CC BY
318
лабораторные и экспериментальные исследования
УДК:[(616.24+612.433/434):612.621.31+(612.616.31+612.616.31):616.006.04]-092.9
показатели гормонального гомеостаза легкого и гипофиза крыс обоего пола в динамике роста злокачественной опухоли. является ли рак легкого гормонозависимым образованием?
Ю.с. Оидоренко, Е.м. Франциянц, Е.Ф. Комарова, Ю.А. погорелова,
А.и. Шихлярова, О.Ю. Бабенков, О.Н. Кошелева, Л.Д. Ткаля, Н.Д. Черярина
ФГУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт Росмедтехнологий»,
г. Ростов-на-дону 344037, Россия, г. Ростов-на-дону, 14 линия, 63, e-mail: [email protected]
Изучено содержание половых гормонов в ткани легкого и гонадотропных гормонов гипофиза, а также пролактина у самцов и самок крыс с перевитой в легкое саркомой-45 в динамике злокачественного роста. Отмечены половые различия в изменении исследованных показателей. Предполагается наличие специфического для женского организма непосредственно в органе-мишени нейроэндокринного защитного механизма от злокачественной агрессии.
Ключевые слова: перевивная опухоль, половые гормоны, гонадотропные гормоны, пролактин.
INDICES OF HORMONAL HOMEOSTASIS OF LUNG AND HYPOPHYSIS OF RATS OF BOTH SEX IN DYNAMICS OF MALIGNANT TUMOUR GROWTH. IS LUNG CANCER A HORMONE-DEPENDENT NEOPLASM?
Yu.S. Sidorenko, E.M. Frantziyantz, E.F. Komarova, Yu.A. Pogorelova,
A.I. Shikhlyarova, O.Yu. Babenkov, O.N. Kosheleva, L.D. Tkalya, N.D. Cheryarina Federal state institution «Rostov Cancer Research Institute of Russian Medical Technologies», Rostov-on-Don, Russia 63, 14-th line Street, 344037-Rostov-on-Don, e-mail: [email protected]
Concentration of genital hormones in lung tissue and gonadotropic hormones of hypophysis, as well as concentration of prolactin in male and female rats with sarcoma 45 inoculated into a lung have been studied in dynamics of malignant growth. Sexual differences in the change of the studied parameters have been observed. Presence of female-specific neuroendocrine protective mechanism from malignant aggression directly in the target-organ is supposed.
Key words: inoculated tumor, genital hormones, gonadotropic hormones, prolactin.
Рак легкого (РЛ) является одной из ведущих локализаций в общей структуре заболеваемости злокачественными новообразованиями населения России, составляя 11,8 %. Считается, что этиология РЛ связана с загрязнением окружающей среды, профессиональными вредностями и курением. Однако эти факторы одинаково влияют и на мужчин, и на женщин, тем не менее имеются существенные половые различия в заболеваемости и смертности от этой патологии. Так, каждая третья злокачественная опухоль, диагностируемая в настоящее время у мужчин (24,7 %), локализуется в органах дыхания, в то
время как у женщин доля этих опухолей почти в 6 раз ниже (4,3 %). Стандартизованная заболеваемость на 100 тыс. населения в 2007 г. составила у мужчин - 25,73, у женщин - 6,8. Смертность населения от рака легкого на 2007 г. в абсолютных числах составила среди мужчин 43460, среди женщин - 8452, стандартизованные показатели на 100 тыс. населения - 23,05 и 5,54 соответственно [9].
В имеющихся немногочисленных публикациях было показано наличие связи между репродуктивными факторами и риском рака легких, хотя детальных исследований не про-
водилось [2, 3, 11, 12]. Проводились работы по изучению взаимосвязи между репродуктивными факторами, приемом гормонотерапии и риском рака легких в популяционном проспективном исследовании. В 1990-1994 гг. 44677 никогда не курившим женщинам разослали анкеты с вопросами об их репродуктивной функции, статусе менопаузы и приеме гормонов. На протяжении 8-12 лет наблюдения выявлено 153 случая рака легких. Взаимосвязи риска рака легких с возрастом наступления менопаузы, возрастом менархе, количеством родов, возрастом первых родов, длительностью лактации и приемом гормонотерапии у женщин в постменопаузе не обнаружено. В сравнении с женщинами с поздним менархе (старше 16 лет) или ранней менопаузой (младше 50 лет), у пациенток с ранним менархе или поздней менопаузой риск развитиярака легких был в 2 раза выше. У женщин, принимавших заместительную гормонотерапию, риск также был значительно повышен, относительный риск составил 2,40. Эти данные свидетельствуют о том, что и эндогенные, и экзогенные гормоны могут быть вовлечены в этиологию рака легких.
