Клетки крови имеют важное значение в обеспечении адекватной оксигенации тканей, формировании противоопухолевого иммунного ответа и поддержании системы гемостаза. Нарушение функционального состояния эритроцитов, тромбоцитов и лимфоцитов приводит к развитию микроциркуляторных, иммунных нарушений и гипоксии, которые являются важными факторами патогенеза онкологической патологии. Функциональная активность клеток крови тесно связана с метаболизмом углеводов и нуклеотидов в этих клетках [2,4]. Известно, что метаболизм сигнальных молекул — аденозина и лактата взаимосвязан с оксигенацией клеток [1,4,6]. В связи с этим актуальным является изучение особенностей обмена этих метаболитов в эритроцитах, тромбоцитах и лимфоцитах при аденокарциноме желудка.
Был выбран ключевой фермент гликолиза – лактатдегидрогеназа (ЛДГ), поскольку он регулирует именно те звенья метаболических процессов, которые дают клеткам энергию, влияют на состояние клеточной мембраны, хорошо отражают степень гипоксических процессов, т.е. необходимы для нормального функционирования клеток крови. Аденозин — это широко распространенный пуриновый нуклеозид, он играет фундаментальную роль во многих биологических процессах, таких как энергообразование, метаболизм белков, также обладает гормональными и нейротрансмиттерными свойствами и т.д. [6,7]. Также известно, что аденозин это медиатор, вовлеченный в патогенез многих воспалительных процессов [7]. Регулирует функции иммунокомпетентных клеток [2,7]. Уровни аденозина контролируются ферментами его биосинтеза и распада. Аденозиндезаминаза — ключевой фермент катаболизма пуринового нуклеозида.
Известно, что у онкологических больных часто наблюдаются изменения реологических свойств крови, из-за повышения вязкости, изменения фосфолипидного состава плазматических мембран и появление патологических форм эритроцитов. Поэтому параллельно интересно было изучить некоторые функциональные показатели состояния мембраны эритроцитов, поскольку ей присущи общие принципы молекулярной организации плазматических мембран, а именно осмотическую резистентность эритроцитов (ОРЭ), сорбционную способность эритроцитов (ССЭ) и веществ низкой и средней молекулярной массы (ВНиСММ) в гемолизатах эритроцитов больных с аденокарциномой желудка (АКЖ). Одной из функций эритроцитов является сорбирование и транспорт определенного количества ВНиСММ. Среди них и токсических, концентрация которых повышается при канцерогенезе. Увеличение уровня ВНиСММ в плазме крови может превышать возможности гликокаликса и служить показателем мембранной дисфункции.
Цель – исследовать активность аденозиндезаминазы (АДА, КФ 3.5.4.4) и лактатдегидрогеназы (ЛДГ, КФ 1.1.1.27) клеток крови здоровых людей и онкологических болных. Сопоставить с молярной концентрацией аденозина в эритроцитах и состоянием их мембраны.
Материал и методы. Исследование проведено с использованием крови 26 пациентов с аденокарциномой желудка T3-4N0-хM0-1 в возрасте 50-65 лет. В контрольную группу вошли 30 условно здоровых лиц того же возраста. Клетки крови получали по общеизвестному методу. Активность ЛДГ оценивалась по скорости окисления НАДН, который регистрировался спектрофотометрически на СФ-46 (Ломо, Россия) по снижению оптической плотности при длине волны 340 нм. Определение АДА основано на регистрации изменений оптической плотности реакционной смеси при длине волны 260 нм, обусловленных дезаминированием аденозина в инозин, которое регистрируется спектрофотометрически (водородная лампа) [1]. Молярная концентрация аденозина определялась путем регистрации оптической плотности на СФ-46 в супернатанте плазмы или эритроцитов после осаждения белков трихлоруксусной кислотой. Концентрация рассчитывалась с использованием калибровочного графика. Количество ВНиСММ определяли путем регистрации их в супернатанте в ультрафиолетовом диапазоне (254-310 нм). ОРЭ определяли по известному методу Лимбека (1957). ССЭ – путем регистрации оптической плотности до и после инкубации эритроцитов с 0,025% метиленовым синим.
Статистическую обработку полученных результатов исследования проводили с использованием лицензионной программы «MedStat». Для проверки распределения на нормальность использовался критерий W Шапиро-Уилка, что позволяло корректно проводить проверку при небольших объемах выборки. Сравнение выборочных средних значений проводили с использованием критерия Стьюдента для независимых выборок. Для выявления статистического линейной связи между признаками использовались методы корреляционного анализа, рассчитывался показатель ранговой корреляции Пирсона.
Результаты и обсуждение.
