Автореферат и диссертация по медицине (14.01.12) на тему:Влияние мелатонина на течение рака желудка и толстой кишки

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОНКОЛОГИИ ИМ. Н.Н.ПЕТРОВА» МИНИСТЕРСТВА ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

04201451293 На пРавах РУ^писи

Ермаченков Максим Николаевич

ВЛИЯНИЕ МЕЛАТОНИНА НА ТЕЧЕНИЕ РАКА ЖЕЛУДКА И

ТОЛСТОЙ КИШКИ

Специальности: 14.01.12- онкология 14.01.30 - геронтология и гериатрия

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководители: доктор медицинских наук, профессор А.В.Гуляев, член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор В.Н.Анисимов

Санкт-Петербург 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ....................................................................4

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

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ............................................................11

1.1 История открытия мелатонина...................................................11

1.2 Общая характеристика мелатонина.............................................11

1.2.1 Мелатонин в органах пищеварительной системы......................13

1.3 Противоопухолевый и антиканцерогенный эффекты мелатонина......15

1.3.1Влияние мелатонина на рост и развитие опухолей толстой кишки. 15

1.3.2 Влияние мелатонина на рост и развитие рака желудка...............17

1.4 Световое загрязнение и онкологическая заболеваемость.................18

1.5 Возрастные изменения синтеза мелатонина..................................19

1.6 Механизмы антиканцерогенного и противоопухолевого действий мелатонина...............................................................................20

1.6.1 Влияние мелатонина на иммунную систему............................20

1.6.2 Мелатонин как антиоксидант...............................................22

1.6.3 Влияние мелатонина на экспрессию генов..............................24

1.6.4 Влияние мелатонина на апоптоз...........................................26

1.6.5 Антимутагенные свойства мелатонина...................................27

1.6.6 Антипролиферативные свойства мелатонина............................27

1.6.7 Торможение неоангиогенеза................................................28

1.7 Применение мелатонина в клинической практике..........................29

1.8 Фундаментальные аспекты старения...........................................30

1.8.1 Механизмы старения..........................................................31

1.9 Заключение..........................................................................33

ГЛАВА 2. ХАРАКТЕРИСТИКА КЛИНИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА..............35

2.1 Клинические методы исследования.............................................35

2.2 Биохимический метод исследования...........................................37

2.3 Патолого-морфологические методы исследования.........................38

2.4 Статистические методы исследования.........................................39

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ОБСУЖДЕНИЕ................................................................................40

3.1 Определение уровня экскреции с мочой 6-СОМТ..........................40

3.1.1 Показатели экскреции 6-СОМТ при раке желудка.....................40

3.1.2. Показатели экскреции 6-СОМТ при раке толстой кишки...........46

3.2 Возрастные особенности экскреции 6-СОМТ................................53

3.2.1 Возрастные особенности экскреции 6-СОМТ при раке желудка.. .53 3.2.2. Возрастные особенности экскреции 6-СОМТ при раке толстой кишки...................................................................................57

3.3 Содержание ЕС-клеток в слизистой оболочке ободочной кишки у

больных колоректальным раком.................................................61

3.4 Влияние мелатонина на безрецидивную выживаемость...................70

3.4.1 Влияние мелатонина на безрецидивную выживаемость при

раке желудка........................................................................70

3.4.2 Влияние мелатонина на безрецидивную выживаемость при

раке толстой кишки................................................................77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ................................................................................85

ВЫВОДЫ.......................................................................................86

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ...................................................88

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ......................................89

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ЕС-клетки - энтерохроматофинные клетки

TAS - полный антиоксидантный статус

VEGF - сосудистый эндотелиальный фактор роста

6-СОМТ - 6-сульфатоксимелатонин

АФК - активные формы кислорода

ДМГ - 1,2-диметилгидразин

ДНК - дезоксирибонуклеиновая кислота

ЖКТ - желудочно-кишечный тракт

ИЛ - интерлейкин

КРР - колоректальный рак

нг/час - нанограмм/час

РЖ - рак желудка

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследования.

