=========== МЕДИЦИНА ===========
УДК 616-008:632.0)4.426:615.7:611-08
РЕГУЛЯТОРНОЕ ВЛИЯНИЕ СВЕРХНИЗКОЧАСТОТНЫХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ МОЗГА И ПЕЧЕНИ КРЫС-ОПУХОЛЕНОСИТЕЛЕЙ (НА МОДЕЛИ САРКОМЫ 45 И ХИМИЧЕСКОГО КАНЦЕРОГЕНЕЗА)
© 2006 г. А.И. Шихлярова1, Г.К. Максимов1, Л.П. Барсукова2, Г.Я. Марьяновская2, А.А. Алаухова2
Определены нарушения процессов дыхания и субстратного фосфорилирования митохондрий мозга и печени крыс на ранних этапах химического канцерогенеза и росте перевивных опухолей. При воздействии на мозг сверхнизкочастотных магнитных полей и при сочетании их с высокими дозами циклофосфана выявлено регуляторное влияние на процессы митохондриальной энергетики, проявившееся в нормализации соотношений показателей накопления фонда и потребления эндогенной янтарной кислоты, скоростей дыхания и времени фосфорилирования. Установлена связь митохондриальных процессов с развитием общих адаптационных реакций антистрессор но -го характера и выраженностью антиканцерогенного и противоопухолевого эффекта.
Известно, что развитие опухолевого процесса характеризуется сложным комплексом пара-неопласгических нарушений, связанных с изменением метаболизма и дезорганизацией гомео-стаза. В патогенезе злокачественной трансформации и роста опухолей существенное значение приобретает нарушение процессов взаимодействия кислорода с компонентами митохондриальной дыхательной цепи, сопряженных с процессами окислительного фосфорилирования. На "до-кислородных" и "гипоксических" этапах эволюции живой природы накопление сукцината, так же как и лактата, происходило в результате анаэробных превращений углеводов и аминокислот [1, 2]. Индуцированная химическим канцерогеном и ростом опухоли перестройка биохимической среды на эволюционно древний путь [3] сопряжена с уменьшением доли сукцината в окис-лительно-восстановительных процессах энергетического обмена за счет преобладания процессов гликолиза. Вместе с тем раковая и лекарственная интоксикация вызывает ингибирование дыхания митохондрий (МХ) и способствуют разобщению его с окислительным фосфорилиро-ванием. При этом фонд эндогенной янтарной кислоты (ЯК), обладающей максимальным энерги-зующим МХ действием, значительно снижается,
1 Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону.
2 Ростовский научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону.
а резкое уменьшение обеспечения МХ субстратами окисления ведет к некомпенсируемым отклонениям в область гипоэргических реакций и опосредованно влияет через катехоламиновую систему на регуляторные нейроэндокринные стрессреализующие механизмы [4, 5]. Отсюда следует, что энергетические процессы, развивающиеся на митохондриальном уровне, адресуются к общей основе явлений, а именно к развитию качественно различающихся адаптивных состояний. Они являются не следствием, а причиной динамических регуляторных расстройств при раковой и лекарственной интоксикации, т.е. патологических процессов, нормализация которых детерминирована преодолением системного, в том числе окислительного, стресса. Доказано, что целенаправленное развитие адаптационных реакций физиологического, антистрессор-ного характера сопровождается не снижением, а интенсификацией энергодающего окисления и воспроизводства эндогенного сукцината [6]. Особенно выражена позитивная динамика энергообеспечения при влиянии малых по абсолютной величине факторов, таких как низкоинтенсивные сверхнизкочастотные магнитные поля (СНЧМП), индуцирующие развитие антистрес-сорных реакций. Также известна способность СНЧМП к управлению механизмами опухолевого роста [7-9], что подтверждается реакциями мозга и его структур - клеточно-глиальных элементов, гипоталамуса, ретикуляторной формации [10, 11].
Учитывая, что энергетические системы мозга являются чувствительным индикатором мембранной восприимчивости к воздействиям электромагнитных полей, а также заинтересованность структур мозга в формировании антисгрессор-ных реакций на СНЧМП, нами были определены условия, позволяющие рассчитывать на возможность электромагнитной коррекции нарушений энергетических процессов при росте опухолей и противоопухолевом действии высокотоксичных доз химиопрепаратов, а также на ранних этапах химического канцерогенеза.
Цель работы заключалась в исследовании модифицирующего влияния СНЧМП на энергетику мозга и печени крыс в зависимости от выраженности противоопухолевого и антиканцерогенного эффекта.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Работа выполнена на 72 половозрелых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г, содержащихся в стандартных условиях вивария. В качестве моделей опухолей служили подкожно перевивная саркома 45 (С-45) и опухоли, первично индуцированные 3,4-бенз(а)пиреном (3,4 БП). В опытах с С-45 помимо воздействий СНЧМП индукцией 3,2 мТл в частотно-временном алгоритме 0,03 Гц (5 мин) - 0,3 Гц (1 мин) - 3 Гц (1 мин) - 9 Гц (1 мин) применяли химиопрепарат циклофосфан. Препарат вводили внутрибрюшинно в дозе, превышающей терапевтическую в 1,5 раза, - 75 мг/кг массы тела дважды с интервалом 5 дней. Все воздействия начинали после достижения опухолью объема около 2 см3 и продолжали две-три недели. В опытах на модели канцерогенеза СНЧМП применяли на 1-й, 5-й и 9-й неделях от момента введения 3,4 БП, что совпадало со стадийным характером перестройки биохимической среды организма на этапе промоции опухолевого процесса [3].
