CC BY
122
НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
М.М. Тарских, М.А. Шумбасов, С.И. Колесников
Научный центр проблем здоровья семьи и репродукции человека, Иркутск, Российская Федерация
Канцерогенность акрилонитрила и оценка возможностей патогенетической коррекции токсичности акрилата и противоопухолевого антрациклина доксорубицина при химиотерапии опухолей
Статистический анализ за 20-летний период показал, что примерно 49% лиц, работавших в контакте с широко распространенным промышленным ядом акрилонитрилом, впоследствии погибли от злокачественных новообразований различной локализации. Проведенные экспериментальные исследования продемонстрировали, что акрилонитрил при подострой интоксикации животных, противоопухолевый антибиотик доксорубицин, их комбинация, перевитая опухоль, а также опухоль, развившаяся на фоне введения акрилата и последующего лечения доксорубицином, приводят к запуску свободнорадикальных реакций, что само по себе может стимулировать развитие злокачественных опухолей. Это свидетельствует о необходимости антиоксидантного сопровождения химиотерапии опухолей в аналогичных клинических ситуациях.
Ключевые слова: онкологические заболевания, акрилонитрил, профилактика, доксорубицин, антиоксиданты, витамин Е.
Ф
Введение
Акрилонитрил (АН) широко используют для производства полимеров, синтетических каучуков во многих странах. Сотни тысяч людей подвержены воздействию АН в производственных условиях и в быту [1]. АН — алкилирующий ксенобиотик с прооксидантным механизмом действия. Существуют данные, свидетельствующие о канцерогенном, гемато- и иммунотоксическом действии акрилата [1—4]. Исходя из этого, становится понятной необходимость изучения комбинированного действия АН и цитостатиков в терапии опухолей, развившихся предположительно под влиянием АН, что явилось основной целью исследования, а также поиск адекватных средств патоге-
нетической терапии, химиопрофилактики их токсических эффектов при данном воздействии на организм человека.
Материалы и методы Участники исследования
Эксперимент проведен на 180 белых беспородных крысах-самцах, 120 из которых перевивалась лимфосаркома Плисса.
Методы исследования
Экспериментальные животные подвергались предварительной затравке АН в течение 28 дней путем ежеднев-
M.M. Tarskikh, M.A. Shumbasov, S.I. Kolesnikov
Scientific Center of the Health Family Problems and Reproduction of Man, Irkutsk, the Russian Federation
Carcinogenicity of acrylonitrile and evaluation of approaches to pathogenetic correction of acrylate toxicity and antitumorigenic anthracycline doxorubicin toxicity during chemotherapy
Statistical analysis within the 20-year period showed that approximately 49% of workers who were exposed to widespread industrial poison acrylonitrile subsequently died from malignancy of different localization. The conducted experimental investigations demonstrated that acrylonitrile with the subacute intoxication of animals, the anti-tumor antibiotic doxorubicin, their combination, interwoven tumor and tumor developed against the background the introduction of acrylate and subsequent treatment doxorubicin led to onset of free-radical reactions. These reactions by themselves might stimulate development of malignancy. This fact confirms the need for antioxidant tracking of chemotherapy of tumors in the similar clinical cases.
Key words: oncology, acrylonitrile, prevention, doxorubicin, аntioxidants, vitamin Е.
#
63
64
ВЕСТНИК РАМН /2013/ № 2
ного однократного подкожного введения в дозе 20 мг/кг. На 19-й день затравки проводили перевивку лимфосаркомы Плисса стерильной гомогенной 30% взвесью клеток опухоли в среде 199, вводимой крысам подкожно в область правого бока в объеме 0,4 мл. Спустя 9 дней после перевивки опухоли 1 раз в день внутрибрюшинно вводили антрациклиновый противоопухолевый антибиотик доксорубицин (Дрб) в дозе 0,5 мг/кг (1/10 ЛД50, ЛД — летальная доза; «1/10 МПД, максимально переносимая доза) [5] в течение 10 дней. Контрольные животные получали растворитель в эквивалентных раствору ксенобиотика количествах. Материал для исследования забирали на 29-й, 35-й, 41-й, 47-й дни от начала эксперимента. Активность перекисного окисления липидов (ПОЛ) биомембран определяли по накоплению малонового диальдегида (МДА) [6] в плазме крови и эритроцитах и выражали в нмоль МДА на 1 мл плазмы и нмоль на 1 мг гемоглобина эритроцитов.
