Автореферат и диссертация по медицине (14.00.14) на тему:Нарушения метаболизма тирозина и процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов при опухолях у детей и пути их коррекции

ДИССЕРТАЦИЯ
Нарушения метаболизма тирозина и процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов при опухолях у детей и пути их коррекции - диссертация, тема по медицине
Байкова, Валентина Николаевна Москва 1998 г.
Ученая степень
доктора биологических наук
ВАК РФ
14.00.14
 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 1998 года, Байкова, Валентина Николаевна

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ МЕДИЦИНСКИХ НАУК ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР им. H.H. БЛОХИНА

На правах рукописи

БАЙКОВА Валентина Николаевна

НАРУШЕНИЯ МЕТАБОЛИЗМА ТИРОЗИНА И ПРОЦЕССОВ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ ПРИ ОПУХОЛЯХ У ДЕТЕЙ И ПУТИ ИХ КОРРЕКЦИИ

14.00.14- онкология

Диссертация

на соискание ученой степени доктора биологических наук

Научные консультанты:

Чл.-корр. РАМН, профессор ДУРНОВ Л.А. дмн, профессор ГОРОЖАНСКАЯ Э.Г.

Москва - 1998

/

/ •• ? s

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ................4

ВВЕДЕНИЕ...............................................................................................5

ГЛАВА 1.Обзор литературы...................................................................14

1.1. Клинико-эпидемиологические исследования опухолей у детей ... 14

1.2. Этиология опухолей у детей раннего возраста..........................18

1.3.Возникновение злокачественных новообразований у детей в

результате воздействия факторов окружающей среды.....................21

1.4.Значение нарушений метаболизма тирозина в развитии

опухолей у детей...................................................................24

1.5.Общие представления об образовании и детоксикации

СРК в живой клетке...............................................................28

1.6.Основные группы синтетических и природных

антиоксидантов - акцепторов свободных радикалов........................36

1.7.СПОЛ в норме и при злокачественном росте............................48

ГЛАВА 11. Материалы и методы............................................................52

2.1. Характеристика исследуемых групп больных.................................52

2.2. Методы исследования........................................................55

Глава 111. Результаты исследований..................................................71

3.1 .Сравнительные показатели метаболизма тирозина, процессов СПОЛ и состояния АОС у детей в норме и при различных опухолях..71

3.2 Нарушения метаболизма тирозина и процессов СПОЛ

при нефробластоме у детей......................................................80

3.3 Нарушения метаболизма тирозина и процессов СПОЛ

у больных нейробластомой.......................................................87

3.4. Нарушения метаболизма тирозина, состояния АОС и процессов СПОЛ у больных пигментным невусом и меланомой......99

3.5. Состояние метаболизма тирозина, процессов СПОЛ, АОС у

детей с опухолями печени.........................................................111

3.6 Коррекция нарушений метаболизма тирозина, процессов

СПОЛ, состояния АОС у детей с помощью препаратов,

обладающих антиоксидантным действием.....................................120

3.6.¡.Изучение биодоступности водорастворимого препарата

(3-каротина - Веторон...............................................................120

3.6.2..Влияние антиоксидантного комплекса на процессы СПОЛ

у детей с поллинозом.................................................................123

3.6.3.Влияние витаминов-антиоксидантов на некоторые показатели метаболизма тирозина, системы СПОЛ, состояния АОС

при комплексном лечении детей с ретинобластомой..........................129

3.6.4.Нарушения метаболизма тирозина и процессов СПОЛ у детей, страдающих гемобластозами и их коррекция

препаратами, обладающими антиоксидантным действием..................139

3.7.Показатели системы перекисного окисления липидов у детей, проживающих на территории, загрязненной после аварии на ЧАЭС......153

3.8. Сравнительные показатели обмена тирозина в норме и у родителей детей, больных различными опухолями...........................169

3.9. Значение нарушений метаболизма тирозина, интенсификации процессов СПОЛ и недостаточности АОС

в развитии опухолей у детей.............................................................170

ОБСУЖДЕНИЕ.............................................................................182

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ...........................................201

ВЫВОДЫ....................................................................................................202

СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.........................................205

ПЕРЕЧЕНЬ УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ, СИМВОЛОВ

АК - аскорбиновая кислота АО - антиоксиданты АОС - антиоксидантная система АОА - антиоксидантная активность ВМК - ванилминдальная кислота ВМолК - ванилмолочная кислота ГГК - гомогентизиновая кислота ГП - глутатионпероксидаза ГР - глутатион редуктаза ГВК - гомованилиновая кислота TSH - глутатион восстановленный rSSr - глутатион окисленный

