Автореферат и диссертация по ветеринарии (16.00.02) на тему:Роль лекарственных растений в коррекции обмена веществ и роста асцитной карциномы Эрлиха у мышей

61' 9в~3/736~€

САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ИМ. Н.И.ВАВИЛОВА Институт ветеринарной медицины и биотехнологии

На правах рукописи

БУРШИНА СВЕТЛАНА НИКОЛАЕВНА

УДК 616.006:612.015:615.3:599.3

РОЛЬ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ В КОРРЕКЦИИ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ И РОСТА АСЦИТНОЙ КАРЦИНОМЫ ЭРЛИХА У МЫШЕЙ

16.00.02. - патология, онкология и морфология животных

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор медицинских наук, профессор БЛИНОВ В .А.

Саратов -1999

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ................................................................................................................3

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА В ОПУХОЛЕВОМ ОРГАНИЗМЕ И СПОСОБЫ ЕГО КОРРЕКЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ).......7

1.1. Некоторые современные сведения об изменениях метаболизма в опухолевом организме..........................................7

1.2. Изменения роста и развития опухоли под влиянием лекарственных средств.................................................................16

1.2.1. Химиотерапевтические препараты...........................................16

1.2.2. Лекарственные растительные средства....................................21

ГЛАВА II. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ..............................34

ГЛАВА III. ИЗМЕНЕНИЕ НЕКОТОРЫХ ПАРАМЕТРОВ РОСТА

АСЦИТНОЙ КАРЦИНОМЫ ЭРЛИХА ПОД ВЛИЯНИЕМ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ......................................................44

3.1. Физико-химическая характеристика растений и

их влияние на организм мышей.................................................44

3.2. Влияние лекарственных растений на рост асцитной карциномы Эр лиха.......................................................................52

ГЛАВА IV. ИЗМЕНЕНИЕ БЕЖОВО-АЗОТИСТОГО ОБМЕНА У ЗДОРОВЫХ И ОПУХОЛЕВЫХ МЫШЕЙ

ПОД ВЛИЯНИЕМ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ....................74

ГЛАВА V. ВЛИЯНИЕ ЛЕКАРСТВЕННЫХ РАСТЕНИЙ НА ОБМЕН

УГЛЕВОДОВ У ЗДОРОВЫХ И ОПУХОЛЕВЫХ МЫШЕЙ..........89

ГЛАВА VI. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ....................................................114

ВЫВОДЫ................................................................................................................124

ЛИТЕРАТУРА........................................................................................................126

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Злокачественные новообразования - одна из основных причин смертности в большинстве стран мира; в общей структуре летальности она составляет до 15-20%. По данным ВОЗ заболеваемость различными опухолями колеблется от 150 до 400 случаев на 100 тыс. населения. Широко распространены опухоли и среди животных. Так, у собак они развиваются с частотой 1:20, кошек - 1:100, лошадей - 1:1000 и свиней 1:40000. У крупного рогатого скота и птиц наиболее часто встречаются лейкозы, которые иногда принимают характер эпи.зрошй. Среди овец нередко регистрируются опухоли печени и лимфосаркомы, у свиней - рак почек [8, 83, 144].

Однако, несмотря на важность этой проблемы, лечение злокачественных новообразований все еще разработано недостаточно. Действительно, даже комплексное (химиотерапевтическое, хирургическое, рентгенорадиологическое и др.) лечение опухолей нередко оказывается неэффективным, особенно в терминальных стадиях. Исходя из этого поиск новых лекарственных средств для терапии опухолевой болезни является весьма актуальной проблемой.

В настоящее время достигнуты существенные успехи в химиотерапевти-ческом лечении опухолей. Однако применение лекарственных средств синтетического генеза зачастую приводит к жизненно опасным побочным реакциям, резко нарушает обмен веществ, вызывает интоксикацию организма [114, 135, 136]. В этом отношении лекарственные средства растительного происхождения обладают весьма важными преимуществами. Они имеют широкий спектр действия, практически не токсичны, хорошо переносятся больными, обладают позитивным психотропным эффектом, в основном не имеют побочного действия, более доступны и т.д. Растительные лекарственные средства можно применять длительно, при этом привыкания к ним и кумуляции, как правило, не наступает [24, 203]. Надо подчеркнуть, что наиболее высокоэффективные противоопухолевые препараты (колхицин, колхамин, винбластин, винкристин, это- и тенипо-

зид) были получены из лекарственного сырья растительного происхождения [91].

