В настоящее время большинство исследователей считают активные формы кислорода важнейшими регуляторами клеточных процессов и ключевым элементом изменения программы дифференцировки, пролиферации и апоптоза клеток [2]. Так как развитие опухолевой болезни связано с изменением клеточных программ, очевидна актуальность исследования баланса в системе ПОЛ-антиоксиданты в ткани неоплазмы.
Материалы и методы исследования
Исследовали послеоперационный материал, полученный от 90 больных раком сигмовидного и прямого отделов толстой кишки (41 женщина и 49 мужчин), из них 30 больных солитарным раком (14 мужчин и 16 женщин), 30 больных синхронным (21 мужчина и 9 женщин) и метахронным раком (14 мужчин и 16 женщин). Возраст больных составил от 30 до 87 лет. Гистологическая верификация процесса – умереннодифференцированная аденокарцинома (G2 – 66,6 % в группе солитарного рака и 74,2 % – синхронного и метахронного рака). В ходе оперативных вмешательств производилось удаление аденокарциномы с последующим биохимическим исследованием образцов ткани опухоли и визуально неизмененных участков кишки, отступая 10 см (линия резекции = интактная ткань) от края опухолевой ткани.
В образцах тканей методом иммуноферментного анализа изучали уровень малонового диальдегида (МДА) (Biomedica Gruppe), активность глутатионпероксидазы (ГПО) (Bio Vendor) и супероксиддисмутазы (СОД) (Cayman Chemica). Также определяли активность каталазы, содержание диеновых конъюгатов – ДК, витаминов Е и А, вычисляли коэффициенты соотношения СОД/ГПО, СОД/каталаза.
Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета компьютерных программ Statistica 6.0. Достоверность различий между количественными показателями вычисляли с помощью t-критерия Стьюдента.
Результаты исследования и их обсуждение
Было исследовано состояние свободнорадикальных процессов в ткани по линии резекции (условно интактной ткани) толстой кишки при различных вариантах роста опухоли (табл. 1, 2, 3). При синхронном варианте уровень одного из конечных продуктов ПОЛ – МДА − был снижен относительно соответствующей ткани при солитарном раке в 1,7 раза, а при метахронном, напротив, повышен в 1,4 раза (p ≤ 0,05). Такая же направленность прослеживалась относительно одного их первичных продуктов ПОЛ – ДК: при синхронном варианте роста опухоли этот показатель был снижен относительно интактной ткани при солитарном раке в 1,2 раза, а при метахронном повышен в 2,4 раза. Аналогичным образом изменялась и активность антиокислительных ферментов. Активность СОД, каталазы и глутатионпероксидазы в интактной ткани при синхронном варианте роста опухоли была снижена по сравнению с интактной тканью при солитарном раке в 1,3; 1,8 и 1,6 раза соответственно. При метахронном раке в интактной ткани активность СОД, каталазы и глутатионпероксидазы была повышена относительно интактной ткани при одиночном раке на 39; 23 и 35 % соответственно. Вместе с тем значение коэффициента СОД/каталаза в интактной ткани при первично-множественном раке было повышено на 13,4 %, а СОД/ГПО достоверно не изменялся. Коэффициент соотношения витаминов Е и А при синхронном раке был снижен на 22,7 %, а при метахронном, напротив, повышен на 36,4 % относительно интактной ткани при одиночной форме росте опухоли толстой кишки (p ≤ 0,05).
Таблица 1
Некоторые показатели активности ПОЛ в ткани толстой кишки при солитарном варианте роста опухоли
Показатели |
Образцы ткани |
|
опухоль |
интактная |
|
ДК, нМ/г∙тк |
19,4 ± 1,61 |
7,3 ± 0,6 |
МДА, нМ/г∙тк |
2,7 ± 0,31 |
6,0 ± 0,5 |
СОД, усл. ед. |
127,9 ± 9,61 |
90,1 ± 7,2 |
Каталаза, усл. ед. |
1294,7 ± 113,5 |
1095,8 ± 94,2 |
ГПО, усл. ед. |
3,9 ± 0,3 |
4,0 ± 0,3 |
Коэффициент СОД/каталаза ×100 |
9,9 ± 0,71 |
8,2 ± 0,6 |
Коэффициент СОД/ГПО |
32,8 ± 2,51 |
22,5 ± 1,8 |
Витамин А, усл. ед. |
1,1 ± 0,21 |
1,6 ± 0,2 |
Витамин Е, усл. ед. |
2,8 ± 0,3 |
3,5 ± 0,4 |
Коэффициент Е/А |
2,5 ± 0,2 |
2,2 ± 0,2 |
Сульфгидрильные группы, мкМ/г∙тк |
252,1 ± 19,61 |
143,3 ± 11,2 |
Примечание. 1 – различия достоверны по сравнению с показателями в интактной ткани (при р ≤ 0,05).