Д - ПОФУК - дейтерированная п-оксифенилуксусная кислота

ДОФА - 3.4-диоксифенилаланин

КА - катехоламины

МДА - малоновый диальдегид

HXJI- неходжкинские лимфомы

ОЛЛ - острый лимфобластный лейкоз

ОМЛ - острый миелобластный лейкоз

ПНЖК - полиненасыщенные жирные кислоты

ПОФМК - п-оксифенилмолочная кислота

ПОФГЖ - п-оксифенилпировиноградная кислота

СИТ - специфическая иммунотерапия

СОД - супероксиддисмутаза

СПОЛ - свободнорадикальное перекисное окисление липидов

СР - свободные радикалы

СРК - свободные радикалы кислорода

Т - тирозин

Тз -трийодтиронин

Т4 - тироксин

ТГ - тиреоглобулин

ТТГ - тиреотропный гормон

ВВЕДЕНИЕ АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

От злокачественных опухолей в мире ежегодно умирает 6 миллионов человек, из них около 200.000 детей [30,31,32,33,2,3,95,96,404,405].

Своеобразие и особенности опухолевого процесса в детском возрасте требуют тщательного изучения причин развития опухолей у детей. Клинико-эпидемиологические наблюдения и результаты математического анализа динамики роста опухолей позволяют заключить, что индукция опухолевого роста у ребенка обычно происходит еще в период эмбриогенеза [103, 9,107, 108, 344].

В последнее время интенсивно развиваются экспериментальные исследования о возможности и закономерностях влияния на плод канцерогенов внешней среды. Доказано, что возможными факторами онкологического риска у детей раннего возраста могут быть: наследственная отягощенность, медикаментозное лечение, возраст, профессиональные вредности и "вредные" привычки родителей [6,89,59,344,430,248]. Но до сих пор отсутствуют работы, посвященные комплексному воздействию эндогенных и экзогенных канцерогенных факторов на ребенка раннего возраста при развитии опухолевого процесса. Поэтому представляется важным проследить сопряженное влияние именно таких факторов, возможная канцерогенность которых подтверждена экспериментально, а патологическое воздействие на организм доступно клиническим наблюдениям. Такими представляются нарушения метаболизма тирозина и интенсификация процессов свободнорадикального перекисного окисления липидов (СПОЛ).

Тирозин занимает ключевое положение во многих биохимических реакциях организма, являясь субстратом в синтезе катехоламинов, пигмента меланина, гормонов щитовидной железы, дофамина, тирамина,

входит в состав многих тканевых белков и ряда ферментов [229]. Накопление в тканях тирозина и его метаболитов вызывает расстройство функций отдельных органов и систем и тем самым играет роль вторичного патогенетического фактора в развитии ряда наследственных заболеваний у детей: алкаптонурии, охроноза, альбинизма, наследственной тирозинемии, тирозиноза, фенилкетонурии и др. [138, 139, 141, 179, 197, 207, 226, 240, 254, 255, 256, 282, 293, 294]. Гистохимические исследования показали, что при злокачественном перерождении тканей в них накапливается тирозин [1]. Промежуточные продукты окисления, метаболиты тирозина, накапливаясь в биологических жидкостях организма, оказывают влияние на синтез адреналина, гормонов щитовидной железы, меланина, обмен триптофана, тормозя превращение последнего в серотонин, оказывают цитотоксическое действие [106,138]. Обнаружены метаболиты тирозина, обладающие весьма сильными канцерогенными свойствами: п-оксифенилмолочная (ПОФМК) и п-оксифенилвиноградная (ПОФПК) [79,80,369,370], малеилацетоуксусная, фумарилацетоуксусная кислоты [282, 293]. Канцерогенная активность ПОФМК была показана на 3-х видах экспериментальных животных при подкожном и трансплацентарном воздействиях. Клинико-эпидемиологические наблюдения подтверждают канцерогенную активность метаболитов тирозина [207,240,440]. В экспериментальных исследованиях лаборатории эндогенных канцерогенов ОНЦ РАМН, руководимой профессором М.О. Раушенбахом, было показано, что канцерогенный метаболит тирозина - ПОМФК обладает нарушающим или дезорганизующим митотический аппарат клеток свойством; активизирует ключевой фермент окислительного распада тирозина -тирозинаминотрансферазу (КФ 2.6.1.5), снижает концентрацию аскорбиновой кислоты в крови и печени экспериментальных животных,

индуцирует процессы СПОЛ; оказывает иммунодепрессивное действие [46, 53, 54, 55, 79, 80, 85, 86].

