Антрациклиновые антибиотики широко используются в современной онкологической практике. Важным дозолимитирующим фактором при их применении является кардиотоксичность, связанная с индукцией окислительного стресса. Существенным фактором повышения риска кардиотоксичности антрациклинов является комбинированная химиотерапия с таксанами [2]. Повышение в сыворотке крови уровня продуктов липопероксидации при применении доксорубицина может быть использовано для оценки развивающейся кардиотоксичности [8]. С другой стороны, показана патогенетическая значимость истощения уровня восстановленного глутатиона в реализации кардиотоксических эффектов доксорубицина [3]. В настоящее время в качестве основного кардиопротектора при использовании антрациклинов применяют кардиоксан, высокая стоимость которого ограничивает его широкое применение. В проведенных ранее исследованиях показано, что производные 3-гидроксипиридина ограничивают рост продуктов липопероксидации в сыворотке крови крыс при введении цисплатина и доксорубицина [5], а также при химиолучевой терапии у мышей с карциномой легкого Льюис [6]. В связи с этим целью настоящего исследования явилось оценка изменения показателей перекисного окисления липидов (ПОЛ) и системы глутатиона (в качестве маркеров кардиотоксичности) в тканях сердца крыс с карциномой WALKER-256 при использовании производных пиримидина и 3-гидроксипиридина – ксимедона и мексидола в сравнении с кардиоксаном на фоне химиотерапии доксорубицином и паклитакселом.
Материалы и методы исследования
Эксперименты выполнены на 100 крысах-самках линии Wistar массой 150–250 г разводки питомника НЦБМТ РАМН «Столбовая». Экспериментальные животные содержались в стандартных условиях вивария Мордовского государственного университета при естественном световом режиме на стандартной диете, свободном доступе к воде и пище. Все манипуляции с животными проводились в соответствии с правилами, принятыми Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и иных научных целей (Страсбург, 1986). Суспензию клеток карциномы WALKER-256 (W-256) (106 клеток в растворе Хенкса) перевивали под кожу хвоста. Животные были распределены на 7 групп. Дизайн исследований представлен в табл. 1.
Таблица 1
Дизайн исследований
|
Группы животных |
Режим эксперимента |
|
Интактные животные (n = 7) |
Опухолевые клетки W-256 не вводили, лекарственная терапия не проводилась |
|
1-я – опухолевый штамм W-256 (контроль) (n = 12) |
1·106 опухолевых клеток W-256 под кожу хвоста |
|
2-я – W-256, Доксорубицин – W-256 + ДР (n = 12) |
1·106 опухолевых клеток W-256, доксорубицин внутрибрюшинно в дозе 4 мг/кг на 11-е сутки после имплантации опухолевых клеток |
|
3-я – W-256, Доксорубицин, Паклитаксел – W-256 + ДР + ПТ (n = 14) |
1·106 опухолевых клеток W-256, доксорубицин в дозе 4 мг/кг и паклитаксел в дозе 6 мг/кг внутрибрюшинно на 11-е сутки после имплантации опухолевых клеток |
