Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

THE SYSTEM «LIPIDPEROXIDATION-ANTIOXIDANTS» IN THE HOST-TUMOR IN CLINIC AND EXPERIMENT

Abakumova T.V. 1 Gening T.P. 1 Antoneeva I.I. 1 Arslanova D.R. 1 Gening S.O. 1 Emelkin N.V. 1
1 Ulyanovsk State University, Ulyanovsk
At inspection of the sick of a primary cancer ovary which are on I-IV stages on FIGO, and an experimental carcinogenesis on model ascetic tumors of ovaries of rats, estimated a system condition «lipidperoxidation-antioxidants» in a blood plasma and erythrocytes. For this purpose defined concentration malondialdehyde, activity of a catalase, glutation-reduktazy and superoxide dismutase. Level increase malondialdehyde in a blood plasma and erythrocytes in dynamics of a tumoral progression, as in clinic, and experiment is established. Activity of an enzymatic link of antioxidatic system was differently directed and allows to assume system transition « lipidperoxidation-antioxidants» in an host-tumor on higher level of functioning that probably grows out membranotoxic of activity of tumoral cells.
cancer ovaries
lipidperoxidation
antioxidatic system

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

Стадия

Плазма

Эритроциты

Контроль

3,25 ± 0,280

362,7 ± 15,20

Логарифмическая

7,52 ± 0,430

485,9 ± 35,60

Терминальная

10,04 ± 0,470*

682,3 ± 58,70*

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).

 pic

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

 

СОД, усл.ед./л

Каталаза, ммоль/мин/л

ГР, ммоль/мин/л

Контроль

158,9 ± 9,15

7,8 ± 0,35

49,4 ± 2,61

Log-фаза

203,9 ± 27,2

11,3 ± 0,65

47,6 ± 3,81

Term-фаза

235,4 ± 30,3*

14,8 ± 0,79*

38,4 ± 5,36*

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

pic

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

pic

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

pic

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.