Заболеваемость злокачественными новообразованиями в развитых и развивающихся странах продолжает неуклонно расти. Смертность от онкологических заболеваний на протяжении длительного времени занимает 2-е место, уступая в структуре смертности только заболеваниям сердечнососудистой системы. В 2008 году в мире зарегистрировано 2 223 300 новых случаев рака желудка и колоректального рака, в то же время 1-годичная смертность от данных патологий составила более 60% (Jemal A. et al., 2011).

В Санкт-Петербурге в 2007 году зарегистрировано 4 256 новых случаев рака желудка и толстой кишки, при этом 1-годичная летальность находится в пределах 49% (Мерабишвили В.М., Щербук Ю.А., 2009). В 2007 году в Санкт-Петербурге от рака желудка и толстой кишки умерло 3 415 человек (Мерабишвили В.М.,2012).

Современное развитие медицинских технологий, мультидисциплинарный подход к лечению, появления новых химиопрепаратов снизили смертность от данной онкологической патологии. Однако почти у половины больных возникает рецидив заболевания в течение первого года после радикального лечения. Эти обстоятельства делают актуальным поиск новых средств, дополняющих стандартные алгоритмы лечения в онкологической практике.

На протяжении всего периода жизни на организм человека воздействуют различные канцерогенные факторы, вызывающие повреждение генетического аппарата клетки.

Существует несколько теорий возникновения раковых опухолей. Наиболее актуальными в последнее время являются репаративная теория и свободно-радикальная теория. Согласно первой гипотезе мутации, постоянно происходящие в значительном количестве, затрагивают гены, ответственные за

репарацию ДНК. Далее число мутаций увеличивается экспоненциально, теряется возможность апоптоза, повышается пролиферативная активность и нормальная клетка становится опухолевой.

Вторая гипотеза постулирует следующее: в митохондриальном аппарате клетки на протяжении всей жизни продуцируется большое количество активных форм кислорода, обладающих токсичным эффектом по отношению ко всем структурным компонентам клетки, в том числе к ядерной ДНК. Это приводит к различным ассоциированным с возрастом заболеваниям, в том числе и раковым (Анисимов В.Н., 2003; Лю Б.Н., 2003).

В организме человека на протяжении жизни образуется около 1 тонны таких свободных радикалов кислорода, которые нивелируются антиоксидантными системами. Однако, примерно 1-5% свободных радикалов кислорода ускользают от данных систем.

В этой связи привлекает внимание мелатонин (индольный гормон), обладающий прямым и опоследованным антиоксидантным эффектом. Синтез мелатонина происходит в основном в эпифизе, уровень гормона зависит от времени суток и от возраста (Комаров Ф.И и др., 2004).

Согласно гипотезе «циркадианной деструкции», воздействие света в темное время суток подавляет ночную секрецию мелатонина эпифизом, что приводит к снижению его концентрации в крови (Stevens R.G., 2006). Применение искусственного освещения кардинально изменило световой режим и продолжительность воздействия света на человека. Вместе с тем, существует понятие «физиологического десинхроноза» в выработке мелатонина. Такой десинхроноз возникает в животном мире в весеннее и осеннее время и связан сезонными приспособительными реакциями, такими как сезонные перелеты птиц, половое поведение, подготовка к зимней спячке и пр. У людей, страдающих различными хроническими заболеваниями, в том числе и онкологическими заболеваниями, в эти сезоны возникает «патологический

десинхроноз», ответственный за развитие обострений заболеваний. «Патологический десинхроноз» приводит к коренным нарушениям ритма выработки мелатонина (Bartsch Н. et al., 1993).

В эпидемиологических исследованиях установлено увеличение риска развития рака толстой кишки у людей, работающих по ночам в течение 15 или более лет (Schernhammer E.S. et al.,. 2003). Угнетение функции шишковидной железы (эпифиза) в условиях постоянного освещения способствует развитию опухолей. Отсутствие освещения угнетает канцерогенез в органах не только пищеварительной системы, но и других локализаций. При этом, применение мелатонина угнетает канцерогенез у животных, содержащихся при стандартном чередующемся или постоянном освещении (Анисимов В.Н., Виноградова И.А., 2006; Панченко A.B.. и др., 2008).

В мировой практике при изучении мелатонина выявлена тенденция положительного влияния этого гормона как элемента дополнительной терапии метастатических форм злокачественных опухолей различных локализаций. Так, при мета-анализе десяти рандомизированных исследований по применению мелатонина в лечении солидных опухолей у 643 пациентов показано снижение относительного риска смерти в течение 1 года до 0,66 (Mills Е., et al., 2005).