Вместе с тем ряд авторов отмечают существование биологических различий рака легкого у больных мужского и женского пола, выражающихся в морфологических и клинических особенностях [7]. Так, у женщин чаще. чем у мужчин, встречается аденокарцинома. Кроме того, отдаленные результаты лечения при дифференцированных формах рака лучше у женщин. Таким образом, представляет интерес решение вопроса о наличии половых биологических факторов, которые влияют на биологические различия рака легких в зависимости от половой принадлежности пациента.
Целью настоящего исследования явилось изучение уровня половых гормонов и пролак-тина в ткани легкого у самцов и самок крыс в динамике развития перевитой в легкое саркомы С-45 с параллельным определением в ткани гипофиза содержания гонадотропных гормонов и пролактина.
Материал и методы
Исследования проводили на 56 самцах и 42 самках белых беспородных крыс массой
200-220 г. Перевивку опухоли С-45 производили путем введения в подключичную вену 0,5 мл взвеси, содержащей около 2 млн опухолевых клеток, полученных от 5 крыс с традиционной перевивкой саркомы С-45 в подкожную жировую клетчатку.
Через 1 и 5 нед после перевивки опухоли С-45 животных забивали путем декапитации. Органы быстро извлекали и помещали на лед. В 10 % гомогенатах ткани легкого радиоим-мунным методом с использованием стандартных тест-наборов фирмы Иммунотех (Чехия) определяли уровень половых гормонов - прогестерона (Р4), тестостерона (Т), эстрадиола (Э2) и содержание пролактина (ПРЛ). В 10 % гомогенатах ткани гипофиза определяли уровень пролактина, фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ) радиоиммунным методом с использованием стандартных тест-наборов фирмы Иммунотех (Чехия). Учитывая влияние эстрального цикла на изучаемые показатели, исследования у самок крыс проводили в стадии диэструса.
Статистическую обработку полученных данных проводили на персональном компьютере с использованием пакета прикладных программ Statistica 6.0. Достоверность различий между количественными показателями вычисляли по ^критерию Стъюдента и критерию углового преобразования Фишера [5, 6].
Результаты и обсуждение
Установлено, что рост и развитие перевивной опухоли, а также продолжительность жизни крыс в легком зависели от пола животного. Так, у самцов гистологически верифицированные опухолевые узлы отмечены начиная с 3-й нед после перевивки опухолевого материала, тогда как у самок - начиная с 7-й нед. При этом после перевивки опухоли продолжительность жизни самцов составила 6,5 ± 0,5 нед, а самок в 4,2 раза дольше - 27 ± 2 нед. Учитывая это, можно предполагать гормональную зависимость злокачественной опухоли, поражающей легкие, т.к. для традиционного роста саркомы С-45 в подкожной клетчатке такой зависимости не отмечалось. Следовательно, представлялось целесообразным изучить некоторые параметры нейрогормонального гомеостаза организма
самцов и самок в период, предшествующий появлению опухолевых узлов. Поэтому в работе эти показатели оценивались в сроки - 1 и 5 нед после перевивки опухоли.
Было установлено, что в ткани легкого крыс-самцов через 1 нед после перевивки уровень пролактина увеличивался по сравнению с интактными животными (фон) на 50,5 %, и это сопровождалось падением содержания половых гормонов - тестостерона в 2,1 раза, эстрадиола - в 1,4 раза и прогестерона - в 1,4 раза (табл. 1). Через 5 нед после перевивки опухоли, а этот срок для самцов крыс предшествовал их гибели, сохранялась такая же тенденция изменения гормональных показателей. В этот срок уровень пролактина продолжал повышаться и превосходил фоновые значения в 1,9 раза, снижение содержания тестостерона, эстрадиола и прогестерона в ткани опухоли легкого самцов относительно нормативных показателей составило 3,7; 2,5 и 3,6 раза соответственно.
В ткани легкого самок исходный уровень пролактина достоверно не отличался от показателей у самцов, но через 1 и 5 нед после перевивки опухоли отмечено увеличение его содержания в 1,6 раза и 1,8 раза соответственно (табл. 1). Через 1 нед после перевивки в ткани легкого самок также отмечено снижение уровня эстрадиола и тестостерона, в среднем в 2,6 раза. В этот срок исследования не зарегистрировано изменения уровня прогестерона в ткани легкого крыс-самок. Вторая контрольная точка (5 нед после перевивки) характеризовалась отсутствием достоверных отличий в уровне
содержания пролактина, эстрадиола и тестостерона в ткани легкого самок, по сравнению с предыдущим сроком исследования. Вместе с тем принципиальным отличием, имеющим несомненную половую принадлежность, явилось резкое увеличение (практически в 4 раза) относительно нормативных показателей содержания прогестерона.
