На правах рукописи

ИВАНОВА АННА АЛЕКСАНДРОВНА

ВЛИЯНИЕ МОДИФИЦИРОВАННЫХ ВИТАМИНОВ

С АНТИОКСИДАНТНЫМ ДЕЙСТВИЕМ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ И ТОКСИЧНОСТЬ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ ТЕРАПИИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

14.00.14 Ц онкология

14.00.16 Ц патологическая физиология

Автореферат

Диссертации на соискание ученой степени

кандидата медицинских наук

Томск Ц 2009

Работа выполнена в Учреждении Российской Академии медицинских наук

НИИ онкологии Сибирского отделения РАМН

Научные руководители:

доктор биологических наук,

профессор Чердынцева Надежда Викторовна

кандидат биологических наук Иванов Владимир Владимирович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук, профессор,

заслуженный деятель науки РФ Удут Владимир Васильевич

доктор медицинских наук, профессор Кологривова Елена Николаевна

Ведущая организация:

ФГУ НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова, г. Санкт-Петербург

Защита состоится л___ _____________2009г. в ________ часов на заседании диссертационного совета Д 001.32.01 при НИИ онкологии СО РАМН

(634050, г. Томск, пер. Кооперативный, 5)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке НИИ онкологии СО РАМН

Автореферат разослан л_____ ___________________ 2009 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор медицинских наук, профессор Фролова И.Г.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы

В последние годы достигнуты определенные успехи в лечении больных со злокачественными новообразованиями, связанные с внедрением в клиническую практику новых противоопухолевых препаратов и схем их введения, созданием принципиально новых подходов на основе таргетных (специфически нацеленных на определенную мишень на клеточной мембране или в цитоплазме опухолевой клетки) препаратов (Imyanitov E.N., Hanson K.P., 2004; Sawyers C., 2004). Однако в подавляющем большинстве в качестве противоопухолевой терапии используется комплексное лечение, включающее химио-, радиотерапию и оперативное вмешательство. Химио- и лучевая терапия используются как в неоадъювантном режиме для перевода опухолевого процесса в операбельное состояние или возможности осуществления органосохранной операции, так и в адъювантном режиме с целью предотвращения рецидивирования и метастазирования (Семиглазов В.Ф. и др., 2003; Kautmann M. et al., 2006). Главным препятствием в достижении желаемого эффекта являются врожденная или приобретенная резистентность опухолей к лекарственным препаратам и лучевому воздействию, а также высокая токсичность этих воздействий, нередко ограничивающая проведение интенсивной противоопухолевой терапии (Богуш Т.А. и др., 2000; Жданова О.С. и др., 2005; Карпинская Н.П., Чубик М.В., 2006; King P., Perry M., 2001; Walker M., Ni O., 2007). Возникновение побочных эффектов при проведении химиотерапии и радиотерпии онкологических больных обусловлено самим принципом их повреждающего действия в основном на активно пролиферирующие клетки путем нарушения процессов деления или запуска апоптоза (Гольдберг В.Е. и др.,1999; Дарьялова С.Л., 2000; Гольдберг Е.Д. и др., 2001; Птушкин В.В., 2002; Поддубная И.В. и др., 2003; Удут Е.В. и др., 2008; Park S-J. et al., 2008; Chabner B.A., Roberts T.G., 2005). Поэтому эти виды противоопухолевого воздействия являются токсичными для систем, функционирование которых связано с высокой пролиферативной активностью клеток - костного мозга, иммунной системы, слизистых оболочек, детоксицирующих органов, таких как печень, почки, а также головного мозга и сердца (Богуш Т.А., Богуш Е.А. 1995; Кондратьев В.Б., Карасева Н.А., 2000; Поддубная И.В. и др., 2000; Heinrich E., Getoff N., 2000; Mackall C. et al, 1995; Sharma S. et al., 1999; Schwartz R., 2000). Побочное действие лекарственных препаратов и лучевой терапии, таким образом, связано с их низкой избирательностью, необходимостью поддерживать достаточно высокую терапевтическую дозу, длительностью лечения.