Представленные данные позволяют предположить возможность применения мелатонина, имеющего иммуностимулирующий, антиоксидантный и антиканцерогенный эффекты, для профилактики рецидивов злокачественных опухолей после радикального лечения. В настоящее время вопрос лечения больных с местно-распространенными формами рака с применением мелатонина изучен недостаточно, что и определяет актуальность проблемы и практическую значимость проведения настоящего исследования.

Цель исследования.

Оценка влияния мелатонина на динамику безрецидивной выживаемости больных раком желудка и толстой кишки.

Задачи исследования

1. Определить уровень экскреции с мочой 6-сульфатоксимелатонина (6-СОМТ) в темное и светлое время суток у больных, страдающих раком желудка и толстой кишки;

2. Проанализировать возрастные особенности экскреции 6-СОМТ у пациентов, страдающих раком желудка и толстой кишки;

3. Определить количественное содержание энтерохроматофинных клеток в слизистой оболочке ободочной кишки при раке толстой кишки и оценить его клиническое значение.

4. Произвести набор данных о лечении и безрецидивной выживаемости контрольной ретроспективной группы, радикально леченных в НИИ онкологии им. Н.Н.Петрова.

5. Произвести анализ безрецидивной выживаемости пациентов после радикального лечения по поводу рака желудка и рака толстой кишки, принимавших экзогенный мелатонин в течение первого года после радикальной операции, и сравнить с безрецидивной выживаемостью контрольной ретроспективной группы.

Научная новизна

Данная работа не имеет аналогов в отечественной литературе, так как изучение эффективности применения мелатонина как дополнительного агента к стандартному лечению при местнораспространенных формах рака органов желудочно-кишечного тракта не проводилось. Впервые показано снижение выработки эндогенного мелатонина у пациентов, страдающих

местнораспространенным раком органов ЖКТ, найдена зависимость между уровнем 6-СОМТ и частотой возникновения рецидивов. Обнаружена обратная зависимость между количественным содержанием энтерохроматофинных клеток в эпителии толстой кишки и частотой развития рецидивов колоректального рака.

Практическая значимость

Полученные данные обосновывают применение мелатонина для улучшения отдаленных результатов лечения больных раком желудочно-кишечного тракта.

Низкий уровень ночной экскреции 6-СОМТ у пациентов при раке желудка, а также низкое количественное содержание ЕС-клеток в слизистой оболочке ободочной кишки у пациентов при колоректальном раке являются факторами неблагоприятного прогноза соответствующих патологий и могут использоваться для определения тактики лечения.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Применение мелатонина в осеннее и весеннее время в дозе 3 мг/сутки увеличивает 2,5-годичную безрецидивную выживаемость пациентов, страдающих раком желудка и колоректальным раком.

2. Низкий уровень экскреции 6-СОМТ в ночные часы является неблагоприятным прогностическим фактором, отрицательно влияющим на вероятность возникновения рецидива рака желудка.

3. Низкое процентное содержание энтерохроматофинных клеток в эпителии толстой кишки отрицательно влияет на выживаемость больных, страдающих раком толстой кишки.

4. У пациентов, страдающих раком органов ЖКТ, резко нарушен суточный ритм экскреции 6-СОМТ.

Внедрение в практику

Результаты исследования внедрены в клиническую работу ФГБУ «Научно-исследовательского института им. Н.Н.Петрова» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Апробация исследования

Результаты работы были доложены и подверглись обсуждению на VIII Российской конференции по фундаментальной онкологии «Петровские чтения» Санкт-Петербург, ФГБУ «НИИ онкологии им. Н.Н.Петрова» Министерства Здравоохранения, 2012. На XIX Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» Москва, 2012; II Международном научно-образовательном форуме «Хирургия и онкология - 2012» Санкт-Петербург, 2012; VII Съезде онкологов и радиологов стран СНГ, Астана, 2012.

По теме диссертации опубликовано 8 работ, из них 3 статьи в журналах, рецензируемых ВАК.

Структура и объём работы.