Показатели процессов энергообеспечения определяли сразу же после декапитации животных по окончании 1-й, 5-й и 9-й недели, а в опытах на С-45 - после получения противоопухолевого эффекта. Объектами исследования служили мозг и печень, гомогенаты которых получали по методике в модификации М.Н. Кондрашовой и A.A. Ананенко [12]. Этот метод позволяет получить представление о работе митохондрий в более нативном состоянии, чем метод выделения изолированных MX, поскольку сохраняются метаболические клеточные связи. Регистрировали дыхание гомогенатов в разных метаболических состояниях.
С помощью набора полярографических проб судили об изменении времени фосфорилирования Гф фонде эндогенной янтарной кислоты (ЭЯК) -основного субстрата окисления; начальной скорости дыхания Унач; скорости дыхания на добавленной янтарной кислоте Уяк; потребности гомогенатов в ЯК (А^як = Уяк/Унач ); скорости фосфорилирования после добавки аденозиндифос-фата (АДФ), т.е. скорости рабочего состояния Уъ\ соотношении скорости активного состояния и состояния отдыха У4, т.е. коэффициентах стимуляции дыхания (СД) и дыхательном контроле (ДК), дающих представление о наличии низкоэнергетического сдвига (НЭС). Эти показатели изучали в "жестких" условиях (ЯК добавляется по ходу инкубации) и в "мягких" условиях (ЯК присутствует в среде инкубации до внесения го-могента).
В качестве субстратов использовали ЯК, (З-ок-симасляную кислоту (р-ОМ), а-кетоглутаровую кислоту (а-КТ), глутаминовую кислоту (ГЛ), изо-лимонную кислоту (ИЗЛ), а-глицерофосфат (а-Глф). В качестве разобщителя дыхания с фосфо-рилированием использовали динитрофенол (ДНФ), а в качестве ингибитора сукцинатдегид-рогеназы (СДГ) применяли малоновую кислоту (МК). Для определения степеней глубины щаве-левоуксусного ограничения (ЩО), характеризующего степень торможения гиперактивной СДГ в цикле Кребса, применяли набор проб в следующей последовательности: ЯК+ГЛ (I степень), ЯК+ИЗЛ (II степень), ЯК+(3-ОМ (III степень), ЯК-кх-Глф (IV степень) - с последующим сравнением скоростей дыхания на этих субстратах со скоростью дыхания только на сукцинате. Уровень фонда ЭЯК определяли по разнице между скоростями Уз в пробах на (3-ОМ и на М. Скорости дыхания гомогенатов выражали в г-ат 02/мин на 1 мг сухого веса. Статистическую обработку данных проводили с использованием /-критерия Стьюдента.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
При сканировании сложномодулированными СНЧМП мозга животных с С-45 объемом около 2 см3 уже на 5-е-7-е сутки от начала воздействия было зафиксировано уменьшение объема опухоли в 1,8 раза по сравнению с контролем (табл. 1). Через две недели воздействия СНЧМП эффект сохранялся.
Наиболее эффективным оказалось влияние СНЧМП в сочетании с циклофосфаном, при котором на 5-е сутки от начала воздействия опухо-
Таблица 1. Результаты влияния сложномодулированного СНЧМП в сочетании с химиотерапией на рост саркомы 45 поздних сроков развития
Объем опухоли, см3
Время исследования СНЧМП п = 10 ХП л = 10 СНЧМП+ХП п — 10 Контроль п = 10
До воздействия Через 5-7 дней от начала воздействий Через 2 недели от начала воздействий 2,02±0,25 2,17±0,271 4,05±0,431 2,06±0,23 иЗгНШ1'2 0,43±0,061,2 1,89±0,21 0,84±0,0912 о.гзадз1-2-3 1,96±0,24 3,90±0,46 8,25±1,06
1 Достоверно по отношению к значениям у контрольных животных (Р < 0,001);
2 Достоверно по отношению к значениям в группе с воздействием СНЧМП (Р < 0,001);
3 Достоверно по отношению к значениям в группе с ХП (Р < 0,001), где п - объем выборки.
ли уменьшились в 4,6 раза, а через две недели воздействий регистрировалась четкая динамика их дальнейшего рассасывания. В группе с введением только химиопрепарата после окончания курса химиотерапии не рассосавшиеся опухоли в 35% случаев возобновляли свой рост. Подобная динамика была характерна после отмены поля в группах животных с применением только СНЧМП. Однако установленный факт торможения роста опухолей, регистрируемый уже после первой недели воздействий СНЧМП, свидетельствовал о выраженной восприимчивости организма к сложноструктурированным сигналам высокой информационной значимости.
Поскольку наиболее сложным в экспериментальной онкологии является определение условий, позволяющих предотвращать или замедлять процесс канцерогенеза, мы провели исследование антиканцерогенного влияния СНЧМП. На модели химического канцерогенеза было установлено, что появление гистологически верифицированных опухолей у крыс контрольной группы наступает на 20-21-й неделе от момента введения химического канцерогена, а в опытной - в достоверно более поздние сроки, начиная с 26-й по 33-ю неделю (в среднем на 29-ю неделю) (рис. 1).
С учетом различия в величине латентного периода появления опухолей между контрольной и о
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.