Введение к работе
Актуальность проблемы. Гипотеза о том, что канцерогенное действие различных агентов сопряжено с образованием свободных радикалов, которые, действуя на важнейшие компоненты клетки, вызывают развитие патологического процесса, была высказана сразу несколькими исследователями. Возникла, так называемая, свободиораднкалыш теория канцерогенеза, получившая позже свое экспериментальное подтверждение.
Один авторы отстаивали химическую природу возникновения свободных радикалов : канцероген адсорбируется па клетке я вызывает процессы сиаренности электронов (Пюльман А., Пюльман Б., 1957); другие предполагали физическую природу возникновения реактивных частиц (Хсддоу, 1947); третьи считали, что взаимодействие канцерогена с клеткой носит физико-химически» характер и обуслоплпвает образование комплекса с переносом заряда, в результате чего оба компонента переходят в свободнорадн-калыюе состояние (Сен-Дьерди, 1971, Иенсец (1950) и Гордії (1953), они же при этом полагали, что свободные радикалы действуют непосредственно на геном клетки и вызывают мутации, приводящие к мачппшзашш.
В этом плане особого внимания заслуживают работы Н.М.Эмануэля (1965, 1974), который, основываясь па кинетических закономерностях опухолевого роста, выдвинул гипотезу о том, что свободные радикалы играют важную роль не только в первичном процессе перерождения клеток, т.е. при канцерогенезе, но и в дальнейшем при опухолевом росте. В дальнейшем эта проблема нашла свое отражение в многочисленных работах Бурлако-вой Е.Б., Алесенко А.В., Пальминой Н.П.
Свободнорадикальная теория канцерогенеза вызвала широкий интерес к изучению аитиоксидаитов как веществ, регулирующих активность радикалов в соответствии с интенсивностью этих реакций. Однако, изучение аитиоксидаитов проводили, в основном, в малипшзированных клетках и в тканях опухолей. Были установлены закономерности изменений содержания аитиоксидаитов в тканях опухоли и в органах животных-опухоленосителей.
Е.А.Нейфахом (1963) на основании изучения периода индукции окисления ненасыщенных жирных кислот в присутствии гомогенатов раковых тканей была высказана мысль о "перекачивании" аитиоксидаитов из органов животных-опухоленосителей в растущую опухоль. Эта теория впоследс:вни получила свое развитие в работах ряда других авторов (Иванов И.И., Тарусой Б.П., 1970; Козлов Ю.П., 1975 и др., ). Так была высказана интересная гипотеза, заключающаяся в том, что в ходе свободнораднкальных реакции образуются депрессоры клеточного размножения, а индуцирование опухо-. лей как с помощью канцерогенных химических веществ, так и при воздействии облучения протекает со стадийными изменениями антпокислительной активности липидов.
Несомненный интерес представляют и работы О.Варбурга, согласно которым первопричина рака - в нарушении тканевого дыхания. В клетке имеются две системы энергообеспечения: первая - окисление кислородом с
помощью определенных ферментов, локализованных в митохондриях, вторая - превращение глюкозы. Второй путь эволюнномпо более древний, а первый - энергетически более выгодный. В присутствии кислорода клетки многоклеточных организмов используют для своего энергообеспечения, в основном, тканевое дыхание, только в отсутствие кислорода получение энергии идет за счет гликолиза. Исследуя большое количество злокачественных новообразований , О.Варбург пришел к выводу, что в опухоли основной путь энергообеспечения - гликолиз, даже когда в ее клетках достаточно кислорода. Он сделал вывод, что в результате длительного гликолиза происходит необратимая перестройка клеточных процессов, приводящая к нерегулируемому росту, т.е. к свойству, характеризующему опухолевую клетку (Белоусова А.К., 1965).
