Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по медицине  

На правах рукописи

Погорелова Юлия Александровна

ИЗМЕНЕНИЕ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИПОФИЗА И СТРУКТУР МОЗГА КРЫС В ДИНАМИКЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ ЛЕГКОГО

14.01.12Ц онкология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата биологических наук

Ростов-на-Дону - 2012

РАБОТА ВЫПОЛНЕНА В ФЕДЕРАЛЬНОМ ГОСУДАРСТВЕННОМ БЮДЖЕТНОМ УЧРЕЖДЕНИИРОСТОВСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТМИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ РОССИИ

(директор - д.м.н., профессор О.И. Кит)

Научный руководитель:        д.б.н., профессор

Франциянц Елена Михайловна

Официальные оппоненты:        Горошинская Ирина  Александровна

д.б.н., профессор ФГБУ Ростовский

научно-исследовательский онкологический

институт Минздравсоцразвития России,

руководитель биохимической лаборатории

Шурыгина Эльвина Александровна

к.м.н., ГБОУ ВПО  Ростовский государственный  медицинский  университет Минздравсоцразвития России,

ассистент кафедры онкологии

Ведущая организация:  ГБОУ ВПО Кубанский государственный медицинский университет Минздравсоцразвития России        

Защита диссертации состоится л_______________2012г. в ____ часов на заседании совета по  защите  докторских и кандидатских диссертаций  Д 208.083.01 при Федеральном государственном бюджетном учреждении Ростовский научно-исследовательский онкологический институт Минздравсоцразвития России (344037, г.Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБУ Ростовский научно-исследовательский онкологический институт Минздравсоцразвития России.

Автореферат разослан л____________________2012 г.

Учёный секретарь совета по защите
докторских и кандидатских диссертаций,
д.м.н., профессор        В.В. Позднякова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность вопроса: Метастазирование злокачественных опухолей является основной причиной смерти онкологических больных и одной из важных проблем клинической онкологии. Наиболее часто отдалённые метастазы злокачественных опухолей локализуются в легких - от 6 до 30%. Для некоторых локализаций (саркомы мягких тканей, рак почки, хорионэпителиома матки) легкие являются наиболее частойамишенью иав 60-70% случаев остаются единственным местом отдаленных метастазов (Чиссов В.И. и соавт., 2009). Лёгкие играют роль первичного фильтра для тех органов и тканей, из которых венозная кровь поступает непосредственно в систему верхней и нижней полой вены (Матвеев В.Б. и соавт., 2003).

Метастатическое поражение легочной ткани происходит в результате распространения болезни из места её локального проявления путём гематогенного (саркомы, меланома, опухоли области головы иашеи, рак надпочечников, почек, матки, яичек, яичников), лимфогенного (опухоли легких, молочной железы, желудка, прямой кишки, поджелудочной железы) и бронхогенного метастазирования.

Злокачественные опухоли различных органов метастазируют в легкие с неодинаковой частотой. Выявляются метастатические опухоли легких либо в процессе обследования по поводу предполагаемого опухолевого заболевания, либо на разных этапах лечения злокачественного новообразования (Чиссов В.И. и соавт., 2009). Раннее выявление и прогнозирование метастатических опухолей возможно лишь при глубоком знании патогенеза развития опухолевого заболевания.

Основные функции организма регулируются гипоталамо-гипофизарно-органными осями. Злокачественная опухоль является мощным дезорганизатором гомеостаза организма, а опухолевый процесс сопровождается совокупностью  паранеопластических  нарушений, связанных, в том числе и с изменением  метаболических  процессов мозга (Балицкий К.П., Шмалько Ю.П., 1987). В настоящее время не установлено что первично - возникновение опухолевого процесса или нарушение иерархических функций в регуляции гомеостаза организма.

Проблема взаимосвязи нервной системы и злокачественного роста, интенсивно разрабатываемая в 50-е годы прошлого столетия, уже к концу 20-го века и  началу следующего века осталась в центре внимания только нескольких научных школ (Терещенко И.П., Кашулина А.П., 1983; Балицкий и соавт., 1991; Протасова Т.П., 2007). При этом изучение вопросов изменения функциональной и метаболической активности мозга при метастазировании злокачественных опухолей занимало далеко не ведущее место. 

Известно, что для нормального функционирования мозга наиболее важным моментом является передача нервного импульса, в осуществлении которого непосредственное участие принимает гормональная и моноаминергическая системы мозга и, в частности, биогенные амины, ферменты их дезаминирующие и гормоны гипоталамо-гипофизарной системы. В результате  превращения биогенных аминов в центральной нервной системе и периферических тканях выделяются вещества, способные оказывать влияние на активность ферментов и запускать процессы перекисного окисления (МедведеваА.аЕ., ГоркинаВ.аЗ., 1991). Образование активированных кислородных метаболитов является неотъемлемым атрибутом функционирования нервных клеток в организмах человека и животных (Меньщикова Е.Б. исоавт., 2006). Активные формы кислорода опосредуют трансдукцию разнообразных сигналов, реализуя как феномены нейропластичности, так и связанную с окислительным стрессом смерть нейронов (Finkel T., 2000; Forman H.J.et.al., 2002; Knapp L.T., Klann E., 2002).

В этом аспекте интерес представляет изучение взаимодействия между антиокислительными и медиаторными системами мозга на разных этапах канцерогенеза, опухолевого роста и противоопухолевого воздействия.