Статистическая обработка данных
Статистический анализ смертности среди сотрудников вредных цехов Красноярского завода синтетического каучука за 20-летний период проводился по больничным листам, картам учета движения сотрудников по заводу, предоставленным кадровым аппаратом предприятия, и данным паспортного стола (свидетельства о смерти). Всего было проанализировано 5400 карт сотрудников завода. Результаты исследований подвергались математической обработке для вычисления средней арифметической величины (М) и стандартной ошибки средней арифметической (m). Достоверность различий сравниваемых параметров рассчитывали с использованием 1-критерия Стьюдента. Различия считались статистически значимыми при p<0,05. Математический расчет выполнялся с помощью программы «Microsoft Excel».
Результаты и обсуждение
Анализ причин смерти сотрудников вредных цехов Красноярского завода синтетического каучука за 20-летний период (1980—2000 гг.) показал, что из 150 сотрудников, работавших на заводе во вредных цехах, 72 человека умерли от злокачественных новообразований (табл. 1), что составило около 49%, а это в совокупности с другими проведенными нами исследованиями [7] свидетельствует о высоком канцерогенном риске акрилонитрильного производства.
Таблица 1. Причины смерти сотрудников вредных цехов Красноярского завода синтетического каучука за период с 1980 по 2000 гг.
Локализация опухолевого процесса Число заболевших
Рак легких 25
Рак желудка 9
Рак толстого кишечника 3
Рак прямой кишки 4
Рак печени 3
Рак поджелудочной железы 2
Рак молочной железы 7
Лимфопролиферативные заболевания: 5
• хронический лимфолейкоз 4
• злокачественные лимфомы 1
Рак яичника 2
Рак матки 3
Рак почки 2
Рак простаты 3
Рак гортани 1
Рак языка 1
Далее нами были проведены экспериментальные исследования по изучению изолированного и комбинированного действия АН, перевитой опухоли Плисса и противоопухолевого антрациклина Дрб. Результаты продемонстрировали, что подострое отравление крыс АН сопровождалось накоплением МДА в эритроцитах спустя 14 дней с момента начала введения АН (рис. 1А) и в плазме крови — через 28 дней от начала опыта (рис. 1Б), что подтверждает известные факты, свидетельствующие о проок-сидантном действии АН вследствие острой интоксикации [2]. Стимуляция ПОЛ биомембран в эритроцитах, судя по литературным данным, возникает и при введении животным противоопухолевых антрациклиновых антибиотиков [5], что подтверждается результатами наших опытов: стимуляцией накопления МДА в мембранах эритроцитов через 6 и 10 дней после начала введения Дрб интактным животным (рис. 2д, 3д). У животных-опухоленосителей с 10-, 16- и 22-дневной опухолью Плисса также наблюдалось усиление накопления МДА как в плазме крови, так и в эритроцитах (рис. 1а, 2а, 3а). Эти данные соответствуют литературным, свидетельствующим о том, что рост злокачественных новообразований сопровождается увеличением интенсивности реакций ПОЛ [8]. Аналогичные результаты были получены и в том случае, когда опухоль перевивали животным, предварительно подверженным воздействию АН: наблюдали усиление накопления МДА в крови крыс с 10-, 16- и 22-дневной лимфосаркомой Плисса (рис. 1б, 2б, 3б). Увеличение интенсивности накопления МДА в плазме крови опытных животных также отмечалось при введении Дрб крысам с 16-дневной опухолью в течение 6 дней, но данного эффекта не наблюдалось в эритроцитах (рис. 2г). Однако при более длительном введении Дрб (в течение 10 дней) крысам с 22-дневной опухолью достоверного увеличения накопления МДА в плазме крови этих животных не зафиксировано, однако имело место значительное увеличение накопления МДА в эритроцитах (рис. 3г). Этот факт, по всей вероятности, обусловлен противоопухолевым действием Дрб, который сам по себе стимулирующего действия на ПОЛ в плазме крови не оказывал, однако, как было сказано выше, увеличивал интенсивность накопления МДА в эритроцитах (рис. 2д, 3д). В то же время вводимый животным-опухоленосителям, предварительно подверженным воздействию АН, Дрб не уменьшал накопления МДА в плазме крови этих животных (рис. 2в, 3в). По всей вероятности, стимулирующий эффект на ПОЛ в этих опытах сохранялся за счет прооксидантного действия АН, отмечавшегося при изолированном воздействии этого яда. Кроме того, этот факт может быть связан с нарушением перехода Дрб в активную форму вследствие повреждающего действия акрилата на микросомальную метаболи-зирующую систему [2, 5], а следовательно, снижением антибластомного действия антрациклина.