Таким образом, бесспорно доказано, что процессы пероксидашш и, особенно, системы антиокислителыюй защиты организма совершенно определенным образом изменяются при образовании и росте злокачественных опухолей, її представляется перспективным использование параметров этих факторов для определения направленности патологического процесса, в том числе и под влиянием различных противоопухолевых воздействий. Между тем, до сих пор нет цельного представления о характере перестройки процессов пероксидашш при злокачественной патологии, а явная стадийность изменений в системе перекисного окисления липидов (ПОЛ) - антиоксиданти в динамике канцерогенеза создаст определенные трудности для эффективного применения антиокислителей в качестве противоопухолевых средств.
С пашей точки зрения, "перекислая " теория развития злокачественного процесса нуждается в некоторой детализации, а возможно, и в несколько иной трактовке.
Целью настоящего исследования явилось комплексное изучение свободно-радикальных процессов и особенностей функционирования анти-окнелптсльиых систем организма в условиях злокачественного роста и определение их роли в патогенезе опухолевой болезни.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
-
Изучить состояние некоторых показателей активности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в динамике химического канцерогенеза.
-
Изучить влияние экспериментальной противоопухолевой терапии препаратом антиоксидантного действия иа рост перевивных опухолей и активность свободно-радикальных процессов.
-
Исследовать показатели антиокиелнтельных систем крови в динамике физиологической беременности, как модели естественного пролнфера-тнвного процесса.
-
Обосновать возможность разработки способов биохимической дп-
агностики рецидивов и метастазов рака различной локализации.
-
Разработать способ дифференциальной оценки патологических состояний печени при злокачественных новообразованиях.
-
Исследовать возможности использования показателен активности антиоксидантних снегом крови для оценки эффективности специфического лечения онкологических больных.
-
Обосноваїь необходимость использования препаратов антиоксидантного действия в онкологической клинике.
Положения, выносимые на защиту:
-
Необходимым условием развития и роста злокачественной опухоли является перестройка свободно-радикальных процессов в организме, сопровождающаяся подавлением активности ферментов антпрадикальной защиты и снижением содержания нефермента і ивных антпокендаптов.
-
Падение уровня содержания витаминов Л и Е, сопровождающееся выходом в гуморальную среду железозавпеимых, оргачотропных, обладающих неферментатнвной СОД-активноетыо РФ-белков, является звеном "метаболической иммунодепрессии", обеспечивающей программу функционирования иммунной системы, направленную на охрану "чужого в своем".
-
Обратная перестройка свободно-радикальных процессов, направленная на нормализацию метаболизма, с элиминацией из сыворотки крови РФ-белков, является универсальным механизмом реализации клинического эффекта при противоопухолевых воздействиях.
-
Перестройка свободно-радикальных процессов при опухолевой болезни влечет за собой перестройку в других звеньях метаболизма, изучение которых открывает новый подход к созданию способов ранней диагностики рака различной локализации до его клинических проявлений.
Научная новизна и практическая значимость работы. Результатом настоящей работы явилась разработка новой гипотезы участия антиоксидан-тов в формировании опухолевой болезни.
Впервые на модели химического канцерогенеза изучен комплекс показателей активности свободно-радикальных процессов в крови и немалиг-низирующихся тканях от момента контакта организма животного с канцерогеном до момента выхода опухоли, т.е. проанализирована роль "биохимической среды" в возникновении опухолевого процесса. Установлено, что, начиная с первой недели химического канцерогенеза, происходит постепенная перестройка свободно-радикальных процессов : подавление естественного каскада антиокислителей с выходом в гуморальную среду белков - "ловушек" супероксиданионрадикалов, названных РФ-белками.
Впервые сравнительный анализ динамики химического канцерогенеза, как модели злокачественной пролиферации, и беременности, как естественного пролиферативного процесса, позволил выявить необходимое звено в цепи реакции , определяющих развитие "метаболической толерантности" иммунной системы, обеспечивающей "охрану чужого в своем".
Впервые у курабельных больных II и Ш стадий, имеющих различные локализации злокачественных опухолей, в сыворотке и форменных элементах крови были обнаружены пики РФ-белков па фоне сниженного уровня показателей естественных антиокислительных систем, т.е. показано наличие той же "биохимической среды", что и при химическом канцерогенезе у экспериментальных животных. Впервые определена характеристика найденных нами РФ-белков как железозависнмых, органоспеапфических, антптелопо-добных, обладающих неферментативной СОД - активностью.
Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты наших исследований дополняют и конкретизируют существующие представления о характере изменений свободно-радикальных процессов и участия их в инициальном характере цепи реакций, приводящих к развитию опухолевой болезни. Экспериментальная л клиническая терапия препаратами , обладающими аитноксидантными свойствами, подтвердила патогенетическое значение найденных перестроек в возникновении злокачественного роста. Выдвинутая нами гипотеза защищена патентом Российской федерации как "Способ исследования возникновения злокачественного процесса в организме" (N2021612).
На основании гипотезы предложен для онкологической клиники "Способ диагностики рецидивов и метастазов рака" (N 93002347/14), позволяющий за 3-36 месяцев не только предсказать появление продолженного роста злокачественной опухоли, но н показать в каком органе это произойдет.
Доказательством основных положений представленного патогенеза явилась разработка способа дифференциальной диагностики патологического процесса в печени, основанного на экспрессии под действием сыворотки крови больных маркерного эмбрионального белка ("Способ диагностики метастазов в печени" N4208833/14), При этом было установлено, что индуцирующий фактор, так же как л РФ-белки, принадлежит к суперсемейству патологических иммуноглобулинов.
Показано, что соотношение содержания как неферментативных, так и ферментативных компонентов антнокислительной защиты организма может быть использовано для создания способов вспомогательной лабораторной диагностики злокачественных поражений органов в начальной стадии процесса ("Способ прогнозирования заболеваний раком вульвы" N 5063097 (043511)/14), а также критериев эффективности проведенного противоопухолевого лечения ("Способ определения эффективности противоопухолевой терапии" N2021620).
Использование патогенетически значимых параметров перестройки свободно-радикальных процессов, выявленных в нашей работе, открывает новый методологический подход к созданию не только способов диагностики злокачественного процесса в организме, обнаруживаемого еще до манифестации его клинических проявлений, но и для оценки эффективности еле-
пифического лечения, выявления механизмов действия различных противоопухолевых мероприятий и, наконец, открывает перспективу для патогенетически обоснованных подходов к созданию новых путей воздействия на опухолевую болезнь.
Апробация работы. Основные положения диссертации были пред
ставлены на научной конференции "Механизмы интеграции биологических
систем" (Ростов-на-Дону, 1988), Всероссийском съезде анестезиологов и
реаниматологов (Москва, 1988), Всесоюзной конференции
"Биоаптноксидант" (1989), Всесоюзной конференции по интенсивным мето
дам лечения (Калинин, 1989), Всесоюзном симпозиуме "Биохимия опухоле
вой клетки" (Минск, 1990), Всесоюзном симпозиуме "Метастазирование
злокачественных опухолей"(Киев, 1991), Международном симпозиуме
"Современные тенденции в вирусологии и иммунологии опухолен"(Москва,
1994), Всероссийском симпозиуме "Скрининг и новые подходы к лечению
начального гинекологического рака" (Новгород, 199-1), 2-м дальневосточ
ном международном симпозиуме "Multimodalyty Treatment of
Сапсег"(Владивосток, 1994), IV Всероссийском съезде онкологов (Ростов-
на-Дону, 1995), 5-м международном конгрессе "Hormones and
Cancer"(Qnebek, 1995), I съезде онкологов СНГ (Москва, 1996), 2-ом биохи
мическом съезде(Москва, 1997).
Публикации. Результаты исследований, рассмотренных в диссертации, изложены в 1 монографин, 24 статьях в научных изданиях и 18 тезисах докладов. Кроме того по теме диссертационной работы имеется 10 авторских свидетельств и патентов Российской Федерации.
Структура работы. Диссертация изложена на 260стр. машинописного текста, содержит 27 таблиц, 52 рисунка и состоит из введения, обзора литературы, 10 глав собственных результатов и их обсуждения, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. В тексте содержится 179 ссылок на отечественные и 191 -назарубежные источники.