Известно, что генез многих патологических процессов сопровождается активацией окислительного стресса и нарушением метаболических процессов на разных функциональных уровнях организма (Ашмарин И.П., 2001). Имеются исследования, показавшие, что неспецифическим механизмом, отвечающим за развитие нарушений в деятельности мозга при некоторых патологических процессах, в частности, инфаркте миокарда, является интенсификация свободнорадикальных процессов  (Зенков Н.К. и соавт., 2001; Ланкин В.З. и соавт., 2004; Иванченко Д.Н., 2006; Кошелева О.Н., 2009).

Очевидно, в ответ на системное дезинтегрирующее влияние опухоли необходимо формировать интегральный ответ организма, включающий не только использование современных высокоэффективных технологий ликвидации опухолевого очага, но и поиск средств его физиологической реабилитации. В настоящее время нет полного, экспериментально подтвержденного обоснования применения физических факторов в онкологии, особенно в плане их воздействия на неспецифическую и противоопухолевую резистентность организма (Беркутова А.М. и соавт., 2000). Разработка информационно-волновых технологий, основанных на использовании в онкологии физических факторов электромагнитной природы (от низкочастотных слабоинтенсивных полей до КВЧ-оптического, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов), влияющих как на опухоль, так и на организм в целом, относится к перспективным направлениям биологической медицины (Шихлярова А.И., 2000; Сидоренко Ю.С., 2002; Чилингарянц С.Г., 2005).

Целью настоящей работы явилось изучение некоторых параметров гомеостаза мозга и нижнего мозгового придатка при развитии и росте перевивных и индуцированных экспериментальных опухолей в легком и противоопухолевом воздействии.

Для достижения поставленной цели сформулирован ряд задач:

  1. Изучить  динамику свободнорадикальных процессов в ткани органа-мишени, структур мозга и гипофиза крыс обоего пола на этапах моделирования метастатического процесса  в легком.
  2. Исследовать  состояние аминергической системы структур мозга и гипофиза  крыс обоего пола в динамике роста перевитой в легкое злокачественной опухоли.
  3. Изучить гормональный гомеостаз ткани легкого и гипофиза крыс обоего пола на этапах роста перевитой в легкое злокачественной опухоли.
  4. Исследовать состояние метаболических процессов мозга крыс на этапах роста индуцированного канцерогенеза в легком.
  5. Изучить сочетанное воздействие сверхнизкочастотных магнитных полей (СНЧМП) и СКЭНАР-терапии на состояние перевитой в легкое злокачественной опухоли и метаболические процессы в гипофизе для доказательства патогенетической значимости изучаемых параметров.

Новизна исследований

  • Впервые изучены основные метаболические процессы - нейромедиаторные и свободнорадикальные в структурах  мозга экспериментальных животных на ранних этапах роста перевитых в легкое и индуцированных в легком злокачественных опухолей. Было показано, что на стадии срочной адаптации к трансплантационному стрессу усиление антирадикальной защиты обеспечивалось в основном за счет  низкомолекулярных соединений - витаминами А и Е, а при долгосрочной - антиокислительными ферментами. Срыв адаптации характеризовался накоплением первичных и вторичных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и снижением активности обоих звеньев антирадикальной защиты, что имело место у самцов  через 5 недель от момента начала моделирования метастатического процесса.
  • Впервые в динамике  роста экспериментальных метастатических опухолей в легком изучено состояние нейрогормонального статуса и активность процессов ПОЛ в нижнем мозговом придатке - гипофизе. Впервые показано, что комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс.
  • Впервые дан сравнительный анализ изменений исследуемых процессов, обусловленных противоопухолевым сочетанным воздействием магнитных полей сверхнизкочастотного диапазона и СКЭНАРа, доказавший патогенетическую значимость нарушения в системах ПОЛ-антиоксиданты и про-антистрессорные нейромедиаторы в структурах мозга экспериментальных животных с перевитыми в легкое злокачественными опухолями.
  • Доказано,  что основным механизмом центрального действия магнитных полей сверхнизкочастотного диапазона  в сочетании с локальным воздействием на опухолевый очаг СКЭНАРа является смещение адаптивных механизмов организма-опухоленосителя в сторону преобладания стресс-лимитирующих метаболических реакций над стресс-реализующими.

Практическая значимость

  • Полученные результаты являются экспериментальным обоснованием возможности разработки новых методов профилактики стрессорного поражения ЦНС при злокачественном росте.
  • Необходимость дополнения традиционных противоопухолевых методов лечения воздействием на ЦНС факторами электромагнитной природы низкой интенсивности. Использование материала в курсах лекций по онкологии.

Положения, выносимые на защиту

  • Моделирование метастатического поражения легких сопровождается закономерными изменениями активности нейромедиаторых и свободнорадикальных процессов в гипофизе и структурах мозга, носящими выраженный гендерный характер, коррелирующими с основными параметрами развития неоплазмы и  характеризующими уровень стрессустойчивости организма животных.
  • Одним из факторов антиметастатического влияния примененного сочетанного электромагнитного воздействия является модификация свободно-радикальных и аминэргических процессов мозга экспериментальных животных, способствующая стимуляции стресс-лимитирующих процессов.

Апробация работы состоялась на заседании Ученого Совета Ростовского научно-исследовательского онкологического института 28 июня 2012 года. Материалы диссертации были доложены: на V съезде онкологов и радиологов (14-16 мая 2008 года), Ташкент; Российской научно-практической конференции  с международным участием, посвященной 30-летию НИИ онкологии СО РАМН 10-11 сентября 2009 года, Томск; научно-практической конференции с международным участием Совершенствование медицинской помощи при онкологических заболеваниях, включая актуальные проблемы детской гематологии и онкологии, Москва,2009 ; VII съезде онкологов России 29-31 октября 2009 года, Москва; конференции Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии V региональная конференция молодых ученых-онкологов им. академика РАМН  Н.В.Васильева 23 апреля 2010 года, Томск;  7 региональной конференции молодых ученых-онкологов им. академика РАМН  Н.В.Васильева Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии 2012 год, Томск.