Таким образом, результаты исследования свидетельствуют о том, что АН, Дрб и их комбинация стимулируют процессы ПОЛ, что выражается в увеличении накопления МДА в крови опытных животных, а гематотоксические эффекты АН, Дрб и перевитой опухоли, продемонстрированные нами ранее [9], обусловлены стимуляцией ПОЛ.
Исходя из полученных данных, очевидно, что при возникновении клинической ситуации, близкой к той, которая была воссоздана в эксперименте (т.е. когда химиотерапия злокачественного новообразования будет осуществляться больному, имевшему длительный профессиональный контакт с АН), в целях уменьшения нежелательного влияния акрилата, самой опухоли и про-
#
#
НАУЧНЫЕ СООБЩЕНИЯ
10-дневная перевитая
□ Эритроциты □ Плазма
Рис. 1. Влияние подострого отравления акрилонитрилом (в течение 28 дней) на содержание малонового диальдегида (МДА) в плазме крови и эритроцитах интактных крыс и с перевитой лимфосаркомой Плисса с ростом опухоли в течение 10 дней. Примечание. К — контроль; А — животные, подвергавшиеся затравке акрилонитрилом в течение 14 дней; Б — животные, подвергавшиеся затравке акрилонитрилом в течение 28 дней; а — животные с 10-дневной опухолью; б — животные с 10-дневной опухолью, подвергавшиеся воздействию акрилонитрилом в течение 28 дней; * — здесь и на рис. 2, 3 обозначена достоверность различий по сравнению с контрольной группой.
10-дневная перевитая
□ Эритроциты! □ Плазма
Рис. 2. Влияние изолированного и комбинированного воздействия акрилонитрила (в течение 28 дней) и доксорубицина (в течение 6 дней) на содержание малонового диальдегида (МДА) в плазме крови и эритроцитах интактных крыс и с перевитой лимфосаркомой Плисса с ростом опухоли в течение 16 дней. Примечание (здесь и на рис. 3). К — контроль; а — крысы, имевшие только опухоль; б — имевшие опухоль и подверженные воздействию акрилонитрилом; в — имевшие опухоль, подверженные воздействию акрилонитрилом и получавшие доксорубицин; г — имевшие опухоль и получавшие доксорубицин; д — получавшие доксорубицин; е — получавшие акрилонитрил и доксорубицин.