Многими авторами отмечается интенсификация СПОЛ при злокачественных новообразованиях [16, 17, 69, 70, 71, 72, 122, 164, 189, 194 и др.]. Исследования процессов СПОЛ у детей с онкологической патологией немногочисленны [313]. Известно, что витамины-антиоксиданты регулируют активность ферментных систем, участвующих в метаболизме тирозина. Они также влияют на интенсивность СПОЛ. Поэтому при дефиците антиоксидантов могут наблюдаться как нарушения метаболизма тирозина, так и интенсификация СПОЛ. Витамины-антиоксиданты показали ярко выраженные профилактические свойства при развитии опухолевого процесса [12, 13, 38, 71 и др.]. В литературе широко обсуждается вопрос об антиканцерогенных, антирадикальных и иммуномодулирующих свойствах антиоксидантов [13, 24, 35, 38, 41, 42, 52, 59, 60, 61, 66, 74, 77, 78, 81, 84, 85, 86, 90, 98, 102, 104, 155, 208, 214, 416, 436]. Имеются лишь единичные работы по применению антиоксидантов в детской онкологии.

Несмотря на то, что интенсификация процессов СПОЛ наблюдается при многих патологических состояниях, в том числе и при злокачественном росте, в литературе нет однозначного мнения о механизме нарушения свободнорадикального окисления и усилении процессов пероксидации органических субстратов клетки.

Исследование состояния антиоксидантной системы (АОС), метаболизма тирозина и процессов СПОЛ при предопухолевой патологии, злокачественном росте и при противоопухолевом лечении даст возможность оценить степень и глубину изменения их функции при этих процессах. Результаты исследования позволят определить новые возможности в регуляции СПОЛ и биохимических процессов образования канцерогенных метаболитов тирозина, раскрыть молекулярные

механизмы их действия и могут способствовать разработке мероприятий, направленных на повышение противоопухолевой резистентности организма, что может иметь значение для первичной и вторичной профилактики опухолей у детей.

ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ Цель настоящего исследования - определить особенности нарушений метаболизма тирозина, состояние АОС и процессов СПОЛ у детей со злокачественными опухолями, а также в группах сравнения и контроля, установить возможную роль этих нарушений в развитии опухолей у детей, разработать пути их коррекции.

Задачи исследования:

1. Провести сравнительное исследование метаболизма тирозина у детей, страдающих злокачественными опухолями и в группах практически здоровых детей. Для этого изучить количественные показатели содержания тирозина в крови и моче, а также экскрецию его метаболитов: п-оксифенилпировиноградной (ПОФПК), п-оксифенилмолочной (ПОФМК), гомованилиновой (ГВК), гомогентизиновой (ГГК), ванилминдальной (ВМК), ванилмолочной (ВМолК) кислот у детей при -остром лимфобластном лейкозе (ОЛЛ), нефробластоме, нейробластоме, ретинобластоме, гепатобластоме, меланоме, опухолях щитовидной железы; в группах сравнения и контроля - у детей с пигментными невусами и у детей, проживающих в районах, загрязненных радионуклидами после аварии на ЧАЭС, и у практически здоровых детей.

2. На основании математического анализа выявленных нарушений в метаболизме тирозина установить основные факторы повышенного образования метаболитов тирозина при опухолях у детей, сопоставить нарушения метаболизма тирозина с патофизиологическими особенностями изучаемых заболеваний

3. Определить интенсивность процессов СПОЛ и состояние АОС : содержание малонового диальдегида (МДА), глутатиона, активность глутатионзависимых ферментов: глутатионредуктазы (ГР) (КФ 1.6.4.2) и глутатионпероксидазы (ГП) (КФ 1.11.1.9), активность каталазы (КФ 1.11.1.6) и супероксиддисмутазы (СОД) (КФ 1.15.1.1.), содержание ретинола и сс-токоферола в плазме и форменных элементах периферической крови у больных и практически здоровых детей.

4. Провести корреляционный и факторный регрессионный анализы и оценить взаимосвязь нарушений метаболизма тирозина и процессов СПОЛ с изменением состояния АОС у детей с различными опухолями.

