CC BY
46
УДК 612.014.464:575.311.347:616.001.5-018
ВЛИЯНИЕ ОЗОНИРОВАННОГО ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО РАСТВОРА НА МИКРОЭЛЕМЕНТНЫЙ СОСТАВ ТКАНЕЙ ЖИВОТНЫХ-ОПУХОЛЕНОСИТЕЛЕЙ
К.Н. Конторшикова, А.В. Алясова, А.И. Сазанов, И.Г. Терентьев, С.Н. Цыбусов
ГБОУ ВПО «Нижегородская государственная медицинская академия»
Контоошикова Клавдия Николаевна - е- mail: [email protected]
Впервые в тканях животных-опухоленосителей проведён анализ микроэлементного состава в печени, почках, мозге, лёгком, сердце, опухоли и плазме крови. Оценено влияние на микроэлементный состав различных способов воздействия (доксорубицин, озонированный физиологический раствор, озонированный физиологический раствор и доксорубицин). Отмечено потенцирующее действие озонированного физиологического раствора в отношении противоопухолевого эффекта цитостатиков, одним из механизмов которого является изменение обмена микроэлементов в организме опухоленосителя.
Ключевые слова: озон, микроэлементы, опухоль, цитостатики.
To pioneer the analysis of the micro elemental composition in liver, kidney, brain, lung, heart tissues as well as tumor tissue and blood serum. The influence of doxorubicin, ozonize saline as well as ozonize saline and doxorubicin on the micro elemental composition was investigated. Ozonized saline has been shown to potentiate cytostatic anticancer action, which has the action to change micro elemental metabolism in tumor-inoculated organism.
Key wards: ozone, micro elements, tumor, cytostatics.
Расшифровка механизмов нарушений обмена микроэлементов при опухолевом росте и разработка способов коррекции выявленных нарушений представляет собой одну из актуальнейших фундаментальных проблем современной биологии и медицины.
Для лечения злокачественных опухолей наряду с оперативным удалением применяют лучевую терапию и химиотерапию. Однако злокачественные клетки могут обладать резистентностью к противоопухолевым препаратам, наличие которой затрудняет лечение и значительно ухудшает прогноз. Разработка методов потенцирования действия противоопухолевых агентов представляется весьма актуальной. Положительный эффект использования озона при злокачественном росте доказан многочисленными исследованиями. В то же время сочетанное воздействие цито-статиков и низких концентраций озона на опухолевую ткань остается недостаточно изученным.
Целью работы является исследование уровней микроэлементов при опухолевом росте и различных способах коррекции неопластического процесса.
Материалы и методы
Исследование выполнено на лабораторных животных -белых нелинейных крысах-самках (75 особей) массой 250+10 г. Эксперименты проводились в соответствии с требованиями нормативных правовых актов. Модель нео-плазии создавали перевивкой штамма рака молочной железы. Животных вводили в эксперимент на 45-е сутки после перевивки опухоли. Животные были разделены на 5 групп по 15 особей в каждой:
1-я группа - контрольная - животные с перевитой злокачественной опухолью молочной железы РМК-1; 2-я группа
- животные-опухоленосители с внутрибрюшинным введением противоопухолевого препарата в дозе 0,04 мг на особь через день (5 процедур); 3-я группа - животные-
IVh
МЕДИЦИНСКИЙ
АЛЬМАНАХ
опухоленосители с внутрибрюшинным введением озонированного физиологического раствора (ОФР) в объёме 0,02 мл с дозой озона 20 мкг (6 процедур через день); 4-я группа - животные-опухоленосители с чередованием 6 инъекций ОФР и 5 инъекций противоопухолевого препарата; 5-я группа - интактные животные.
В качестве противоопухолевого препарата использовался противоопухолевый антибиотик антрациклинового ряда - доксорубицин (ДР).
Озонированный физиологический раствор получали барботажем 0,9% NaCl озоно-кислородной смесью.
На 11-е сутки после начала эксперимента под эфирным наркозом осуществляли декапитацию животных и забор тканей: кровь, печень, почки, мозг, сердце, лёгкое, опухоль.
Отбор проб, их подготовка и автоклавный метод минерализации для анализа микроэлементного состава тканей осуществляли согласно методическому указанию (МУК 4.1.985-00). Для определения спектра микроэлементов использовался атомно-эмиссионный спектрометр с индуктивно связанной плазмой АЭС и ИСП Модель i САР6300 INTERTECH (США).
Для статистической обработки полученных результатов применялись общеизвестные методы. При подсчете медиан (Ме) с вычислением 25% и 75% квантилей, коэффициентов достоверности (р) по критериям Манна-Уитни, используя поправку Бонферонни, и рангового дисперсионного анализа Краскела-Уоллиса, коэффициентов корреляции по Спирмену были использованы пакеты программ BioStat 2008 Professional и MicrosoftExcel.