Недостаточная эффективность лечения злокачественных новообразований лекарственными веществами, в том числе растительными, может быть обусловлена тем, что их поиск, а затем и применение не базируется на патогенетических изменениях, происходящих в опухолевом организме. Для большинства из них неизвестны интимные механизмы действия, что необходимо для адекватного лечения, подбора оптимальных доз и сроков применения. Между тем, как это установлено в последнее время, для клеток злокачественных новообразований и пораженного ими организма характерны существенные особенности метаболизма [147, 150], воздействуя на которые можно прервать или ослабить системное действие опухоли и добиться более высокой эффективности лечения.

Цель исследования состояла в выяснении особенностей метаболизма, оценке влияния лекарственных растений антибластоматозного действия и составленного на их основе сбора на обмен веществ, рост и развитие у мышей ас-цитной карциномы Эрлиха.

Исходя из поставленной цели нами были выдвинуты следующие задачи:

1) выявить особенности изменений некоторых показателей азотистого, углеводного обмена, глюконеогенеза как процесса, у мышей с асцитной карциномой Эрлиха (АКЭ);

2) оценить влияние донника лекарственного, календулы лекарственной, крапивы двудомной, полыни горькой и чистотела большого, а также составленного из них сбора «Неоплант» на сдвиги метаболизма здоровых мышей;

3) изучить влияние указанных лекарственных растений и сбора «Неоплант» на рост и развитие перевивной асцитной карциномы Эрлиха у мышей;

4) изучить параллели и взаимосвязи азотистого, углеводного обмена, глюконеогенеза как процесса, со степенью роста и развития перевивной асцитной

карциномы Эрлиха у мышей под влиянием лекарственных растений и сбора «Неоплант»

Научная новизна. Впервые детально изучено влияние настоев донника лекарственного, календулы лекарственной, крапивы двудомной, полыни горькой и чистотела большого на различные стороны метаболизма здоровых мышей и мышей с асцитной карциномой Эрлиха. В результате установлена зависимость характера и степени изменений обмена веществ у мышей с АКЭ от вида растений и вводимой дозы. Показана реальная возможность коррекции метаболизма опухоленосителей с помощью лекарственных растений, что прямо коррелирует с улучшением общего состояния и приводит к существенному увеличению продолжительности жизни подопытных животных. Впервые рекомендованы методы дополнительной физико-химической оценки настоев растений. Это позволило более дифференцированно оценивать их влияние на функциональные системы организма. Исходя из этих видоспецифических свойств отдельных лекарственных растений и особенностей их метаболического влияния на организм составлен 5-компонентный растительный сбор «Неоплант», позволяющий более тонко и направленно коррегировать отклонения обмена веществ у опухоленосителей.

Теоретическая и практическая значимость. Детально изучено влияние асцитной карциномы Эрлиха на скорость глюконеогенеза, прирост глюкозы глюконеогенного генеза, изменение толерантности периферических тканей к глюкозе у мышей-опухоленосителей. Комплексное изучение углеводного, а также белково-азотистого обмена и изменение активности в крови некоторых ферментов, открывает перспективы дальнейшего изучения патогенеза опухолей и разработки на этой патогенетической основе более эффективного лечения.

Использованные нами новые методы физико-химического анализа настоев растений позволяют адекватно и направленно на основе их биологической ак-

тивности осуществить подбор растений при составлении противоопухолевых сборов.

Впервые, на основе комплексного и многопланового исследования установлено, что настои донника, календулы, крапивы, полыни и чистотела обладают явно выраженным противоопухолевым действием. Эти настои увеличивали продолжительность жизни подопытных животных, уменьшали у них объем асцита и число раковых клеток в нем, показали высокий процент торможения роста опухоли и индекс эффективности лечения.

Впервые на основе тщательно проведенных экспериментальных исследований предложен 5-компонентный растительный сбор «Неоплант», обладающий существенной противоопухолевой активностью и позитивным коррелирующим влиянием на обмен веществ у мышей с асцитной карциномой Эрлиха.

