WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Погорелова Юлия Александровна

ИЗМЕНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИПОФИЗА И СТРУКТУР МОЗГА КРЫС В ДИНАМИКЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ЛЕГКОГО

14.01.12– онкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону – 2012

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФЕДЕРАЛЬНОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ БЮДЖЕТНОМ УЧРЕЖДЕНИИ«РОСТОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ»МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ

(директор - д.м.н., профессор О.И. Кит)

Научный руководитель:        д.б.н., профессор

Франциянц Елена Михайловна

Официальные оппоненты:        Горошинская Ирина  Александровна

д.б.н., профессор ФГБУ «Ростовский

научно-исследовательский онкологический

институт» Минздравсоцразвития России,

руководитель биохимической лаборатории

Шурыгина Эльвина Александровна

к.м.н., ГБОУ ВПО  «Ростовский государственный  медицинский  университет» Минздравсоцразвития России,

ассистент кафедры онкологии

Ведущая организация:  ГБОУ ВПО «Кубанский государственный медицинский университет» Минздравсоцразвития России        

Защита диссертации состоится «___»____________2012г. в ____ часов на заседании совета по  защите  докторских и кандидатских диссертаций  Д 208.083.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздравсоцразвития России (344037, г.Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздравсоцразвития России.

Автореферат разослан «_____»_______________2012 г.

Учёный секретарь совета по защите
докторских и кандидатских диссертаций,
д.м.н., профессор        В.В. Позднякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность вопроса: Метастазирование злокачественных опухолей является основной причиной смерти онкологических больных и одной из важных проблем клинической онкологии. Наиболее часто отдалённые метастазы злокачественных опухолей локализуются в легких – от 6 до 30%. Для некоторых локализаций (саркомы мягких тканей, рак почки, хорионэпителиома матки) легкие являются наиболее частой мишенью и в 60-70% случаев остаются единственным местом отдаленных метастазов (Чиссов В.И. и соавт., 2009). Лёгкие играют роль первичного фильтра для тех органов и тканей, из которых венозная кровь поступает непосредственно в систему верхней и нижней полой вены (Матвеев В.Б. и соавт., 2003).

Метастатическое поражение легочной ткани происходит в результате распространения болезни из места её локального проявления путём гематогенного (саркомы, меланома, опухоли области головы и шеи, рак надпочечников, почек, матки, яичек, яичников), лимфогенного (опухоли легких, молочной железы, желудка, прямой кишки, поджелудочной железы) и бронхогенного метастазирования.

Злокачественные опухоли различных органов метастазируют в легкие с неодинаковой частотой. Выявляются метастатические опухоли легких либо в процессе обследования по поводу предполагаемого опухолевого заболевания, либо на разных этапах лечения злокачественного новообразования (Чиссов В.И. и соавт., 2009). Раннее выявление и прогнозирование метастатических опухолей возможно лишь при глубоком знании патогенеза развития опухолевого заболевания.

Основные функции организма регулируются гипоталамо-гипофизарно-органными осями. Злокачественная опухоль является мощным дезорганизатором гомеостаза организма, а опухолевый процесс сопровождается совокупностью  паранеопластических  нарушений, связанных, в том числе и с изменением  метаболических  процессов мозга (Балицкий К.П., Шмалько Ю.П., 1987). В настоящее время не установлено что первично – возникновение опухолевого процесса или нарушение иерархических функций в регуляции гомеостаза организма.

Проблема взаимосвязи нервной системы и злокачественного роста, интенсивно разрабатываемая в 50-е годы прошлого столетия, уже к концу 20-го века и  началу следующего века осталась в центре внимания только нескольких научных школ (Терещенко И.П., Кашулина А.П., 1983; Балицкий и соавт., 1991; Протасова Т.П., 2007). При этом изучение вопросов изменения функциональной и метаболической активности мозга при метастазировании злокачественных опухолей занимало далеко не ведущее место. 

Известно, что для нормального функционирования мозга наиболее важным моментом является передача нервного импульса, в осуществлении которого непосредственное участие принимает гормональная и моноаминергическая системы мозга и, в частности, биогенные амины, ферменты их дезаминирующие и гормоны гипоталамо-гипофизарной системы. В результате  превращения биогенных аминов в центральной нервной системе и периферических тканях выделяются вещества, способные оказывать влияние на активность ферментов и запускать процессы перекисного окисления (Медведев А. Е., Горкин В. З., 1991). Образование активированных кислородных метаболитов является неотъемлемым атрибутом функционирования нервных клеток в организмах человека и животных (Меньщикова Е.Б. исоавт., 2006). Активные формы кислорода опосредуют трансдукцию разнообразных сигналов, реализуя как феномены нейропластичности, так и связанную с окислительным стрессом смерть нейронов (Finkel T., 2000; Forman H.J.et.al., 2002; Knapp L.T., Klann E., 2002).

В этом аспекте интерес представляет изучение взаимодействия между антиокислительными и медиаторными системами мозга на разных этапах канцерогенеза, опухолевого роста и противоопухолевого воздействия.

Известно, что генез многих патологических процессов сопровождается активацией окислительного стресса и нарушением метаболических процессов на разных функциональных уровнях организма (Ашмарин И.П., 2001). Имеются исследования, показавшие, что неспецифическим механизмом, отвечающим за развитие нарушений в деятельности мозга при некоторых патологических процессах, в частности, инфаркте миокарда, является интенсификация свободнорадикальных процессов  (Зенков Н.К. и соавт., 2001; Ланкин В.З. и соавт., 2004; Иванченко Д.Н., 2006; Кошелева О.Н., 2009).

