Для эпителиальных опухолей различной локализации характерными являются нарушения тканевой специфичности. Среди факторов, реализующих канцерогенез, существенным неспецифическим воздействием обладают активные формы кислорода (активные метаболиты кислорода, АМК) и процессы свободнорадикального окисления, активация которых имеет место при раке [1]. Изменения опухолевого фенотипа и морфологии клеток реализуются как непосредственно за счет их повреждающего действия, так и за счет активации сложномолекулярных каскадов, ведущих к изменению режимов экспрессии белков трансформирующимися клетками. В свою очередь, процессы клеточной трансдифференцировки лежат в основе развития резистентности опухолей к различным методам лечения. Перекись водорода не является наиболее агрессивной молекулой, однако, является более долгоживущей и способной диффундировать сквозь мембрану [5, с.129]. Поэтому она потенциально опасна для окружающих опухоль нетрансформированных тканей, т.к. под воздействием внеклеточных факторов, например, ионов металлов, может превращаться в токсичный гидроксильный радикал (НО·) [1]. Поскольку про- и антиоксидантные системы (АОС) клетки тесно взаимосвязаны, изучение этих особенностей метаболизма опухолей, сопоставление их с обменными процессами в нетрансформированных тканях, либо на фоне проводимой химио- или лучевой терапии, может представлять определенный интерес как для клиницистов, так и для специалистов, работающих в области экспериментальной онкологии. Цель работы: определить особенности образования перекиси водорода в эпителиальных опухолях легких, при гастроинтестинальном раке. С этой целью были изучены особенности ферментативной активности ксантиноксидазы и ферментов АОС – супероксиддисмутазы и глутатионпероксидазы.
Материалы и методы
Материалом для исследования служили ткани опухолей желудка, кишечника и нетрансформированная слизистая краев резекции 48 больных с верифицированным диагнозом Т3-4NхM0-1 стадии. Морфологические и биохимические исследования проведены также в 40 опухолях рака легких Т3-4NхM0-1 стадий, контроль — отдаленные от опухоли нетрансформированные ткани краев резекции. Определение активности супероксиддисмутазы (СОД) проводили, регистрируя снижение автоокисления адреналина при рН 10,2, при 480 нм [2]. Активность глутатионпероксидазы (ГПО) оценивали по изменению содержания восстановленного глутатиона, определяя окрашенные в желтый цвет его производные соединения с 2-нитро-5-тиобензоатом [2]. Ксантиноксидазную активность регистрировали по увеличению концентрации мочевой кислоты в пробе после инкубации раствора ксантина с биологическим образцом [4]. Статистическую обработку полученных результатов исследования проводили с использованием лицензионных программ «MedStat» (Альфа) и «Statistica 5.5» (StatSoft Inc., США). Для проверки распределения на нормальность использовался критерий Шапиро-Уилка, что позволяло корректно проводить проверку при небольших объемах выборки. Сравнение выборочных средних значений проводили с использованием критерия Стьюдента для независимых выборок и W-критерия Вилкоксона. Для выявления статистического линейной связи между признаками использовались методы корреляционного анализа, рассчитывался показатель ранговой корреляции Спирмена.
Результаты и их обсуждение
СОД обезвреживает супероксиданион (О2-•) путем дисмутации в перекись водорода. Активность СОД в опухолях желудка, кишечника, легких была достоверно выше по сравнению с нетрансформированным контролем в 1,3 – 1,8 раза (см. табл.1). Так при сравнении центральных тенденций между парами независимых выборок «опухоль» — «нетрансформированная ткань» значения W-критерия Вилкоксона соответственно были: для эпителиальных опухолей желудка (РЖ) W = 50,0, р < 0,05; для колоректального рака кишечника (КРР) W = 55,0, р < 0,05; для рака легких (РЛ) W = 120,0, р < 0,01.
Таблица 1.
Тканевая активность супероксиддисмутазы (Ед/мг) и глутатионпероксидазы (мкмоль/мин·мг)
| Ткани |
СОД |
ГПО |
||||
| РЖ | КРР | РЛ | РЖ | КРР | РЛ | |
| Контроль | 47,96 ± 8,76 | 55,23 ± 8,32 | 50,85 ± 9,60 | 2,30 ± 0,42 | 3,25 ± 0,85 | 2,90 ± 0,44 |
| Опухоль | 64,03 ± 7,73* | 71,54 ± 7,25* | 90,22 ± 12,65** | 0,75 ± 0,28** | 1,58 ± 0,52* | 1,15 ± 0,82** |
Примечание: * — р < 0,05; ** — р < 0,01 по сравнению с контролем
Установленное повышение активности СОД в эпителиальных опухолях свидетельствует о повышении уровней О2-• в опухолевых тканях по сравнению с нетрансформированными. Известно, что скорость образования О2-• в митохондриях находится в прямой зависимости от степени сопряженности дыхательной цепи и резко повышается при его блокаде [3]. Вероятно, что фактором, провоцирующим генерацию О2-•, может быть интенсификация процессов гликолиза в опухолях, т.н. «эффект Варбурга». Повышение активности СОД возможно рассматривать как признак адаптации опухоли.
