CC BY
14
МЕДИЦИНА
УДК 001.5:618.11.006.6
СОСТОЯНИЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТКАНИ ОПУХОЛИ ЯИЧНИКОВ
© 2006 г. Е.М. Франциянц, Т.И. Моисеенко, Т.А. Федотова, Н.Д. Черярина, Т.Ю. Олейникова
It has been determined that activation of peroxide oxidation of lipids in serous cystadeno-carciomas of ovaries promotes destruction of cytoplasmic mitochondrial membranes of cells.
Давно считается, что первичные принципиально важные события, ведущие к малигнизации нормальных клеток, связаны с изменением их энергетики. Согласно известной концепции, первым этапом возникновения неоплазмы считается ослабление митохондриального дыхания и разобщение его с окислительным фосфорилированием. Факт неполноценного дыхания митохондрий позволил некоторым авторам высказать оригинальную идею, заключающуюся в том, что в активно функционирующих предопухолевых и опухолевых клетках повышаются уровни свободного кислорода и его парциального давления, происходящие вследствие уменьшения потребления кислорода дефектными митохондриями. Было выдвинуто предположение, что гипоксия при гипероксии является характерным состоянием активно функционирующей истинно неопластической клетки [1]. С этим фактом связывают избыточную активацию перекисного окисления липидов (ПОЛ), дестабилизацию всех клеточных мембран, изменение активности мембраносвязанных ферментов и вынужденное перепрограммирование части генома.
Повышение активности ПОЛ представляет характерную и типичную патогенетическую составляющую злокачественного перерождения клеток и поддержания их трансформированного состояния в активно растущих участках опухоли - удаленных от функционирующих кровеносных сосудов или непосредственно прилежащих к ним. Последние являются активными, истинно опухолевыми в отличие от клеток, находящихся внутри опухолевого узла, которые удалены от кровеносных сосудов и являются истинно гипоксическими.
Окислительный стресс влияет на упрощение поверхностных структур клеток, снижение их адгезивных свойств, что является необходимым условием для пролиферации опухоли [2]. Механизм канцерогенного действия кислорода заключается, как считают многие исследователи, в инициировании активными формами кислорода повреждения ДНК клеток, что приводит к активации онкогенов и/или инактивации антионкогенов [3].
Установлено, что имеется тесная взаимосвязь между показателями активности переокисления, антиоксидантной защиты и метаболической активностью опухоли. Эта связь считается информативной для прогноза клинического течения рака некоторых локализаций, в том числе и рака яичников [4, 5].
Целью настоящего исследования явилось изучение состояния антиокислительной системы и некоторых продуктов ПОЛ в ткани интактных и пораженных злокачественным процессом яичников.
Материалом для исследования послужили ткани удаленных яичников, полученные во время оперативного лечения 23 больных раком яичников и 16 больных миомой матки, которым была выполнена надвлагалищная ампутация матки с придатками.
В гомогенатах ткани определяли: содержание витаминов Е и А, коэф -фициент их соотношения, общий уровень активности супероксиддисмута-зы (СОД), Си-2п-СОД, Мп-СОД, каталазы, коэффициенты соотношения СОД/каталаза, содержание одного из начальных (диеновые конъюгаты -ДК) и конечных (малонового диальдегида - МДА) продуктов ПОЛ.
Была исследована ткань первичных верифицированных злокачественных опухолей яичников (серозная цистаденокарцинома). В качестве контроля использована визуально и морфологически неизмененная ткань яичников, удаленных во время операции по поводу миомы и фибромиомы матки.
В результате исследования было обнаружено, что уровни витаминов Е и А в ткани злокачественной опухоли яичников были в 4,2 и 6,5 раза, соответственно, ниже их уровня в ткани интактных яичников (табл. 1).
Таблица 1
Состояние неферментативного звена антиокислительной защиты и МДА в ткани яичников
Исследуемый показатель Условно интактные яичники Злокачественные опухоли яичников
Витамин Е, ед./г тк 20,6±1,8 4,9±0,41
Витамин А, ед./г тк 13,0±1,15 2,0±0,151
Коэффициент Е/А 1,6±0,2 2,5±0,31
ДК, нМ/г тк 150,1±11,6 185,6±16,21
МДА, нМ/г тк 23,9±2,7 6,0±0,31
Примечание. 1 - достоверно по отношению к показателям интактной ткани.