Публикации:  по теме диссертации опубликовано 23 научные работы, из них 14 - в журналах, рецензируемых ВАК, имеется 1 патент на изобретение.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного текста и состоит из введения, обзора литературы, 6 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, библиографического указателя включающего 115 отечественных и 24 зарубежных источников, иллюстрирована 32 таблицами и 7 рисунками.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Характеристика материала и методов исследования

Экспериментальная работа выполнена на 230 белых беспородных крысах массой 200-250 г, содержавшихся в стандартных условиях вивария. Животные были получены при собственной разводке из маточного поголовья, приобретенного в ОНЦ АМН РФ им. Н.Н. Блохина.

В работе использованы: экспериментально полученные опухоли путем перевивки суспензии клеток соединительнотканной опухоли саркомы 45 (С-45) подкожно (традиционная локализация), а также модели опухолей, для воспроизведения и индукции злокачественного процесса в ткани легкого, полученные путем: 

        • введения в подключичную вену суспензии клеток С-45 в объеме 0,5 мл, содержащей 2 млн. опухолевых клеток и стерильный физиологический раствор;
  • введения в подключичную вену канцерогена 3,4-бензпирена в объеме 0,5 мл смеси, содержащей: 1мг 3,4-бензпирена, растворенного в 0,2 мл переокисленного оливкового масла,  и 0,3 мл крысиной крови.

Штаммы опухолей были получены в Российском онкологическом научном центре им. Н.Н. Блохина РАМН (Москва).

Материалами исследования служили ткань легкого, ткань опухоли легкого, ткань структур мозга и гипофиза.

Для верификации опухолевого процесса животных декапитировали, предварительно усыпив парами эфира, извлекали легкие, мозг и быстро помещали их на лед. Забой животных осуществляли в различные сроки после моделирования процесса  еженедельно вплоть до их гибели.

Экспериментальная противоопухолевая терапия факторами физической природы

Для изучения противоопухолевого эффекта комплексной электромагнитной терапии животным с моделированным поражением легких в конце 1Цй недели после внутривенной перевивки клеток саркомы 45 или 3,4 - БП и до момента гибели животных 4 раза в неделю производилось двойное воздействие физических факторов - сверхнизкочастотных магнитных полей (СНЧМП) с помощью магнитотерапевтического аппарата  ГрадиентЦ2 с микропроцессорным программным управлением (НПФ Пульс при ВНИИ Градиент, г. Ростов-на-Дону) и СКЭНАР (электростимулятор, разработанный и произведенный ЗАО ОКБ Ритм г. Таганрог) без применения специального противоопухолевого химио- или лучевого лечения.

Морфологические исследования

Для гистологического исследования брали несколько кусочков из центральной и периферической частей опухоли. Фиксацию проводили в растворе 10% нейтрального формалина с последующей стандартной проводкой через спирты восходящей концентрации и заключали в парафин. Приготовленные из парафиновых блоков гистологические срезы окрашивали гемотоксилином и эозином. Микроскопию осуществляли в проходящем свете при увеличении объектива х10, х20, х40,  х100 (световой микроскоп Leica DMLS2).

Биохимические методы исследования

Активность глутатионпероксидазы (ГПО), супероксиддисмутазы (СОД) и малонового диальдегида (МДА) в супернатантах гомогенатов тканей определяли методом ИФА наборами фирмы BioVendor (Чехия) и Cayman Chemical (США). Активность каталазы в супернатантах гомогенатов тканей определяли методом Королюк М.А. с соавт.(1988). Проводили определение концентрации витаминов А и Е  (Черняускене Р.Ч. и соавт., 1984); содержание продукта ПОЛ - диеновых коньюгатов (ДК) (Копылова Т.Н., 1982).

Уровень моноаминов в ткани мозга: дофамина (ДА), норадреналина (НА), серотонина (5-НТ) определяли методом ИФА с помощью тест-наборов фирмы IBL, Германия. 5-оксииндолуксусную кислоту (5-ОИУК) определяли по методу Б.М. Когана и Н.В. Нечаева (1979).

Гормональные методы исследования

Учитывая влияние эстрального цикла на исследуемые показатели, а именно половые и гонадотропные гормоны, исследования у самок крыс проводили в стадии диэструса (метод влагалищных мазков).  Определяли уровень половых гормонов - прогестерона (Р4), тестостерона (Т), эстрадиола (Э2),  фолликулостимулирующего гормона (ФСГ), лютеинизирующего гормона (ЛГ)  и содержание пролактина (ПРЛ) с помощью наборов для ИФА фирмы Хема (Россия), а также уровень адренокортикотропного гормона (АКТГ) с помощью наборов для ИФА фирмы BIOMERICA (США).

Статистическая обработка результатов исследования

Полученные в экспериментах результаты подвергали статистической обработке (Лакин Г.Ф., 1990). Для оценки достоверности различий средних арифметических сравниваемых рядов использовали критерий достоверности Стьюдента (t). Различия между двумя выборками считали достоверными при p<0,05. Анализ выживаемости экспериментальных животных при изучении влияния противоопухолевых воздействий проводили методом Каплана-Мейера.

Статистическая обработка данных проводилась с использованием пакета программ Statistica for Windows 6.0.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Естественно, что в клинике процессу метастазирования предшествует рост, развитие  и диссеминация основной опухоли, являющейся донором метастатических клеток. Мы применили модель гематогенного метастазирования, исключающую несколько первых этапов процесса, а именно отрыв метастатической клетки от основной опухоли и ее проникновение через стенку сосудов в кровеносное русло.