|
4-я – W-256, Доксорубицин, Паклитаксел, Ксимедон 100 мг/кг – W-256 + ДР + ПТ + Ксимедон (n = 14) |
Так же, как и в 3-й группе, ксимедон внутримышечно в дозе 100 мг/кг ежедневно, начиная с 11-х суток эксперимента, 10 суток |
|
5-я – W-256, Доксорубицин, Паклитаксел, Мексидол 50 мг/кг – W-256 + ДР + ПТ + Мексидол (n = 14) |
Так же, как и в 3-й группе, мексидол внутримышечно в дозе 50 мг/кг ежедневно, начиная с 11-х суток эксперимента, 10 суток |
|
6-я – W-256, Доксорубицин, Паклитаксел, Кардиоксан 80 мг/кг – W-256 + ДР + ПТ + Кардиоксан (n = 14) |
Так же, как и в 3-й группе, кардиоксан внутрибрюшинно в дозе 80 мг/кг за 20 мин до введения цитостатиков, на 11-е сутки опыта |
|
7-я – W-256, Доксорубицин, Паклитаксел, Мексидол 50 мг/кг, Ксимедон 100 мг/кг – W-256 + ДР + ПТ + Мексидол + Ксимедон (n = 14) |
Так же, как и в 3-й группе, мексидол в дозе 50 мг/кг и ксимедон в дозе 100 мг/кг ежедневно внутримышечно, начиная с 11-х суток эксперимента, 10 суток |
Исследование проводили на 14-е и 22-е сутки эксперимента. Для этого по 6–7 животных из каждой группы в указанные сроки выводили из опыта под общей анестезией тиопенталом натрия. Для оценки изменений состояния процессов ПОЛ в гомогенатах сердца спектрофотометрически определяли содержание диеновых (ДК), триеновых конъюгатов (ТК), оснований Шиффа (ОШ) [7], уровень малонового диальдегида (МДА) (в реакции с тиобарбитуровой кислотой (ТБК) с использованием набора реактивов для определения ТБК-активных продуктов фирмы «Агат-Мед» (Москва); для оценки изменений в системе глутатиона определяли концентрацию восстановленного глутатиона (ВГ) [4], активность глутатионредуктазы (ГР) [1], глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы (Г-6-ФДГ) (с использованием набора реактивов фирмы «Sentinel», Италия). При статистической обработке результатов исследования определяли показатели средних арифметических значений (М), стандартных ошибок средних арифметических (m). Нормальность распределения проверяли с использованием теста Колмогорова‒Смирнова. При условии соответствия нормальности распределения достоверность полученных различий сопоставляемых величин оценивали с использованием t-критерия Стьюдента. При несоответствии нормальности распределения достоверность различий оценивали с использованием U-критерия Манна‒Уитни. Различия считали достоверными при p < 0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
На 14-е сутки эксперимента во 2-й группе (с монотерапией ДР) уровень МДА превышал показатель интактных животных на 57,8 % и не отличался от такового в контроле (табл. 2). В 3-й группе (при сочетанной терапии ДР и ПТ) отмечался достоверный рост концентрации ДК и МДА на 12,8 и 85 % соответственно по отношению к контролю и на 21,5 и 78,7 % по сравнению со 2-й группой. В группах 4, 5, 6, 7 (с дополнительным введением ксимедона, мексидола, кардиоксана, а также ксимедона с мексидолом) уровень ДК достоверно снижался и не отличался от такового у интактных крыс. При этом уровень МДА тоже снижался, однако наиболее значимо в группе с кардиоксаном – до показателя интактных животных (табл. 2).
