Исходя из вышеизложенного целью исследования была оценка функционального состояния системы «ПОЛ-АО» в организме-опухоленосителе в динамике канцерогенеза при раке яичников в клинике и эксперименте.

Материал и методы исследования

Было обследовано 145 больных первичным раком яичников (РЯ), находившихся в I-IV стадии заболевания (по FIGO), получивших лечение на базе Ульяновского областного клинического онкологического диспансера. Контрольную группу составили практически здоровые женщины-доноры.

Для моделирования опухоли использованы инбредные крысы в возрасте 4 месяцев массой 120 г (n = 16), которым внутрибрюшинно перевивали штамм ОЯ (асцитная опухоль яичника, банк опухолевых штаммов РОНЦ им. Блохина). На 5-е (логарифмическая стадия) и 14-е сутки (терминальная стадия) у животных-опухоленосителей под эфирным наркозом забиралась периферическая кровь.

Интенсивность ПОЛ оценивали по концентрации МДА в плазме крови и эритроцитах [2]. Ферментативный компонент системы АО защиты оценивали по активности каталазы и глутатионредуктазы (ГР) в плазме крови и эритроцитах, а также СОД в эритроцитах [2].

Статистическая значимость полученных результатов оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни (Stata 6.0).

Результаты исследования и их обсуждение

Нами установлено,что уровень МДА в плазме и эритроцитах крови животных-опухоленосителей в процессе прогрессирования опухоли возрастает (табл. 1).

Таблица 1

Уровень МДА в плазме и эритроцитах крови животных на разных стадиях экспериментального РЯ

Примечание: * - данные относительно соответствующего показателя на предыдущей стадии роста опухоли.

Оценка процессов ПОЛ при повреждении эритроцитарных мембран важна потому, что эритроциты содержат мощный катализатор перекисного окисления (ПО) - гемоглобин, а в омывающей их плазме имеются транспортируемое негемовое железо и липиды, содержащие перекиси. Система АО, тормозящих ПО, а также сывороточный альбумин, связывающий перекиси липидов, в норме успешно справляются с «перекисной опасностью», но нарушение какого-либо звена в этих защитных системах ведет к повреждению мембран эритроцитов [5].

Ферментативные компоненты АО системы в плазме крови представлены ГР, каталазой. Активность каталазы в плазме крови животных-опухоленосителей изменяется волнообразно, возрастая на логарифмической стадии и снижаясь на терминальной (рис. 1). ГР в плазме крови у животных с РЯ на начальной стадии роста снижалась по отношению к контролю и несколько возрастала к терминальной стадии (см. рис. 1).

Рис. 1. ГР и каталаза в плазме крови крыс
на разных стадиях развития экспериментального РЯ

Ферментативное звено АО системы в эритроцитах представлено СОД, ГР, каталазой в табл. 2.

Из представленных данных следует, что на фоне нарастания уровня МДА в плазме и эритроцитах животных с экспериментальным РЯ динамика активности ферментативного звена АО системы является разнонаправленной.

Результаты исследования показателей системы ПОЛ-АО у больных РЯ представлены на рис. 2, 3, 4.

Таблица 2

Активность АО-ферментов в эритроцитах крыс при прогрессировании экспериментального РЯ

Примечание: * - данные относительно соответствующего показателя на предыдущей стадии роста опухоли.

Рис. 2. Изменение уровня МДА в плазме и эритроцитах крови на разных стадиях РЯ

Рис. 3. Изменение активности каталазы в плазме и эритроцитах крови больных РЯ

Рис. 4. Изменение активности ГР в плазме и эритроцитах крови на разных стадиях РЯ

В результате проведенных исследований нами установлено, что у больных РЯ, находящихся в I клинической стадии заболевания, уровень МДА, а также активности каталазы и ГР, как в плазме крови, так и в эритроцитах статистически достоверно не отличается от такового у доноров. У больных на II стадии наблюдается увеличение уровня МДА в плазме (8,3 ± 1,02 мкмоль/л против 6,9 ± 0,73 мкмоль/л у доноров) и эритроцитах (894,1 ± 73,24 мкмоль/л против 826,9 ± 97,41 мкмоль/л в контроле). Активность каталазы в плазме (0,21 ± 0,039 ммоль/с·л против 0,03 ± 0,003 ммоль/с·л у здоровых женщин) и ГР в эритроцитах (21,5 ± 1,27 мкмоль/с·л против 12,9 ± 2,14 мкмоль/с·л в эритроцитах доноров) крови женщин при РЯ II стадии также повышается.