Коэффициент соотношения витаминов Е и А, определяющий способность клеточных мембран к окислению, при этом увеличивался на 56,3 % [6]. Известно, что процессы пролиферации и дедифференцировки в эпителиальных клетках зависят от ядерных рецепторов ретиноидов и мембранных рецепторов, которые активируют первые [7]. Ретиноиды, в частности витамин А, контролируют рост и цикл деления клеток эпителиальных ра-
ковых опухолей, поэтому недостаточность этого витамина свидетельствует о повышенной их пролиферации [8].
В ткани опухоли определилось увеличение (относительно контрольных величин) активности общей СОД на 46 %, при этом обнаружено изменение доли ее изоферментов. Так, в интактной ткани яичников доля Си-2п-СОД составляла 15,7 % от общей активности, тогда как в ткани опухоли она составила всего 8,2 %. Соответственно активность Мп-СОД в ткани опухоли была увеличена в 1,6 раза. В противоположность этому, активность каталазы в ткани злокачественных опухолей была снижена в 1,8 раза. Величина коэффициентов СОДобщ/каталаза и Мп-СОД/каталаза в ткани опухоли была повышена в 2,6 и 2,8 раза соответственно, а показатель Си-2п-СОД/каталаза достоверно не отличался от контрольных значений (табл. 2).
Таблица 2
Состояние ферментативного звена антиокислительной защиты ткани яичников
Исследуемый показатель Условно интактные яичники Злокачественные опухоли яичников
СОД общая, ед./г тк 103,4±11,4 151,0±13,81
Cu-Zn-СОД, ед./г тк 16,2±2,1 12,4±1,41
Mn-СОД, ед./г тк 87,2±6,4 138,6±15,71
Каталаза, ед. акт./г тк 14,0±1,2 7,9±0,6'
СОДобщ./каталаза 7,4±0,8 19,1±0,2'
Cu-Zn-СОД/каталаза 1,2±0,15 1,6±0,25'
Mn-СОД/каталаза 6,2±0,4 17,5±0,21
Примечание. 1 - достоверно по отношению к показателям интактной ткани.
Такое состояние звеньев антиокислительной защиты позволило нам предположить, что в ткани раковых опухолей яичников нарушено протекание процессов ПОЛ. Действительно, было обнаружено увеличение на 19 % содержания одного из конечных продуктов пероксидации - ДК в неоплазме по сравнению с тканью условно интактных яичников. Вместе с тем уровень содержания одного из конечных продуктов ПОЛ - малонового диальдегида был, напротив, снижено в 4 раза (табл. 1). Известно, что причинами нарушения протекания процессов пероксидации липидов может быть модификация функционирования ферментативных систем, регулирующих ПОЛ, изменение характера работы системы, поддерживающей стационарный уровень природных антиоксидантов, а также состав липидов, т.е. способность субстрата к окислению [9]. Как следует из полученных нами результатов, в ткани серозных аденокарцином яичников процессы ПОЛ инициированы, о чем свидетельствует повышенная концентрация первичных продуктов, сниженное же содержание МДА по-видимому свя-
зано с изменением состава липидов клеточных мембран, а точнее, со снижением содержания ненасыщенных жирных кислот.
Вероятнее всего, инициатором свободнорадикального окисления в злокачественных опухолях яичников выступает перекись водорода (перок-сид), образующаяся, в частности, при функционировании естественного каскада ферментов СОД/каталаза. Как следует из полученных нами результатов, уровень 2п-СОД, являющийся признанным противоопухолевым агентом, снижен. Зато значительно повышается уровень активности Мп-зависимого изофермента, участие которого в опухолевой трансформации и прогрессии неоплазмы остается спорным. Полученное нами возрастание в ткани злокачественной опухоли яичников коэффициента Мп-СОД/каталаза указывает на то, что именно этот изофермент является поставщиком пе-роксида (Н2О2). О повышении экспрессии Мп-СОД в ткани серозной аде-нокарциномы яичников сообщали ТйБи с соавт. (1990). Имеются данные о повышении активности именно этого изофермента и в ткани злокачественных опухолей молочной железы [10].
