Антиоксидантная коррекция эндогенной интоксикации при

ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ
УДК 615.27: 615.849.1
П.И. СКОПИН
Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва
Кафедра онкологии с курсом лучевой диагностики и лучевой терапии
АНТИОКСИДАНТНАЯ КОРРЕКЦИЯ ЭНДОГЕННОЙ ИНТОКСИКАЦИИ
ПРИ ДИСТАНЦИОННОМ ГАММА-ОБЛУЧЕНИИ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ОПУХОЛИ
Научный консультант – профессор А.В. Зорькина
На модели перевиваемого холангиоцеллюлярного рака крыс РС-1 проведено изучение способности производного оксиникотиновой кислоты ЛБК-149, обладающего антиоксидантным действием, корригировать эндотоксикоз организма опухоленосителя
на фоне дистанционного гамма-облучения. Установлено, что комбинация дистанционного гамма облучения с последующим курсовым в/м введением соединения ЛБК149, обладает наибольшей терапевтической эффективностью по сравнению с облучением без фармакологической коррекции или предварительным введением препарата.
Применение ЛБК-149 (100 мг/кг) через 10 суток после облучения позволило, без нарастания признаков эндотоксикоза в организме опухоленосителя, увеличить дозу общего
лучевого воздействия до 5 Гр.
Ключевые слова: антиоксиданты, противоопухолевая лучевая терапия, перекисное окисление липидов, перевиваемый холангиоцеллюлярный рак РС-1
The objective of the study was the investigation of the status of oxidative damage in
rats with transplantable cholangiocellular RS-1 carcinoma. We investigated the ability
of derivative LBK-149 oxinicotinic acid to control oxidative damage induced by tumor
and irradiation. LBK-149 at a dose of 100 mg/kg was injected i.p. or i.m. before or after
irradiation. Biochemical methods were used for this investigation. The greatest therapeutic
efficiency has noted been at a combination LBK-149 after irradiation, in comparison with
monoirradiation and preventive injection of a LBK-149. It was shown that injection LBK-149
(100 mg/kg) in 10 day after irradiation has allowed to increase a doze of irradiation up to 5
Gy without increase of level of oxidative damage.
Key words: lipid peroxidation, antioxidant drugs, transplantable cholangiocellular RS-1
carcinoma, anticancer radiotherapy
В настоящее время основной задачей
повышения эффективности противоопухолевой лучевой терапии является достижение излечения при минимальном риске
развития лучевых реакций и осложнений1.
Известно, что ионизирующая радиация
способствует образованию свободных
радикалов и приводит к инициации цепной реакции окисления в присутствии
кислорода. Образующиеся внутри клеток
пероксидные и гидропероксидные соединения тормозят инициацию синтеза ДНК
и приводят к потере пролиферации 2. К
тому же нужно учесть, что лучевая терапия
проводится у онкологических больных на
фоне уже стимулированного злокачест1
Виноградов В.М. Перспективные методики лучевой
терапии // Практическая онкология. – 2007. – Т. 8. – №
4.– С. 194-203.
2
Prasad K.N., Cole W.C., Kumar B., Che Prasad K. Pros and
cons of antioxidant use during radiation therapy // Cancer
Treat. Rev. – 2002. – vol. 28. – №2. – P. 79-91; Roszkowski K.,
Gackowski D., Rozalski R. et al. Small field radiotherapy of
head and neck cancer patients is responsible for oxidatively
damaged DNA/oxidative stress on the level of a whole
organism // Int. J. Cancer. – 2008. –vol. 15. – №123(8).
– P. 1964-1967.
236
венной опухолью процесса перекисного
окисления липидов (ПОЛ)3.
В таком случае, применение препаратов
антиоксидантного действия у этих пациентов должно уменьшить интенсивность ПОЛ
в здоровых тканях, то есть препятствовать
развитию лучевых осложнений4. Однако
за счет возможных антиоксидантных эффектов в опухолевых клетках, появляется
вероятность снижения эффективности
противоопухолевой лучевой терапии.
Цель исследования: изучение влияния
производного оксиникотиновой кислоты
с лабораторным шифром ЛБК-149, син3
Kumaraguruparan R., Subapriya R., Kabalimoorthy J.,
Nagini S. Antioxidant profile in the circulation of patients
with fibroadenoma and adenocarcinoma of the breast
// Clin. Biochem. – 2002. – vol. 35. – №4. – P. 275279; Skrzydlewska E., Sulkowski S., Koda M. et al. Lipid
peroxidation and antioxidant status in colorectal cancer
// World J. Gastroenterol. – 2005. – vol. 21. – 11(3). – P.
403-406.
