Автореферат и диссертация по медицине (14.00.14) на тему:Некоторые особенности распределения основных биоантиоксидантов в нормальных тканях и злокачественных опухолях

Российская Академия Медицинских Наук

Онкологический научный центр им. H.H. Блохина

На правах рукописи

/Г>-

ь

№

Давыдова Татьяна Владимировна

Некоторые особенности распределения основных биоантиоксидантов в нормальных тканях и злокачественных опухолях

14.00.14 - Онкология

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научные руководители: доктор медицинских наук, профессор Э.Г. Горожанская доктор медицинских наук В.Б. Ларионова

Москва. 1998

Оглавление.

Введение............................................................................................. 4

Глава 1. Обзор литературы ............................................................. 9

1.1. Процессы перекисного окисления липидов и его продукты ... 9

1.2. Роль антиоксидантной системы в регуляции ПОЛ ................ 13

1.3. Витамины - природные биоантиоксиданты ........................... 15

1.4. Применение биоантиоксидантов в онкологии........................ 27

Глава 2. Материал и методы ........................................................... 32

2.1. Материал исследования ......................................................... 32

2.2. Методы исследования ............................................................ 33

Глава 3. Особенности распределения витаминов Е, А, С и малонового диадьдегида в тканях здоровых людей, злокачественных опухолях и нормальных тканях онкологических больных .................. 39

3.1. Уровень МДА и содержание витаминов Е, А и С в тканях практически здоровых людей .................................................. 39

3.2. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях матки онкологических больных и тканях матки здоровых людей ...................................................................... 40

3.3. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях почки онкологических больных и тканях почки здоровых людей ............................................................................. 42

3.4. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях молочной железы онкологических больных и тканях молочной железы здоровых людей .......................................... 43

3.5. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях желудка онкологических больных и тканях желудка здоровых людей ........................................................................ 45

3.6. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях легкого онкологических больных и тканях желудка здоровых людей ........................................................................ 47

3.7. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях яичников онкологических больных и тканях яичников здоровых людей ................................................................. 48

3.8. Уровень МДА и витаминов Е, А и С в нормальных тканях, опухолях печени онкологических больных и тканях печени

здоровых людей........................................................................ 50

Глава 4. Содержание витаминов Е, А, С и малонового диальдеги-да в злокачественных опухолях в зависимости от клинико-морфо-логических параметров заболевания .............................................. 52

4.1. Содержание витаминов Е, А, С и малонового диальдегида в злокачественных опухолях желудка в зависимости от клини-ко-морфологических параметров заболевания ......................... 52

4.2. Содержание витаминов Е, А, С и малонового диальдегида в злокачественных опухолях яичников в зависимости от кли-нико-морфологических параметров заболевания..................... 54

4.3. Содержание витаминов Е, А, С и малонового диальдегида в злокачественных опухолях легкого в зависимости от клини-ко-морфологических параметров заболевания ......................... 56

4.4. Содержание витаминов Е, А, С и малонового диальдегида в злокачественных опухолях печени в зависимости от клини-ко-морфологических параметров заболевания......................... 58

Глава 5. Влияние приема АО комплекса на уровень МДА и витаминов Е, А и р-каротина в сыворотке крови, нормальных тканях и злокачественных опухолях онкологических больных ................. 62

5.1. Влияние приема АО комплекса на уровень МДА и витаминов Е, А и р-каротина в сыворотке крови онкологических больных ..................................................................................... 62

5.2. Влияние приема АО комплекса на уровень МДА и витаминов Е и А в нормальных тканях и опухолях онкологических больных ............................................................................. 68

Обсуждение результатов.............................................................. 78

Выводы ........................................................................................ 100

Практические рекомендации ...................................................... 102

Список литературы ...................................................................... 103

Список сокращений

АО - антиоксиданты

АО-группа - группа больных, получавших антиоксиданты

АО-комплекс - антиоксидантный комплекс

А-зависимый - аскорбат-зависимый

АК - аскорбиновая кислота

ДГАК - дегидроаскорбиновая кислота

МДА - малоновый диальдегид

ПОЛ - перекисное окисление липидов

Ф-зависимый - фермент-зависимый

ЫАОР (НАДФ) - никотинамидадениндинуклеотидфосфат

МАБРН - никотинамидадениндинуклеотидфосфат восстановленный

Введение.