Таблица 2
Количество продуктов перекисного окисления липидов в тканях сердца крыс с карциномой W-256 при введении ксимедона и мексидола на фоне химиотерапии доксорубицином и паклитакселом, (M ± m)
|
Группы животных
Сроки исследования |
Показатель |
||||
|
ДК, у.е. |
ТК, у.е. |
МДА, мкмоль/л |
ОШ, у.е. |
||
|
Интактные |
0,59 ± 0,03 |
0,39 ± 0,04 |
2,44 ± 0,26 |
0,12 ± 0,01 |
|
|
1 – W-256 (контроль) |
14-е сутки |
0,7 ± 0,02 р1 < 0,01 |
0,5 ± 0,08 |
3,72 ± 0,41 р1 < 0,05 |
0,18 ± 0,03 |
|
22-е сутки |
0,55 ± 0,03* |
0,42 ± 0,002 |
3,5 ± 0,4 р1 < 0,05 |
0,12 ± 0,003 |
|
|
2 – W-256 + ДР |
14-е сутки |
0,65 ± 0,01 р2 < 0,05 |
0,3 ± 0,004 р2 < 0,05 |
3,85 ± 0,6 р1 < 0,05 |
0,1 ± 0,002 р2 < 0,05 |
|
22-е сутки |
0,66 ± 0,003 р2 < 0,01 |
0,31 ± 0,01 р2 < 0,01 |
4,01 ± 0,2 р1 < 0,01 |
0,1 ± 0,005 р2 < 0,05 |
|
|
3 – W-256 + ДР + ПТ |
14-е сутки |
0,79 ± 0,006 р1,2,3 < 0,01 |
0,31 ± 0,02 р2 < 0,05 |
6,88 ± 0,67 р1,2,3 < 0,01 |
0,11 ± 0,01 р2 < 0,05 |
|
22-е сутки |
0,63 ± 0,01* р2 < 0,05 |
0,54 ± 0,05* р1,3 < 0,05 |
5,31 ± 0,45 р1,2,3 < 0,05 |
0,16 ± 0,01* р1,2,3 < 0,05 |
|
|
4 – W-256 + ДР + ПТ + ксимедон |
14-е сутки |
0,62 ± 0,006 р2,3,4 < 0,05 |
0,34 ± 0,002 р3 < 0,001 |
3,76 ± 0,7 р4 < 0,01 |
0,14 ± 0,001 |
|
22-е сутки |
0,64 ± 0,004 р2,3 < 0,05 |
0,35 ± 0,002 р2,3,4 < 0,001 |
4,3 ± 0,26 р1 < 0,05 |
0,12 ± 0,002* р3,4 < 0,01 |
|
|
5 – W-256 + ДР + ПТ + мексидол |
14-е сутки |
0,64 ± 0,008 р2,4 < 0,05 |
0,31 ± 0,002 р2,3,5 < 0,05 |
3,46 ± 0,18 р1,4 < 0,05 |
0,11 ± 0,001 р2,5 < 0,05 |
|
22-е сутки |
0,62 ± 0,01 р3 < 0,05 |
0,33 ± 0,003 р2,4,5 < 0,01 |
4,11 ± 0,23 р1,4 < 0,05 |
0,11 ± 0,002 р2,4,5 < 0,05 |
|
|
6 – W-256 + ДР + ПТ + кардиоксан |
14-е сутки |
0,6 ± 0,007 р2,3,4,6 < 0,05 |
0,35 ± 0,003 р3 < 0,01 |
2,1 ± 0,13 р2,3,4,5,6 < 0,05 |
0,14 ± 0,003 р6 < 0,01 |
|
22-е сутки |
0,65 ± 0,007* р2 < 0,05 |
0,34 ± 0,003 р2,3,4,5 < 0,05 |
4,22 ± 0,15* р1 < 0,001 |
0,12 ± 0,001* р3,4,6 < 0,05 |
|
|
7 – W-256 + ДР + ПТ + ксимедон + мексидол |
14-е сутки |
0,65 ± 0,006 р2,4,5,7 < 0,05 |
0,3 ± 0,03 р2 < 0,05 |
3,7 ± 0,48 р1,4,7 < 0,05 |
0,1 ± 0,01 р2,5,7 < 0,05 |
|
22-е сутки |
0,65 ± 0,01 р2 < 0,01 |
0,3 ± 0,02 р2,4,5 < 0,05 |
4,1 ± 0,25 р1,4 < 0,05 |
0,09 ± 0,007 р1,2,4,5,7 < 0,05 |
|
Примечания: р1 – достоверность различий рассчитана по отношению к интактным животным; р2 – к группе 1; р3 – к группе 2; р4 – к группе 3; р5 – к группе 4; р6 – к группе 5; р7 – к группе 6; * – статистически значимые различия в группе на 22-е сутки по отношению к 14-м суткам, р < 0,05.