Сравнивая параметры развития и роста С-45 при традиционной ее перевивке и эктопической, очевидно, что опухоль изменила свое биологическое поведение. Это выражалось, прежде всего, в изменении скорости роста и продолжительности жизни крыс, имеющих выраженные гендерные различия (табл. 1).

Таблица 1

Показатели роста и развития опухолей у крыс обоего пола при различных вариантах перевивки саркомы С-45

Объект

Способ перевивки

традиционная

эктопическая

сроки от

перевивки

(недель)

продолжи-

тельность

жизни (дней)

сроки от

перевивки

(недель)

продолжи-

тельность

жизни (дней)

самцы

3-4

48,54,5

3-4

38,53,52

самки

3-4

48,54,5

5-61,2

1827,01,2

Примечание:1- достоверно по отношению к показателям у самцов;

2-достоверно по отношению к показателям при традиционной перевивке

(р<0,05)

Известно, что в процессе экстравазации и оседания опухолевых клеток важную роль играют физико-химические характеристики мембран эндотелия и органа-мишени, определяемые состоянием их фосфолипидного слоя.

егкое является наиболее уязвимым в отношении воздействия окислительного стресса органом, так как в нем повышена возможность протекания свободнорадикальных реакций.

Начиная с 1 недели после перевивки опухоли, определялись глубокие изменения в функционировании антиоксидантной системы ткани легкого, приводящие к активации свободнорадикального окисления у животных обоего пола (рис. 1).

Рис. 1. Состояние свободнорадикальной системы в ткани легкого у крыс в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

В этот срок в ткани легкого самцов происходило падение содержания половых гормонов. Значительное снижение уровня стероидов с последующей их унификацией у крыс-самок было сдвинуто на 4 недели по сравнению с самцами. Принципиальными отличиями, имеющими несомненную половую принадлежность, были: резкий подъем ПРЛ на фоне снижения уровня Р4 у самцов и увеличение практически в 4 раза относительно нормативных показателей содержания Р4 у самок на 5 неделе после перевивки опухоли в легкое (рис. 2). 

Рис. 2. Содержание половых гормонов в ткани легкого у крыс в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

Известно, что стимуляция развития метастазов определяется нейрогуморальными регуляторными механизмами. В организме млекопитающих уровень половых гормонов контролируется аденогипофизом.  Комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс: в 1 неделю у самцов - подъем уровня ПРЛ, разнонаправленные  изменения в содержании ЛГ и ФСГ при снижении уровня ПРЛ и отсутствии достоверного изменения в уровне гонадотропинов у самок; через 5 недель в гипофизе самцов - резкое падение в 3,2 раза уровня ПРЛ относительно предыдущего срока исследования, уменьшение в 14 раз соотношения ФСГ/ЛГ, у самок - уровень ПРЛ повысился до фоновых величин,  уровень ЛГ и ФСГ увеличился в 1,7 раза и 2 раза соответственно без принципиального изменения их соотношения (рис. 3).

Пролактин

Г  ФСГ

Рис. 3. Содержание гормонов в ткани гипофиза у крыс  в динамике развития перевитой С-45.

Примечание: *- отличия достоверны, р<0,05

В процессе моделирования метастатического процесса сохранялись гендерные различия в содержании биогенных аминов и реакции свободно-радикальных процессов.

Для самок, в отличие от самцов, было характерно резкое повышение концентрации всех исследованных аминов в 1-ю неделю эксперимента и  снижение только на  момент выхода опухоли (рис. 4).

 

 

Рис. 4. Содержание биогенных аминов в ткани  гипофиза крыс при развитии злокачественного процесса в легких.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (pа<а0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (pа<а0,05)

У самцов - падение ДА отмечено начиная с 1 недели и резкое падение всех аминов регистрировалось  в момент выхода опухоли и гибели животных.

При изучении свободнорадикальных процессов основные отличия касались реакции со стороны ферментативного звена антиокислительной системы.

Так, на протяжении 5 недель моделирования в гипофизе самок сохранялось физиологическое соотношение в каскаде антиокислительных ферментов, тогда как  в гипофизе самцов, начиная с первой  недели, коэффициенты СОД/ГПО и СОД/каталаза были повышены, что свидетельствовало об избытке накопления супероксиданион радикала (табл.2).

Таблица 2

Состояние звеньев антиоксидантной системы и содержание продуктов ПОЛ в ткани гипофиза крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое

Показатели

Интактные

животные

Сроки исследования

1-я неделя

5-я неделя

самцы

ДК (нм/г тк)

14,30,8

3,10,251

39,33,11,2

МДА (нм/г тк)

18,61,2

9,90,71

30,52,51,2

СОД (ед.акт./г тк)

387,826,4

510,232,61

442,227,61,2

ГПО (ед. акт./гтк)

72,05,3

31,52,81

48,03,91,2

Каталаза (нм/г тк)

6398,0457,3

4484,4326,41

6938,6516,32

СОД/ГПО

5,30,4

16,21,51

9,20,71,2

СОД/Каталаза х 100

6,10,5

11,30,91

6,30,52

самки

ДК (нм/г тк)

10,70,7

11,80,8

9,20,61,2

МДА (нм/г тк)

27,62,1

27,32,4

15,51,11,2

СОД (ед.акт./г тк)

469,541,3

374,231,61

387,833,41

ГПО (ед. акт./гтк)

27,02,5

20,01,41

50,54,61,2

Каталаза (нм/г тк)

6619,3581,4

6179,7439,8

6877,0398,2

СОД/ГПО

17,31,3

18,71,91

7,60,61,2

СОД/Каталаза х 100

7,10,6

6,10,5

5,60,51

Примечание: 1- достоверно по отношению к показателям у интактных животных;

2- достоверно по отношению к показателям в предыдущий срок  исследования (р<0,05)

Уровень продуктов ПОЛ в гипофизе крыс - самцов снижался в 1-3 недели и резко возрастал в период, предшествующий гибели. У самок изменение концентрации продуктов отмечено только к моменту появления первых узелков.