В цитозоле источниками супероксидных радикалов являются некоторые флавинсодержащие оксидоредуктазы, такие как ксантиноксидаза (КСО). Белок может реализовывать окисление гипоксантина до мочевой кислоты, но это приводит к образованию О2-•, а также перекиси водорода Н2О2. Исследование особенностей генерации мочевой кислоты эпителиальными опухолями гастроинтестинального тракта и рака легких показало повышение уровней мочевой кислоты. Так в РЖ активность КСО составила 1,31 ± 0,56 (контроль 0,62 ± 0,17 нмоль/мин·мг); в опухолях КРР 1,36 ± 0,25 по сравнению с 0,75 ± 0,15 нмоль/мин·мг в отдаленной ткани; в опухолях РЛ и нетрансформированной ткани легких, соответственно, 1,20 ± 0,36 и 0,55 ± 0,10 нмоль/мин·мг (р < 0,05). Вероятно, что одним из патогенетических механизмов, обеспечивающих повышение опухолевых уровней перекиси водорода, является кооперативная активность СОД и КСО. Показатель ранговой корреляции Спирмена ρ = 0,65, положительная корреляционная связь между их активностью в опухолях. В нетрансформированных тканях такая связь отсутствует.
Таким образом, одной из метаболических особенностей эпителиальных опухолей, является повышение генерации Н2О2. Однако вслед за образованием Н2О2 должно следовать ее каталитическое разложение, которое обеспечивается каталазой и глутатиопероксидазой (ГПО). В противном случае можно ожидать усиления процессов клеточной деструкции, плюс клетка становится источником перекиси для своего микроокружения. Глутатионовый цикл специализирован для разложения низких концентраций перекиси, к тому же, его уникальной функцией является нейтрализация органических гидропереоксидов [5, с. 140]. Однако, как видно из табл. 1, в исследованных случаях опухолей наблюдалось достоверное снижение активности ГПО. Так при сравнении центральных тенденций между парами независимых выборок «опухоль» — «нетрансформированная ткань» значения W-критерия Вилкоксона соответственно были: для эпителиальных опухолей желудка (РЖ) W = 80,0, р < 0,01; для колоректального рака кишечника (КРР) W = 60,0, р < 0,05; для рака легких (РЛ) W = 100,0, р < 0,01. Следовательно, помимо повышения продукции Н2О2 в эпителиальных опухолях при РЖ, КРР, РЛ, вследствие снижения активности ГПО, может наблюдаться нарушение разложения гидропероксидов, интенсификация окислительной модификации белков в результате образования карбонильных производных аминокислот и окисления тиогрупп. Например, супероксидный радикал, ингибируя каталазу, может трансформировать ее в неактивные формы.
Выводы
- Патохимические процессы в эпителиальных опухолях способствуют усилению образования перекиси водорода.
- Нарастание опухолевых уровней Н2О2 способствует выживанию устойчивых к апоптозу клеточных клонов и токсическому влиянию опухоли на микроокружение.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
- Бакурова О.М., Борзенко Б.Г., Дорошкевич В.С., Шендрик О.М. Зміни вмісту металів перехідної групи в слизовій шлунка як один з механізмів пухлинної агресії // Мед. хімія. 2011. Т.13, № 4 (49). С. 187 — 188.
- Жебеленко Я. Г., Бакурова Е.М., Борзенко Б.Г. Особенности взаимодействия ключевых ферментов углеводного обмена и системы антирадикальной защиты эритроцитов у больных язвенной болезнью и раком желудка // Клінічна та експериментальна медицина. 2012. Т. 21, №1 С. 37–41.
- Макаревич О. П., Голиков П.П. Активность супероксиддисмутазы крови в острый период различных заболеваний // Лабораторное дело. 1983. № 6. С. 24-27.
- Cумбаєв В. В. Вплив аскорбінової кислоти та функціонально пов’язаних з нею сполук на активність ксантиноксидази і ксантиндегідрогенази: Автореф. дис. … канд. біол. наук. К., 1999. 19 с.
- Шендрик А.Н., Каниблоцкая Л.В. Радикальные реакции в клетке: учеб.-метод. пособие для студентов специальности «Биохимия». Донецк: ДонНУ, 2007. — 152 с.[schema type=»book» name=»ОСОБЕННОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕКИСИ ВОДОРОДА В ЭПИТЕЛИАЛЬНЫХ ОПУХОЛЯХ» description=»Цель исследования – определить особенности генерации перекиси водорода в эпителиальных опухолях легких, при гастроинтестинальном раке. Материалы и методы: спектрофотометрическим методом проведено сравнительное изучение активности ферментов в 88 солидных опухолях желудка (РЖ), кишечника (КРР), легких (РЛ) и в тканях краев резекции. Результаты: установлено повышение активности супероксиддисмутазы в эпителиальных опухолях при распространенных раках различной локализации (в 1,3 – 1,8 раза, р < 0,05), а также ксантиноксидазы. При этом активность глутатионпероксидазы снижалась в 2 – 3 раза. Выводы: 1. В эпителиальных опухолях наблюдается усиление генерации Н2О2. 2. Нарастание опухолевых уровней Н2О2 может способствовать формированию агрессивного фенотипа рака.» author=»Бакурова Елена Михайловна » publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-02-16″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_29.08.2015_08(17)» ebook=»yes» ]