ВЕСТНИК ЮЖНОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН, Том 2, № 1,2006, стр. 104-108
МЕДИЦИНА
УДК 616-06: 616-008: 611.8-006.38.4
СОСТОЯНИЕ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В ТКАНИ И ПЕРИФОКАЛЬНОЙ ЗОНЕ ПЕРВИЧНЫХ И МЕТАСТАТИЧЕСКИХ ОПУХОЛЕЙ ГОЛОВНОГО МОЗГА
© 2006 г. Академик Ю.С. Сидоренко12, К.Г. Айрапетов12, Е.М. Францнянц2
В послеоперационных тканевых образцах первичных (глиомы) и вторичных (метастазы рака) опухолей головного мозга исследовали основные биохимические показатели, характеризующие активность свободнорадикальных процессов. Показано, что развитие первичных злокачественных глиом и церебральных метастазов рака различной локализации, развивающихся в головном мозге, имеет общие биохимические механизмы. Отмечен более агрессивный характер метастазов рака различной локализации в головной мозг по сравнению со злокачественными глиомами.
Известно, что процесс метастазирования зависит от метаболических характеристик как самих циркулирующих клеток опухоли, так и их микроокружения в органах, в которые они внедряются [1^4]. Механизмы, определяющие оседание опухолевых клеток в различных тканях и формирование из них метастазов, до конца не известны. В то же время очевидно, что сама возможность таких процессов определяется результатами взаимодействия метастазирующих клеток с микроокружением в местах их новой дислокации [3, 5, 6].
В поисках ответа на вопрос, каким образом происходит протекание специфических внутриклеточных процессов, обеспечивающих инвазию и метастазирование опухолей, исследователи обращаются к перекисно-кислородной теории [7]. Одним из основных положений этой теории является необходимость возникновения умеренной гипероксии для окислительного митогенеза нормальных клеток и повышенной гипероксии для их малигнизации и функционирования в качестве неопластических. В этих случаях окислительный стресс влияет на упрощение поверхностных структур клеток, снижение их адгезивных свойств, что является необходимым условием как для пролиферации опухоли, так и для протекания процесса метастазирования неоплазмы. Доказательством этому могут служить работы о влиянии антиоксидантов на процессы пролиферации и метастазирования [8].
1 Южный научный центр Российской академии наук, Ростов-на-Дону.
2 Научно-исследовательский онкологический институт, Ростов-на-Дону.
В свете изучения весьма актуальной проблемы гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) исследование злокачественных опухолей головного мозга представляет особый интерес [9]. ГЭБ обеспечивает известную защитную изолированность мозга, что, во-первых, затрудняет проникновение в нервную систему опухолевых клеток из внутренних органов, а во-вторых, препятствует распространению первичных опухолей мозга за его пределы [9, 10, 11]. Кроме того, наиболее благоприятные условия для развития свободно-радикальной патологии имеются именно в центральной нервной системе (ЦНС), в головном мозге в частности. Это обусловлено более высоким по сравнению с другими органами содержанием липидов и максимальным потреблением кислорода [12, 13].
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Материалом для исследования служили послеоперационные образцы тканей опухолей головного мозга нейроонкологических больных (14 - анапластические глиомы, 16 - доброкачественные астроцитомы, 15 - метастазы рака молочной железы, 14 - метастазы рака легкого, 13 - метастазы рака почки, 16 - метастазы мела-номы кожи, а также ткани перифокальной зоны для каждого образца опухоли. Во всех образцах тканей были изучены некоторые показатели, характеризующие активность свободнорадикальных процессов: уровень содержания витаминов Е и А, коэффициент их соотношения, уровень малонового диальдегида (МДА) - одно-
го из конечных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), активность супероксиддис-мутазы (СОД), катал азы, суммарная перокси-дазная активность (СПА), а также коэффициенты СОД/СПА и СОД/каталаза, характеризующие работу физиологического каскада антиокислительных ферментов. Исследование вышеуказанных показателей проводили с помощью известных биохимических методик [14-17]. Статистическую достоверность различий между двумя выборками, имеющими нормальное распределение значений, определяли с использованием ^критерия Стьюдента; сравнение двух выборочных долей вариант, не имеющих нормального распределения, проводили с использованием ф-преобразования Фишера [18]. Различие считалось статистически достоверным при вероятности безошибочного прогноза р > 95% (р й 0,05).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Установлено, что активность всех изученных антиокислительных ферментов - СОД, каталазы и СПА, а также коэффициенты их соотношения в перифокальной зоне как первичных, так и вторичных неоплазм (вне зависимости от локализации первичного ракового очага), не отличались от аналогичных показателей в перифокальной зоне доброкачественных опухолей мозга (условно интактная ткань мозга) (табл. 1). Вместе с тем уровень содержания витамина Е и особенно витамина А в условно интактной ткани мозга был значительно выше, чем в ткани перифокальной зоны злокачественных новообразований (табл. 2). Так, уровень содержания витамина Е превосходил средние значения в перифокальной зоне глиом и метастазов практически на 46%, уровень содержания витамина А - в 4 раза (р < < 0,05). В этой связи коэффициент их соотношения, характеризующий способность биологических мембран к окислению, в ткани перифокальной зоны метастазов, вне зависимости от локализации первичного очага и злокачественных глиом, был в среднем в 2 раза выше, чем в условно интактной ткани мозга (р < 0,05) (табл. 2). В 1,5 раза выше был и уровень содержания МДА в перифокальной зоне злокачественных неоплазм по сравнению с условно интактной тканью мозга (р < 0,05).
