Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,674

PARANEOPLASTIC PROCESSES IN ERYTHROCYTES AND BLOOD PLASMA IN THE PROGRESSION OF CERVICAL CANCER (IN EXPERIMENT)

Voronova O.S. 1 Gening T.P. 1 Abakumova T.V. 1 Dolgova D.R. 1 Gening S.O. 1
1 Ulyanovsk State University
Development of malignant tumors is accompanied by considerable changes in lipid structure and intensity of processes of lipidperoxidation (LPO) both in a tumor, and at organism level as a whole. This study traces the processes of lipid peroxidation and activity of antioxidant system in erythrocytes and blood plasma in experiment on 75 white inbred mice with an transplantable cervical cancer (CeCa-5). Increase at animals with CeCa-5 level malondialdehyde in erythrocytes and blood plasma with increase in terms of growth of a tumor is established. Increase of level of superoxide dismutase, catalases, glutation-reductases, glutation-transferazy in erythrocytes and blood plasma with increase in periods of growth of a tumor is set. The increase in level the lipidperoxidation against multidirectional activity of antioxidant enzymes can testify to equilibrium violation in lipid peroxidation – antioxidant system.
cervical cancer
lipid peroxidation
antioxidant
1. Andreeva L.I. Modifikacija metoda opredelenija perekisej lipidov v teste s tiobarbiturovoj kislotoj / L.I. Andreeva, L.A. Kozhemjakin, A.A. Kishkun // Lab. delo. 1988. no. 11. рр. 41-43.
2. Antoneeva I.I. Oksidativnyj stress na raznyh stadijah razvitija raka shejki matki / I.I. Antoneeva, E.G. Sidorenko, T.P. Gening // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. 2010. no. 10 рр. 33-36.
3. Arutjunjan A. V. Metody ocenki svobodnoradikal'nogo okislenija i antioksidantnoj sistemy organizma / A. V. Arutjunjan, E. E. Dubinina, N. N. Zybina // Metodicheskie rekomendacii. - SPb., 2000. 103 р.
4. Barsukov V.Ju. Zakonomernosti paraneoplasticheskih rasstrojstv pri otechno-infil'trativnoj forme raka molochnoj zhelezy / V.Ju. Barsukov, V.N. Plohov, N.P. Chesnokova// Sovremennye problemy nauki i olbrazovanija. 2008. no. 1. рр. 13-19.
5. Gerasimenko M.N. Sostojanie pro- i antioksidantnoj sistemy krovi pri rake pochki / M.N. Gerasimenko, I.V. Purgina, R.A. Zukov // Materialy vserossijskoj nauchno-prakticheskoj konferencii «Sovremennye problemy klinicheskoj mediciny. Onkourologija». 2010. рр. 47-49.
6. Gorozhanskaja Je.G. Svobodnoradikal'noe okislenie i mehanizmy antioksidantnoj zawity v normal'noj kletke i pri opuholevyh zabolevanijah (lekcija) / Je.G. Gorozhanskaja // Klinicheskaja laboratornaja diagnostika. 2010. no. 6. рр. 28-44.
7. Dubinina E.E. Biologicheskaja rol' superoksidnogo anion-radikala i superoksiddismutazy v tkanjah organizma / E.E. Dubinina // Uspehi sovrem. biol. 1989. T.108, vyp. 1(4). рр. 3-18.
8. Karpiwenko A.I. Medicinskie laboratornye tehnologii i diagnostika: Spravochnik: v 2 t. / A.I. Karpiwenko SPb.: Intermedika, 1999. рр. 27-28.
9. Kudrjashova E.V. Izmenenie antioksidantnogo statusa jeritrocitov onkopul'monologicheskih bol'nyh / E.V. Kudrjashova, N.M. Titova // Sb. nauchnyh trudov «Aktual'nye problemy biologii, mediciny i jekologii». Tomsk, 2004. vyp. 1. 115 р.
10. Kurnikova V.V. O roli aktivacii processov lipoperoksidacii pri giperplasticheskih processah jendometrija // Uspehi sovremennogo estestvoznanija. Moskva, 2003. no. 2. рр.88.
11. Mihaevich O.D. Nekotorye osobennosti processov perekisnogo okislenija lipidov u onkologicheskih bol'nyh i vozmozhnosti ih korrekcii: Avtoref. dis. . kand. med. nauk / O.D. Mihaevich. M., 1992. 29 р.
12. Nagoeva M.H. Aktivnost' vnutrikletochnogo antioksidanta katalazy jeritrocitov u bol'nyh anginoj / M.H. Nagoeva// Sb.nauchn. tr. «Estestvoznanie i gumanizm» pod red. prof., d.b.n. Il'inskih N.N., 2007. T.4., no. 3. 147 р.
13. Rozenko L.Ja. K voprosu patogeneza razvitija recidivov bazal'nokletochnogo raka kozhi / L.Ja. Rozenko, E.M. Francijanc, F.R. Dzhabarov i dr.// Sibirskij onkologicheskij zhurnal. 2009. no. 3 (39). рр. 14-19.
14. Das U.N. A radical approach to cancer // Med.Sci.Monot. 2002. V. 8. no. 4. рр. 79-92.
15. Ebbehoj E. Comparison between different parameters of cell viability. In vitro studies in a human cervix cancercell line / E. Ebbehoj, S.T. Langkjer // J. Exp. Clin. Cancer Res. 1995. V. 14 (1). рр. 95-101.