4
Ladas E.J., Jacobson J.S., Kennedy D.D. et al. Antioxidants
and cancer therapy: a systematic review // J. Clin. Oncol.
– 2004. – vol. 1. – №22(3). – P. 517-528; Lawenda B.D.,
Kelly K.M., Ladas E.J. et al. Should supplemental antioxidant
administration be avoided during chemotherapy and
radiation therapy? // J. Natl. Cancer Inst. – 2008. – vol. 4.
– №100(11). – P. 773-783.
Íàó÷íî-èíôîðìàöèîííûé ìåæâóçîâñêèé æóðíàë
ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ
тезированного в ВНЦ БАВ, обладающего
антиоксидантным действием, на некоторые
показатели эндогенной интоксикации,
свободнорадикальных процессов и весовые
показатели опухоли, в условиях дистанционного гамма-облучения экспериментальной опухоли.
Материалы и методы исследования
Эксперименты были проведены на 54
белых нелинейных крысах-самцах, содержащихся в стандартных условиях в виварии
ГОУВПО «Мордовский государственный
университет им. Н.П. Огарёва». В ходе эксперимента использована модель неоплазии,
создаваемая путем перевивки опухолевого
штамма холангиоцеллюлярного рака крыс
РС-1 (опухолевый банк НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей
ГУ РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН).
Исследование проведено на 7 группах
подопытных животных. 1-ую группу (n=12)
составили здоровые животные в возрасте
2,5 месяца средней массой 150-160 грамм,
что соответствовало возрасту и массе животных в опытных сериях. В контрольной
группе (n=11) выявляли изменения в организме животных на фоне роста опухоли. В
3-ей группе (n=11) животные подвергались
дистанционному γ-облучению на установке
АГАТ–Р1 (60Со) в дозе 3 Гр, однократно
на 20-е сутки роста опухоли. 4-ю опытную
группу составили животные с опухолью
(n=10), которым вводился ЛБК-149 в дозе
100 мг/кг однократно внутрибрюшинно
за 2 часа до дистанционного γ-облучения
в дозе 3 Гр («профилактический режим»).
В 5-й группе животные (n=12) получали
курсовое введение ЛБК-149 в той же дозе
100 мг/кг внутримышечно (1 раз в день)
с 20-е по 37-е сутки роста опухоли после
однократного γ-облучения в дозе 3 Гр
(«лечебный режим»). В 6-й группе (n=11)
проводилась дистанционная γ-терапия
в дозе 3 Гр на 20-е сутки роста опухоли с
последующим отсроченным введением
ЛБК-149 в дозе 100 мг/кг с 31-е по 37-е сутки
внутримышечно 1 раз в день. В 7-ой группе
(n=16) осуществлялось отсроченное курсовое введение ЛБК-149 (100 мг/кг) с 31-е по
37-е сутки роста гепатоцеллюлярного рака
после облучения животных в увеличенной
до 5 Гр дозе на 20-е сутки.
Животных всех опытных групп забивали
путем декапитации после внутрибрюшного
введения раствора тиопентала натрия в
дозе 50 мг/кг на 38 сутки после перевивки
опухолевого штамма. В плазме, эритроцитах, гомогенатах печени, почек, ткани
сердца, а также ткани опухоли определяли
содержание промежуточного продукта
перекисного окисления липидов – мало-
нового диальдегида (МДА) и железом индуцированного МДА (Fe-МДА), отражающего
резерв ПОЛ, по реакции с тиобарбитуровой
кислотой (ТБК) (Конюхова С.Г., 1989), рассчитывали антиокислительную активность
(АОА) (Клебанов Г.И., 1999), рассчитывали
резерв липидов для перекисного окисления
(РЛПО), определяли активность ферментов
антиокислительной защиты – каталазы (Королюк М.А., 1988) и супероксиддисмутазы
(СОД) по методу С. Чевари (1990). Содержание глюкозы определяли глюкооксидазным методом (Меньшиков В.В., 1987). Для
оценки степени эндогенной интоксикации
определяли индекс лейкоцитарной интоксикации (ИЛИ), общую (ОКА) и эффективную (ЭКА) концентрации альбумина,
резерв связанного альбумина (РСА), индекс
токсичности (ИТ), проницаемость мембран
эритроцитов (Розенко Л.Я., Сидоренко Ю.С.,
1999). Оценивали массу опухоли и индекс
массы опухоли (ИМО), рассчитанный как
отношение массы опухоли к массе животного опухоленосителя и выраженных в %,
а также индекс торможения роста опухоли,
рассчитанный по формуле:
ИТРО = (mоп контр. - mоп опыт )/ mоп контр - 100%.