Естественно, что любые патологические отклонения в организме, включая рост  неоплазмы, могут иметь свое отражение в метаболических процессах различных отделов головного мозга. Учитывая изложенное, мы изучили активность нейромедиаторной системы и состояние свободнорадикальных процессов в различных  структурах мозга крыс в динамике моделирования метастатического процесса в легком.

Динамика изменения уровня биогенных аминов в стволе мозга, обладавшем наименьшими гендерными отличиями, была не всегда одинакова. Отмечено характерное снижение уровня ДА в стволовом веществе у самцов в 1-ю неделю, а у самок только в момент выхода опухоли - в 5-ю неделю. НА в 1-ю неделю эксперимента у самцов снизился в 1,6 раза, а у самок  повысился в 1,3 раза. Опухоль выходила на фоне повышенного уровня НА и 5-НТ у самцов и сниженного уровня 5-НТ  -  у самок (рис. 5).

 

Рис. 5. Уровень биогенных аминов в стволовых структурах мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (pа<а0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (pа<а0,05)

В коре больших полушарий головного мозга в 1-ю неделю эксперимента у самцов было обнаружено резкое снижение уровня ДА - в  6,4 раза, по сравнению с нормой. У самок также было отмечено достоверное падение концентрации этого амина, хотя и не такое выраженное - в 1,8 раз. Выход опухоли у самцов сопровождался повышением ДА до нормальных величин в совокупности с повышенным в 2,9 раз норадреналином.  У самок уровень ДА снижался к моменту появления опухоли в 2 раза, а уровень норадреналина в коре головного мозга в ходе всего эксперимента не менялся (рис. 6).

 

Рис. 6. Уровень биогенных аминов в коре больших полушарий мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 - различия достоверны по сравнению с интактными животными (pа<а0,05);

2 - различия достоверны по сравнению с самками (pа<а0,05)

Необходимо подчеркнуть, что и функциональное состояние элементов нервной системы, и их сопряжение в решающей степени определяются  структурно-функциональными особенностями клеточных мембран, обеспечивающих селективную проводимость и регуляцию рецепторных взаимодействий. И с этих позиций особый интерес представляет изучение процессов переокисления липидов, как основного модифицирующего фактора как при нормальном функционировании ЦНС, так и при различных патологических состояниях.

Прежде всего, обращали внимание некоторые гендерные различия в активности антиокислительных ферментов, уровне витаминов-антиоксидантов и одного из конечных продуктов ПОЛ -  МДА в коре больших полушарий и стволовых структурах интактных  крыс. 

В динамике моделирования экспериментального процесса уже через 1 неделю найдены однотипные изменения в содержании продуктов ПОЛ в структурах мозга крыс обоего пола, более выраженные в стволовых структурах. В этот срок отмечена однонаправленная реакция со стороны не ферментативного звена антиоксидантной защиты вне зависимости от пола животного, а именно резкое возрастание уровня витаминов  А и Е в исследуемых структурах мозга. При этом обнаружено нарушение их взаимоотношения, свидетельствующее о снижении способности мембран мозговых структур к окислению, на что указывало падение коэффициентов Е/А (рис. 7).

Отличительной чертой реакции ферментативного звена антиокислительной системы через 1 неделю  исследования являлся подъем активности СОД в коре больших полушарий и стволе мозга самцов, практически некомпенсируемый пероксидазой и каталазой. В то время, в коре больших полушарий самок  найдено увеличение активности всех трех антиоксидантных ферментов в среднем в 1,9 раза без достоверного изменения их соотношения, а в стволовых структурах головного мозга изменения активности ферментов не обнаружено.

Через 5 недель от момента моделирования метастатического процесса - срок, предшествующий гибели самцов, все изучаемые показатели активности ферментативного звена антиокислительной системы  в коре и стволе головного мозга крыс этого пола были на уровне фоновых показателей.

Стволовые структуры

 

Кора больших полушарий

Рис. 7. Состояние системы ПОЛ-антиоксиданты в ткани мозга крыс в разные сроки после перевивки С-45 в легкое.

Примечание: 1 - достоверные различия между значениями сравниваемых показателей

относительно  интактных животных  (р<0,05);

2 - достоверные различия между значениями сравниваемых показателей 

  относительно предыдущего срока исследования (р<0,05)

В то время,  содержание ДК и МДА резко увеличилось: в коре больших полушарий - в 2,9 раза и 1,8 раза соответственно, в стволе - в 2,0 раза и 2,3 раза соответственно относительно интактных крыс-самцов. В мозговых структурах самок значимые  изменения  отмечены только в содержании МДА, которое увеличивалось в 1,9 раза относительно предыдущего срока исследования, но оставалось ниже фоновых значений в 2 раза. В этот срок  исследования в стволе головного мозга у крыс-самцов отмечено резкое  падение относительно предыдущего срока уровня витаминов Е и А в 3,1 и 15,6 раза соответственно. В результате содержание витамина Е достоверно не отличалось от интактных значений, уровень витамина А был ниже в 2 ,6 раза, а  значения коэффициента возросли относительно предыдущего срока и показателя у интактных  животных в 5,1 раза и 2,4 раза соответственно. У самок в этот срок исследования уровень витаминов А и Е оставался выше значений у интактных животных соответствующего пола в 4 раза и 1,9 раза соответственно (рис. 7).