Диссертация изложена на 114 страницах, документирована 10 таблицами и иллюстрирована 35 рисунками. Состоит из оглавления, списка сокращений, введения, обзора литературы (глава 1), описания материала и методов исследования (глава 2), изложения результатов исследования и их обсуждения (глава 3), заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя, содержащего 194 источника, в том числе 29 отечественных и 165 зарубежных авторов.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 История открытия мелатонина

В 1953 году A.B.Lerner - дерматолог из США, ведущий поиск причин витилиго, - выделил экстракт из эпифизов крупного рогатого скота, названный им мелатонином. Мелатонин вызывал обесцвечивание кожи лягушки при его нанесении на кожу. В 1958 году A.B.Lerner установил структуру мелатонина (Lerner A.B. et al., 1958). В 1974 году мелатонин был обнаружен в эпифизе крысы, в сетчатке и Гардериановой железе птиц (G.A.Bubenik et al., 1974).

Эра изучения экстрапинеального мелатонина начинается с обнаружения русскими учеными в 1974 году мелатонина в слизистой червеобразного отростка человека (Raikhlin N.T., Kvetnoy I.M., 1974). После выявления ключевых элементов синтеза мелатонина вне эпифиза был доказан факт экстрапинеальной выработки этого индольного гормона (Hong G.X., Pang S.F., 1995; Quay W.B, Ma Y.H., 1976).

Впервые о возможном применении мелатонина в онкологической практике было сообщено в 1969 году. В эксперименте на лабораторных животных был продемонстрирован положительный эффект применения мелатонина на примере экспериментального рака (Hamilton Т, 1969).

Позднее в клинической практике при использовании высоких доз мелатонина выявлено торможение роста опухолевой ткани в карциномах толстой кишки человека линии СаСо-2 (Petney ,1995).

1.2 Общая характеристика мелатонина

Мелатонин (К-ацетил-5-метокситриптамин) - 5-метокси-1Ч-ацетилированный дериват серотонина (Комаров Ф.И. и др., 2004). Основным местом синтеза мелатонин является эпифиз - нейроэндокринный орган человека и млекопитающих, обнаруживаемый у всех позвоночных животных.

Другим источником мелатонина являются клетки APUD-системы. Вырабатываемый ими мелатонин действует непосредственно в месте образования эндокринным, паракринным, эпикринным, нейрокринным и амфикринным путями. (Kvetnoy I.M. et al., 1997). Выработка так называемого «экстрапинеального мелатонина происходит в сетчатке глаза, слизистой оболочке и подслизистом слое ЖКТ, мозжечке, легких, печени, почках, надпочечниках, тимусе, щитовидной и поджелудочной железах, желчном пузыре, внутреннем ухе, яичниках, каротидном теле, плаценте, эндометрии, а также Гардериановой железе, редуцированной у человека и многих млекопитающих (Raikhlin N.T. et al., 1994, Kvetnoy I.M., 1999). Кроме того, мелатонин обнаружен в эозинофилах, тромбоцитах, клетках киллерах, гистиоцитах и в клетках эндотелия (Kvetnoy I.M., Yuzhakov V.V. 1994, 1995).

При сравнительном анализе содержания мелатонина в эпифизе и ЖКТ птиц и млекопитающих обнаружено, что содержание мелатонина в эпифизе в 400 раз ниже, чем в органах ЖКТ (Huether G. et al., 1992). Экстрапинеальный мелатонин синтезируется и накапливается клетками APUD-системы (APUD -amine precursor uptake decarboxylation. В настоящее время известно более 60 видов клеток APUD-системы, но основным источником мелатонина являются энтерохроматофинные клетки (ЕС-клетки), находящиеся в слизистой оболочке и подслизистом слое органов ЖКТ, бронхоальвеолярном эпителии, печени, почках, надпочечниках, яичниках, эндометрии, желчевыводящих протоках, внутреннем ухе (Кветной И.М., 1987; Осадчук М.А. и др., 1996). Наличие 5-гидрокситриптофана, серотонина, N-ацетилсеротонина в экстрактах слизистой кишечника подтверждает процесс синтеза мелатонина в ЕС-клетках (Raikhlin N.T. et al., 1978).

Синтез мелатонина эпифизом регулируется фотонами света и усиливается в темное время суток (Arendt J., 1996). При воздействии света на сетчатку глаза электри