На 22-е сутки эксперимента в 3-й группе отмечалось повышение концентрации ТК на 38,5 % по отношению к интактным животным и на 74 % по сравнению со 2-й группой (р < 0,05). Уровень МДА превышал показатели интактных крыс и животных 2-й группы на 117 и 32 % соответственно (р < 0,05). При этом достоверно повышалось и содержание конечных продуктов – ОШ: на 33,3 % и 60 % по отношению к интактной группе и животным с монотерапией ДР соответственно (табл. 2). В 4, 5, 6 и 7-й группах концентрация ТК и ОШ, в отличие от МДА, достоверно снижалась до соответствующих показателей интактных животных. Примечательно, что в группе с кардиоксаном на 22-е сутки эксперимента отмечался рост уровня МДА по сравнению с 14-ми сутками в 2 раза (р < 0,05), в отличие от 4, 5, 7-й групп. Предупреждение образования конечных продуктов ПОЛ – оснований Шиффа, которые образуются в результате реакций взаимодействия вторичных продуктов с физиологически важными аминами, свидетельствует о торможении процессов липопероксидации и, вероятно, обезвреживании вторичных метаболитов окислительной модификации макромолекул.
Концентрация ВГ снижалась во 2 и 3-й группах на 14-е сутки эксперимента на 32 и 26 % соответственно по отношению к интактным животным на фоне снижения активности Г-6-ФДГ (на 27 и 53 % в группах с ДР и ДР + ПТ, р < 0,05, табл. 3). При этом в 3-й группе статистически значимо снижалась и активность ГР на 27 % по сравнению с интактными животными. В 4, 5 и 7-й группах концентрация ВГ и активность ГР достоверно увеличивались и не отличались от таковых у интактных животных. Активность Г-6-ФДГ также достоверно повышалась по отношению к 3-й группе, однако в группе с мексидолом оставалась ниже на 20 % по сравнению с интактными животными. В группе с кардиоксаном концентрация ВГ оставалась ниже интактного на 18,3 % и повышалась лишь по отношению ко 2-й группе на 19,7 % (р < 0,05) при отсутствии различий с 3-й группой (табл. 3).
Таблица 3
Изменения концентрации восстановленного глутатиона, активности глутатионредуктазы и глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы в тканях сердца крыс с карциномой W-256 при введении ксимедона и мексидола на фоне химиотерапии доксорубицином и паклитакселом, (M ± m)
|
Группы животных
Сроки исследования |
Показатель |
|||
|
ВГ, ммоль/г ткани |
ГР, ммоль/мин∙г ткани |
Г-6-ФДГ, мЕ/г ткани |
||
|
Интактные |
2,3 ± 0,12 |
0,112 ± 0,01 |
9,52 ± 0,73 |
|
|
1 – W-256 (контроль) |
14-е сутки |
2,13 ± 0,1 |
0,103 ± 0,01 |
7,9 ± 0,8 |
|
22-е сутки |
2,59 ± 0,12 |
0,083 ± 0,005 |
8,41 ± 0,44 |
|
|
2 – W-256 + ДР |
14-е сутки |
1,57 ± 0,06 р1,2 < 0,01 |
0,104 ± 0,002 |
6,97 ± 0,37 р1 < 0,05 |
|
22-е сутки |
2,26 ± 0,16* |
0,095 ± 0,005 |
7,7 ± 0,4 |
|
|
3 – W-256 + ДР + ПТ |
14-е сутки |
1,71 ± 0,14 р1,2 < 0,05 |
0,082 ± 0,004 р1,3 < 0,05 |
4,47 ± 0,57 р1,2,3 < 0,01 |
|
22-е сутки |
1,78 ± 0,06 р1,2,3 < 0,05 |
0,104 ± 0,005* |
6,26 ± 0,26* р1,2,3 < 0,05 |
|
|
4 – W-256 + ДР + ПТ + ксимедон |
14-е сутки |
2,15 ± 0,14 р3 < 0,01 |
0,096 ± 0,003 р3,4 < 0,05 |
8,47 ± 0,86 р4 < 0,01 |
|
22-е сутки |
2,14 ± 0,05 р2,4 < 0,01 |
0,108 ± 0,007 |