Очевидно, в ответ на системное дезинтегрирующее влияние опухоли необходимо формировать интегральный ответ организма, включающий не только использование современных высокоэффективных технологий ликвидации опухолевого очага, но и поиск средств его физиологической реабилитации. В настоящее время нет полного, экспериментально подтвержденного обоснования применения физических факторов в онкологии, особенно в плане их воздействия на неспецифическую и противоопухолевую резистентность организма (Беркутова А.М. и соавт., 2000). Разработка информационно-волновых технологий, основанных на использовании в онкологии физических факторов электромагнитной природы (от низкочастотных слабоинтенсивных полей до КВЧ-оптического, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), влияющих как на опухоль, так и на организм в целом, относится к перспективным направлениям биологической медицины (Шихлярова А.И., 2000; Сидоренко Ю.С., 2002; Чилингарянц С.Г., 2005).

Целью настоящей работы явилось изучение некоторых параметров гомеостаза мозга и нижнего мозгового придатка при развитии и росте перевивных и индуцированных экспериментальных опухолей в легком и противоопухолевом воздействии.

Для достижения поставленной цели сформулирован ряд задач:

  1. Изучить  динамику свободнорадикальных процессов в ткани органа-мишени, структур мозга и гипофиза крыс обоего пола на этапах моделирования метастатического процесса  в легком.
  2. Исследовать  состояние аминергической системы структур мозга и гипофиза  крыс обоего пола в динамике роста перевитой в легкое злокачественной опухоли.
  3. Изучить гормональный гомеостаз ткани легкого и гипофиза крыс обоего пола на этапах роста перевитой в легкое злокачественной опухоли.
  4. Исследовать состояние метаболических процессов мозга крыс на этапах роста индуцированного канцерогенеза в легком.
  5. Изучить сочетанное воздействие сверхнизкочастотных магнитных полей (СНЧМП) и СКЭНАР-терапии на состояние перевитой в легкое злокачественной опухоли и метаболические процессы в гипофизе для доказательства патогенетической значимости изучаемых параметров.

Новизна исследований

  • Впервые изучены основные метаболические процессы – нейромедиаторные и свободнорадикальные в структурах  мозга экспериментальных животных на ранних этапах роста перевитых в легкое и индуцированных в легком злокачественных опухолей. Было показано, что на стадии срочной адаптации к трансплантационному стрессу усиление антирадикальной защиты обеспечивалось в основном за счет  низкомолекулярных соединений – витаминами А и Е, а при долгосрочной – антиокислительными ферментами. Срыв адаптации характеризовался накоплением первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и снижением активности обоих звеньев антирадикальной защиты, что имело место у самцов  через 5 недель от момента начала моделирования метастатического процесса.
  • Впервые в динамике  роста экспериментальных «метастатических» опухолей в легком изучено состояние нейрогормонального статуса и активность процессов ПОЛ в нижнем мозговом придатке – гипофизе. Впервые показано, что комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс.
  • Впервые дан сравнительный анализ изменений исследуемых процессов, обусловленных противоопухолевым сочетанным воздействием магнитных полей сверхнизкочастотного диапазона и СКЭНАРа, доказавший патогенетическую значимость нарушения в системах ПОЛ-антиоксиданты и про-антистрессорные нейромедиаторы в структурах мозга экспериментальных животных с перевитыми в легкое злокачественными опухолями.
  • Доказано,  что основным механизмом центрального действия магнитных полей сверхнизкочастотного диапазона  в сочетании с локальным воздействием на опухолевый очаг СКЭНАРа является смещение адаптивных механизмов организма-опухоленосителя в сторону преобладания стресс-лимитирующих метаболических реакций над стресс-реализующими.

Практическая значимость

  • Полученные результаты являются экспериментальным обоснованием возможности разработки новых методов профилактики стрессорного поражения ЦНС при злокачественном росте.
  • Необходимость дополнения традиционных противоопухолевых методов лечения воздействием на ЦНС факторами электромагнитной природы низкой интенсивности. Использование материала в курсах лекций по онкологии.

Положения, выносимые на защиту

  • Моделирование метастатического поражения легких сопровождается закономерными изменениями активности нейромедиаторых и свободнорадикальных процессов в гипофизе и структурах мозга, носящими выраженный гендерный характер, коррелирующими с основными параметрами развития неоплазмы и  характеризующими уровень стрессустойчивости организма животных.
  • Одним из факторов антиметастатического влияния примененного сочетанного электромагнитного воздействия является модификация свободно-радикальных и аминэргических процессов мозга экспериментальных животных, способствующая стимуляции стресс-лимитирующих процессов.

Апробация работы состоялась на заседании Ученого Совета Ростовского научно-исследовательского онкологического института 28 июня 2012 года. Материалы диссертации были доложены: на V съезде онкологов и радиологов (14-16 мая 2008 года), Ташкент; Российской научно-практической конференции  с международным участием, посвященной 30-летию НИИ онкологии СО РАМН 10-11 сентября 2009 года, Томск; научно-практической конференции с международным участием «Совершенствование медицинской помощи при онкологических заболеваниях, включая актуальные проблемы детской гематологии и онкологии», Москва,2009 ; VII съезде онкологов России 29-31 октября 2009 года, Москва; конференции «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии» V региональная конференция молодых ученых-онкологов им. академика РАМН  Н.В.Васильева 23 апреля 2010 года, Томск;  7 региональной конференции молодых ученых-онкологов им. академика РАМН  Н.В.Васильева «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии» 2012 год, Томск.