Интерес к изучению целенаправленного сочетанного центрального и периферического влияния на мозг при опухолях внемозговой локализации, с одной стороны, связан с тем, что процессы опухолевой трансформации в значительной степени обусловлены потерей контроля со стороны нервной системы и следующей за этим утратой тканевой регуляции. Для доказательства патогенетической значимости изученных метаболических показателей в структурах мозга и гипофизе в процессе развития и роста метастазов в легких, мы применили направленное электромагнитное воздействие на орган-мишень (СКЭНАР) и проекцию гипофиза (СНЧМП) крыс самцов. Было показано, что применение полимодальной технологии, включающей центральное и местное электромагнитное воздействие, обеспечило такие условия метаболической среды, при которых опухоль не могла развиваться и претерпела структурную инволюцию. Подтверждением положительного эффекта от применения СНЧМП в сочетании со СКЭНАР-терапией было удлинение срока выхода опухолевых узлов у 33,3% животных опытной группы с лэффектом по сравнению с контрольной группой на 2-3 недели. У половины животных опытной группы опухолевые узлы не визуализировались на протяжении всего эксперимента. В ткани гипофиза и легкого под влиянием примененной противоопухолевой терапии происходила нормализация процессов свободнорадикального окисления, заключающаяся в подавлении образования продуктов на фоне активизации обоих звеньев антиоксидантной системы, а также сдерживание патологической стимуляции тканевых гормонов. Под примененным воздействием происходило восстановление нормального функционирования аминэргических механизмов гипофиза, приводящее в конечном итоге к ликвидации дисбаланса катехоламинов и снижению серотониндефицитного состояния, что свидетельствовало о смещении адаптивных механизмов в сторону преобладания стресс-лимитирующих над стресс-реализующими.

Учитывая возможность нормализации некоторых звеньев центральной регуляции гипофиза и метаболизма в пораженном опухолью легком,  СНЧМП и СКЭНАР можно отнести к числу факторов патогенетической терапии, что имеет немаловажное значение в экспериментальной и клинической онкологии.

Далее интересным представлялось сравнить состояние центральных регуляторных систем при развитии метастатической модели опухоли легкого и первичного злокачественного процесса в этом органе. Для этого мы изучили активность аминэргических и свободнорадикальных процессов в ткани мозга крыс-самцов при индуцированном 3,4-бензпиреном канцерогенезе в легком. Было установлено, что наибольшие метаболические изменения в мозге животных, как в системе перекисного окисления липидов, так и нейрогуморальной наступают на ранних сроках канцерогенеза - в 1-ю неделю. В дальнейшем (5-я и 9-я неделя канцерогенеза) изменения были не настолько выражены и касались в основном ферментативной активности аминоксидаз и различных изоформ СОД, вероятно за счет модифицирования их каталитических свойств. Известно, что изменение  активности свободнорадикальных реакций является патогенетическим фактором опухолевой болезни и вероятно, что подобные изменения касаются также и  ткани мозга.

Таким образом,  очевидно, что при возникновении метастатического процесса приходят в действие сложнейшие нервные механизмы, характерные для стресса. Кора больших полушарий головного мозга через стволовые структуры сигнализирует гипофизу - высшему регулирующему и координирующему органу эндокринной системы об изменениях, возникающих в организме. А далее следует каскад реакций, отражающих вначале адаптационные механизмы, а затем  срыв адаптации и  развитие патологического процесса. Полученные  нами результаты указывают на важную роль метаболического состояния структур нейроэндокринной системы, обеспечивающих процесс адаптации  в развитии злокачественного роста в висцеральных органах, отражая гендерные различия стрессустойчивости, которые определяют  сроки развития злокачественного процесса.