До настоящего времени остаются неизученными прогностически неблагоприятные системные метаболические сдвиги, сопутствующие развитию рака шейки матки и, в определенной степени, способствующие опухолевой прогрессии, в частности, состояние процессов липопероксидации и антирадикальной защиты клеток [4]. Чрезмерное образование свободных радикалов может быть одним из патогенетических факторов канцерогенеза [10].

Установлено, что развитие злокачественных опухолей сопровождается значительными изменениями в липидном составе и интенсивности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) как в опухоли, так и на уровне организма в целом [14]. Антиоксиданты обеспечивают связывание и модификацию свободных радикалов [12], предупреждают образование перекисей или разрушают их. Дисбаланс активности ПОЛ и антиоксидантной системы способствует возникновению оксидативного стресса [12].

В соответствии с вышеизложенным, целью исследования явилось изучение уровня ПОЛ и активности антиоксидантных ферментов в эритроцитах и плазме крови мышей с экспериментальным раком шейки матки.

Материалы и методы исследования

Для моделирования РШМ-5 (банк опухолевых штаммов РОНЦ им. Н.Н. Блохина) самкам беспородных мышей в возрасте 2,5-3 месяцев (n = 75) подкожно в область подмышечной впадины перевивали по 0,5 мл взвеси опухолевой ткани на растворе Хенкса (1:9). Для биохимического исследования брали стабилизированную кровь опытных животных на 20-е, 30-е, 40-е и 60-е сутки после трансплантации солидной опухоли РШМ-5. Интенсивность ПОЛ оценивали по содержанию малонового диальдегида (МДА) в тесте с тиобарбитуровой кислотой по методу Андреевой Л.И. и др. (1988) [1]. Для оценки деятельности системы антиоксидантной защиты (АОЗ) использовали звено ферментативных антиоксидантов, анализируя активность супероксиддисмутазы (СОД), каталазы, глутатионредуктазы (ГР), глутатион-S-трансферазы (ГТ). Определение активности СОД проводили по методу Дубининой Е.Е. (1989) [7]; активности каталазы, ГТ и ГР оценивали по Карпищенко А.И. (1999) [8].

Статистическую обработку проводили с помощью программы Stata v.6.0 c использованием непараметрического U-критерия Манна-Уитни.

Результаты исследования и их обсуждение

Малоновый диальдегид является одним из показателей активности ПОЛ. Образующиеся в результате действия радикалов кислорода и последующего разрыва полиеновых кислот метаболиты определяют неблагоприятные последствия ПОЛ [6].

Изучение уровня ПОЛ в эритроцитах показало, что у животных с РШМ-5 происходит статистически значимое увеличение содержания МДА с 219,65 ± 7,57 мкмоль/л в контроле до 295,05 ± 15,33 мкмоль/л на 20-е сутки, 325,94 ± 14,36 мкмоль/л на 30-е и 334,80 ± 12,98 мкмоль/л на 40-е сутки после трансплантации опухоли. На 60-е сутки уровень МДА в эритроцитах значительно снижен и составляет 185,75 ± 12,97 мкмоль/л.

СОД - фермент, катализирующий реакции дисмутации активных супероксидных радикалов с образованием перекиси водорода и воды. В современной литературе сведения об активности этого фермента в эритроцитах онкологических больных достаточно противоречивы: отмечено повышение активности фермента у больных раком ротовой полости [11]. Ряд исследователей сообщает о низкой активности СОД в эритроцитах [4] при метастазировании опухолей.