ГЛАВА I. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА В ОПУХОЛЕВОМ ОРГАНИЗМЕ И СПОСОБЫ ЕГО КОРРЕКЦИИ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Некоторые современные сведения об изменениях метаболизма в опухолевом организме

Возникновение и развитие злокачественных новообразований приводит к глубоким изменениям гомеостаза [12, 33, 43, 47, 53, 76, 79, 182], что в первую очередь обусловлено системным действием опухоли [148] и в обобщенном виде представлено на рис. 1. Как видно, важнейшей причиной расстройства внутрен- / ней среды организма является успешная конкуренция опухоли с его тканями за жизненно необходимые метаболиты. Инструментом этого служит способность злокачественной опухоли действовать как «ловушка глюкозы» и вызывать в организме постоянную тенденцию к гипогликемии со всеми вытекающими последствиями. Действительно, опухоль создает мощный вакуум для глюкозы в месте своей локализации, который возникает из-за способности раковых клеток потреблять глюкозу со скоростью существенно более высокой, чем нормальные клетки. В результате в опухоли и окружающей среде постоянно поддерживается очень низкий уровень глюкозы [121, 152]. Эта глюкоза, непрерывно насасываемая подобным своеобразным механизмом, обеспечивает не только энергетику, но и интенсивность биосинтетических процессов в опухолевых клетках [28, 32, 96, 189, 192].

Примеров действия опухоли как «ловушки глюкозы» в условиях эксперимента и клиники можно привести множество [26, 140, 153]. Приведем лишь один из них. В.А.Блиновым [23] установлено, что если у здоровых кроликов натощак уровень глюкозы в крови был равен 3,54±0,19 ммоль/л, то через 10, 20 и 30 дней после интратестикулярной перевивки им карциномы Брауна-Пирс он

Гипофункция инсулярного аппарата

Ослабление чувствительности к инсулину

симпатико-адреналовая система

стимулирует

катехс

ламин

мобилизация липидов, гиперлипидемия

жирные кислоты

окисление тканями

Гипогликемическое давление опухоли (хронический стрес-сорный фактор)

опухоль-

жирные кислоты

иммунодепрессии

синтез фибриногена в печени

катаболизм белков мышц

мышечная дистрофия

нарушенный синтез белков мышц

глюкоза

нормогликемия

гипогликемия

Рис.1. Общая схема взаимосвязей расстройств гомеостаза в опухолевом организме (по В.С.Шапоту, 1983)

соответственно снижался до 3,26±0,16, 2,28±0,25 и 2,11±0,16 ммоль/л. Уменьшение содержания глюкозы в крови у опухоленосителей находилось в обратной зависимости от увеличения общей площади распространения опухолевых узлов - к 10-30 дням она возрастала соответственно до 25,1±2,4, 58,9±8,8 и 93,8±4,0 усл. ед. Иными словами, была обнаружена прямая корреляция между размерами опухоли и снижением содержания глюкозы в крови у кроликов с карциномой Брауна-Пирс.

Гипогликемическое действие опухоли вызывает напряжение различных компенсаторно-приспособительных механизмов организма-хозяина. Это, с одной стороны, позволяет несколько восполнять убыль глюкозы, поглощаемой опухолью, а с другой стороны, смягчать последствия ее недостатка. Как известно, одним из основных резервов, стабилизирующих уровень глюкозы в крови, служит гликоген печени и мышц. Установлено, что в опухолевом организме печень значительно обеднена гликогеном. Зависимость содержания гликогена в этом органе от интенсивности роста опухоли зарегистрирована для асцитной гепатомы Зайделя, гепатом Г-27, карциномы Брауна-Пирс, саркомы 180, печени крупного рогатого скота с лейкозами и онкологических больных [52, 59, 74, 140, 158]. Так, уровень гликогена в печени у крыс с опухолью, индуцированной однократным введением 9,10-диметил-1,2-бензантрацена к 7 дню составлял лишь 78% контроля. У крыс с быстрорастущей асцитной гепа-томой Зайделя к 5-му дню после перевивки содержание гликогена в печени уменьшилось на 90%. Кроме того, установлена прямая зависимость между скоростью роста опухоли и количеством гликогена в органах и тканях. Так, у здоровых кроликов содержание гликогена в печени и мышах было 2,96±0,44 и 0,310±0,053 г%, по мере роста неоплазмы оно резко снижалось, составляя на 10, 20 и 30 дни развития карциномы Брауна-Пирс соответственно в печени 0,84±0,34, 0,81±0,14 и 0,16±0,05 г%, а в мышах - 0,333 и 0,031-0,062 г%, полностью исчезая к 30 дню эксперимента [22].