Статистическая обработка результатов исследований проведена с помощью
t-критерия Стьюдента с использованием
программ “Microsoft Office Excel”, «Primer
of Biostatistics for Windows» version 4.03
(1998).
Результаты и их обсуждение
В ходе эксперимента рост холангиоцеллюлярного рака РС-1 сопровождался развитием синдрома эндогенной интоксикации.
Это проявлялось увеличением индекса
лейкоцитарной интоксикации в 3,5 раза
(р<0,001) и индекса токсичности плазмы в
4,5 раза (р<0,001), снижением эффективной
и общей концентрации альбумина по сравнению с уровнем интактной группы на 73 и
31% соответственно и РСА на 62% (р<0,001).
Рост холангиоцеллюлярного рака привел к
снижению уровня сахара в крови, развитию
абсолютной и относительной лимфоцитопении и абсолютной нейтрофилии.
Рост холангиоцеллюлярного рака РС-1
сопровождался активацией процессов ПОЛ
по сравнению с интактными животными
– в плазме крови снизилась активность
каталазы на 66% (р<0,001), на 86% (р<0,001)
возросло содержание МДА. Рост коэффициента отношения каталазы эритроцитов к
каталазе плазмы в 1,8 раза указывает на снижение проницаемости мембран эритроцитов. В ткани печени, почек и миокарда резко
возросло содержание МДА – на 244%, 83%
и 172% (р<0,001) соответственно от уровня
интактной группы, при этом снизилась
Àñïèðàíòñêèé âåñòíèê Ïîâîëæüÿ ¹ 3-4, 2010
237
ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ
активность каталазы на 39%, 20% и 19%. В
ткани опухоли выявлена низкая активность
процессов липопероксидации.
Проведенное на 20-е сутки роста РС-1
дистанционное гамма-облучение в дозе 3
Гр оказывало противоопухолевый эффект
– масса опухоли уменьшилась в 2,3 раза
(табл. 1), а индекс массы опухоли в 2,4 раза,
при этом индекс торможения роста опухоли составил 54,28±0,74%. В этих условиях
происходила нормализация эффективной
и общей концентрации альбумина, резерв
связанного альбумина возрос в 2,4 раза, при
этом индекс токсичности снизился в 3 раза
(рис. 1). На фоне γ-облучения в периферической крови наблюдалось развитие нормохромной анемии, выраженной абсолютной лейкопении. Коэффициент отношения
каталазы эритроцитов и плазмы снижался
на 42%, составляя 23,45±1,6 (р<0,01), что
косвенно свидетельствует о росте гемолиза. В тканях печени, почек и сердца, по
сравнению с животными контрольной
группы, активация процессов ПОЛ носила
более выраженный характер. Об этом свидетельствует повышение уровня МДА на
216%, 147% и 23% (р<0,001) соответственно,
снижение активности каталазы в изученных гомогенатах тканей и РЛПО в ткани
печени на 51% по сравнению с контролем.
На этом фоне в наших исследованиях в
ткани опухоли резко активировались реакции свободно-радикального окисления
– возрастало содержание МДА (в 3,2 раза),
составляя 5,03±0,67ммоль/л, в 2,5 раза упала
активность СОД.
сидантной системы, но судя по весовым
показателям, полностью нивелировало
противоопухолевый эффект монооблучения – масса опухоли и ИМО не отличались
от показателей контрольной группы.
Более эффективным оказалось курсовое
введение ЛБК-149 в дозе 100 мг/кг с 20-е по
37-е сутки роста опухоли после однократного γ-облучения. Этот режим позволил
оптимально восстановить равновесие
процессов ПОЛ во внутренних органах:
снизилось содержание ТБК-активных продуктов, увеличилась активность каталазы по
сравнению с монооблучением. Однако при
изучении весовых характеристик опухоли
выявлено, что применение соединения
ЛБК-149 (100 мг/кг) с 20-е по 37-е сутки
роста РС-1 все же ограничивало эффект
однократного дистанционного γ-облучения (таблица 1), масса опухоли составила
42,30±4,48 г (р<0,05).
Оценив полученные результаты, было
решено изучить влияние ЛБК-149 в дозе
100 мг/кг, в более поздние сроки после
облучения (3 Гр) – с 31-е по 37-е сутки
роста опухоли на процессы ПОЛ и весовые
показатели роста холангиоцеллюлярного
рака. Данная схема терапии позволила
достоверно снизить массу опухоли по сравнению с контролем, индекс торможения
роста опухоли составил 42%. На этом фоне
выявлено увеличение эффективной концентрации альбумина, снижение индекса
токсичности плазмы в 6 раз (р<0,001), по
сравнению с контролем. Данная схема терапии привела к ограничению роста МДА
в тканях внутренних органов с
повышением активности каталазы
в данных средах по сравнению с
монооблучением.