В результате проведённых исследований нами установлено, что активность СОД в эритроцитах мышей с РШМ-5 в начальной стадии роста (на 20-е сутки после трансплантации опухоли) увеличивается относительно контроля (1,84 ± 0,24 у.е. против 1,46 ± 0,10 у.е. в контроле). На 30-е сутки развития опухоли уровень СОД соответствует значению контроля; на 40-е сутки достоверно увеличивается, снова снижаясь на 60-е сутки после трансплантации (табл. 1).

Таблица 1

Уровень антиоксидантных ферментов в эритроцитах на разные сутки развития РШМ-5

Показатель

Эксп. группа

Каталаза, ммоль/с·л

ГР, ммоль/мин·л

ГТ, ммоль/мин·л

СОД, у.е.

Контроль, n = 12

17,13 ± 0,64

0,43 ± 0,03

0,14 ± 0,02

1,46 ± 0,10

20 сутки РШМ-5, n = 12

26,79 ± 4,31

0,63 ± 0,05*

0,39 ± 0,06*

1,84 ± 0,24*

30 сутки РШМ-5, n = 12

60,09 ± 3,02*

0,61 ± 0,06*

0,56 ± 0,06*

1,46 ± 0,14

40 сутки РШМ-5, n = 12

68,1 ± 4,01*

1,21 ± 0,01*

0,64 ± 0,08*

2,55 ± 0,13*

60 сутки РШМ-5, n = 12

77,6 ± 4,21*

1,02 ± 0,04*

0,18 ± 0,02

1,73 ± 0,19*

Примечание. * - р ≤ 0,05; данные, статистически значимо отличающиеся от контрольных.

Полученные результаты соответствуют данным ряда исследователей о незначительном увеличении активности фермента в эритроцитах на стадии интенсивного роста опухоли, также соответствуют данным клинических исследований об активности СОД в эритроцитах больных РШМ [2].

Данные об активности каталазы в эритроцитах в динамике канцерогенеза противоречивы. Отмечена повышенная активность каталазы эритроцитов больных РШМ в динамике прогрессирования заболевания [2], при базально-клеточном раке кожи [13]. В то же время ряд исследователей [9] отмечают снижение каталазной активности в эритроцитах при опухолевом процессе, либо указывают, что активность каталазы эритроцитов остается стабильной и не зависящей от стадии заболевания, например, при раке молочной железы [4].

Нами установлено, что активность каталазы в эритроцитах мышей с экспериментальным РШМ стабильно возрастает с увеличением сроков роста опухоли, причем на каждой стадии достоверно отличаясь от данных контроля и предшествующих данных (см. табл. 1).

Активность глутатионзависимых ферментов, в частности, ГР, по данным литературы, увеличена в эритроцитах и сыворотке крови как у животных с опухолями, так и у онкологических больных, особенно при метастазировании опухолей. Полагают, что результаты определения глутатионредуктазной активности могут иметь большое значение для диагностики опухолей и прогнозирования лечения лейкозов [5]. Есть сведения, что при раке почки [5] в плазме крови и эритроцитах значительных изменений в состоянии глутатионового звена не наблюдается, а у онкологических больных с РШМ в эритроцитах снижена активность ГР [2].

По данным нашего исследования, активность ГТ в эритроцитах интактных мышей составляет 0,14 ± 0,02 ммоль/мин/л. Начиная с 20-х суток после трансплантации, уровень ГТ начинает достоверно увеличиваться до 40-х суток после трансплантации (см. табл. 1). На 60-е сутки - активность фермента снижается до 0,18 ± 0,02 ммоль/мин/л. Это, возможно, объяснимо увеличением конечных продуктов ПОЛ и нарушением функционирования компонентов антиоксидантной системы. Уровень ГР в эритроцитах контрольных и опытных мышей изменяется аналогично уровню ГТ, что может быть связано с повышением содержания глутатиона окисленного (см. табл. 1).

Концентрация МДА в плазме крови, возможно, отражает активность процессов ПОЛ в организме и служит маркёром степени эндогенной интоксикации (ЭИ) [3]. У больных РШМ выявлено снижение уровня МДА в плазме крови [2].