Публикации:  по теме диссертации опубликовано 23 научные работы, из них 14 – в журналах, рецензируемых ВАК, имеется 1 патент на изобретение.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 6 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя включающего 115 отечественных и 24 зарубежных источников, иллюстрирована 32 таблицами и 7 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристика материала и методов исследования

Экспериментальная работа выполнена на 230 белых беспородных крысах массой 200-250 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Животные были получены при собственной разводке из маточного поголовья, приобретенного в ОНЦ АМН РФ им. Н.Н. Блохина.

В работе использованы: экспериментально полученные опухоли путем перевивки суспензии клеток соединительнотканной опухоли саркомы 45 (С-45) подкожно (традиционная локализация), а также модели опухолей, для воспроизведения и индукции злокачественного процесса в ткани легкого, полученные путем: 

        • введения в подключичную вену суспензии клеток С-45 в объеме 0,5 мл, содержащей 2 млн. опухолевых клеток и стерильный физиологический раствор;
  • введения в подключичную вену канцерогена 3,4-бензпирена в объеме 0,5 мл смеси, содержащей: 1мг 3,4-бензпирена, растворенного в 0,2 мл переокисленного оливкового масла,  и 0,3 мл крысиной крови.

Штаммы опухолей были получены в Российском онкологическом научном центре им. Н.Н. Блохина РАМН (Москва).

Материалами исследования служили ткань легкого, ткань опухоли легкого, ткань структур мозга и гипофиза.

Для верификации опухолевого процесса животных декапитировали, предварительно усыпив парами эфира, извлекали легкие, мозг и быстро помещали их на лед. Забой животных осуществляли в различные сроки после моделирования процесса  еженедельно вплоть до их гибели.

Экспериментальная противоопухолевая терапия факторами физической природы

Для изучения противоопухолевого эффекта комплексной электромагнитной терапии животным с моделированным поражением легких в конце 1–й недели после внутривенной перевивки клеток саркомы 45 или 3,4 – БП и до момента гибели животных 4 раза в неделю производилось двойное воздействие физических факторов – сверхнизкочастотных магнитных полей (СНЧМП) с помощью магнитотерапевтического аппарата  «Градиент–2» с микропроцессорным программным управлением (НПФ «Пульс» при ВНИИ «Градиент», г. Ростов-на-Дону) и СКЭНАР (электростимулятор, разработанный и произведенный ЗАО ОКБ «Ритм» г. Таганрог) без применения специального противоопухолевого химио- или лучевого лечения.

Морфологические исследования

Для гистологического исследования брали несколько кусочков из центральной и периферической частей опухоли. Фиксацию проводили в растворе 10% нейтрального формалина с последующей стандартной проводкой через спирты восходящей концентрации и заключали в парафин. Приготовленные из парафиновых блоков гистологические срезы окрашивали гемотоксилином и эозином. Микроскопию осуществляли в проходящем свете при увеличении объектива х10, х20, х40,  х100 (световой микроскоп Leica DMLS2).

Биохимические методы исследования

Активность глутатионпероксидазы (ГПО), супероксиддисмутазы (СОД) и малонового диальдегида (МДА) в супернатантах гомогенатов тканей определяли методом ИФА наборами фирмы BioVendor (Чехия) и Cayman Chemical (США). Активность каталазы в супернатантах гомогенатов тканей определяли методом Королюк М.А. с соавт.(1988). Проводили определение концентрации витаминов А и Е  (Черняускене Р.Ч. и соавт., 1984); содержание продукта ПОЛ - диеновых коньюгатов (ДК) (Копылова Т.Н., 1982).

Уровень моноаминов в ткани мозга: дофамина (ДА), норадреналина (НА), серотонина (5-НТ) определяли методом ИФА с помощью тест-наборов фирмы IBL, Германия. 5-оксииндолуксусную кислоту (5-ОИУК) определяли по методу Б.М. Когана и Н.В. Нечаева (1979).

Гормональные методы исследования

Учитывая влияние эстрального цикла на исследуемые показатели, а именно половые и гонадотропные гормоны, исследования у самок крыс проводили в стадии диэструса (метод влагалищных мазков).  Определяли уровень половых гормонов – прогестерона (Р4), тестостерона (Т), эстрадиола (Э2),  фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ)  и содержание пролактина (ПРЛ) с помощью наборов для ИФА фирмы Хема (Россия), а также уровень адренокортикотропного гормона (АКТГ) с помощью наборов для ИФА фирмы BIOMERICA (США).

Статистическая обработка результатов исследования

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке (Лакин Г.Ф., 1990). Для оценки достоверности различий средних арифметических сравниваемых рядов использовали критерий достоверности Стьюдента (t). Различия между двумя выборками считали достоверными при p<0,05. Анализ выживаемости экспериментальных животных при изучении влияния противоопухолевых воздействий проводили методом Каплана-Мейера.

Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ Statistica for Windows 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Естественно, что в клинике процессу метастазирования предшествует рост, развитие  и диссеминация основной опухоли, являющейся донором метастатических клеток. Мы применили модель гематогенного метастазирования, исключающую несколько первых этапов процесса, а именно отрыв метастатической клетки от основной опухоли и ее проникновение через стенку сосудов в кровеносное русло.