Наши результаты относительно увеличения активности Мп-СОД как проканцерогенного фактора согласуются и с данными последних лет. Так, Науа8ак [11], показал, что у 3-5 месячных крыс ЬБС, у которых на фоне перенесенного гепатита в печени развивается рак, активность этого изо-фермента в неоплазме повышена. В процессе злокачественной трансформации эмбрионов сирийского хомячка, индуцированной ионизирующим излучением, происходит последовательное увеличение активности Н2О2 за счет активации Мп-СОД. При этом увеличивается и его мРНК, так что полностью малигнизированные клетки имеют более высокую активность фермента, чем нормальные [12].
Особо хотелось обратить внимание на следующие данные. КаЫоБ [13] показал, что клетки мезетелиомы с высоким уровнем Мп-СОД были более резистентны к индукции апоптоза, чем клетки нормального мезотелия с низким уровнем изофермента.
В последнее время произошел большой прогресс в понимании процесса апоптоза, и возросло количество исследований, обсуждающих различные механизмы апоптоза. Одним из механизмов апоптоза рассматривается окислительный стресс. Интересны в этом ключе и данные об участии су-пероксиданион радикала в развитии апоптоза в опухолевых клетках, согласно которым внутриклеточный метаболизм О2 регулирует процесс апоптоза, а вещества, снижающие его содержание, в первую очередь СОД, увеличивают апоптическую гибель клеток [14].
Существуют и исследования, показывающие роль витаминов А и Е в индукции апоптоза. Так, было показано, что ретиноиды ингибируют цикл деления раковых клеток, подавляют их рост и индуцируют апоптоз, причем значительная роль в этом процессе отводится ядерным рецепторам ретиноевый кислоты, опосредующим ответ к воздействию ретиноидов [15]. Нерастворимый в воде витамин Е способен усиливать действие ви-
тамина С и индуцировать апоптоз [1б]. Поскольку, как следует из полученных нами данных, основные антиоксиданты наружной клеточной мембраны - жирорастворимые витамины А и Е - также претерпевали измене -ния, можно думать, что активация ПОЛ в исследуемых опухолях способствовала деструкции цитоплазматических митохондриальных мембран внутри клеток.
Таким образом, анализ полученных показателей свободнорадикальных процессов в проведенном нами исследовании полностью укладываются в вышеописанную картину участия этих процессов в патогенезе злокачественных новообразований яичников.
Литература
1. Лю Б.Н. Старение, возрастные патологии и канцерогенез (Кислородно-перекисная концепция). Алматы, 2GG3.
2. Барабой В.А., Бездробная Л.К. // Эксперим. онкол. 1997. Т. 14. № 1. С. 40-43.
3. GeruttiP.A., TrumpB.F. // Cancer Cells. l99l. Vol. 3. № l. P. l-7.
4. Князева М.В., Павлова Т.Д., Карташов С.М. // Эксперим. онкол. 2000. №. 22. Suppl. С. 280.
5. Frommel T.O., ZarlingE.J. // Med. Hypotheses. 1999. Vol. 52. № l. C. 27-30.
6. Галкина С.Н. // Вопр. мед. химии. 1984. Т. 30. № 4. С. 91-94.
7. OffterdingerM. et al. // Biochem. and Biophys. Res. Commun. 1998. Vol. 25l. № 3. P. 907-913.
8. Mira-y-Lopes Rafael et al. // J. Cell. Physiol. 2000. Vol. 185. № 2. C. 302-309.
9. Пальмина Н.П. // Свободные радикалы и антиоксидаты в химии и биологии: Юбилейная конф., посвященная 85-летию академика Н.М. Эмануэля. Москва, 29 сент. - 2-4 окт. 2000. М., С. 127-130.
10. Bianchi M.S., Bianchi N.O., Bolzan A.D. // Cancer Genet. and Cytogenet. 1992. Vol. 59. № l. C. 2б-29.
11. Hayasaki Y. // Yap. J. Vet. Res. 199б. Vol. 44. № l. P. б2.
12. Otero G. et al. // Mol. Carcinogenes. 199б. Vol. 17. № 4. P. 175-180.
13. Kahlos K. // Acta univ. ouluen. D. 1999. Vol. 549. P. l-85.
14. Mantymaa P. et al. // Brit. J. Haematol. 2000. Vol. 108. № 3. P. 574-581.
15. Kazue S. et al. // Anticancer Res. 1998. Vol. 18. № 6a. Р. 4371-437б.
16. Warburg O. // Biochim. Et Biophys. Acta. 1957. Vol. 25. № 2. P. 429-437.
Ростовский научно-исследовательский онкологический институт 24 апреля 2006 г.