При анализе активности АДА в клетках крови у больных с АКЖ, было установлено достоверное снижение активности фермента в эритроцитах (3 раза) и лимфоцитах (6 раз), и повышение активности в тромбоцитах (3 раза) крови по сравнению с контрольной группой (р<0,001) (табл.1.). Изменение активности АДА в эритроцитах и лимфоцитах свидетельствует об угнетении дезаминирования аденозина в клетках и его накоплении. Это согласуется с изменениями молярной концентрации аденозина. При определении сравнительного содержания аденозина в эритроцитах и плазме крови больных АКЖ установлено достоверное увеличение концентрации аденозина по сравнению с контролем (р<0,001) (Диаграмма 1). Наиболее выраженное повышение уровня аденозина отмечено в эритроцитах, по сравнению с плазмой крови больных АКЖ. Интересно отметить, что получена линейная корреляционная связь между содержанием аденозина в эритроцитах и плазме здоровых людей (R=0,708, р=0,050), у пациентов с АКЖ такая связь отсутствует.
Диаграмма 1.
Молярная концентрация аденозина, ммоль/мл
Установленное накопление аденозина в лимфоцитах снижает функциональную готовность Т- и В-лимфоцитов, что подтверждается иммунологическими исследованиями и согласуется с литературными данными [1,2,7].
В тромбоцитах интенсивное дезаминирование аденозина увеличивает способность тромбоцитов к агрегации [2], а образующиеся при этом агрегаты способствуют ухудшению микроциркуляции и усиливают ишемию слизистой (рис.1).
Рис.1 Эффекты изменения уровня аденозина в клетках крови у пациентов с АКЖ
При исследовании ЛДГ, нами установлено достоверное снижение активности в эритроцитах (1,7 раза, p < 0,05) и лимфоцитах (2,3 раза, p<0,05), и повышение активности фермента в тромбоцитах (в 1,9 раза, p < 0,05) при АКЖ, по сравнению с контролем (табл.1). Одновременное угнетение активности фермента гликолиза при повышенном уровне аденозина свидетельствует о напряженном энергообмене в этих клетках. Снижение ЛДГ в эритроцитах уменьшает синтез 2,3-ДФГ – регулятора сродства Hb к кислороду, что ухудшает оксигенацию ткани. Недостаточность восстановленного кофермента НАДН влияет на эффективность работы метгемоглобинредуктазной системы. Снижение ЛДГ в лимфоцитах у больных АКЖ свидетельствует об угнетении анаэробного гликолиза и энергодефиците.
Активация анаэробного гликолиза в тромбоцитах на фоне роста активности АДА определяет активное функциональное состояние тромбоцитов, так как известно, что первая фаза активации тромбоцитов происходит за счет энергии анаэробного гликолиза.
Таблица 1.
Активность ферментов в клетках крови онкологических больных, нмоль/мин* мг белка (M±σ)
| Диагноз |
АДА |
ЛДГ |
||||
| Эритроциты (нмоль/мин мг) | Тромбоциты (нмоль/мин мг | Лимфоциты
(нмоль/час/106) |
Эритроциты (нмоль/мин мг) | Тромбоциты (нмоль/мин мг) | Лимфоциты (нмоль/час/106) | |
| Контроль (n=30) | 20,0±2,85 | 2,15±0,24 | 90±8,5 | 25,1±2 | 0,24±0,02 | 8,3±1,5 |
| АКЖ (n=26) | 5,9±1,5** | 6,38±0,61** | 11,8±4,45** | 15,1±2* | 0,46±0,04* | 3,05±0,71* |
Примечание: * -р<0,05,** -р<0,001 относительно контрольной группы
| Рис. 2 Спектры ВНиСММ в плазме и эритроцитах в ультрафиолетовом диапазоне (254-310 нм). Здоровый человек. | Рис. 3 Спектры ВНиСММ в плазме и эритроцитах в ультрафиолетовом диапазоне (254-310 нм). Рак тела желудка 4 ст., T3N3M0.
|
Удельное содержание ВНиСММ в эритроцитах у пациентов с АКЖ составило 26,7±1,1 у.е. (контроль — 11,2±1,9 у.е., р<0,05). В плазме крови – 16,3±2,2 у.е. ( контроль — 9,3 ± 2 у.е., р<0,05). У пациентов с АКЖ уровень ВНиСММ повышен в 2 раза по сравнению с контролем. Также у больных отмечено повышение катаболического пула низкомолекулярных веществ, которые поглощают свет при более низкой длине волны и считаются наиболее токсичными (рис. 2,3). Полученные данные свидетельствует о перегруженности гликокаликса мембраны эритроцитов.
