Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор литературы 12
1.1. Активные формы кислорода и механизмы их образования 12
1.2. Перекисное окисление липидов 15
1.3. Окислительная модификация белков 18
1.4. Клинико-гистологическая характеристика рака легкого 27
1.5. Роль антиоксидантной системы и окислительного стресса в патогенезе рака легкого 30
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 36
2.1. Клиническая характеристика обследованных больных 36
2.2. Объект исследования 39
2.3. Метод определения содержания карбонильных групп в белках 40
2.4. Метод определения молекул средней массы 41
2.5. Метод определения флуоресценции битирозина 41
2.6. Метод определения флуоресценции триптофана 42
2.7. Метод определения тиоловых групп в белках 42
2.8. Метод определения содержания диеновых конъюгатов 43
2.9. Метод определения содержания ТБК-активных продуктов 44
2.10. Микробиуретовый метод определения белка 45
2.11. Определение содержания гемоглобина цианметгемоглобиновым методом 45
2.12. Статистическая обработка результатов 46
ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение 47
3.1. Особенности изменения содержания продуктов окисления белков и липидов в зависимости от стадии рака легкого 47
3.1.1. Изменение содержания продуктов окисления белков и липидов в эритроцитах больных раком легкого в зависимости от стадии заболевания 47
3.1.2. Изменение содержания продуктов окисления белков и липидов в плазме крови больных раком легкого в зависимости от стадии заболевания 53
3.1.3. Изменение содержания продуктов окисления белков и липидов в здоровой и опухолевой ткани легкого в зависимости от стадии заболевания 63
3.2. Особенности изменения редокс-зависимой модификации белков и липидов в зависимости от гистологического варианта рака легкого 66
3.2.1. Изменение редокс-зависимой модификации белков и липидов в эритроцитах в зависимости от гистологического варианта рака легкого 66
3.2.2. Изменение редокс-зависимой модификации белков и липидов в плазме крови больных раком легкого в зависимости от гистологической структуры опухоли 72
3.2.3. Изменение редокс-зависимой модификации белков и липидов в немалигнизированной и опухолевой ткани легкого в зависимости от гистологического строения опухоли 80
3.3. Взаимосвязь между показателями окислительной модификации белков и липидов в плазме и эритроцитах больных раком легкого 83
Заключение 95
Выводы 106
Список литературы 107
- Активные формы кислорода и механизмы их образования
- Клиническая характеристика обследованных больных
- Изменение содержания продуктов окисления белков и липидов в эритроцитах больных раком легкого в зависимости от стадии заболевания
- Изменение редокс-зависимой модификации белков и липидов в эритроцитах в зависимости от гистологического варианта рака легкого
Введение к работе
Актуальность проблемы. Рак легкого занимает одно из первых мест по распространенности среди онкологических заболеваний [Имянитов Е. Н., 2006; Spicer J. et al., 2007]. Существенную роль в процессах канцерогенеза играет свободно-радикальное воздействие на клетки, которое рассматривается как универсальный механизм опухолевой трансформации [Pignatelli B. et al., 2001; Lee J. M. et al., 2008; Kirkham P. et al., 2003]. Рост опухоли сопровождается изменением показателей антиоксидантной активности и окислительного стресса в опухолевой ткани, что также отражается на состоянии органов и тканей организма [Меньщикова Е. Б. и др., 2008]. Увеличение интенсивности воздействия активных форм кислорода (АФК) вызывает усиление процессов окисления биологических молекул и может приводить к повреждению клеток и тканей, что играет важную роль в развитии рака легкого [Reszka E. et al., 2007; Munnia A. et al., 2006]. Помимо прямого повреждающего действия АФК, неблагоприятным фактором также является их способность вмешиваться в работу сигнальных систем [Янковский О. Ю., 2000; Gracanin M., Davies M. J., 2007, Winterbourn C. C., Hampton M. B., 2008]. Изучение процессов свободно-радикального окисления в опухолевых клетках представляет определенный интерес, поскольку они определяют такие процессы, как ангиогенез и апоптоз, распознавание клеток лейкоцитами и др. [Антонеева И. И., 2007, Болдырев А. А., 2001, Скулачев В. П., 2001, Янковский О. Ю., 2001]. Для оценки интенсивности окислительного стресса в экспериментальной практике, как правило, проводятся исследования процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ). ПОЛ рассматривается в качестве универсального первичного механизма, обусловливающего возникновение и развитие различных патологических состояний, в том числе через повреждение других биомолекул. Тем не менее, в ряде работ приводятся результаты исследований, свидетельствующие, что в первую очередь окислительной модификации подвергаются молекулы белков [Болдырев А.А. и др. 2006, Дубинина Е. Е. и др., 2007, Du J. et al., 2004]. Белки, подвергшиеся окислительной деструкции, имеют длительный период распада, по сравнению с продуктами перекисного окисления липидов, что делает их перспективным маркером интенсивности свободно-радикального окисления [Дубинина Е. Е. и др., 2007].