5. Изучить влияние витаминов-антиоксидантов (АК, а-токоферола, |3-каротина) на показатели процессов СПОЛ, метаболизм тирозина и АОС в крови детей с ОЛЛ, ОМЛ, НХЛ, ретинобластомой и у повторно беременных женщин, имеющих ребенка с онкологическим заболеванием.

6. Выявить возможные корреляционные взаимосвязи нарушений метаболизма тирозина с показателями СПОЛ, состоянием АОС и другими клинико-биохимическими показателями (гормонами щитовидной железы, опухолевыми маркерами) у детей, проживающих в условиях низкоинтенсивного радиационного облучения в результате аварии на ЧАЭС.

7. Изучить в динамике показатели метаболизма тирозина, процессов СПОЛ и состояние АОС при интенсивной противоопухолевой терапии с применением антиоксидантного (АО) комплекса у детей при ретинобластоме, ОЛЛ, неходжкинских лимфомах (НХЛ).

8. Определить оптимальные дозы и схемы применения антиоксидантов для коррекции нарушений метаболизма тирозина, состояния АОС и процессов СПОЛ у детей с опухолью.

НОВИЗНА НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

У детей, страдающих различными опухолями впервые проведено комплексное изучение метаболизма тирозина с оценкой экскреции метаболитов тирозина по основным биохимическим путям его превращений и интенсивности процессов СПОЛ, с определением ферментативного и неферментативного звена антиоксидантной защиты. Это позволило установить значение нарушений метаболизма тирозина в механизмах возникновения пероксидного стресса у детей.

Использованная новая методология обработки результатов с применением компьютерных систем анализа для исследования системных процессов позволила установить наличие тесных корреляционных взаимосвязей между метаболизмом тирозина, интенсивностью процессов СПОЛ и состоянием АОС у детей в группах контроля и при развитии опухолевого процесса.

Впервые показана взаимосвязь нарушений метаболизма тирозина по основному окислительному пути с системой глутатиона и глутатионзависимых ферментов при развитии опухолевого процесса в

__V/ _

группе детей с пигментным невусом.

Впервые показана взаимосвязь понижения содержания витамина Е с повышением содержания тирозина в крови, активности СОД, нарушением метаболизма глутатиона и глутатионзависимых ферментов у детей, проживающих в условиях низкоинтенсивного радиационного облучения в результате аварии на ЧАЭС.

Отмечены изменения различных биохимических показателей: тиреоидных гормонов, опухолевых маркеров, коррелирующие с состоянием АОС, метаболизмом тирозина и глутатиона и глутатионзависимых ферментов в группах детей, проживающих в условиях низкоинтенсивного радиационного облучения в результате аварии на ЧАЭС.

и

Впервые выявлены нарушения метаболизма тирозина, интенсификация СПОЛ и недостаточность АОС у повторно беременных женщин, имеющих в анамнезе ребенка с опухолью.

Установлена возможность предотвращения образования канцерогенных метаболитов тирозина и нормализации процессов СПОЛ витаминами-антиоксидантами в группах детей с онкологической патологией и в группе беременных женщин, имеющих ребенка с опухолью.

Впервые в отечественной и зарубежной практике предложен комплексный тест для оценки устойчивости организма ребенка к действию повреждающих агентов окружающей среды, основанный на определении тирозина, процессов СПОЛ и состояния АОС, для формирования групп «повышенного риска» развития опухолевых процессов у детей, разработаны основные биохимические критерии и установлены математические корреляции для диспансерного наблюдения за этим контингентом.

Впервые использован комплексный подход с широким применением биохимических методов для возможного прогнозирования течения онкологического заболевания у ребенка, оценки эффективности проводимого лечения. Оценена эффективность, диагностическая значимость, определена весовая функция используемых маркерных тестов. Проведен факторный регрессионный анализ влияния этих параметров на возможное развитие предопухолевой патологии у детей.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЗНАЧИМОСТЬ Результаты исследований имеют существенное прикладное значение как информативные патогенетические маркеры при оценке эффективности лечения и при наблюдении за течением опухолевого процесса, для выявления субклинического метастазирования и для прогноза заболевания. Результаты исследования указывают на

возможность применения их при формировании "групп риска" развития опухолей у детей, на принципиальную возможность разработки методов предупреждения образования эндогенных канцерогенов и создают реальные предпосылки для организации профилактики и раннего выявления опухо