Сравнивая параметры развития и роста С-45 при традиционной ее перевивке и эктопической, очевидно, что опухоль изменила свое биологическое поведение. Это выражалось, прежде всего, в изменении скорости роста и продолжительности жизни крыс, имеющих выраженные гендерные различия (табл. 1).

Таблица 1

Показатели роста и развития опухолей у крыс обоего пола при различных вариантах перевивки саркомы С-45

Объект

Способ перевивки

традиционная

эктопическая

сроки от

перевивки

(недель)

продолжи-

тельность

жизни (дней)

сроки от

перевивки

(недель)

продолжи-

тельность

жизни (дней)

самцы

3-4

48,5±4,5

3-4

38,5±3,52

самки

3-4

48,5±4,5

5-61,2

182±7,01,2

Примечание:1- достоверно по отношению к показателям у самцов;

2-достоверно по отношению к показателям при традиционной перевивке

(р<0,05)

Известно, что в процессе экстравазации и оседания опухолевых клеток важную роль играют физико-химические характеристики мембран эндотелия и органа-мишени, определяемые состоянием их фосфолипидного слоя.

Легкое является наиболее уязвимым в отношении воздействия окислительного стресса органом, так как в нем повышена возможность протекания свободнорадикальных реакций.

Начиная с 1 недели после перевивки опухоли, определялись глубокие изменения в функционировании антиоксидантной системы ткани легкого, приводящие к активации свободнорадикального окисления у животных обоего пола (рис. 1).

Рис. 1. Состояние свободнорадикальной системы в ткани легкого у крыс в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

В этот срок в ткани легкого самцов происходило падение содержания половых гормонов. Значительное снижение уровня стероидов с последующей их унификацией у крыс-самок было сдвинуто на 4 недели по сравнению с самцами. Принципиальными отличиями, имеющими несомненную половую принадлежность, были: резкий подъем ПРЛ на фоне снижения уровня Р4 у самцов и увеличение практически в 4 раза относительно нормативных показателей содержания Р4 у самок на 5 неделе после перевивки опухоли в легкое (рис. 2). 

Рис. 2. Содержание половых гормонов в ткани легкого у крыс в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

Известно, что стимуляция развития метастазов определяется нейрогуморальными регуляторными механизмами. В организме млекопитающих уровень половых гормонов контролируется аденогипофизом.  Комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс: в 1 неделю у самцов - подъем уровня ПРЛ, разнонаправленные  изменения в содержании ЛГ и ФСГ при снижении уровня ПРЛ и отсутствии достоверного изменения в уровне гонадотропинов у самок; через 5 недель в гипофизе самцов - резкое падение в 3,2 раза уровня ПРЛ относительно предыдущего срока исследования, уменьшение в 14 раз соотношения ФСГ/ЛГ, у самок - уровень ПРЛ повысился до фоновых величин,  уровень ЛГ и ФСГ увеличился в 1,7 раза и 2 раза соответственно без принципиального изменения их соотношения (рис. 3).

Пролактин

ЛГ  ФСГ

Рис. 3. Содержание гормонов в ткани гипофиза у крыс  в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

В процессе моделирования метастатического процесса сохранялись гендерные различия в содержании биогенных аминов и реакции свободно-радикальных процессов.

Для самок, в отличие от самцов, было характерно резкое повышение концентрации всех исследованных аминов в 1-ю неделю эксперимента и  снижение только на  момент выхода опухоли (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Содержание биогенных аминов в ткани  гипофиза крыс при развитии злокачественного процесса в легких.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (p < 0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (p < 0,05)

У самцов – падение ДА отмечено начиная с 1 недели и резкое падение всех аминов регистрировалось  в момент выхода опухоли и гибели животных.

При изучении свободнорадикальных процессов основные отличия касались реакции со стороны ферментативного звена антиокислительной системы.

Так, на протяжении 5 недель моделирования в гипофизе самок сохранялось физиологическое соотношение в каскаде антиокислительных ферментов, тогда как  в гипофизе самцов, начиная с первой  недели, коэффициенты СОД/ГПО и СОД/каталаза были повышены, что свидетельствовало об избытке накопления супероксиданион радикала (табл.2).

Таблица 2

Состояние звеньев антиоксидантной системы и содержание продуктов ПОЛ в ткани гипофиза крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое

Показатели

Интактные

животные

Сроки исследования

1-я неделя

5-я неделя

самцы

ДК (нм/г тк)

14,3±0,8

3,1±0,251

39,3±3,11,2

МДА (нм/г тк)

18,6±1,2

9,9±0,71

30,5±2,51,2

СОД (ед.акт./г тк)

387,8±26,4

510,2±32,61

442,2±27,61,2

ГПО (ед. акт./гтк)

72,0±5,3

31,5±2,81

48,0±3,91,2

Каталаза (нм/г тк)

6398,0±457,3

4484,4±326,41

6938,6±516,32

СОД/ГПО

5,3±0,4

16,2±1,51

9,2±0,71,2

СОД/Каталаза х 100

6,1±0,5

11,3±0,91

6,3±0,52

самки

ДК (нм/г тк)

10,7±0,7

11,8±0,8

9,2±0,61,2

МДА (нм/г тк)

27,6±2,1

27,3±2,4

15,5±1,11,2

СОД (ед.акт./г тк)

469,5±41,3

374,2±31,61

387,8±33,41

ГПО (ед. акт./гтк)

27,0±2,5

20,0±1,41

50,5±4,61,2

Каталаза (нм/г тк)

6619,3±581,4

6179,7±439,8

6877,0±398,2

СОД/ГПО

17,3±1,3

18,7±1,91

7,6±0,61,2

СОД/Каталаза х 100

7,1±0,6

6,1±0,5

5,6±0,51

Примечание: 1- достоверно по отношению к показателям у интактных животных;

2- достоверно по отношению к показателям в предыдущий срок  исследования (р<0,05)

Уровень продуктов ПОЛ в гипофизе крыс – самцов снижался в 1-3 недели и резко возрастал в период, предшествующий гибели. У самок изменение концентрации продуктов отмечено только к моменту появления первых узелков.