Известно, что эстрогены относятся к числу важных стимуляторов роста не только репродуктивных тканей организма, но и являются основными модификаторами или инициаторами гормонального канцерогенеза. Вместе с тем прогестерону принадлежит роль фактора, устраняющего стимулирующее влияние эстрогенов. Наиболее изученными механизмами влияния прогестерона на пролиферативную активность клеток является ингибирование синтеза рецепторов эстрадиола и индукция ферментов метаболизма эстрогенов. При злокачественном росте эти механизмы являются ведущими в системе многофакторной регуляции пролиферативной активности клеток органов репродуктивной системы [4, 8, 10].
В этой связи мы обратили внимание на коэффициент соотношения эстрадиола и прогестерона в ткани легких животных обоего пола (К Э2/Р4). Оказалось, что в легких интактных самцов этот коэффициент составил 0,7, тогда как у самок - 3,3. Однако в динамике роста опухоли величина К Э2/Р4 в ткани легких самцов менялась незначительно - от 0,7 в 1-ю нед до 1 в срок, предшествующий гибели животных. У самок к исходу 1-й нед после перевивки опухо-
Таблица 1
содержание половых гормонов в ткани легкого у самцов и самок крыс в норме и в
динамике развития перевитой с-45
Объект исследова- ния Сроки исследования Пролактин, нг/мг ткани Прогестерон, нг/мг ткани Тестостерон, нг/мг ткани Эстрадиол, нг/мг ткани
Самцы Фон 206,8 ± 14,3 165,2 ± 11,5 170,7 ± 13,2 114,9 ± 10,5
1-я нед после перевивки 310,8 ± 21,8* 122,3 ± 9,4* 80,5 ± 7,7* 80,7 ± 6,9*
5-я нед после перевивки 391,7 ± 23,6* **2 46,3 ± 3,1* ** 46,4 ± 4,3* ** 46,1 ± 3,7* **
Самки Фон 206,2 ± 17,2 96 ± 7,1 93,4 ± 1,6 313,3 ± 27,1
1-я нед после перевивки 330,2 ± 24,7* 116 ± 11,2* 35,5 ± 4,2* 118 ± 9,4*
5-я нед после перевивки 367,3 ± 28,9* 378 ± 19,7* ** 30,6 ± 1,3* 130,0 ± 5,8*
Примечание: * - различия статистически значимы по отношению к фоновым значениям (р<0,01); ** - различия статистически значимы по отношению к показателям предыдущего исследования (р<0,01).
ли, когда в ткани легкого морфологически не обнаруживался злокачественный рост, уровень К Э2/Р4 снизился относительно фоновых показателей в 3,3 раза и составил 1, а к 5-й нед, т.е. сроку, предшествующему выходу опухоли, этот коэффициент был равен 0,3. Подобное соотношение уровня половых стероидов у самок сохранялось в ткани опухоли, растущей в легком, вплоть до 12-й нед. Затем, начиная с этого срока и до гибели животных, так же как и у самцов, в ткани опухоли отмечалась унификация уровня половых гормонов.
Известно, что в организме млекопитающих уровень половых гормонов контролируется аденогипофизом, продуцирующим гонадотропины ЛГ и ФСГ, а также пролактин, мишенями действия которых являются различные компоненты гонад. Мы не рассматриваем в данном исследовании участие стероидных гормонов в репродуктивной деятельности организма, а пытаемся определить их роль в процессе роста и развития злокачественной опухоли. При этом логично предположить, что уровень половых гормонов в тканях организма также находится под контролем гипоталамо-гипофизарной системы. Представляется интересным изучение не только уровня стероидов в органе, на территории которого развивается неоплазма, но и содержания гонадотропинов в ткани гипофиза.
В ткани гипофиза самцов и самок крыс в динамике развития перевивной опухоли обнаружены принципиальные различия в уровне содержания гонадотропных гормонов (табл. 2). Так, в 1-ю нед после перевивки уровень пролак-
тина увеличивался в гипофизе самцов в 2 раза, тогда как в соответствующей ткани самок в этот срок уровень гормона, напротив, снижался в 1,8 раза. Разнонаправленные изменения в содержании ЛГ и ФСГ обнаружены в ткани гипофиза самцов в 1-ю нед после перевивки: уровень ЛГ повышался в 1,7 раза, а ФСГ, напротив, снижался в 2,7 раза. В этот же срок исследования в гипофизе самок не найдено достоверного изменения уровней ЛГ и ФСГ относительно фоновых показателей.
Через 5 нед после перевивки в легкое опухоли в гипофизе самцов отмечено резкое падение (в 3,2 раза) уровня пролактина относительно предыдущего срока исследования. Динамика изменения уровня ЛГ и ФСГ оставалась прежней: содержание ЛГ возрастало в 1,4 раза относительно 1-й нед, а ФСГ снизилось в 2,2 раза. Естественно, отмечено резкое нарушение соотношения ФСГ/ЛГ, которое уменьшилось почти в 14 раз относительно этого показателя у интактных животных. В гипофизе самок через 5 нед после перевивки в легкое опухоли уровень пролактина повысился до фоновых величин. Найдено увеличение уровня ЛГ и ФСГ в 1,7 раза и 2 раза соответственно без принципиального изменения их соотношения относительно показателя интактных самок.