Активность антиокислительных ферментов в ткани злокачественных опухолей имела разнонаправленный характер. Установлено, что активность СОД в ткани злокачественных астроцитом
и метастазов рака молочной железы, легкого и почки в головной мозг достоверно не отличались друг от друга и были на 25%, 22,5%, 23% и 21% соответственно выше, чем показатели в их пери-фокальных зонах (табл. 1).
Исключение составили метастазы меланомы кожи в головной мозг: активность СОД в них была на 88% выше, чем в соответствующей перифокальной зоне и в среднем на 60% выше, чем в злокачественных глиомах и ткани метастазов других органов в головной мозг (р < 0,05). СПА во всех исследуемых образцах тканей, напротив, была снижена относительно соответствующей перифокальной зоны: при глиомах - на 39,4%, метастазах молочной железы - в 2,4 раза, метастазах рака легкого - в 2,5 раза, метастазах меланомы кожи - в 3 раза и метастазах рака почки -в 2,4 раза (р < 0,05). Активность каталазы в ткани злокачественных глиом превосходила таковую в соответствующей перифокальной зоне на 79,5%, в ткани метастазов рака молочной железы - на 57,2%, ткани метастазов рака легкого -на 46,2%, рака почки - на 22,1%, меланомы кожи - в 2,1 раза (р < 0,05) (табл. 1).
В этой связи коэффициент СОД/СПА в ткани метастазов рака различной локализации в головной мозг не только превосходил показатели в соответствующей перифокальной зоне, но и аналогичный показатель в ткани злокачественных глиом. Так, СОД/СПА в ткани метастазов молочной железы, легкого и почки был в среднем в 3 раза выше, чем в перифокальной зоне, а в ткани метастазов меланомы кожи - в 5,6 раза (р < < 0,05). Для сравнения мы изучили этот показатель в ткани доброкачественных астроцитом, где он был в среднем в 2 раза ниже, чем в ткани метастазов рака молочной железы, легкого и почки и в 4,6 раза ниже, чем в ткани метастазов меланомы кожи (р < 0,05) (табл. 1).
Содержание витамина Е в ткани злокачественных глиом и ткани метастазов рака различной локализации в головной мозг не различалось и было практически одинаково снижено относительно соответствующей перифокальной зоны в среднем в 1,6 раза (табл. 2). Уровень витамина А в ткани злокачественных глиом и ткани метастазов также был практически одинаков, но, напротив, повышен относительно показателей в каждой ткани перифокальной зоны: в злокачественных глиомах - в 4,5 раза, а в метастазах - в среднем в 1,8 раза. Соответственно коэффициент E/A в тканях злокачественных новообразований головного мозга также достоверно отличался от показателей в соответствующих перифокальных зонах.
Таблица 1. Показатели ферментативной антиокислительной активности тканей при различных новообразованиях головного мозга (I - перифокальная зона опухоли; II - ткань новообразования мозга)
Исследуемые показатели
Новообразования головного СОД ед. акт./мл СПА ед. акт./мл Каталаза нмоль/мг Коэф. СОД/СПА Коэф. СОД/Кат.
мозга
........ 1 II 1 II I II I II I II
Злокачественные глиомы Доброкачественные глиомы Метастазы рака молочной 364.3 ±57.1 367.5 ±25.7 3X7.5 ±34.6 455.1 ±44,7 331,7 ±24,5а 473,1 ±32,4б 0,71 ±0,08 0,8 ±0,08 0,81 ±0,06 0,43 ±0,06г> 0,45 ±0,03° 0,34 ±0,056 51,3 ±4,8 49,3 ±3,6 53,8 ±4,9 92,1 ±7,Зб 87,1 ±6,4б 84,6 ±7,96 513,1 ±43,8 459,4 ±34,3 478,0 ±44,3 1125,3 ±85,36 737,3 ±65,8а,е 1391,5 ±73,4а>б 7,0 ±0,5 7,5 ±0,6 7,2 ±0,6 4,9± 0,5 3,8± 0,46 5,6± 0,6б
железы Метастазы рака легкого Метастазы ме-ланомы кожи Метастазы рака почки 351,9 ±27,8 396,8 ±37,7 359,3 ±31,5 432,8 ±41,6б 746,8 ±69,За-6 465,0 ±41,5б 0,78 ±0,07 0,65 ±0,06 0,71 ±0,07 0,31 ±0,06а-6 0,22 ±0,04а,е 0,30 ±0,04а-6 48,9 ±4,3 47,6 ±4,9 56,8 ±5,5 71,5 ±6,5а-е 101,3 ±9,12 69,4 ±5,За'6 451,2 ±36,9 610,0 ±57,4 492,0 ±47,3 1396,1 ±64,9а-6 3394,5 ±113,8 1550,0 ±96,8а-6 7.2 ±0,5 8.3 ±0,8 6,3 ±0,6 6,1± 0,6 7,4± 0,7 6,7± 0,7а
а Достоверно по отношению к показателям в злокачественных глиомах; 6 Достоверно по отношению к показателям в перифокальной зоне.
Таблица 2. Показатели активности свободнорадикальных процессов тканей при различных новообразованиях головного мозга (I - перифокальная зона опухоли; П - ткань новообразования мозга)
Исследуемые показатели
Новообразова- Витамин Е ед. /мл Витамин А ед. /мл Коэф. Е/А МДА нмоль/мл
ния головного
мозга I П I II I II I П
Злокачествен- 0,29± 0,19± 0,03± 0,09± 9,5± 2,7± 11,3± 18,5±
ные глиомы 0,03 0,05б 0,004 0,002 2,8 0
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.