Результаты исследования
В плазме крови животных интактной группы был выявлен Cr, который по современной классификации относят к эссенциальным элементам [1]. В норме организм содержит небольшие количества хрома, его физиологическая концентрация не обладает канцерогенным или токсическим действием. В интактной группе не были идентифицированы такие токсичные элементы, как Al, Ba, Cd, но они проявились в контрольной группе у животных-опухоленосителей. Присутствие кадмия при одновременном снижении уровня цинка у контрольных животных подтверждает их антагонистическое взаимоотношение. Токсичность и мутагенность бария не подтверждена, в незначительных количествах он находится во всех органах и тканях организма. Среди ряда определяемых микроэлементов наиболее выраженное повышение по сравнению с интактной группой отмечено у опухоленосителей для меди, железа и цинка. Уровень меди статистически значимо вырос на 42%. Уровень цинка, напротив, статистически значимо (р=0,000027) снизился на 58%. Избыток меди, возникающий в организме, приводит к дефициту цинка, что показано в нашем исследовании, и согласуется с данными литературы.
Кроме того, отмечено статистически значимое (р=0,016) увеличение содержания уровня Si у животных-опухоленосителей, по сравнению с интактными, на 15%.
В плазме крови животных-опухоленосителей с введением ДР наблюдалась общая тенденция к повышению количества микроэлементов по сравнению со здоровыми
животными и животными-опухоленосителями, за исключением Ее и 7п (таблица). У животных-опухоленосителей с введением ДР статистически значимо (р=0,00001) по сравнению с интактной группой увеличивался уровень Си на 65%. Наряду с общим накоплением Си в плазме крови животных-опухоленосителей наблюдалось снижение уровня 7п. Данная тенденция является неблагоприятной, так как соотношение 7п/Си, при увеличении уровня Си и снижении цинка, имеет большое значение для старта и развития онкологических заболеваний. У животных-опухоленосителей с введением ДР наблюдалось статистически значимое (р=0,021) увеличение на 36% количества 7п по сравнению с опухоленосителями контрольной группы.
В плазме крови животных-опухоленосителей после введения ОФР обнаружено статистически значимое (р=0,00004) повышение уровня меди, по сравнению с группой здоровых животных, на 47%. Наряду с общей тенденцией увеличения уровня микроэлементов у животных-опухоленосителей по сравнению со здоровыми животными количество железа и цинка, наоборот, снижается. Наблюдается статистически значимое (р=0,005) снижение уровня железа на 45% у опухоленосителей с введением ОФР по сравнению с интактной группой и статистически значимое (р=0,016) снижение на 43% по сравнению с крысами-опухоленосителями. Уровень цинка статистически значимо (р=0,00001) на 45% снизился у животных-опухоленосителей при ОФР по сравнению с интактными животными.
ТАБЛИЦА.
Содержание микроэлементов в плазме интактных крыс-опухоленосителей и при различных воздействиях
Элемент (мкг/мл) <u if? S § Контрольная группа (Ме, 25%,75%) Опухоленосители с введением ДР (Ме, 25%,75%) Опухоленосители с введением ОФР (Ме, 25%,75%) и ) S Q. 3? s S -S” ни2 ен, од ув( пвР Ос Д Р
Си 1,43 (1,26,1,72) 2,02 (1,83,2,22) 2,36 * (2,04,2,56) 2,1 * (1,95, 2,4) 2,08 * (1,95, 2,36) *ДР - 0,00001 *ОФР - 0,00004 *ОФРиДР - 0,00008
Fe 1,78 (1,44,2,42) 1,73 (1,06,2,5) 1,5 (1,03,3,6) 0,98* Д (0,82, 1,29) ш СП К S *ОФР - 0,005 ДОФР - 0,016 *ОФР и ДР - 0,0003 ДОФР и Др - 0,001 ■ - 0,0065
Mn 1,92*10-2 (1,82*10- 2,4,1*10-2) 3*10-2 (2,7*10- 2,3,3*10-2) 3,6*10-2 (2,84*10- 2,4,28*10-2) 2,82*10-2 (2,7*102 4,14*10-2) 1,95*10-2 “ (1,73*102 2,02*10-2) ■ - 0,0011 И - 0,0011
Ni 0,34 (0,26, 0,59)
Si 23,6 (17,68,25,4) 27 (20,8,30,4) 27,2 (22,33,4) 19,04 (17,04, 30,6) 25,8 (17,52, 28,6)
Zn 1,59 (1,39,1,74) 0,66 (0,59,0,72) 0,89 Д (0,65,1,32) 0,8 * (0,65, 0,91) 0,73 * (0,66,0,82) ДДР - 0,021 *ОФР - 0,00001 *ОФР и ДР - 0,0000
Примечание: *- статистически значимые различия по сравнению с интактной группой, Д - статистически значимые различия по сравнению с опухоленосителями, ■ - статистически значимые различия между группой с введением доксорубицина и группой с введением озонированного физиологического раствора+доксорубицин. И - статистически значимые различия между группой с введением озонированного физиологического раствора и группой с введением озонированного физиологического раствора+доксорубицин.