Естественно, что любые патологические отклонения в организме, включая рост  неоплазмы, могут иметь свое отражение в метаболических процессах различных отделов головного мозга. Учитывая изложенное, мы изучили активность нейромедиаторной системы и состояние свободнорадикальных процессов в различных  структурах мозга крыс в динамике моделирования метастатического процесса в легком.

Динамика изменения уровня биогенных аминов в стволе мозга, обладавшем наименьшими гендерными отличиями, была не всегда одинакова. Отмечено характерное снижение уровня ДА в стволовом веществе у самцов в 1-ю неделю, а у самок только в момент выхода опухоли - в 5-ю неделю. НА в 1-ю неделю эксперимента у самцов снизился в 1,6 раза, а у самок  повысился в 1,3 раза. Опухоль выходила на фоне повышенного уровня НА и 5-НТ у самцов и сниженного уровня 5-НТ  -  у самок (рис. 5).

 

Рис. 5. Уровень биогенных аминов в стволовых структурах мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (p < 0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (p < 0,05)

В коре больших полушарий головного мозга в 1-ю неделю эксперимента у самцов было обнаружено резкое снижение уровня ДА – в  6,4 раза, по сравнению с нормой. У самок также было отмечено достоверное падение концентрации этого амина, хотя и не такое выраженное – в 1,8 раз. Выход опухоли у самцов сопровождался повышением ДА до нормальных величин в совокупности с повышенным в 2,9 раз норадреналином.  У самок уровень ДА снижался к моменту появления опухоли в 2 раза, а уровень норадреналина в коре головного мозга в ходе всего эксперимента не менялся (рис. 6).

 

Рис. 6. Уровень биогенных аминов в коре больших полушарий мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (p < 0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (p < 0,05)

Необходимо подчеркнуть, что и функциональное состояние элементов нервной системы, и их сопряжение в решающей степени определяются  структурно-функциональными особенностями клеточных мембран, обеспечивающих селективную проводимость и регуляцию рецепторных взаимодействий. И с этих позиций особый интерес представляет изучение процессов переокисления липидов, как основного модифицирующего фактора как при нормальном функционировании ЦНС, так и при различных патологических состояниях.

Прежде всего, обращали внимание некоторые гендерные различия в активности антиокислительных ферментов, уровне витаминов-антиоксидантов и одного из конечных продуктов ПОЛ -  МДА в коре больших полушарий и стволовых структурах интактных  крыс. 

В динамике моделирования экспериментального процесса уже через 1 неделю найдены однотипные изменения в содержании продуктов ПОЛ в структурах мозга крыс обоего пола, более выраженные в стволовых структурах. В этот срок отмечена однонаправленная реакция со стороны не ферментативного звена антиоксидантной защиты вне зависимости от пола животного, а именно резкое возрастание уровня витаминов  А и Е в исследуемых структурах мозга. При этом обнаружено нарушение их взаимоотношения, свидетельствующее о снижении способности мембран мозговых структур к окислению, на что указывало падение коэффициентов Е/А (рис. 7).

Отличительной чертой реакции ферментативного звена антиокислительной системы через 1 неделю  исследования являлся подъем активности СОД в коре больших полушарий и стволе мозга самцов, практически некомпенсируемый пероксидазой и каталазой. В то время, в коре больших полушарий самок  найдено увеличение активности всех трех антиоксидантных ферментов в среднем в 1,9 раза без достоверного изменения их соотношения, а в стволовых структурах головного мозга изменения активности ферментов не обнаружено.

Через 5 недель от момента моделирования метастатического процесса – срок, предшествующий гибели самцов, все изучаемые показатели активности ферментативного звена антиокислительной системы  в коре и стволе головного мозга крыс этого пола были на уровне фоновых показателей.

Стволовые структуры

 

Кора больших полушарий

Рис. 7. Состояние системы ПОЛ-антиоксиданты в ткани мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 – достоверные различия между значениями сравниваемых показателей

относительно  интактных животных  (р<0,05);

2 – достоверные различия между значениями сравниваемых показателей 

  относительно предыдущего срока исследования (р<0,05)

В то время,  содержание ДК и МДА резко увеличилось: в коре больших полушарий – в 2,9 раза и 1,8 раза соответственно, в стволе – в 2,0 раза и 2,3 раза соответственно относительно интактных крыс-самцов. В мозговых структурах самок значимые  изменения  отмечены только в содержании МДА, которое увеличивалось в 1,9 раза относительно предыдущего срока исследования, но оставалось ниже фоновых значений в 2 раза. В этот срок  исследования в стволе головного мозга у крыс-самцов отмечено резкое  падение относительно предыдущего срока уровня витаминов Е и А в 3,1 и 15,6 раза соответственно. В результате содержание витамина Е достоверно не отличалось от интактных значений, уровень витамина А был ниже в 2 ,6 раза, а  значения коэффициента возросли относительно предыдущего срока и показателя у интактных  животных в 5,1 раза и 2,4 раза соответственно. У самок в этот срок исследования уровень витаминов А и Е оставался выше значений у интактных животных соответствующего пола в 4 раза и 1,9 раза соответственно (рис. 7).