Анализ литературных данных об изменении характера окислительной модификации различных биомолекул в организме больных раком легкого свидетельствует об их неполноте и фрагментарности. Действие окислительного стресса на молекулы-мишени – белки и липиды – на различных стадиях и при различных гистологических типах рака легкого может иметь свои особенности, тем не менее, его характер и выраженность при данной патологии практически не изучены. Таким образом, в данной работе впервые было проведено комплексное исследование показателей окислительной модификации белков и липидов в зависимости от гистологического типа и стадии рака легкого.
Цель исследования: Изучить закономерности изменения редокс-зависимой модификации белков и липидов в эритроцитах и в плазме крови у больных раком легкого, а также в опухолевой и немалигнизированной тканях легкого в зависимости от стадии и гистологической структуры заболевания.
Задачи исследования:
-
Установить закономерности изменения окислительной модификации белков и липопероксидации в зависимости от стадии рака легкого.
-
Изучить особенности окислительной модификации белков и перекисного окисления липидов в зависимости от гистологической структуры опухоли.
-
Охарактеризовать взаимодействие продуктов редокс-зависимой модификации белков и липидов при плоскоклеточном раке и аденокарциноме легкого.
Научная новизна: Впервые, на основании комплексного исследования показателей свободно-радикального окисления белков (карбонильных производных белков, битирозина, триптофана, среднемолекулярных пептидов и сульфгидрильных групп белков) и липидов (диеновых конъюгатов и ТБК-активных продуктов) в эритроцитах и в плазме крови при раке легкого были установлены закономерности изменения окислительной модификации биологических молекул в ходе развития и в зависимости от гистологического типа заболевания.
Впервые показано, что наиболее выраженное возрастание интенсивности процессов редокс-зависимой модификации белков в эритроцитах и плазме крови происходит на II и IV стадиях рака легкого. Впервые установлены изменения содержания продуктов окисления белков и липидов в опухолевой и немалигнизированной тканях легкого в зависимости от стадии заболевания. В опухолевой ткани отмечено увеличение уровня продуктов окислительной модификации белков и липопероксидации от I стадии к III, затем – некоторое снижение их уровня к IV стадии.
Новыми являются данные, что в наибольшей степени белки и липиды подвергаются воздействию окислительного стресса у больных при мелкоклеточном раке легкого, в наименьшей – при плоскоклеточном раке, при этом аденокарцинома, в тоже время при аденокарциноме происходит наибольшее возрастание уровня кетонных форм карбонильных производных белков в эритроцитах и тиоловых групп белков в плазме. Впервые установлены особенности взаимосвязей между показателями окислительной модификации белков и липидов в эритроцитах и плазме крови у здоровых людей, при плоскоклеточном раке и аденокарциноме легкого.
Теоретическая и практическая значимость: Исследование уровня продуктов окислительной модификации белков и липопероксидации позволяет оценить степень влияния свободнорадикальных процессов на организм при наиболее распространенных гистологических вариантах злокачественных новообразований легкого и при развитии заболевания. Полученные данные вносят вклад в понимание механизмов развития окислительного стресса при раке легкого. Характер изменения уровня исследованных показателей редокс-зависимой модификации белков свидетельствует о преобладании процессов металл-катализируемого окисления, которое, вероятно, играет важную роль в процессах инвазии и метастазирования. Полученные изменения свидетельствуют о том, что при плоскоклеточном раке усиление окислительных процессов приводит к усилению конформационных нарушений белков, при аденокарциноме происходит усиление агрегации и фрагментации белковых молекул. Отмечается вкалад продуктов липопероксидации в модификацию белков.