В связи с нарушениями энергообмена в эритроцитах было оценено состояние осмотической стойкости эритроцитов у пациентов с АКЖ. Минимальный — 0,40 ± 0,03 % NaCl (0,48 ± 0,03, р<0,05) и максимальный — 0,20 ± 0,02 % NaCl (0,25 ± 0,02, р<0,05) показатели ОРЭ у пациентов с АКЖ были достоверно ниже, чем в контрольной группе. Полученные результаты отражают напряжение эритропоэза, появление молодых форм эритроцитов, что вероятно приводит к истощению эритрона у больных с АКЖ.
Достоверных изменений ССЭ не было выявлено. Таким образом, целостность клеточных мемран в этой группе больных не нарушена, что согласуется с изменениями ОРЭ.
Дисметаболические процессы клеток крови ассоциированы с мембранной дисфункцией. АКЖ влияет также на механические свойства мембран эритроцитов и взаимосвязаны с нарушениями обмена аденозина и лактата, приводит к изменению функционального состояния этих клеток, что согласуется с литературными даннями о раннем развитии анемии, повышенной склонностью к тромбозам и иммунной депрессией у больных РЖ.
Список литературы:
- Борзенко Б.Г. Роль ферментативной особенности гипоксии при язвенной болезни / Б. Г. Борзенко, Е. М. Бакурова, Т. Н. Кухнина // Врачебное дело. — 2003. — № 1. — С. 67.
- Борзенко Б.Г. Патогенетические особенности метаболизма клеток крови при различном течении язвенной болезни у //Б.Г. Борзенко, Е.М. Бакурова, К.А. Миронова, Я.Г. Жебеленко, Е.В. Богатырева / Таврический медико-биологический вестник. — 2012. том 15. № 3, ч. 2 (59). — С. 47-50.
- Кленова Н.А. Строение, метаболизм и функциональная активность эритроцитов человека в норме и патологии / Н.А. Кленова, Р. О. Кленов; Федер. агентство по образованию, Самар. гос. ун-т. — Самара : Самар. университет, 2009. — 114 с. : ил. с. 92-112.
- Baranowska-Bosiacka, at al. Disorders of purine metabolism in human erythrocytes in the state of lead contamination. Polish Journal of Environmental Studies Vol. 13, No. 5 (2004), 467-476.
- Görlach A. Control of adenosine transport by hypoxia / A. Görlach //Circulation Research. – 2005. – Vol. 97. – P. –3.
- Philp A. Lactate-a signal coordinating cell and systemic function / A. Philp,A. L. Macdonald, P. W. Watt // J. Exp. Biol. – 2005. – Vol. 208, Pt. 24. – P.4561–4575.
- Sharma, J., Menon, B.K., Vijayan, V.K. and Bansal, S.K. (2015) Changes in Adenosine Metabolism in Asthma. A Study on Adenosine, 5-NT, Adenosine Deaminase and Its Isoenzyme Levels in Serum, Lymphocytes and Erythrocytes. Open Journal of Respiratory Diseases, 5, 33-49.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ ОБМЕНА АДЕНОЗИНА И ЛАКТАТА В КЛЕТКАХ КРОВИ ПРИ АДЕНОКАРЦИНОМЕ ЖЕЛУДКА» description=»Цель исследования – исследовать активность АДА и ЛДГ клеток крови здоровых людей и больных АКЖ. Сопоставить с молярной концентрацией аденозина в эритроцитах и состоянием их мембраны. Материалы и методы: с применением биохимических и клинико-лабораторных методов исследования проведено изучение активности АДА, ЛДГ, уровня аденозина, ВНиСММ, ОРЭ и ССЭ в клетках крови и плазме при АКЖ. Результаты: установлено снижение активности АДА в эритроцитах и лимфоцитах при АКЖ (в 3 и 6 раза соответственно, р < 0,001), а также повышение активности в тромбоцитах (в 3 раза, р < 0,01). В эритроцитах больных АКЖ установлено достоверное увеличение концентрации аденозина по сравнению с контролем (1,4 раза, р<0,001). Уровень аденозина в плазме крови больных АКЖ также был достоверно выше (р<0,001). Получена линейная корреляционная связь между содержанием аденозина в эритроцитах и плазме здоровых людей (показатель корреляции Пирсона R=0,708, р=0,050), при АКЖ такая связь отсутствует. Активность ЛДГ при АКЖ достоверно снижалась в эритроцитах (1,7 раза, p < 0,05) и лимфоцитах (2,3 раза, p<0,05), и повышалась в тромбоцитах (в 1,9 раза, p < 0,05). Дисметаболические процессы в клетках крови сопровождаются изменениями сорбционной способности гликокаликса мембраны эритроцитов, ОРЭ у больных АКЖ. Выводы: 1. Нарушения обмена аденозина и лактата в клетках крови приводит к изменению их функционального состояния при АКЖ. 2. Дисметаболические процессы клеток крови ассоциированы с мембранной дисфункцией. » author=»Миронова Ксения Александровна» publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-08″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.15_08(17)» ebook=»yes» ]