ВЫВОДЫ

        1. Моделирование экспериментального метастатического поражения легких показало, что опухоль С-45 при эктопической перевивке изменила свое биологическое поведение, что выражалось в изменении скорости роста и продолжительности жизни крыс, имеющих выраженные гендерные различия: самцы при высокой степени распространенности опухолевого процесса погибали в сроки 383,5 дня, а крысы-самки - в сроки 1827,0 дней при заметном снижении количества и размеров опухолевых узлов. Выход опухолей у самцов происходил в сроки 3-4 недели, а у самок - 5-6 недель после перевивки опухоли.
        2. Комплексный ответ гипофиза при моделировании метастатического процесса в легком имел выраженные гендерные различия, отражающие степень стрессустойчивости организма крыс: в 1 неделю у самцов - подъем уровня пролактина в 2 раза, разнонаправленные изменения в содержании ЛГ и ФСГ при снижении их соотношения в 4,5 раза, у самок - падение уровня пролактина в 1,6 раза и отсутствие достоверного изменения в уровне гонадотропинов, уровень АКТГ увеличился в 1,6 и 1,2 раза у самцов и самок соответственно; через 5 недель у самцов - резкое падение в 3,2 раза уровня пролактина относительно предыдущего срока исследования, уменьшение в 14 раз соотношения ФСГ/ЛГ, у самок - уровень пролактина повысился до фоновых величин, уровень ЛГ и ФСГ увеличился в 1,7 раза и 2 раза соответственно без принципиального изменения их соотношения.
        3. Гендерные различия уровня биогенных аминов в гипофизе крыс в процессе роста опухоли в легких были выражены  через 1 неделю моделирования процесса: у самцов уровень дофамина был ниже в 7,7 раза, чем у интактных крыс, уровень норадреналина и серотонина не отличался от нормы. Для самок было характерно резкое повышение концентрации всех исследованных аминов: дофамина - в 4,1 раза, норадреналина - в 3,4 раза, серотонина - в 2,4 раза. Момент появления злокачественной опухоли характеризовался резким падением всех биогенных аминов вне зависимости от пола.
        4. В гипофизе самок на протяжении 5 недель моделирования метастатического процесса сохранялось физиологическое соотношение в каскаде антиокислительных ферментов, тогда как в гипофизе самцов, начиная с 1 недели, коэффициенты СОД/ГПО и СОД/Каталаза были повышены. Уровень продуктов ПОЛ в гипофизе самцов снижался в 1-3 недели и резко возрастал в период, предшествующий гибели. У самок изменение концентрации продуктов отмечено только через 5 недель.
        5. В стволовых структурах самцов через 1 неделю моделирования злокачественного процесса найдено снижение уровня дофамина, а у самок - только через 5 недель. Норадреналин в 1-ю неделю эксперимента у самцов снизился в 1,6 раза, а у самок повысился в 1,3 раза. Опухоль выходила на фоне повышенного уровня НА и серотонина у самцов и сниженного уровня серотонина - у самок. В коре больших полушарий у самцов через 1 неделю эксперимента уровень дофамина падал в 6,4 раза по сравнению с нормой, у самок -  в 1,8 раза. Выход опухоли у самцов сопровождался повышением ДА до нормальных величин и повышением в 2,9 раза уровня норадреналина. У самок уровень ДА снижался к моменту появления опухоли в 2 раза, а уровень норадреналина в ходе всего эксперимента не менялся.
        6. Через 1 неделю моделирования экспериментального процесса найдено резкое возрастание уровня витаминов А и Е в исследуемых структурах мозга вне зависимости от пола животного. В коре больших полушарий и стволе мозга самцов отмечен подъем активности СОД, практически некомпенсируемый пероксидазой и каталазой. В то же время, в коре больших полушарий самок - увеличение активности всех трех антиоксидантных ферментов в среднем в 1,9 раза без достоверного изменения их  соотношения, а в стволовых структурах головного мозга изменения активности ферментов не обнаружено.
        7. В срок, предшествующий гибели самцов, содержание ДК и МДА резко увеличилось: в коре больших полушарий - в 2,9 раза и 1,8 раза соответственно, в стволе - в 2,0 раза и 2,3 раза соответственно относительно интактных крыс-самцов. В мозговых структурах самок в этот срок значимые изменения отмечены только в содержании МДА, который увеличивался в 1,9 раза относительно предыдущего срока исследования, но оставалось ниже фоновых значений в 2 раза.
        8. Изменения свободнорадикальных и аминэргических систем в ткани мозга в 1-ю неделю индуцированного 3,4-бензпиреном канцерогенеза в легком, заключающиеся в снижении в 3,7 раза содержания первичных продуктов ПОЛ - ДК на фоне увеличения содержания витаминов А и Е в 2,4 и 1,8 раза соответственно и нарушении коэффициентов соотношения антиокислительных ферментов, а также увеличении уровня дофамина на фоне снижения концентрации серотонина, являются патогенетическим моментом развития не только метастатических, но и первичных злокачественных процессов в легких.
        9. Под влиянием примененной терапии СНЧМП+СКЭНАР в ткани гипофиза и легкого происходила нормализация процессов свободнорадикального окисления, восстановление нормального функционирования аминэргических механизмов, приводящее к ликвидации дисбаланса катехоламинов и снижению серотониндефицитного состояния, что свидетельствовало о смещении адаптивных механизмов в сторону преобладания стресс-лимитирующих над стресс-реализующими.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

  1. Использованные экспериментальные модели воспроизведения злокачественных опухолей в легких могут быть использованы для разработки новых подходов к терапии первичных и вторичных новообразований этих органов.
  2. Полученные результаты являются экспериментальным обоснованием целесообразности включения в комплексное лечение больных с метастазами в легких центрального воздействия магнитных полей сверхнизкой частоты в сочетании с локальным применением СКЭНАР-терапии.  Показано, что одним из факторов антиканцерогенного влияния примененного электромагнитного воздействия является модификация свободнорадикальных и аминэргических механизмов, способствующих стимуляции стресс-лимитирующх процессов, приводящая к выраженному противоопухолевому эффекту.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1.  Франциянц Е.М., Кучерова Т.И., Бандовкина В.А., Погорелова Ю.А. Изменение метаболического состояния мозга на этапах химического канцерогенеза // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Проблемы патологической анатомии и онкологии. Естественные науки. - 2006 (спецвыпуск). -  С.39-43.

2.  Бабенков О.Ю., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Дмитриева С.Д., Франциянц Е.М., Кошелева О.Н. Половые различия показателей гормонального статуса ткани легкого и гипофиза крыс в динамике роста перевивной опухоли.  // Сибирский онкологический журнал.  -  2009. Приложение № 1. -  С. 23-24.

3. Кошелева О.Н, Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Леонтьева Д.В. Влияние электромагнитного воздействия на содержание некоторых гормонов и пролактина в ткани легкого и гипофиза у крыс с перевивной опухолью С-45. //  Сибирский онкологический журнал. -  2009. Приложение № 1. -  С. 104-105.