Известно, что в регуляции гонадотропной функции гипофиза серьезная роль принадлежит взаимодействию в едином нейроэндокринном механизме половых гормонов и нейромедиаторов [1]. Очевидно, что выявленные изменения гонадотропной функции гипофиза крыс с
Таблица 2
содержание гормонов в ткани гипофиза у самцов и самок крыс в норме
и в динамике развития перевитой с-45
Объект исследования Сроки исследования ПРЛ, % ЛГ, % ФСГ, %
Самцы Фон 100 100 100
1-я нед после перевивки 206,4 ± 18,1* 166,7 ± 10,1* 37,3 ± 1,7*
5-я нед после перевивки 63,6 ± 7,78** 233,3 ± 17,5* ** 16,8 ± 1,2* **
Самки Фон 100 100 100
1-я нед после перевивки 56,5 ± 4,7* 107,8 ± 3,7 98,2 ± 5,6
5-я нед после перевивки 105,1 ± 6,5** 168,4 ± 11,2* ** 202,1 ± 19,2* **
Примечание: * - различия статистически значимы по отношению к фоновым значениям (р<0,01); ** - различия статистически значимы по отношению к показателям предыдущего исследования (р<0,01).
перевитой в легкое злокачественной опухолью можно будет в дальнейшем объяснить именно с этих позиций. На основании результатов, изложенных в настоящем исследовании, можно думать о важной роли нейроэндокринных механизмов в развитии злокачественной опухоли в легких животных, в зависимости от половой принадлежности организма-опухоленосителя. Однако в этом случае целесообразно говорить не о гормонозависимости опухоли, поскольку С-45 изначально не обладает таким свойством. Скорее всего, гормонозависимым является орган, на территории которого развивается неоплазма. Гормональный статус легкого и его способность к гормональной модуляции с участием центральных механизмов и определяют «клиническое» течение экспериментального злокачественного процесса. Пока трудно объяснить источник стероидных гормонов, определяемых в ткани легкого, - эндокринный или экзокрин-ный. Возможно, что легкое женского организма имеет механизм, защищающий от злокачественной агрессии, основным местным фактором которого, очевидно, является прогестерон, обладающий выраженной антипролиферативной активностью [8]. В мужском организме, судя по полученным результатам, такой механизм отсутствует. Вместе с тем, не причисляя легкое
к органам нейроэндокринной системы, можно отметить выраженную зависимость уровня половых стероидов в этом органе от изменения гонадотропной функции гипофиза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Бабичев В.Н. Нейрогормональная регуляция овариального цикла. М., 1984. 240 с.
2. Берштейн ЛМ. Гормональный канцерогенез. СПб., 2000. 320 с.
3. Берштейн Л.М. Онкоэндокринология: традиции, современность и перспективы. СПб.: Наука, 2004. 340 с.
4. Берштейн ЛМ., Барчук А.С., Гершфельд Э.Д. и др. Ароматаза и ее ингибиторы при различных онкологических заболеваниях помимо рака молочной железы // Вопросы онкологии. 2007. Т. 53, № 1. С. 7-13.
5. Гублер Е.В. Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. М.,1978. 128 с.
6. Иванов Ю.И., Погорелюк О.Н. Статистическая обработка результатов медико-биологических исследований на микрокалькуляторах по программам. М., 1990. 200 с.
7. Петерсон Б.Е., Денисов Л.Е., Таболиновский Н.Г. Рак легкого у женщин // Клиническая медицина. 1977. № 12. С. 69-72.
8. Федосов А.В., Семейкин А.В. Прогестины: молекулярные механизмы контроля пролиферации и апоптоза клеток чувствительных тканей // Вопросы онкологии. 2001. Т. 49, № 1. С. 9-20.
9. Чиссов В.И., Старинский В.В., Петрова Г.В. Злокачественные новообразования в России в 2007 году (заболеваемость и смертность). М., 2009. 241 с.
10. Henderson B.E., Feigelson H.S. Hormonal carcinogenesis // Carcinogenesis. 2000. Vol. 21. P. 427^33.
11. ScwartzA.G., Prysak GM., Murphy Y. et al. Nuclear estrogen receptor beta in lung cancer: expression and survival differences by sex // Clin. Cancer Res. 2005. Vol. 11. P. 7280-7287.
12. Taioli E., WynderE.L. Endocrine factors and adenocarcinoma of the lung in women // J. Natl. Cancer Inst. 1994. Vol. 86. P. 869-870.
Поступила 9.02.09