Результаты наших исследований уровня МДА в плазме крови мышей в динамике прогрессирования РШМ-5 показали, что интенсивность ПОЛ, оцениваемого по содержанию МДА, статистически значимо возрастает относительно контроля (2,95 ± 0,24 мкмоль/мин/л) только на 30-ые сутки после перевивки опухоли (6,23 ± 0,31 мкмоль/л), на 20-е сутки она даже немного снижена (2,64 ± 0,30 мкмоль/л), продолжая увеличиваться к 40-м и 60-м суткам (7,29 ± 0,53 и 8,46 ± 1,79 мкмоль/л, соответственно).

Ферментативная активность ГТ в плазме крови мышей с РШМ-5 достоверно увеличивается с ростом опухоли, достигая 0,070 ± 0,006 ммоль/мин/л на 60-е сутки после трансплантации опухоли (против 0,016 ± 0,003 ммоль/мин/л в контроле). Уровень ГР в плазме крови мышей с РШМ-5 достоверно выше, чем в контроле, на 20-е, 40-е и 60-е сутки после перевивки опухоли, однако, на 30-е сутки наблюдается заметное понижение активности этого фермента (табл. 2). Каталаза в плазме крови меняет свою активность в динамике прогрессирования РШМ-5 на разные сутки развития опухоли, принимая достоверные значения то выше, то ниже контроля (см. табл. 2).

Таблица 2

Уровень антиоксидантных ферментов в плазме крови на разные сутки развития РШМ-5

Показатель

Эксп. группа

Каталаза, ммоль/с·л

ГР, ммоль/мин·л

ГТ, ммоль/мин·л

Контроль, n = 12

0,100 ± 0,019

0,014 ± 0,004

0,016 ± 0,003

20 сутки РШМ-5, n = 12

0,053 ± 0,09*

0,040 ± 0,008*

0,027 ± 0,003*

30 сутки РШМ-5, n = 12

0,211 ± 0,061*

0,005 ± 0,001*

0,038 ± 0,005*

40 сутки РШМ-5, n = 12

0,035 ± 0,005*

0,039 ± 0,002*

0,043 ± 0,002*

60 сутки РШМ-5, n = 12

0,521 ± 0,089

0,037 ± 0,003*

0,070 ± 0,006*

Примечание. * - р ≤ 0,05; данные, статистически значимо отличающиеся от контрольных

Заключение

Факт усиления ПОЛ в крови при росте злокачественных новообразований у животных и человека не вызывает сомнений. Основными показателями этого являются различные нарушения ферментативной антиоксидантной защиты тканей, причинами которой могут быть угнетение активности каталазы и нарушение ее синтеза; изменения качественного и количественного состава изоферментов СОД, как правило, снижения активности ГП и уменьшение сродства фермента к субстрату [6].

Результаты исследования свидетельствуют о накоплении МДА в крови животных-опухоленосителей при прогрессировании опухоли. Анализ компонентов АОС в эритроцитах и плазме крови показал, что их активность изменяется разнонаправлено на разных стадиях развития опухоли: в эритроцитах наблюдается статистически значимое повышение антиоксидантной активности (АОА). Изменения активности антиоксидантов в плазме крови в процессе роста опухоли не соответствуют таковым в эритроцитах: уровень каталазы и ГР изменяется волнообразно, в отличие от нарастающей динамики в эритроцитах. Разнонаправленная динамика изменений в АОС может говорить о нарушении равновесия в системе «перекисное окисление липидов - антиоксиданты».

Таким образом, исследование состояния системы ПОЛ-АО в эритроцитах и плазме крови мышей с РШМ-5 показывает, что прогрессирование роста опухоли сопровождается рядом нарушений гомеостаза. Выявлена прямая корреляционная связь между стадией роста опухоли и показателями системы ПОЛ-АО. Считается доказанным, что нарушения механизмов и интенсивность сдвигов активности системы соответствуют характеру течения заболевания [15].

Работа поддержана грантом Президента РФ и Гос. заданием Министерства образования и науки РФ.

Рецензенты:

  • Слесарев С.М., д.б.н., профессор кафедры биологии и биоэкологи ФГБОУ ВПО Ульяновский государственный университет, г. Ульяновск;
  • Антонеева И.И., заведующая отделением гинекологии ГУЗ областного клинического онкологического диспансера, врач высшей категории, доктор медицинских наук, г. Ульяновск.

Работа поступила в редакцию 03.07.2012