Интерес к изучению целенаправленного сочетанного центрального и периферического влияния на мозг при опухолях внемозговой локализации, с одной стороны, связан с тем, что процессы опухолевой трансформации в значительной степени обусловлены потерей контроля со стороны нервной системы и следующей за этим утратой тканевой регуляции. Для доказательства патогенетической значимости изученных метаболических показателей в структурах мозга и гипофизе в процессе развития и роста метастазов в легких, мы применили направленное электромагнитное воздействие на орган-мишень (СКЭНАР) и проекцию гипофиза (СНЧМП) крыс самцов. Было показано, что применение полимодальной технологии, включающей центральное и местное электромагнитное воздействие, обеспечило такие условия «метаболической среды», при которых опухоль не могла развиваться и претерпела структурную инволюцию. Подтверждением положительного эффекта от применения СНЧМП в сочетании со СКЭНАР-терапией было удлинение срока выхода опухолевых узлов у 33,3% животных опытной группы с «эффектом» по сравнению с контрольной группой на 2-3 недели. У половины животных опытной группы опухолевые узлы не визуализировались на протяжении всего эксперимента. В ткани гипофиза и легкого под влиянием примененной противоопухолевой терапии происходила нормализация процессов свободнорадикального окисления, заключающаяся в подавлении образования продуктов на фоне активизации обоих звеньев антиоксидантной системы, а также сдерживание патологической стимуляции тканевых гормонов. Под примененным воздействием происходило восстановление нормального функционирования аминэргических механизмов гипофиза, приводящее в конечном итоге к ликвидации дисбаланса катехоламинов и снижению серотониндефицитного состояния, что свидетельствовало о смещении адаптивных механизмов в сторону преобладания стресс-лимитирующих над стресс-реализующими.

Учитывая возможность нормализации некоторых звеньев центральной регуляции гипофиза и метаболизма в пораженном опухолью легком,  СНЧМП и СКЭНАР можно отнести к числу факторов патогенетической терапии, что имеет немаловажное значение в экспериментальной и клинической онкологии.

Далее интересным представлялось сравнить состояние центральных регуляторных систем при развитии метастатической модели опухоли легкого и первичного злокачественного процесса в этом органе. Для этого мы изучили активность аминэргических и свободнорадикальных процессов в ткани мозга крыс-самцов при индуцированном 3,4-бензпиреном канцерогенезе в легком. Было установлено, что наибольшие метаболические изменения в мозге животных, как в системе перекисного окисления липидов, так и нейрогуморальной наступают на ранних сроках канцерогенеза - в 1-ю неделю. В дальнейшем (5-я и 9-я неделя канцерогенеза) изменения были не настолько выражены и касались в основном ферментативной активности аминоксидаз и различных изоформ СОД, вероятно за счет модифицирования их каталитических свойств. Известно, что изменение  активности свободнорадикальных реакций является патогенетическим фактором опухолевой болезни и вероятно, что подобные изменения касаются также и  ткани мозга.

Таким образом,  очевидно, что при возникновении метастатического процесса приходят в действие сложнейшие нервные механизмы, характерные для стресса. Кора больших полушарий головного мозга через стволовые структуры сигнализирует гипофизу - высшему регулирующему и координирующему органу эндокринной системы об изменениях, возникающих в организме. А далее следует каскад реакций, отражающих вначале адаптационные механизмы, а затем  срыв адаптации и  развитие патологического процесса. Полученные  нами результаты указывают на важную роль метаболического состояния структур нейроэндокринной системы, обеспечивающих процесс адаптации  в развитии злокачественного роста в висцеральных органах, отражая гендерные различия стрессустойчивости, которые определяют  сроки развития злокачественного процесса.