При сочетанном использовании ОФР и ДР уровень железа и цинка у животных-опухоленосителей статистически значимо по сравнению со здоровыми животными снизился на 56% и 54%, соответственно. В плазме крови крыс с сочетанным введением ОФР и доксорубицина наблюдалось статистически значимое накопление меди (на 46%) по сравнению со здоровыми животными. Содержание железа в плазме крови у животных-опухоленосителей с сочетанием ОФР и ДР статистически значимо (р=0,0065) отличалось от опухоленосителей с введением ДР и было на 48% ниже, чем у опухоленосителей с введением ДР. Количество марганца у опухоленосителей с введением ОФР и ДР статистически значимо отличалось от крыс с введением ДР и от опухоленосителей с введением ОФР. По сравнению с опухоленосителями с введением ДР снижение количества марганца составило более 45%, а по сравнению с опухоленосителями с введением ОФР уровень марганца снизился на 31%. Необходимо отметить, что количество марганца после сочетанного введения ОФР и ДР практически не отличалось от такового у здоровых животных. Результат сочетанного действия ОФР и ДР положительно сказался на уровне марганца, сравняв его количество с показателями здоровых животных.
При анализе микроэлементного состава опухолевой ткани только в группе с введением ОФР был выявлен алюминий. Во всех исследуемых группах, кроме контрольной, был выявлен важный эссенциальный элемент - хром. Доказаны мутагенные и канцерогенные свойства хрома, связанные с подавлением стабильности синтеза ДНК и с активацией оксидативного повреждения ДНК [2, 3]. О распределении хрома в организме мало что известно, а информация о его распределении в опухоли отсутствует. У животных контрольной группы в группах с введением ОФР и с сочетанием ОФР и ДР в ткани опухоли был выявлен барий. Данных о наличии у бария мутагенных или канцерогенных свойств в литературе не встречалось. У крыс с сочетанным введением ОФР и ДР обнаружено статистически значимое (р=0,012) увеличение уровня кремния (на 31%) по сравнению с контролем.
В ткани печени у животных-опухоленосителей из контрольной группы содержание эссенциальных элементов Си, Ее, Мп статистически значимо снижалось по сравнению с интактными животными. Уровень меди снижался на 19%. Медь способствует усилению ПОЛ, что проявляется развитием иммунодефицита и возрастанием частоты спонтанного опухолеобразования [4]. Уровень марганца у опухоленосителей контрольной группы снижался на 56% по сравнению с группой интактных животных. Марганец является одним из наиболее важных, жизненно необходимых микроэлементов. При снижении уровня марганца снижается уровень важнейшего цитозольного антиокси-
дантного фермента - Mn-СОД, фермента, обеспечивающего инактивацию супероксид-аниона. Печень является основным местом депонирования железа. В контрольной группе крыс уровень железа снижался на 67% по сравнению с интактными.
В гомогенате почечной ткани опухоленосителей контрольной группы отмечено статистически значимое увеличение содержания меди по сравнению со здоровыми животными на 43%. Повышение уровня цинка у животных контрольной группы на 10% по сравнению с интактными свидетельствует о разбалансировке гомеостаза цинка в организме на фоне развития злокачественного новообразования.
При анализе распределения микроэлементов в ткани лёгкого только у интактных животных был обнаружен никель, который относится к условно-эссенциальным элементам по жизненной необходимости и к иммунотоксиче-ским по критерию иммуномодулирующего эффекта. Лёгкое
- единственная ткань, которая накапливает никель с возрастом [5]. В гомогенате лёгочной ткани животных-опухоленосителей контрольной группы наблюдалось статистически значимое увеличение по сравнению с интакт-ной группой Si - на 40% и Cu - на 36%.
В мозге крыс из контрольной группы обнаружено статистически значимое накопление меди и цинка по сравнению с интактными животными, на 31% для меди и 23% для цинка. Только в мозге интактных крыс был обнаружен никель.
Выводы
Таким образом, развитие неопластического процесса сопровождается нарушением обмена микроэлементов в плазме крови и тканях (печень, почки, мозг, лёгкое, сердце) животных-опухоленосителей. Проведенная оценка влияния
доксорубицина, озонированного физиологического раствора и совместное действие озонированного физиологического раствора и доксорубицина на изменение концентраций микроэлементов в нормальных и патологически измененных опухолевым процессом тканях показало, что озон снимает иммунодепрессивное действие цитостатика доксорубицина на ткани организма опухоленосителя.
ш
ЛИТЕРАТУРА
1. Кудрин А.В., Громова О.А. Микроэлементы в иммунологии и онкологии. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2007. 544 с.
2. O'Brien P., Kortenkamp A. Chemical models important in understanding the ways in which chromate can damage DNA. Environ. Health Perspect. 1994. Vol. 102. suppl. 3. P. 3-10.
3. Snow E.T. Effects of chromium on DNA replication in vitro. Environ. Health Perspect. 1994. Vol. 102. suppl. 3. P. 41-44.
4. Massie H.R. Effect of dietary boron on the aging process. Environ. Health Perspect. 1994. Vol. 102. suppl. 7. P. 45-48.
5. Nielsen F.H. 1971. Studies on the essentiality of nickel // Mertz W., Cornatzer W.E. (eds) Newer Trace Elements in Nutrition. New York: Marcel Dekker Inc. P. 215-253.