Методы исследований, описанные в диссертации, используются студентами в процессе выполнения курсовых и дипломных работ и включены в разделы большого практикума, на кафедре физико-химической биологии Сибирского федерального университета. Результаты работы используются в лекциях по медицинской биохимии и клеточной сигнализации, а также могут быть рекомендованы для внедрения в деятельность Красноярского краевого онкологического диспансера.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
В эритроцитах и плазме крови интенсивность редокс-зависимой модификации белков в наибольшей степени возрастает на II и IV стадиях рака легкого. В опухолевой ткани изменение уровня редокс-зависимой модификации белков и липидов соотносится с распространенностью опухолевого процесса и возрастает от I стадии к III, затем – снижается к IV стадии.
2. Выраженность окислительных процессов в крови и в опухолевой ткани больных максимальна при мелкоклеточном раке легкого, минимальна – при плоскоклеточном раке.
3. При плоскоклеточном раке усиление окислительных процессов приводит к усилению конформационных нарушений белков, при аденокарциноме происходит усиление агрегации и фрагментации белковых молекул.
Апробация материалов диссертации. Основные положения и результаты исследования доложены и обсуждены на научно-практической конференции молодых ученых «Актуальные вопросы охраны здоровья населения регионов Сибири», Красноярск, 2007; X международной научной школе-конференции студентов и молодых ученых «Экология Южной Сибири и сопредельных территорий», Абакан, 2008; 72-й итоговой студенческой научно-практической конференции с международным участием имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого, посвященной 100-летию со дня рождения профессора П. Г. Подзолкова, Красноярск, 2008; всероссийской конференции с международным участием «Молекулярная онкология», Новосибирск, 2008; VI-й всероссийской межвузовской конференции молодых ученых, Санкт-Петербург, 2009; научно-практической конференции «Актуальные вопросы охраны здоровья населения регионов Сибири», Красноярск, 2010; VIII международной конференции «Биоантиоксидант», Москва, 2010.
Публикации: По теме диссертации опубликовано 20 печатных работ, в том числе 3 статьи и 1 тезисы в журналах, рекомендованных ВАК для публикации материалов кандидатских диссертационных работ.
Структура и объем диссертации: Диссертация изложена на 131 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, главы «Материалы и методы», главы «Результаты и обсуждение», заключения, выводов, списка литературы, включающего 60 отечественных и 158 иностранных источников. Текст диссертации содержит 20 таблиц и 43 рисунка в виде диаграмм и схем.
Активные формы кислорода и механизмы их образования
В нормальных условиях большая часть потребляемого организмом че-ловека молекулярного кислорода вовлекается в реакции митохондриального окисления, вместе с тем во всех живых организмах постоянно протекает большое количество других реакций с участием кислорода, многие из кото-рых приводят к образованию активных форм кислорода (АФК). Большая часть из этих соединений имеют неспаренный электрон, поэтому часто их на-зывают свободными радикалами. В тоже время, такие кислородсодержащие молекулы, как перекись водорода, синглетный кислород, гипогалоиды не яв-ляются радикалами, хотя и взаимодействуют с органическими молекулами через радикальные механизмы.