В структуре осложнений большинства цитостатических агентов основное место занимает супрессивное влияние на костномозговое кроветворение (Гольдберг В.Е. и др., 1999; Гольдберг Е.Д, Дыгай А.М., 2001; Гершанович М.Л. идр., 2001), гепатотоксичность, приводящая к снижению противоопухолевого эффекта и увеличению токсичности препаратов, метаболизирующихся в печени (Богуш Т.А., Богуш Е.А. 1995, Mackall C. et al, 1995). Одним из специфических осложнений противоопухолевой терапии является нейротоксичность, которая характерна для производных платины (цисплатин), таксанов (паклитаксел), метотрексата (Кондратьев В.Б., Карасева Н.А., 2000; Поддубная И.В. и др., 2000, Walker M., Ni O., 2007), а также широко используемых в настоящее время целого ряда радиосенсибилизаторов (Барсуков Ю.А. и др., 2005; Heinrich E., Getoff N., 2000). При этом установлено, что снижение дозы препарата или дозы облучения вызывает также и снижение терапевтического эффекта, однако на токсичность практически не влияет (Богуш Т.А. и др., 2000). При использовании комбинации 2-х и более препаратов с целью повышения эффективности лечения токсичность полихимиотерапии возрастает (Переводчикова Н.И., Горбунова В.А., 2001; Дельгадо Ф.Г., 2002; Баранова О.Ю. и др., 2003; Богданов А.Н. и др., 2004). Достижение максимальной терапевтической эффективности цитостатических методов лечения злокачественных опухолей может быть связано с использованием новых средств, блокирующих или замедляющих развитие токсических повреждений, но не снижающих противоопухолевых свойств цитостатиков (Богуш Т.А. и др., 2000; Гольдберг Е.Д., Зуева Е.П., 2000; Немцова Е.Р. и др., 2003; Птушкин В.В., 2004). Все это делает актуальным разработку средств и способов снижения токсического действия специфического противоопухолевого лечения и защиты жизненно важных органов и тканей, способствующих высокой эффективности цитостатической терапии.

Основным механизмом повреждающего действия на нормальные клетки и ткани при химиотерапии и лучевом воздействии является избыточное накопление активных форм кислорода в результате активации микросомального окисления и радиолиза воды соответственно (Меньщикова Е.Б. и др., 2006). Следствием этого является повреждение функционирования системы антиоксидантной защиты (включая ее ферментативное и неферментативное звенья), нарушение иммунологических механизмов, участие которых также чрезвычайно важно в процессах детоксикации и регуляции гемопоэза (Якубовская Р.И., 2002; Aboud M. et al., 1993; Hung K. et al., 1998; Sharma S. et al., 1999).

В процессе решения данной задачи было разработано и обосновано применение большого числа различных модифицирующих воздействий, направленных на снижение токсичности и/или усиление терапевтического эффекта малотоксичных доз цитостатических и лучевых воздействий (Deng G., 2005; Kontogiorgis А.С., 2005). Среди средств, предупреждающих повреждение нормальных тканей, достаточно широко представлены природные соединения (церулоплазмин, лактоферрин), колониестимулирующие факторы (ленограстим, филграстим, молграмостим, пегфилграстим, эритропоэтин) (Bauvet F. et al., 2008), тиоловые соединения (амифостин) (Богуш Т.А. и др., 2000; Немцова Е.Р. и др., 2003; Stolarska M. et al., 2006; Batista C.K.L. et al., 2007). Однако узкая направленность действия корректоров токсичности, наличие побочных эффектов или высокая стоимость ограничивают их применение (Птушкин В.В., 2004; Машковский М.Д., 2007; Othieno-Abinya N.A. et al., 2007). В качестве сопровождения химиотерапии достаточно широко используются природные антиоксиданты с неферментативным действием, в частности, -токоферол и аскорбиновая кислота (Меньщикова Е.Б. и др., 2006; Немцова Е.Р. и др., 2003; Птушкин В.В., 2002; Бишоп Д.М., 1991; Fang Y-Z., et al, 2002). Показано, что защитные эффекты антиоксидантов в определенной мере селективны для нормальных клеток и могут уменьшать токсичность противоопухолевого лечения без снижения эффективности. Более того, есть данные, что антиоксиданты могут способствовать повышению эффективности химио- и лучевых воздействий (Nair C. C. K., 2001; Prasad K., 2004).

Однако, есть литературные данные о том, что антиоксиданты могут защищать и раковые клетки, снижая тем самым эффективность противоопухолевой терапии (D'Andrea G.M., 2005). Аскорбиновая кислота имеет ряд недостатков: во-первых, это достаточно нестабильное соединение, которое разрушается под действием тепла, света, ионов тяжелых металлов и при нейтральном значении pH (Птушкин В.В., 2002), и, во-вторых, способное становиться мощным прооксидантом в присутствии ионов железа или меди, что особенно нежелательно и даже опасно в клинической ситуации (Clement M.V. et al., 2001; Lesperance M.L. et al., 2002; Song J.H. et al., 2003; D'Andrea G.M., 2005; Chen Q. et al. 2008). Кроме того, липофильные свойства витамина Е (-токоферола), которые обеспечивают его тропность к липидному слою клеточных мембран, существенно ограничивают радиус его действия в живой клетке, не позволяя проявлять активность в водной фазе (Brigelius-Flohe R. et al., 2002).