ВЫВОДЫ

        1. Моделирование экспериментального метастатического поражения легких показало, что опухоль С-45 при эктопической перевивке изменила свое биологическое поведение, что выражалось в изменении скорости роста и продолжительности жизни крыс, имеющих выраженные гендерные различия: самцы при высокой степени распространенности опухолевого процесса погибали в сроки 38±3,5 дня, а крысы-самки – в сроки 182±7,0 дней при заметном снижении количества и размеров опухолевых узлов. «Выход» опухолей у самцов происходил в сроки 3-4 недели, а у самок – 5-6 недель после перевивки опухоли.
        2. Комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс: в 1 неделю у самцов – подъем уровня пролактина в 2 раза, разнонаправленные изменения в содержании ЛГ и ФСГ при снижении их соотношения в 4,5 раза, у самок – падение уровня пролактина в 1,6 раза и отсутствие достоверного изменения в уровне гонадотропинов, уровень АКТГ увеличился в 1,6 и 1,2 раза у самцов и самок соответственно; через 5 недель у самцов – резкое падение в 3,2 раза уровня пролактина относительно предыдущего срока исследования, уменьшение в 14 раз соотношения ФСГ/ЛГ, у самок – уровень пролактина повысился до фоновых величин, уровень ЛГ и ФСГ увеличился в 1,7 раза и 2 раза соответственно без принципиального изменения их соотношения.
        3. Гендерные различия уровня биогенных аминов в гипофизе крыс в процессе роста опухоли в легких были выражены  через 1 неделю моделирования процесса: у самцов уровень дофамина был ниже в 7,7 раза, чем у интактных крыс, уровень норадреналина и серотонина не отличался от нормы. Для самок было характерно резкое повышение концентрации всех исследованных аминов: дофамина – в 4,1 раза, норадреналина – в 3,4 раза, серотонина – в 2,4 раза. Момент появления злокачественной опухоли характеризовался резким падением всех биогенных аминов вне зависимости от пола.
        4. В гипофизе самок на протяжении 5 недель моделирования метастатического процесса сохранялось физиологическое соотношение в каскаде антиокислительных ферментов, тогда как в гипофизе самцов, начиная с 1 недели, коэффициенты СОД/ГПО и СОД/Каталаза были повышены. Уровень продуктов ПОЛ в гипофизе самцов снижался в 1-3 недели и резко возрастал в период, предшествующий гибели. У самок изменение концентрации продуктов отмечено только через 5 недель.
        5. В стволовых структурах самцов через 1 неделю моделирования злокачественного процесса найдено снижение уровня дофамина, а у самок - только через 5 недель. Норадреналин в 1-ю неделю эксперимента у самцов снизился в 1,6 раза, а у самок повысился в 1,3 раза. Опухоль выходила на фоне повышенного уровня НА и серотонина у самцов и сниженного уровня серотонина – у самок. В коре больших полушарий у самцов через 1 неделю эксперимента уровень дофамина падал в 6,4 раза по сравнению с нормой, у самок -  в 1,8 раза. Выход опухоли у самцов сопровождался повышением ДА до нормальных величин и повышением в 2,9 раза уровня норадреналина. У самок уровень ДА снижался к моменту появления опухоли в 2 раза, а уровень норадреналина в ходе всего эксперимента не менялся.
        6. Через 1 неделю моделирования экспериментального процесса найдено резкое возрастание уровня витаминов А и Е в исследуемых структурах мозга вне зависимости от пола животного. В коре больших полушарий и стволе мозга самцов отмечен подъем активности СОД, практически некомпенсируемый пероксидазой и каталазой. В то же время, в коре больших полушарий самок – увеличение активности всех трех антиоксидантных ферментов в среднем в 1,9 раза без достоверного изменения их  соотношения, а в стволовых структурах головного мозга изменения активности ферментов не обнаружено.
        7. В срок, предшествующий гибели самцов, содержание ДК и МДА резко увеличилось: в коре больших полушарий – в 2,9 раза и 1,8 раза соответственно, в стволе – в 2,0 раза и 2,3 раза соответственно относительно интактных крыс-самцов. В мозговых структурах самок в этот срок значимые изменения отмечены только в содержании МДА, который увеличивался в 1,9 раза относительно предыдущего срока исследования, но оставалось ниже фоновых значений в 2 раза.
        8. Изменения свободнорадикальных и аминэргических систем в ткани мозга в 1-ю неделю индуцированного 3,4-бензпиреном канцерогенеза в легком, заключающиеся в снижении в 3,7 раза содержания первичных продуктов ПОЛ – ДК на фоне увеличения содержания витаминов А и Е в 2,4 и 1,8 раза соответственно и нарушении коэффициентов соотношения антиокислительных ферментов, а также увеличении уровня дофамина на фоне снижения концентрации серотонина, являются патогенетическим моментом развития не только метастатических, но и первичных злокачественных процессов в легких.
        9. Под влиянием примененной терапии СНЧМП+СКЭНАР в ткани гипофиза и легкого происходила нормализация процессов свободнорадикального окисления, восстановление нормального функционирования аминэргических механизмов, приводящее к ликвидации дисбаланса катехоламинов и снижению серотониндефицитного состояния, что свидетельствовало о смещении адаптивных механизмов в сторону преобладания стресс-лимитирующих над стресс-реализующими.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Использованные экспериментальные модели воспроизведения злокачественных опухолей в легких могут быть использованы для разработки новых подходов к терапии первичных и вторичных новообразований этих органов.
  2. Полученные результаты являются экспериментальным обоснованием целесообразности включения в комплексное лечение больных с метастазами в легких центрального воздействия магнитных полей сверхнизкой частоты в сочетании с локальным применением СКЭНАР-терапии.  Показано, что одним из факторов антиканцерогенного влияния примененного электромагнитного воздействия является модификация свободнорадикальных и аминэргических механизмов, способствующих стимуляции стресс-лимитирующх процессов, приводящая к выраженному противоопухолевому эффекту.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.  Франциянц Е.М., Кучерова Т.И., Бандовкина В.А., Погорелова Ю.А. Изменение метаболического состояния мозга на этапах химического канцерогенеза // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Проблемы патологической анатомии и онкологии. Естественные науки. - 2006 (спецвыпуск). -  С.39-43.

2.  Бабенков О.Ю., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Дмитриева С.Д., Франциянц Е.М., Кошелева О.Н. Половые различия показателей гормонального статуса ткани легкого и гипофиза крыс в динамике роста перевивной опухоли.  // Сибирский онкологический журнал.  -  2009. Приложение № 1. -  С. 23-24.

3. Кошелева О.Н, Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Леонтьева Д.В. Влияние электромагнитного воздействия на содержание некоторых гормонов и пролактина в ткани легкого и гипофиза у крыс с перевивной опухолью С-45. //  Сибирский онкологический журнал. -  2009. Приложение № 1. -  С. 104-105.