На следующем этапе эксперимента мы увеличили дозу облучения до 5 Гр при сохранившемся
режиме введения ЛБК-149 (100
мг/кг) с 31-е по 37-е сутки роста
холангиоцеллюлярного рака. Это
привело к уменьшению индекса
массы опухоли до 12,82±2,02%,
индекс торможения опухоли составил 65%, что указывает на эфРис. 1. Некоторые показатели эндогенной интокси- фективность данной схемы теракации на фоне роста холангиоцеллюлярного рака пии. Кроме того, при этом режиме
РС-1 в % к интактной группе животных
наблюдалось уменьшение эндогенной интоксикации, вызванной
(* – р<0,05 по отношению к контролю, # – р<0,05 по отноростом опухоли и облучением
шению к группе, получавшей монооблучение 3 Гр).
– по сравнению с группой животПопытка включить в схему лечения со- ных, получавших только облучение в дозе
единения ЛБК-149 в дозе 100 мг/кг за 2 часа 3 Гр, отмечалось повышение эффективной
до облучения («профилактический режим») концентрации альбумина на 73% (р<0,001)
оптимизировало соотношение изученных и резерва связанного альбумина на 47%
показателей липопероксидации и антиок- (р<0,01), снижение индекса токсичности на
238
Íàó÷íî-èíôîðìàöèîííûé ìåæâóçîâñêèé æóðíàë
ÔÓÍÄÀÌÅÍÒÀËÜÍÀß ÌÅÄÈÖÈÍÀ
Таблица 1
Показатели массы опухоли и ИМО в условиях роста холангиоцеллюлярного рака
РС-1 (М±m)
Масса
Масса
ИМО, % ИТРО, %
животного, г опухоли, г
Контроль
189,8±18,0
59,1±5,7
31,3±1,6
178,8±9,7
27,8±7,9
13,3±4,4 54,3±0,7
ЛБК-149 (100 мг/кг) + через 2 часа 3 Гр
181,7±33,0
60,0±16,1
31,9±3,7
3 Гр + ЛБК-149 (100 мг/кг) с 20-37 сутки
178,3±21,1
42,3±4,5
25,4±0,5 28,1±1,0
3 Гр + ЛБК-149 (100 мг/кг) с 31-37 сутки
212,0±12,4
35,2±5,4
15,1±2,5 41,6±1,7
5 Гр + ЛБК-149 (100 мг/кг) с 31-37 сутки
173,7±24,1
21,0±1,5
12,8±2,0 64,9±0,2
3 Гр на 20 сутки
–
–
Примечание: жирным выделены данные с достоверностью по отношению к контролю р<0,05
91% (р<0,001), увеличение содержания глюкозы в крови на 65% (р<0,05). Комбинация
ЛБК-149 и облучения 5 Гр сопровождалась
повышением активности каталазы в ткани
печени и почек на 210% (р<0,001) и 258%
(р<0,001) соответственно, снижением содержания малонового диальдегида на 40%
(р<0,001), повышением резерва липидов для
перекисного окисления на 43% (р<0,05) по
сравнению с уровнем у животных группы,
получавших монооблучение в дозе 3 Гр.
Выводы
Рост холангиоцеллюлярного рака РС-1
приводит к развитию синдрома эндогенной
интоксикации и активацией свободнорадикальных процессов в крови и тканях экспериментальных животных. Дистанционное
γ-облучение животных опухоленосителей
тормозит рост опухоли РС-1, но при этом
происходит усугубление изменений ПОЛ,
выявленных в контрольной группе. Однократное применение соединения ЛБК-149
до сеанса облучения препятствовало противоопухолевой эффективности лучевой
терапии. Курсовое введение ЛБК-149 после
облучения, хотя и ограничивало активацию
процессов липопероксидации в крови и
гомогенатах тканей организма опухоленосителя, но снижало противоопухолевую
эффективность лучевой терапии. Курсовое
введение ЛБК-149 с 30-е по 37-е сутки эксперимента (через 10 суток после облучения)
позволило увеличить дозу общего лучевого
воздействия до 5 Гр при снижении эндотоксикоза в организме опухоленосителя по
сравнении с группой животных получавших
монооблучение 3 Гр, и без уменьшения противоопухолевой эффективности дистанционного γ-облучения. Полученные результаты
являются экспериментальным обоснованием
целесообразности поэтапного (с временным
промежутком) использования в клинических
условиях лучевой терапии злокачественных
опухолей и антиоксидантной терапии.
Àñïèðàíòñêèé âåñòíèê Ïîâîëæüÿ ¹ 3-4, 2010
239