Уровень сульфгидрильных групп в условно интактной ткани толстой кишки при метахронном варианте роста опухоли не имел статистически значимых различий с аналогичной тканью при солитарном варианте, а при синхронном показатель превышал значения как в интактной ткани при солитарном раке, так и метахронном в 3,1 и 2,7 раза соответственно (p ≤ 0,05) .
Анализируя состояние интактной ткани при первично-множественном раке толстой кишки можно говорить об активации свободнорадикальных процессов при метахронном раке и репрессии их в интактной ткани при синхронном варианте роста вследствие истощения субстрата окисления по отношению к соответствующей ткани при солитарном варианте росте опухоли.
Далее представляло интерес сравнить состояние свободнорадикальных процессов в ткани опухоли при различных вариантах ее роста. Установлено, что в ткани опухоли толстой кишки вне зависимости от варианта роста содержание ДК было повышено относительно соответствующей интактной ткани: при одиночном варианте – в 2,6 раза, при синхронном – в 2,5 раза и при метахронном – в 1,6 раза. Однако по сравнению с тканью опухоли при солитарном варианте уровень ДК в ткани метахронных опухолей был повышен на 42,8 %, а при синхронно развивающихся опухолях достоверно не изменялся.
Уровень МДА вне зависимости от варианта роста опухоли был снижен по сравнению с соответствующей интактной тканью в среднем в 2,3.
Это сопровождалось снижением содержания в ткани опухоли витаминов-антиоксидантов при всех вариантах роста неоплазмы. Так уровень витамина А при одиночном, синхронном и метахронном вариантах роста рака толстой кишки был снижен на 31,3; 45,5 и 26,7 % соответственно, а витамина Е – на 20; 24,3 и 33,3 % соответственно (табл. 1, 2, 3).
Таблица 2
Некоторые показатели активности ПОЛ в ткани толстой кишки при синхронном варианте роста опухоли
Показатели |
Образцы ткани |
|
опухоль |
интактная |
|
ДК, нМ/г∙тк |
15,2 ± 2,91 |
6,0 ± 0,4 |
МДА, нМ/г∙тк |
1,5 ± 0,11 |
3,5 ± 0,3 |
СОД, усл. ед. |
105,9 ± 7,31 |
71,4 ± 5,0 |
Каталаза, усл. ед. |
891,9 ± 73,21 |
607,3 ± 41,9 |
ГПО, усл. ед. |
2,5 ± 0,2 |
2,5 ± 0,2 |
Коэффициент СОД/каталаза ×100 |
11,9 ± 0,9 |
11,8 ± 0,8 |
Коэффициент СОД/ГПО |
42,4 ± 3,81 |
28,6 ± 2,4 |
Витамин А, усл. ед. |
1,2 ± 0,11 |
2,2 ± 0,2 |
Витамин Е, усл. ед. |
2,8 ± 0,31 |
3,7 ± 0,3 |
Коэффициент Е/А |
2,3 ± 0,251 |
1,7 ± 0,15 |
Сульфгидрильные группы, мкМ/г∙тк |
640,4 ± 58,71 |
444,8 ± 29,6 |
Примечание. 1 – различия достоверны по сравнению с показателями в интактной ткани (при р ≤ 0,05).
Уровень сульфгидрильных групп в ткани злокачественной опухоли толстой кишки вне зависимости от варианта роста превышал значения в соответствующей интактной ткани: при солитарном – в 1,8 раза, при метахронном – в 2,2 раза и при синхронном – в 1,4 раза. При этом самый высокий уровень сульфгидрильных групп отмечен в ткани синхронного рака (табл. 1, 2, 3).
Таблица 3
Некоторые показатели активности ПОЛ в ткани толстой кишки при метахронном варианте роста опухоли
Показатели |
Образцы ткани |
|
опухоль |
интактная |
|
ДК, нМ/г∙тк |
27,7 ± 2,91 |
17,8 ± 1,4 |
МДА, нМ/г∙тк |
3,6 ± 0,41 |
8,3 ± 0,8 |
СОД, усл. ед. |
151,3 ± 11,71 |
125,2 ± 6,4 |
Каталаза, усл. ед. |
1373,1 ± 126,3 |
1347,8 ± 121,8 |
ГПО, усл. ед. |
2,0 ± 0,181 |
5,4 ± 0,5 |
Коэффициент СОД/каталаза ×100 |
11,0 ± 0,81 |
9,3 ± 0,7 |
Коэффициент СОД/ГПО |
75,7 ± 5,91 |
23,2 ± 2,1 |
Витамин А, усл. ед. |
1,1 ± 0,11 |
1,5 ± 0,15 |
Витамин Е, усл. ед. |
3,0 ± 0,31 |
4,5 ± 0,4 |
Коэффициент Е/А |
2,7 ± 0,25 |
3,0 ± 0,25 |
Сульфгидрильные группы, мкМ/г∙тк |
370,1 ± 29,11 |
167,4 ± 17,9 |
Примечание. 1 − различия достоверны по сравнению с показателями в интактной ткани (при р ≤ 0,05).