Ф
тивоопухолевого препарата на кроветворную, иммунную систему и организм опухоленосителя в целом, для повышения антибластомного действия антрациклина необходимо назначение антиоксидантов в качестве патогенетической коррекции вышеуказанных нарушений. Так, сотрудники нашей лаборатории в период с 1978 по 1990 гг. в результате добавления по разработанной схеме витамина Е ко второму (мясному) блюду рабочих из расчета 2,5 г на количество подлива, рассчитанного на 100 человек (25—30 мг витамина Е в сут), добились снижения заболеваемости с временной утратой трудоспособности на акри-лонитрильном производстве уже через 1 год [2]. Через 3 года число случаев нетрудоспособности было ниже исходного уровня на 17% по заводу в целом (на 35% — среди рабочих основных профессий). По дням нетрудоспособности эти величины были равны 14 и 37%, соответственно. В дальнейшем показатели заболеваемости с временной утратой трудоспособности на заводе сохраняли тенденцию к снижению, и по данным показателям завод перешел из категории с заболеваемостью выше среднего и высокой к средним величинам по случаям и дням нетрудоспособности, соответственно. Существуют также исследования, свидетельствующие о высокой протекторной эффективности витамина Е в профилактике токсического действия антрациклинов [10]. Автор одной из работ показал, что гематотоксическое действие противоопухолевого антибиотика в условиях комбинированного его введения с комплексом естественных антиоксидантов животным с перевитой опухолью — лимфосаркомой Плисса — менее выражено по сравнению с действием одного только антибиотика и не сопровождается уменьшением антибластомного действия антрациклина [10]. В связи с этим интересно также отметить появившиеся в недавнем прошлом работы, доказывающие протективное действие антиоксидантов для коррекции токсических эффектов противоопухолевых препаратов, обладающих прооксидантной и алки-
22-дневная перевитая
□ Эритроциты! □ Плазма
Рис. 3. Влияние изолированного и комбинированного воздействия акрилонитрила (в течение 28 дней) и доксорубицина (в течение 10 дней) на содержание малонового диальдегида (МДА) в плазме и эритроцитах интактных крыс и крыс с перевитой лимфосаркомой Плисса с ростом опухоли в течение 22 дней.
лирующей активностью (циклофосфана и 5-фторураци-ла) в условиях экспериментальной неоплазии [11, 12]. В этих работах показано, что антиоксиданты Эмоксипин и Мексидол по сравнению с а-Токоферола ацетатом в изомолярных концентрациях в большей степени снижают уровень эндогенной интоксикации, стимулируют антиоксидантную защиту ткани печени, почек и сердца опухоленосителя. Комбинированное применение Эмок-сипина и Мексидола при моделировании противоопухолевой химиотерапии циклофосфаном на фоне роста холангиоцеллюлярного рака РС-1 приводит к более выраженному снижению показателей интоксикации, ограничению активности процессов ПОЛ в тканях печени и почек
#
65
ВЕСТНИК РАМН /2013/ № 2
и степени лейкопении, а также к снижению интенсивности роста содержания МДА и угнетения антиокислительной активности ткани опухоли, чем при комбинированном применении циклофосфана и а-токоферола в изомолярных дозах. Более того, Эмоксипин демонстрировал противоопухолевый эффект в условиях роста хо-лангиоцеллюлярного рака РС-1 в эксперименте и повышал индекс торможения роста опухоли циклофосфаном при комбинированном применении. Подобные результаты отмечали при использовании данных антиоксидантов в условиях экспериментальной неоплазии и лечении опухолевого процесса антрациклином Рубомицином и 5-фторурацилом [11, 12].
Заключение
Исходя из вышесказанного, мы считаем правомочным и патогенетически обоснованным применение в клинической практике комплекса антиоксидантов
в качестве химиопрофилактики токсических эффектов АН и Дрб и рекомендуем использование вышеперечисленных антиоксидантных препаратов при лечении злокачественных новообразований антрациклинами у людей, профессионально подвергавшихся длительному воздействию АН. Кроме того, представляется целесообразным применение с целью профилактики токсических эффектов яда в условиях производства и для предотвращения отрицательных эффектов на организм людей при химиотерапии опухолей комбированного антиоксидантного препарата Веторон-Е, содержащего водорастворимые (и, соответственно, быстродействующие) фракции витамина Е и других антиоксидантов, а также препаратов Трансфер Фактор и Трансфер Фак-тор+, являющихся биологически активными добавками к пище и обладающими мембраностабилизирующей, антиоксидантной и иммуномодулирующей активностью. В частности, Трансфер Фактор и Трансфер Фактор+, рекомендованы для применения в онкологической практике [13].
