Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,749

АКТИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В ТКАНИ ПЕРВИЧНО-МНОЖЕСТВЕННОГО РАКА ТОЛСТОЙ КИШКИ

Франциянц Е.М. 1 Геворкян Ю.А. 1 Комарова Е.Ф. 1 Дашков А.В. 1 Малейко М.Л. 1 Никипелова Е.А. 1 Аверкин М.А. 1
1 ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России
Проведен анализ состояния свободнорадикальных процессов в образцах ткани опухоли толстой кишки и визуально неизмененных участков, отступая 10 см (линия резекции) от края опухолевой ткани при различных вариантах роста опухоли: солитарном, синхронном и метахронном, полученных после гемиколэктомии 90 больных раком толстой кишки (41 женщина и 49 мужчин). В образцах ткани по линии резекции свободнорадикальные процессы при метахронном раке активированы по отношению к соответствующей ткани при солитарном варианте росте опухоли, а при синхронном варианте роста, напротив, репрессированы. В ткани опухоли толстой кишки при одиночном и метахронном вариантах роста свободнорадикальные процессы репрессированы, о чем свидетельствует снижение уровня содержания малонового диальдегида, происходящее на фоне нарушения в работе каскада антиокислительных ферментов, неравномерное снижение уровня витаминов А и Е и повышенный уровень тиолового статуса ткани.
солитарный
синхронный
метахронный рак толстой кишки
свободнорадикальные процессы
опухолевая ткань
1. Дашков А.В. Клинико-лабораторные особенности первично-множественного рака молочной железы: автореф. дис. ... канд. мед. наук. – Ростов-на-Дону, 2004. – 24 с.
2. Окислительный стресс: Патологические состояния и заболевания / Е.Б. Меньщикова, Н.К. Зенков, В.З. Ланкин, И.А. Бондарь, В.А. Труфакин. – Новосибирск, 2008. – 284 с.
3. Пальмина Н.П. Антиоксиданты, тироксидное окисление липидов, протеинкиназа С и рак // Свободные радикалы и антиоксиданты в химии и биологии: тезисы докл. Юбил. конф., посв. 85-летию акад. Н.М. Эмануэля (Москва, 29 сент., 2-4 окт., 2000г.). – М., 2000. – С. 127–130.
4. Некоторые показатели свободнорадикальных процессов и антиокислительной системы ткани опухоли молочной железы и ее перифокальной зоны при различных вариантах течения рака / Е.М. Франциянц, Н.В. Солдаткина, Л.А. Орловская, А.В. Дашков // Опухоли женской репродуктивной системы. – 2008. – № 2. – C. 38–42.
5. Шаталин Ю.В., Наумов А.А., Поцелуева М.М. Изменение состава клеточных популяций и уровня активных форм кислорода в крови и в асцитической жидкости опухоленосителя // Цитология. – 2010. – 52, № 2. – С. 131–135.
6. Bianchi M.S., Bianchi N.O., Bolzan A.D. Superoxide dismutase activity and superoxide dismutase – I gene metylation in normal and tumoral human breast tissues. //Cancer Genet. andCytogenet. – 1992. – 59, № 1. – Р. 26–29.
7. Galeotti T., Massoti L., Borello S., Casali E. Oxy-radical metabolism and control of tumor growth // Xenobiotica. – 1991. – Vol.21. – Р.1041–1051.
8. Holmes William F., Dawson Marcia I., Soprano Dianne Robert, Soprano Kenneth J. Induction of apoptosis in ovarian carcinoma cells by retinoic acid receptors // J. Cell. Physiol. – 2000. – 185, № 1. – Р. 61–67.
9. Kazue Satoh et al. Induction of apoptosis by cooperative action of vitamins C and E // Anticancer Res. – 1998. – 18, № 6a. – Р. 4371–4376.
10. Mira-y-Lopez Rafael et al. Retinol conversion to retinoic acid is impaired in brest cancer cell lines relative to normal cells // J. Cell. Physiol. – 2000. – 185, № 2. – Р. 302–309.
11. Toyokuni S., Okamoto K., Yodoi J., Hiai H. Persistent oxidative stress in cancer //FEBS Letters. – 1995. – Vol. 358. – P. 1–3.

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: 21.09.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074