Вместе с тем активность антиокислительных ферментов в ткани опухоли изменялась не однонаправленно. Так, общая активность СОД в ткани рака толстой кишки при всех вариантах роста в среднем в 1,4 раза превосходила показатель в соответствующей интактной ткани. Активность ГПО в ткани опухоли толстой кишки при одиночном и синхронном варианте роста не изменялась относительно интактной ткани, а при метахронном снижалась в 2,7 раза. Активность каталазы во всех образцах ткани имела тенденцию к повышению. Естественно, коэффициент СОД/ГПО, отражающий эффективность работы естественного каскада антиокислительных ферментов, был увеличен во всех образцах ткани опухоли толстой кишки относительно соответствующей интактной ткани: при солитарном и синхронном варианте роста опухоли в 1,5 раза, а при метахронном – в 3,3 раза.
Полученные результаты в целом указывают на то, что в ткани опухоли толстой кишки при одиночном и метахронном вариантах роста свободнорадикальные процессы были репрессированы. Это подтверждалось снижением уровня содержания продуктов ПОЛ – МДА, происходящим на фоне нарушения в работе каскада антиокислительных ферментов, повышенной способности мембран ткани опухоли к окислению за счет неравномерного снижения уровня витаминов А и Е, являющихся синергистами, и повышенного уровня тиолового статуса ткани.
Наши результаты согласуются с данными литературы о состоянии процессов ПОЛ в ткани злокачественных опухолей человека и животных [1, 4, 5]. Достаточно низкий уровень продуктов ПОЛ и устойчивость опухолевой ткани к инициаторам перекисного стресса является отличительным свойством окислительного метаболизма неоплазмы [3]. Причинами этого явления может быть модификация функционирования естественного каскада антиокислительных ферментов, что отмечено в настоящем исследовании, а также изменение в звене: суммарное содержание природных антиоксидантов – состав липидов – способность липидного субстрата к окислению. Это делает мембраны опухолевых клеток ригидными, но не угнетает их жизнедеятельности [7].
Механизмы, влияющие на активность антиокислительных ферментов, могут быть связаны либо с точечными мутациями, изменяющими частоты сайтов действия, либо с метилированием внешнего цитозина в полипептидной цепи [6]. Возможным механизмом изменения активности ферментов является и активация протеолитических ферментов, способствующих изменению работы генов, их кодирующих. Во всяком случае диссонанс в работе каскада естественных антиокислительных ферментов приводит к нарушению процессов нормальной утилизации активных форм кислорода, в частности, гидроксил анион радикала, ответственного за гетерогенность опухолевой ткани, к изменению транскрипционных факторов, контролирующих процессы апоптоза [11]. Известно также, что способность клеток к апоптозу определяет и уровень содержания витаминов А и Е, а их недостаток, что было обнаружено в нашем исследовании, снижает уровень апоптоза вплоть до его отмены [9]. Известно, что витамин А контролирует рост и цикл деления клеток рака, поэтому его недостаточность обусловливает повышенную пролиферацию последних [10].
Полученные нами результаты изучения свободнорадикальных процессов и показателей обоих звеньев антиокислительной защиты в ткани опухоли толстой кишки свидетельствуют о нарушении их функционирования вне зависимости от варианта роста опухоли и являются, по-видимому, патогенетическим моментом развития неоплазмы.
Рецензенты:
Шихлярова А.И., д.б.н., профессор, главный научный сотрудник ИАЗ ЮНЦ РАН, г. Ростов-на-Дону;
Каймакчи О.Ю., д.м.н., ассистент кафедры онкологии Ростовского государственного медицинского университета г. Ростов-на-Дону.
Работа поступила в редакцию 18.01.2013.
Библиографическая ссылка
Франциянц Е.М., Геворкян Ю.А., Комарова Е.Ф., Дашков А.В., Малейко М.Л., Никипелова Е.А., Аверкин М.А. АКТИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В ТКАНИ ПЕРВИЧНО-МНОЖЕСТВЕННОГО РАКА ТОЛСТОЙ КИШКИ // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 2-1. – С. 201-204;URL: https://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=31085 (дата обращения: 17.08.2024).