Итак, развитие неоплазмы приводит к значительному истощению запасов гликогена в органах и тканях опухоленосителя. В такой ситуации можно было предположить, что только гликогенолиз как механизм, призванный поддерживать нормогликемию, окажется недостаточным. Действительно, показано, что в опухолевом организме повышается порог чувствительности периферических тканей к углеводам, развивается относительная гипоинсулинемия, возникает дисбаланс в эндокринной системе в сторону преобладания гормонов катаболи-ческого действия, увеличивается содержание неуглеводных предшественников глюкозы и т.д. Иными словами, под влиянием опухоли возникают условия для усиления глюконеогенеза - процесса, интегрирующего обмен белков, жиров, углеводов и являющегося более мощным источником глюкозы, чем гликогенолиз [22, 23,26, 159].

Показано, например, что у здоровых людей, голодавших в течение суток, образуется в среднем 161 мг/кг глюкозы, причем из лактата - 12-20% глюкозы. У онкологических больных при тех же самых условиях синтезируется в среднем 212 мг/кг глюкозы, а за счет рециклизации лактата - приблизительно 23% глюкозы. В тщательно проведенных экспериментах [23, 154] было установлено, что у мышей с саркомой Крокер нормогликемия поддерживается за счет глюконеогенеза, более интенсивного, чем у здоровых мышей. Аналогичная взаимосвязь гликемии и глюконеогенеза наблюдалась у мышей с гепатомой 22 и у крыс с гепатомой Зайделя [148].

Однако, такая коррелятивная связь этих двух процессов характерна не для всех видов опухолей. Так, прогрессирующая гипогликемия у мышей с асцит-ной карциномой Эрлиха (АКЭ) является следствием нестимулированного глюконеогенеза. Это-иоказано, в частности, при изучении скорости синтеза глюкозы из глицина и тирозина у мышей с АКЭ [23, 148]. Следовательно, возможно как минимум два метаболических ответа организма-хозяина на системное действие опухоли. У одних животных (мыши с карциномой Крокера, гепатомой LLA, карциномой 755, крысы с гепатомой Зайделя), несмотря на влияние опу-

холи как мощного гипогликемического фактора, за счет резкой стимуляции скорости глюконеогенеза в печени и корковом слое почек, все время после перевивки поддерживается нормогликемия. У других же животных (мыши с АКЭ, кролики с карциномой Брауна-Пирс) развитие опухоли приводит к глубокой гипогликемии. У таких опухоленосителей скорость глюконеогенеза резко ослаблена, что, видимо, связано с повышением порога чувствительности тканей печени к действию гормонов, в частности, глюкокортикоидов, индуцирующих гликогенез, глюконеогенез и гликогенонеогенез. Кроме того, отмечается, что у опухоленосителей снижается толерантность периферических тканей к глюкозе. В свою очередь, развивающаяся гипогликемия служит недостаточно сильным стимулом для того, чтобы привести в действие сложную цепь процессов, способных обеспечить поддержание нормогликемии [22, 148, 156]. Однако, эти сложные взаимосвязи изучены весьма недостаточно.

Гликогенолиз и усиленный глюконеогенез, казалось бы, компенсируют неблагоприятные последствия все возрастающие потребности растущей опухоли к глюкозе. Однако такого рода компенсация имеет и вторую, негативную для организма, сторону. Так, избыточная продукция глюкокортикоидов, как основных гормонов, усиливающих скорость синтеза глюкозы из неуглеводных соединений, сопровождается распадом белков лимфоидной ткани (селезенки, тимуса и лимфоцитов), оказывает иммунодепрессивное действие, а использование больших количеств аминокислот для процессов глюконеогенеза ограничивает возможность тканей направленно синтезировать собственные белки, что ведет к дистрофии и значительному дисбалансу азотистых соединений [17, 142, 153,154].

В самом деле, у 30-100% больных со злокачественными новообразованиями развивается отрицательный азотистый баланс [18, 142]. Особенно глубокие нарушения в азотистом обмене проявляются у онкологических больных в терминальной стадии и послеоперационном периоде. Так, в частности, у больных при раке желудка и пищевода после операции резко усиливалась печеночная

недостаточность, снижалось содержание белка и резко увеличивалась концентрация мочевины в сыворотке крови [18]. Гипопротеинемия и уменьшение содержания триптофана в �