7,94 ± 0,46 р4 < 0,01 |
|
|
5 – W-256 + ДР + ПТ + мексидол |
14-е сутки |
2,02 ± 0,02 р3 < 0,001 |
0,122 ± 0,003 р3,4,5 < 0,001 |
7,58 ± 0,33 р1,4 < 0,05 |
|
22-е сутки |
2,06 ± 0,03 р2,4 < 0,01 |
0,105 ± 0,005* |
8,14 ± 0,27 р4 < 0,001 |
|
|
6 – W-256 + ДР + ПТ + кардиоксан |
14-е сутки |
1,88 ± 0,07 р1,3 < 0,05 |
0,12 ± 0,01 р4,5 < 0,05 |
7,92 ± 0,49 р4 < 0,01 |
|
22-е сутки |
1,8 ± 0,06 р1,2,3,5,6 < 0,05 |
0,118 ± 0,006 р2,3 < 0,05 |
9,19 ± 0,5 р3,4 < 0,05 |
|
|
7 – W-256 + ДР + ПТ + ксимедон + мексидол |
14-е сутки |
2,11 ± 0,08 р3,4 < 0,05 |
0,093 ± 0,003 р3,6,7 < 0,05 |
8,03 ± 0,28 р3,4 < 0,05 |
|
22-е сутки |
2,2 ± 0,14 р4,7 < 0,05 |
0,143 ± 0,01* р2,3,4,6 < 0,05 |
9,53 ± 0,23* р2,3,4,5,6 < 0,05 |
|
Примечания: р1 – достоверность различий рассчитана по отношению к интактным животным; р2 – к группе 1; р3 – к группе 2; р4 – к группе 3; р5 – к группе 4; р6 – к группе 5; р7 – к группе 6; * – статистически значимые различия в группе на 22-е сутки по отношению к 14-м суткам, р < 0,05.
К 22-м суткам эксперимента в отличие от 2-й группы в 3-й группе концентрация ВГ и активность Г-6-ФДГ сохранялись низкими по отношению к соответствующим показателям интактных животных на 22,6 и 34,2 % соответственно (табл. 3). В 4, 5 и 7-й группах концентрация ВГ и активность Г-6-ФДГ достоверно повышались и не отличались от таковых у интактных животных. На фоне кардиоксана активность Г-6-ФДГ также восстанавливалась до уровня исходного показателя, однако концентрация ВГ не возрастала и сохранялась на уровне таковой в группе ДР + ПТ. Подобные изменения могут быть связаны с повышенным расходованием восстановленной формы трипептида, что косвенно свидетельствует о высокой активности свободнорадикальных процессов. Поскольку при этом не происходит адаптивного повышения активности ферментов восстановления глутатиона из окисленной формы – ГР и Г-6-ФДГ, данный факт можно расценить как прогностически неблагоприятный, поскольку расход ВГ может достичь критического уровня и привести к срыву функциональных возможностей системы глутатиона.
Заключение
Таким образом, наиболее эффективно тормозил активацию процессов липопероксидации на 14-е сутки эксперимента кардиоксан. Однако при дальнейшем наблюдении (на 22-е сутки опыта) в группе с кардиоксаном отмечался рост уровня МДА в тканях сердца, вероятно, в связи с истощением содержания восстановленного глутатиона. Мексидол и комбинация ксимедона с мексидолом предупреждали падение уровня восстановленного глутатиона, в отличие от кардиоксана, препятствовали повторной активации процессов перекисного окисления липидов и в итоге проявили большую стабильность в торможении липопероксидации в сердце в целом.
Рецензенты:Моисеева И.Я., д.м.н., профессор, зав. кафедрой «Общая и клиническая фармакология», Медицинский институт, ФГБОУ ВПО «Пензенский государственный университет», г. Пенза;
Блинов Д.С., д.м.н., профессор, зав. кафедрой общественного здоровья, организации здравоохранения и фармации с курсом гигиены, Медицинский институт, ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», г. Саранск.
Работа поступила в редакцию 18.02.2014.