Актуальность работы. Основная проблема клинической онкологии заключается в повышении эффективности лечения, которое в последние годы оценивается не только по продолжительности жизни больного, но в значительной степени определяется его качеством. Существенные успехи в лечении онкологических больных связаны, прежде всего, с разработкой методов ранней диагностики, совершенствованием методов лечения, применением новых подходов к комбинированной терапии с использованием хирургических, лекарственных, лучевых, иммунологических методов воздействия на опухоль. Вместе с тем результаты лечения в значительной степени зависят от состояния больного организма, функциональных и адаптационных резервов, гормонально-метаболического статуса, нарушения которых во многом определяются появлением и ростом опухоли, так называемым, «системным действием» опухоли на организм (B.C. Шапот, 1975). Исследования в этом направлении являются основой для разработки патогенетических методов терапии как дополнительных к основным лечебным мероприятиям.

В настоящее время экспериментальные и клинические исследования нарушений обмена веществ при злокачественном росте большое внимание уделяют состоянию свободно-радикального окисления ли-пидов (Е.Б. Бурлакова с соавт., 1989, Керимова ГЛ., 1996. Dillard C.J. et al., 1989, Cadenas S. et al., 1996), поскольку повышение активности этого процесса и накопление в организме токсических продуктов пе-роксидации приводит к ослаблению барьерной функции биомембран и нарушению нормальной жизнедеятельности клетки, что во многом препятствует успеху проводимого лечения. Показано, что одной из причин интенсификации процесса перекисного окисления липидов (ПОЛ) при развитии злокачественного заболевания может быть дефицит антиоксидантов, в частности аскорбиновой кислоты, а-токоферола, ретинола, каротиноидов как наиболее мощных биоанти-оксидантов. регулирующих неферментативный путь образования пе-роксидов. Многочисленными работами установлено, что у онкологических больных уровень витаминов значительно ниже, чем у здоровых

людей (McLarty J.W. et al., 1995, Garewal H.. 1995. Torun M. et al., 1995) и существует определенная связь между высоким риском заболевания и низкой обеспеченностью организма витаминами-антиоксидантами (Moon R.C., 1994, Byers Т., Guerrero N.. 1995, Flagg E.W. et al., 1995). В связи с этим особое значение придается исследованиям, связанным с профилактическим и лечебным применением биоантиоксидантов. Антиоксиданты широко используются не только в онкологии, но и при лечении больных с различной патологией (Garewal Н., 1994, Bielory L., Kaugars G.E. et al., 1994, Grawford R.D., 1995, Thompson K.H. et al., 1995). Установлено, что включение их в комплексное лечение онкологических больных способствует нормализации гомеостаза и значительно уменьшает число послеоперационных осложнений, снижает токсичность химиопрепаратов и побочные эффекты лучевой терапии (Г.С. Кулиджанов, 1989, В.Н. Суколинский, 1990, В.Б. Ларионова, 1990, И.В. Сухотерин, 1992, И.В. Сагайдак, 1994, Н.Г. Кормош, 1997).

Следует, однако, отметить, что несмотря на большое число исследований, посвященных изучению витаминов при злокачественных новообразованиях, в литературе нет единого мнения о содержании витаминов-антиоксидантов непосредственно в опухоли и в окружающей ее ткани. Более того, отсутствуют данные о содержании их в тканях здоровых людей. В то же время эти сведения необходимы не только для объективной оценки изменений уровня биоантиоксидантов при злокачественных заболеваниях, но и для определения взаимосвязи их с процессами пероксидации. Результаты этих исследований необходимы для рационального применения антиоксидантов онкологическим больным и разработки принципиально новых подходов к лечению.