На III клинической стадии заболевания имеет место статистически значимое увеличение МДА по сравнению с донорами в плазме крови (9,94 ± 1,12 мкмоль/л против 6,9 ± 0,73 мкмоль/л у доноров) и эритроцитах (1150,3 ± 29,09 мкмоль/л против 826,9 ± 97,41 мкмоль/л контрольной группы).

Полученные данные, с одной стороны, согласуются с данными литературы, согласно которым в процессе прогрессии опухоли in vivo возникают и отбираются варианты опухолевых клеток, характеризующиеся высоким уровнем АО активности, и некоторые новообразования у человека характеризуются усилением реакции перекисного окисления [6]. Более того, существует мнение, что ускоренное и более злокачественное течение опухолевого процесса может способствовать усиленному образованию продуктов свободнорадикального окисления опухолевой ткани, а повышенное содержание перекиси может быть причиной мышечной дистрофии на последних стадиях опухолевого процесса [4]. С другой стороны, полученные данные, видимо, не соответствуют представлениям о том, что уже установившиеся опухоли характеризуются низким уровнем АО ферментов, что может быть связано с регуляторной ролью СОД в процессе деления, а необходимым условием развития и роста злокачественной опухоли является перестройка свободнорадикальных процессов в организме, сопровождающаяся подавлением активности ферментов антирадикальной защиты [9].

У больных, находящихся в IV клинической стадии РЯ уровень МДА снижается в плазме крови практически до уровня доноров (6,0 ± 0,71 мкмоль/л). Снижение его и в эритроцитах существенно и статистически значимо по сравнению с предыдущей стадией заболевания (923,4 ± 27,02 мкмоль/л против 1150,3 ± 29,09 мкмоль/л на III стадии). В то же время уровень МДА в эритроцитах на IV стадии заболевания сохраняется выше уровня доноров (923,4 ± 27,02 мкмоль/л против 826,9 ± 97,41 мкмоль/л).

Динамика активности ферментов АО системы на поздних стадиях РЯ имеет сходный с динамикой МДА характер. Так, активность каталазы как в плазме крови (0,32 ± 0,023 ммоль/с·л против 0,03 ± 0,003 ммоль/с·л контрольной группы), так и эритроцитах больных (61,3 ± 6,34  ммоль/с·л против 55,6 ± 2,92 ммоль/с·л у доноров) на III клинической стадии РЯ статистически значимо не отличается от контрольной группы, снижается на IV клинической стадии (0,17 ± 0,011 мкмоль/с·л в плазме и 48,81 ± 5,190 мкмоль/с·л в эритроцитах). Активность ГР повышена как в плазме (1,44 ± 0,019 мкмоль/с·л против 1,22 ± 0,210 мкмоль/с·л в группе контроля), так и в эритроцитах (38,9 ± 1,34 мкмоль/с·л против 12,9 ± 2,14 мкмоль/с·л у доноров) больных на III клинической стадии, снижается на IV стадии заболевания (0,56 ± 0,036 мкмоль/с·л в плазме и 12,42 ± 0,721 мкмоль/с·л в эритроцитах).

Заключение

Активность ПОЛ и ферментов АО системы плазмы и эритроцитов крови при прогрессировании РЯ изменяется в зависимости от стадии злокачественного процесса. На II и III стадиях заболевания, характеризующихся распространением злокачественного процесса за пределы пораженного органа, имеет место достоверное и существенного увеличение показателей ПОЛ, как в плазме крови, так и в эритроцитах крови больных РЯ.

Установлено, что в плазме и эритроцитах крови животных-опухоленосителей уровень МДА значительно выше по сравнению с контрольной группой. Активность СОД и каталазы в эритроцитах животных с РЯ также повышена по сравнению со здоровыми животными. В плазме сохраняется та же динамика каталазы. Однако показатели ГР как в эритроцитах, так и в плазме крови животных на логарифмической стадии роста экспериментальной опухоли снижены. Полученные результаты позволяют предполагать переход системы ПОЛ-АО плазмы крови и эритроцитов в процессе прогрессирования РЯ на более высокий уровень функционирования. Последнее может быть результатом мембранотоксической активности опухолевых клеток, оказывающих прямое действие на мембраны других клеток [10]. Данные могут быть использованы при разработке схем АО терапии РЯ на различных клинических стадиях заболевания.

Работа поддержана грантом ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009‒2013 гг.».

Рецензенты:

Каталымов Л.Л., д.б.н., профессор кафедры анатомии, физиологии и гигиены человека ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный педагогический университет им. И.Н. Ульянова», г. Ульяновск;

Родионова В.В., д.м.н., заведующий II хирургическим отделением ГУЗ «Областной клинический онкологический диспансер», г. Ульяновск.

Работа поступила в редакцию 16.09.2011.