В последние годы создан ряд новых форм витаминов-антиоксидантов путем модификации их структуры, приводящей к изменению свойств по сравнению с указанными природными витаминами (Петрова Г.В., Донченко Г.В., 2005; Austria R. et al., 1997; Kunitsa N.I. et al., 1993; Yamamoto I. et al., 1990). Японскими учеными разработаны и изучаются оригинальные модифицированные антиоксиданты - гликозид витамина С (2-O - ЦD-глюкопиранозил-L-аскорбиновая кислота) (Fujinami Y. et al., 2001; Kumano Y. et al., 1998) и гликозид витамина Е (2-(-D-глюкопиранозил) метил-2,5,7,8-тетраметилхроман-6-ол) (Murase H. et al., 1997). Благодаря наличию глюкозы в своей структуре гликозид витамина Е (tocopherol monoglucosid - TMG) приобретает способность растворяться в воде (>1х103 мг/мл) и проявлять антирадикальную активность не только в липидной фазе биологических мембран, но и в цитоплазме клеток, в отличие от его прототипа -токоферола (Murase H. et al., 1998).

Экспериментальные исследования показали, что гликозид витамина С (ascorbic acid glucoside - AAG) in vitro проявляет меньшую цитотоксичность в высоких концентрациях, чем аскорбиновая кислота (Fujinami Y. et al., 2001; Muto N., Nakamura T., 1990). Кроме того, AAG более стабилен и обеспечивает накопление аскорбиновой кислоты в организме в более высоких концентрациях и, таким образом, может оказывать более выраженный защитный эффект. Одним из основных отличий в механизме антиоксидантного действия AAG по сравнению с аскорбиновой кислотой является то, что он обладает выраженным инактивирующим эффектом по отношению к высокореактивному ОН- радикалу. Это обусловлено тем, что образующиеся при взаимодействии AAG с ОН- радикалом аддукты обладают более низкой способностью к генерации АФК, в отличие от немодифицированного витамина (Mathew D. et al., 2007; Rajagopalan R. et al., 2002; El-Nahas S.M. et al., 1993).

Японскими и индийскими исследователями получены данные о том, что TMG оказывает радиопротекторное действие, эффективно защищает ДНК нормальных клеток от повреждающего действия -излучения, а также защищает нормальные ткани при действии -излучения у мышей опухоленосителей, не снижая его противоопухолевой эффективности (Satiamitra et al., 2001, 2003; Shimanskaya et al., 2001; Nair et al, 2004; Salvi V.P. et al., 2001).

Показано, что AAG защищает ткань печени от повреждающего действия гамма-излучения в эксперименте (Mathew et al, 2007), а в клинических условиях при применении до облучения у больных со злокачественными новообразованиями существенно снижает проявление таких побочных эффектов радиотерапии как тошнота и диарея (Koizumi et al., 2005).

Все вышесказанное делает целесообразным исследование эффективности названных соединений в защите жизнедеятельности и обеспечении полноценного функционирования критических органов и тканей, повреждаемых при цитостатической терапии, и механизмов действия с целью патогенетического обоснования их использования в качестве сопровождающей терапии на фоне комплексного противоопухолевого лечения. Чрезвычайно важной является проблема улучшения качества жизни онкологических больных, получающих цитостатическое лечение, за счет снижения побочных токсических реакций (Чойнзонов Е.Л. и др., 2008). При этом важное значение может иметь аспект повышения эффективности противоопухолевой терапии под влиянием антиоксидантных агентов, которые по механизму действия являются модификаторами биологических реакций и способны регулировать взаимоотношение опухоли и организма, особенно в условиях специфической антибластомной терапии (Якубовская Р.И., 2000; Rozenberg, 1999; Schrimacher P. et al., 2001; Zitvogel L., Kroemer G., 2008).

Цель исследования: изучить влияние гликозида витамина С и гликозида витамина Е на эффективность и токсические эффекты химиотерапии и лучевого воздействия и выявить механизмы их действия.

Задачи исследования:

1. Изучить способность гликозидов витамина С и витамина Е повышать противоопухолевую и антиметастатическую эффективность циклофосфана у мышей с перевиваемой опухолью карциномой легких Льюис (LLC).
2. Исследовать влияние модифицированных витаминов на показатели системы иммунитета в условиях иммунодепрессии, вызванной введением противоопухолевого цитостатика циклофосфана в высокой дозе.
3. Оценить способность гликозидов витамина С и витамина Е снижать нейротоксичность, индуцированную химиопрепаратами.
4. Изучить влияние гликозидов витамина С и витамина Е на показатели гемопоэза у мышей после рентгеновского облучения в сублетальной дозе.
5. Исследовать защитный эффект гликозида витамина С на пролиферативную активность клеток селезенки мышей при действии гамма-излучения.
6. Оценить участие системы глутатиона в защитном действии гликозида аскорбиновой кислоты в условиях окислительного стресса, индуцированного действием радиации и химиотерапии.

Научная новизна

В экспериментальных исследованиях установлено, что модифицированные витамины: гликозид витамина С и гликозид витамина Е, в сравнении с аскорбиновой кислотой и альфа-токоферолом, оказывают более выраженное действие на повышение эффективности и снижение токсичности противоопухолевой терапии.

Впервые показана способность гликозидов витамина С и витамина Е повышать эффективность цитостатической терапии экспериментальных опухолей. Установлено, что введение AAG или TMG потенцирует антиметастатическое действие циклофосфана в низких терапевтических дозах.