4. Кошелева О.Н, Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А. Роль изменения гормонального статуса и аминэргической системы гипофиза крыс в формировании метаболического «опухолевого поля» в ранние сроки перевивки опухоли в легкое. // Сибирский онкологический журнал. -  2009. Приложение № 1.  - С. 106

5. Логвиненко А.А., Комарова Е.Ф., Кошелева О.Н., Франциянц Е.М., Шихлярова А.И., Непомнящая Е.М., Козлова Л.С., Погорелова Ю.А. Морфо-метаболические изменения в легком самцов крыс в динамике злокачественного роста перевивной опухоли. // Сибирский онкологический журнал.  - 2009. Приложение № 1. -  С. 124.

6.  Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И, Погорелова Ю.А., Кошелева О.Н., Непомнящая Е.М., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Состояние гормонального гомеостаза и аминэргической системы гипофиза и легкого самцов крыс в ранние сроки после перевивки злокачественной опухоли. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2009. № 3. С. 90-93.

7.  Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Бабенков О.Ю., Кошелева О.Н. , Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Показатели гормонального гомеостаза легкого и гипофиза крыс обоего пола в динамике роста злокачественной опухоли. Является ли рак гормонозависимым образованием?  // Сибирский онкологический журнал. 2009. -  № 4 (34). - С.36-41.

8. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М.,  Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Леонтьева Д.В., Кошелева О.Н., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д.  Роль половых гормонов и пролактина в реализации центрального и периферического влияния электромагнитных воздействий на рост опухоли легких у крыс.  //  Вестник Южного научного центра РАН, том 5, № 4. -  2009. -  С. 86-90.

9. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Роль изменения показателей гормонального гомеостаза легкого и гипофиза самцов крыс в динамике развития перевитой злокачественной опухоли.  // Сибирское медицинское обозрение , №1. -  2010. С.29-32.

10. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Козлова Л.С., Непомнящая Е.М., Черярина Н.Д., Ткаля Л.Д. Роль компонентов фибринолитической и калликреин-кининовой системы легкого самцов крыс в динамике развития перевитой опухоли С-45. // Вестник Южного научного центра РАН, том 6, №2. -  2010. - С. 81-85.

11. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М.,  Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И., Непомнящая Е.М., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д. Индуцированные злокачественные опухоли в легком крыс и антиканцерогенное влияние сверхнизкочастотного магнитного поля. //  Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. №2. -  2010. -  С.89-91.

12. Frantziyantz E.M., Komarova E.F., PogorelovaYu.A.,Tkalya L.D. Reproduction of malignant process in lung of experimental animals. // Experimental oncology (International conference «Tumour and host: novel aspects of old problem»). - 2010. Vol.32. -  C.75.

13. Frantziyantz E.M.,  Komarova E.F., PogorelovaYu.A., Tkalya L.D. Obtaining the induced malignant tumour growing in rats,  lung.  // Experimental oncology (International conference «Tumour and host: novel aspects of old problem»). - 2010. Vol.32. - C.76.

14. Шихлярова А.И., Франциянц Е.М.,  Непомнящая Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А.  Особенности структурных изменений в легких крыс-самцов и самок при внутривенной перевивке саркомы-45. // Вопросы онкологии.  - 2010. Т. №5. - С.632-637.

15. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Ткаля Л.Д.  Способ воспроизведения индуцированного злокачественного процесса в легком.  // VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе.  - 2010. -  С. 41.

16. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Показатели аминэргической системы мозга крыс в динамике химического канцерогенеза в легких. // VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе.  - 2010. - С. 43

17. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Свободнорадикальные процессы в мозге крыс при росте индуцированной опухоли легких у крыс. //  VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе. - 2010. – С. 43.

18. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А. Состояние свободнорадикальной системы ткани легкого в динамике развития перевитой злокачественной опухоли. //  Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск. -  2010.  -  С. 96-99.

19. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Ткаля Л.Д., Погорелова Ю.А. Воспроизведение экспериментальной злокачественной опухоли в легких. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.    2010. С. 101-104. 

20. Франциянц Е.М., Ткаля Л.Д., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д.  Некоторые показатели активности гидролитической системы в динамике роста перевитой в легкое саркомы 45. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.  - 2010.  -  С.104-107

21. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Балязин И.В., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д., Горбунова Т.А. Активность свободнорадикальных процессов в ткани перифокальной зоны опухоли мозга и метастазов рака различной локализации в головной мозг. // Нейрохирургия. -  2010. №4. - С.49-53.

22. Комарова Е.Ф., Франциянц Е.М., Погорелова Ю.А. Сравнительная характеристика гормональной активности ткани легкого и крови крыс с растущей в легком индуцированной злокачественной опухолью.  // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.  - 2011. - С.57-60.

23. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И.  Способ получения экспериментальной злокачественной опухоли легких.  // Патент №2375758.  -  Бюл.№34 от 10.12.2009.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СНЧМП сверхнизкочастотные магнитные поля

КВЧ крайне высокие частоты

ПОЛ – перекисное окисление липидов

ЦНС – центральная нервная система

С-45 – саркома 45

ГПО – глутатионпероксидаза

СОД – супероксиддисмутаза

МДА – малоновый диальдегид

ИФА – иммуноферментный анализ

ДК – диеновые коньюгаты

ДА – дофамин

НА – норадреналин

5-НТ – серотонин

5-ОИУК – 5-оксииндолуксусная кислота

Р4– прогестерон

Т – тестостерон

Э2 – эстрадиол

ФСГ – фолликулостимулирующий гормон

ЛГ – лютеинизирующий гормон

ПРЛ – пролактин

АКТГ – адренокортикотропный гормон




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.