66
Ф
ЛИТЕРАТУРА
1. Акрилонитрил. Гигиенические критерии состояния окружающей среды. Женева: ВОЗ. 1987; 28: 113.
2. Иванов В.В., Котловский Ю.В., Климацкая Л.Г, Ставиц-кая Е.Ю., Тарских М.М. Молекулярно-клеточные механизмы токсичности ксенобиотиков, профессионально обусловленных и экологических заболеваний. Новосибирск: Наука. 2004. 224 с.
3. Канцерогенные вещества: Справочник. Мат-лы Между-нар. агенства по изучению рака. Под ред. В. С. Турусова. М. 1987. 143 с.
4. Устинович Л.П., Эренбург Б.Е., Николаева Г.А. Влияние акрилонитрила на первичный иммунный ответ и функциональную активность клеток костного мозга. Метаболические аспекты действия на организм индустриальных химических соединений. Красноярск. 1982. С. 56—58.
5. Гольдберг Е.Д., Новицкий В.В Противоопухолевые антибиотики антрациклинового ряда и система крови. Томск. 1986. С. 74-80.
6. Стальная И.Д., Гаришвили Т.Г Метод определения малонового диальдегида с помощью тиобарбитуровой кислоты. Современные методы в биохимии. М. 1977. С. 63-64.
7. Тарских М.М., Климацкая Л.Г Исследование загрязнения окружающей среды акрилонитрилом и вероятных механизмов его онкогенного действия с использованием методов эко-и биомониторинга. Сибирь—Восток. 2005; 9: 8-11.
8. Свистунов А.А., Чеснокова М.П., Барсуков В.Ю., Селезнева Т.Д., Зяблов Е.В. Активация липопероксидации — типовой
процесс дестабилизации биомембран клеток при неоплазиях различной локализации. Саратовский научно-медицинский журнал. 2010; 6 (2): 267-270.
9. Нестерова Е.В., Тарских М.М., Иванов В.В. Исследование терапевтической эффективности и гематотоксичности комбинированного действия противоопухолевого антибиотика рубомицина с промышленным мономером акрилонитрилом в эксперименте. Фармакология и токсикология. Деп. в ВИНИТИ от 09.10.1992. № 2935-В92. 1993.
10. Бармина С.Э. Характеристика эритрона и активность ПОЛ у крыс с лимфосаркомой Плисса при введении антиоксидантов. Актуальн. пробл. фармакологии и поиска новых лекарственных препаратов. Томск. 1990. С. 148-151.
11. Скопин П.И. Влияние комбинированного применения циклофосфана и эмоксипина на степень эндотоксикоза и рост холангиоцеллюлярного рака РС-1 и меланомы В-16 в эксперименте. Автореф. дис ... канд. мед. наук. Саранск. 2005. 149 с.
12. Скопина Ю.А. Влияние комбинированного применения 5-фторурацила и мексидола на степень эндотоксикоза в условиях экспериментальной неоплазии (экспериментальное исследование). Автореф. дис ... канд. мед. наук. Саранск. 2005. 144 с.
13. Суханов Б.П. Трансфер Факторы как элемент питания человека. В сб. научн.-практ. конф. с междунар. участием: Иммунореабилитация при инфекционно-воспалительных заболеваниях. Барнаул. 2003. С. 27-28.
#
КОНТАКТНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Тарских Михаил Михайлович, кандидат медицинских наук, доцент кафедры физиологии и методики обучения биологии Красноярского государственного педагогического университета им. В.П. Астафьева Адрес: 660049, Красноярск, ул. Ады Лебедевой, д. 89; тел.: (391) 217-17-23; е-mail: [email protected] Шумбасов Максим Александрович, врач-онколог, заведующий дневным стационаром Красноярского краевого онкодиспансера им. А.И. Крыжановского
Адрес: 660333, Красноярск, ул. Первая Смоленская, д. 16; тел.: (391) 264-68-21, (391) 299-20-06; е-mail: [email protected]
Колесников Сергей Иванович, академик РАМН, советник Президиума РАМН, Заслуженный деятель науки РФ E-mail: [email protected]
#