Цель исследования - провести сравнительный анализ содержания основных биоантиоксидантов в опухолях и нормальных тканях онкологических больных и определить их взаимосвязь с интенсивностью процессов перекисного окисления липидов. Обосновать возможные пути коррекции нарушений процесса пероксидации антиокси-дантным комплексом.

Задачи исследования:

1.Провести сравнительный анализ содержания основных био-антиоксидантов (аскорбиновая кислота, а-токоферол, ретинол) и уровня малонового диальдегида в тканях практически здоровых людей.

2.Изучить содержание биоантиоксидантов в злокачественных опухолях человека в зависимости от клинико-морфологических параметров и сопоставить их с результатами исследования тканей здоровых людей.

3.Сравнить уровень биоантиоксидантов в злокачественных опухолях и нормальных тканях онкологических больных.

4.0пределить содержание малонового диальдегида, образованного ферментативно и неферментативно, в опухолях и нормальных тканях онкологических больных и сравнить с уровнем его в тканях здоровых людей.

5.Изучить в опухолях, нормальных тканях и сыворотке крови больных раком печени и яичников содержание биоантиоксидантов и малонового диальдегида и определить их взаимосвязь.

6.Изучить влияние антиоксидантного комплекса на уровень малонового диальдегида и биоантиоксидантов в опухолях, нормальных тканях и сыворотке крови больных раком печени и яичников.

Научная новизна. Впервые проведены сравнительные исследования содержания витаминов А, Е и С на широком спектре тканей человека (легкое, печень, почка, желудок, матка, молочная железа, яичники). Наибольшее содержание витаминов С и Е обнаружено в легком. Содержание витамина А также выше в легком по сравнению с остальными исследованными тканями, за исключением печени, где содержание этого витамина оказалось наиболее высоким.

Установлено, что во всех злокачественных опухолях человека, независимо от их тканевого происхождения и гистологического строения, содержание витамина С значительно выше, чем в окружающей нормальной ткани, и практически соответствует его уровню в здоровой ткани. Высокий уровень аскорбиновой кислоты является

универсальной чертой злокачественных клеток, что позволяет считать опухоль «ловушкой» аскорбиновой кислоты.

Установлено также, что содержание ретинола в злокачественных опухолях ниже по сравнению не только со здоровыми тканями, но и с нормальными тканями онкологических больных. В то же время содержание витамина Е в злокачественных опухолях и прилегающих нормальных тканях практически одинаково.

Показано, что в нормальных тканях онкологических больных содержание исследованных биоантиоксидантов ниже, чем в соответствующих тканях здоровых людей.

Обнаружен высокий уровень как аскорбат-, так и КАБРН-зависимого малонового диальдегида в опухолях и нормальных тканях онкологических больных.

Показано, что применение антиоксидантного комплекса (аскорбиновая кислота - 1 г, а-токоферол - 400 мг, р-каротин - 30 мг) больным раком печени и раком яичников повышает содержание витаминов в сыворотке крови с одновременным снижением уровня малонового диальдегида и, кроме того, приводит к избирательному их накоплению нормальными тканями.

Практическая значимость. Результаты настоящей работы позволили установить, что антиоксидантный комплекс снижает уровень малонового диальдегида с одновременным увеличением содержания витаминов А, Е и Р-каротина в сыворотке крови. Обнаружено избирательное накопление витаминов А и Е нормальными тканями, а не опухолями.

Включение в данный комплекс Р-каротина вместо витамина А позволяет предотвратить токсические явления, вызываемые при введении больших доз ретинола.

Полученные в работе данные могут служить теоретическим обоснованием использования комплекса витаминов С. Е и Р-каротина в онкологической практике и позволяют рекомендовать его включение в схему комплексного лечения онкологических больных для повышения адаптационных возможностей организма с целью улучшения результатов лечения.

Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены на 1-й гастроэнтерологической неделе (С.-Петербург, 1995); международном симпозиуме «Витамины и здоровье населения Беларуси и смежных регионов» (Гродно, 1995); 2-й гастроэнтерологической неделе (Москва, 1996); 2-м белорусско-российском симпозиуме «Биохимические механизмы эндогенной интоксикации» (Гродно, 1997); 3-й гастроэнтерологической неделе (Москва, 1997), 3-м международном симпозиуме «Биоантиоксидант» (Тюмень, 1997).

Диссертация апробирована 14.10.97. на совместной конференции клинико-диагностической лаборатории, лаборатории клинической биохимии, хирургического отделения опухолей печени и поджелудочной железы, хирургического отделения опухолей женской репродуктивной системы, отделения трансплантации костного мозга, интенсивной терапии и реанимации НИИ КО и лаборатории клеточного метаболизма ЭДиТО ОНЦ им. H.H. Блохина РАМН.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 научных работ.

Структура и объем работы. Работа изложена на 115 страницах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследований, 3-х глав собственных результатов исследований, заключения, выводов и указателя литературы. Диссертация содержит 20 таблиц, 9 диаграмм и 1 рисунок. Указатель литературы представлен 145 источниками, из них 47 отечественных авторов.

Глава 1. Обзор литературы.

1.1 Процесс перекисного окисления липидов и его продукты.

Одним из главных механизмов^ участвующих в изменении скорости метаболических процессов в мембранах клеток, является перекис-ное окисление ненасыщенных жирных кислот фосфолипидов. От скорости обмена фосфолипидов зависит интенсивность перестройки клеточной мембраны и способность адекватно реагировать на изменения внешней и внутренней среды. При этом в здоровой клетке существует динамическое равновесие между элиминацией окисленных молекул и притоком в неё вновь синтезированных липидов.

Свободно-радикальное окисление (СРО) липидов представляет собой многоступенчатый процесс их окислительной деградации, в ходе которого образуются различные интермедиаты, промежуточные высокоактивные молекулярные продукты, а также широкий набор низкомолекулярных конечных соединений и продуктов полимеризации с неопределённой химической структурой (Ю.А. Владимиров, 1972, В.Е. Каган, 1986, Logani М.К., 1981, ShaickK.M., 1988).

Наличие в структуре липидов многих ненасыщенных соединений способствует их лёгкому окислению. В мембранах клеток ненасыщенные жирные кислоты входят в состав фосфолипидов и служат главным субстратом СРО, в результате которого образуются перекисные соединения, поэтому весь процесс получил название - перекисное окисление липидов (ПОЛ).

В зависимости от специфического назначения клеток, входящие в их состав мембраны участвуют в генерации нервного импульса, всасывании и переваривании пищи, сокращении и расслаблении мышц и т.д. Однако многообразие функций биомембран существенно не влияет на их структурную организацию (Ж.И. Абрамова, 1985, A.A. Покровский, 1977, Ргуог W.A., 1979). В состав клеточных мембран входят липиды, белки и углеводы. Липиды, в основном, представлены холестерином и фосфолипидами. Фосфолипиды связаны со спектрином, который находится на внутренней стороне мембраны. Наличие связи со спектрином стабилизирует структуру мембраны и ограничивает лотеральную подвижность липидов.

Основная масса холестерина сосредоточена в плазматических мембранах и мембранах эндоплазматического ретикулума, где он находится во внешнем слое. Холестерин - структурный и функциональный компонент мембраны, от которого зависит уровень физиологической активности клеток, органов и тканей (Е.Б. Бурлакова, И.Г. Храпова, 1985). Способностью синтезировать холестерин обладают все клетки, однако около 80% его образуется в печени (Ж.И. Абрамова, Г.И. Оксен-гендлер, 1985). Холестерин способен тормозить ПОЛ (Ю.А. Владимиров, 1984), что связано с увеличением микровязкости и стабильности мембран, хотя и не исключается непосредственное антирадикальное действие. Взаимодействия с углеродными цепями фосфолипидов, холестерин способствует переходу липидов из гелеобразного состояния в жидкокристаллическое, т.е. уплотняет мембрану, повышая её вязкость и жё