4. Кошелева О.Н, Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А. Роль изменения гормонального статуса и аминэргической системы гипофиза крыс в формировании метаболического лопухолевого поля в ранние сроки перевивки опухоли в легкое. // Сибирский онкологический журнал. -  2009. Приложение № 1.  - С. 106

5. Логвиненко А.А., Комарова Е.Ф., Кошелева О.Н., Франциянц Е.М., Шихлярова А.И., Непомнящая Е.М., Козлова Л.С., Погорелова Ю.А. Морфо-метаболические изменения в легком самцов крыс в динамике злокачественного роста перевивной опухоли. // Сибирский онкологический журнал.  - 2009. Приложение № 1. -  С. 124.

6.  Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И, Погорелова Ю.А., Кошелева О.Н., Непомнящая Е.М., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Состояние гормонального гомеостаза и аминэргической системы гипофиза и легкого самцов крыс в ранние сроки после перевивки злокачественной опухоли. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. - 2009. № 3.Ц С. 90-93.

7.  Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Бабенков О.Ю., Кошелева О.Н. , Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Показатели гормонального гомеостаза легкого и гипофиза крыс обоего пола в динамике роста злокачественной опухоли. Является ли рак гормонозависимым образованием?  // Сибирский онкологический журнал. Ц 2009. -  № 4 (34). - С.36-41.

8. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М.,  Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Леонтьева Д.В., Кошелева О.Н., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д.  Роль половых гормонов и пролактина в реализации центрального и периферического влияния электромагнитных воздействий на рост опухоли легких у крыс.  //  Вестник Южного научного центра РАН, том 5, № 4. -  2009. -  С. 86-90.

9. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Роль изменения показателей гормонального гомеостаза легкого и гипофиза самцов крыс в динамике развития перевитой злокачественной опухоли.  // Сибирское медицинское обозрение , №1. -  2010. Ц С.29-32.

10. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Козлова Л.С., Непомнящая Е.М., Черярина Н.Д., Ткаля Л.Д. Роль компонентов фибринолитической и калликреин-кининовой системы легкого самцов крыс в динамике развития перевитой опухоли С-45. // Вестник Южного научного центра РАН, том 6, №2. -  2010. - С. 81-85.

11. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М.,  Комарова Е.Ф., Шихлярова А.И., Непомнящая Е.М., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д. Индуцированные злокачественные опухоли в легком крыс и антиканцерогенное влияние сверхнизкочастотного магнитного поля. //  Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. №2. -  2010. -  С.89-91.

12. Frantziyantz E.M., Komarova E.F., PogorelovaYu.A.,Tkalya L.D. Reproduction of malignant process in lung of experimental animals. // Experimental oncology (International conference Tumour and host: novel aspects of old problem). - 2010. Vol.32. -  C.75.

13. Frantziyantz E.M.,  Komarova E.F., PogorelovaYu.A., Tkalya L.D. Obtaining the induced malignant tumour growing in rats,  lung.  // Experimental oncology (International conference Tumour and host: novel aspects of old problem). - 2010. Vol.32. - C.76.

14. Шихлярова А.И., Франциянц Е.М.,  Непомнящая Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А.  Особенности структурных изменений в легких крыс-самцов и самок при внутривенной перевивке саркомы-45. // Вопросы онкологии.  - 2010. Т. №5. - С.632-637.

15. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И., Ткаля Л.Д.  Способ воспроизведения индуцированного злокачественного процесса в легком.  // VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе.  - 2010. -  С. 41.

16. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Показатели аминэргической системы мозга крыс в динамике химического канцерогенеза в легких. // VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе.  - 2010. - С. 43

17. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д. Свободнорадикальные процессы в мозге крыс при росте индуцированной опухоли легких у крыс. //  VI съезд онкологов и радиологов стран СНГ. Душанбе. - 2010. - С. 43.

18. Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Ткаля Л.Д., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А. Состояние свободнорадикальной системы ткани легкого в динамике развития перевитой злокачественной опухоли. //  Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск. -  2010.  -  С. 96-99.

19. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Ткаля Л.Д., Погорелова Ю.А. Воспроизведение экспериментальной злокачественной опухоли в легких. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.  Ц  2010. Ц С. 101-104. 

20. Франциянц Е.М., Ткаля Л.Д., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д.  Некоторые показатели активности гидролитической системы в динамике роста перевитой в легкое саркомы 45. // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.  - 2010.  -  С.104-107

21. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Балязин И.В., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Черярина Н.Д., Горбунова Т.А. Активность свободнорадикальных процессов в ткани перифокальной зоны опухоли мозга и метастазов рака различной локализации в головной мозг. // Нейрохирургия. -  2010. №4. - С.49-53.

22. Комарова Е.Ф., Франциянц Е.М., Погорелова Ю.А. Сравнительная характеристика гормональной активности ткани легкого и крови крыс с растущей в легком индуцированной злокачественной опухолью.  // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. Спецвыпуск.  - 2011. - С.57-60.

23. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А., Шихлярова А.И.  Способ получения экспериментальной злокачественной опухоли легких.  // Патент №2375758.  -  Бюл.№34 от 10.12.2009.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СНЧМП Ц сверхнизкочастотные магнитные поля

КВЧ Ц крайне высокие частоты

ПОЛ - перекисное окисление липидов

ЦНС - центральная нервная система

С-45 - саркома 45

ГПО Ц глутатионпероксидаза

СОД - супероксиддисмутаза

МДА - малоновый диальдегид

ИФА - иммуноферментный анализ

ДК - диеновые коньюгаты

ДА - дофамин

НА - норадреналин

5-НТ - серотонин

5-ОИУК Ц 5-оксииндолуксусная кислота

Р4Ц прогестерон

Т - тестостерон

Э2 - эстрадиол

ФСГ Ц фолликулостимулирующий гормон

Г - лютеинизирующий гормон

ПРЛ - пролактин

АКТГ - адренокортикотропный гормон

   Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по медицине