Пусковым звеном каскада свободно-радикальных реакций, приводящих к возникновению большинства АФК, является супероксид-радикал (СОР) – О2-. В клетках основные источники его образования – ферментативные сис-темы: митохондриальная электрон-транспортная цепь, НАДФН-оксидаза, ксантиноксидаза и микросомальные монооксигеназы. Также супероксид-радикал является промежуточным продуктом окисления тиолов, флавинов, хинонов, катехоламинов, метаболизма ксенобиотиков и многих других био-химических реакций [46, 82]. СОР может достаточно эффективно мигриро-вать внутри клетки и даже через клеточные мембраны. Он участвует в синте-зе хемотаксических пептидов, ингибирует действие фактора расслабления эндотелия, может повреждать мембраны, ингибировать Cа2+-АТФ-азу, синтез РНК и белка. Являясь нуклеофильным соединением, СОР окисляет липопро-теины плазмы крови и фосфолипиды мембран, в то же время его непосредст-венная цитотоксичность невелика. В водном растворе супероксидный ради-кал достаточно быстро дисмутирует, приводя к образованию пероксида во-дорода и кислорода [14, 57]. Эта реакция резко ускоряется в присутствии фермента супероксиддисмутазы (СОД) [19]. Данная реакция является источ-ником почти 80% перекиси водорода в очаге воспаления [26]. Пероксид во-дорода не является свободным радикалом, обладает свойствами слабого окислителя. В отсутствие восстановителей перекись водорода довольно ста-бильна и вследствие своей структуры является электрически нейтральным соединением и воспринимается клеткой, как молекула воды. Благодаря это-му, Н2О2 может диффундировать на значительные расстояния и легко прони-кать через мембраны. Избыток перекиси водорода удаляется под действием ферментов глутатионпероксидазы (ГПО) или каталазы. Перекись водорода является промежуточным продуктом преобразования большинства АФК, в том числе, наиболее реакционноспособного из АФК – гидроксильного
Вследствие высокой химической активности OH-радикалов расстоя-ние, которое они успевают пройти от места их образования, не превышает размеров молекулы. Таким образом, локализация повреждающего действия ОН-радикалов и характер эффекта повреждения будет зависеть от места их образования [60]. Взаимодействие ОН с биомолекулами обычно приводит к образованию других, менее реакционных, радикалов, которые способны к продолжению цепной реакции за счет взаимодействия с новыми молекулами. Считается, что цитотоксическое действие кислородных радикалов более чем на 50% обусловлено ОН -радикалами [57].
Эффекты свободных радикалов в живых системах неоднозначны, с од-ной стороны, они являются компонентами физиологических систем организ-ма, с другой – оказывают выраженное токсическое действие на структуры клетки [27, 46, 139]. В нормальных условиях АФК обладают важными функ-циями во многих физиологических и биохимических процессах, таких как регуляция тонуса сосудов, синтез простагландинов, регуляция метаболиче-ских процессов, активация апоптоза, микробицидное действие фагоцитов [27]. Высокая реакционная способность и малые значения времен жизни АФК в биологических субстратах делает их полезным инструментом переда-чи информации на короткие дистанции. [14, 153].
Патологические последствия наступают при нарушении баланса про- и антиоксидантных систем. Как правило, при этом речь идет об избыточном образовании АФК и накоплении продуктов их реакций, однако, недостаточ-ная способность к их генерации также может приводить к негативным по-следствиям [41, 47]. Способность АФК, вмешиваться в функционирование внутриклеточных регуляторных систем можно считать дополнительным, на-ряду с их прямым повреждающим действием, неблагоприятным фактором для жизнедеятельности клеток [60].
Все вышеописанное говорит о том, что АФК являются высокореакци-онными, способными к взаимопревращениям веществами. Их появление приводит к определенным метаболическим изменениям. Тем не менее, нару-шения их образования и утилизации, приводящие как к снижению, так и к увеличению их уровня вызывает негативные последствия, что говорит о большой значимости этих веществ в поддержании гомеостаза организма [77].
Клиническая характеристика обследованных больных
Легкие являются уникальным органом для исследования свободнора-дикальной патологии по ряду причин. Клетки легкого непосредственно под-вержены действию более высоких концентраций кислорода и химических за-грязнителей, чем большинство других тканей. Учитывая такую специфиче-скую функцию, в легких сформировалась специализированная, наиболее мощная по сравнению с другими тканями система защиты от воздействия АФК и различных поллютантов.
Легкие обладают высокоспециализированными антиоксидантными и редокс-модулирующими механизмами, экспрессируемыми эпителиальными клетками дыхательных путей, и функционирующими как основные регуля-торы клеточного редокс состояния в нормальных и опухолевых клетках и в их окружении. В слизистой оболочке легких содержится достаточно высокое количество неферментативных антиоксидантов, таких как витамины С и Е, мочевая кислота, а также SH-содержашие антиоксиданты, особенно глутати-он [47]. К основным антиоксидантным ферментам легких относят супероксид-дисмутазу, каталазу, глутатионзависмые ферменты. Помимо классических антиоксидантных ферментов, в легких экспрессируются некоторые тиол-содержащие белки. Они могут иметь фундаментальное значение в биологии рака, поддержании клеточного редокс состояния, поскольку являются одни-ми из важнейших регуляторов большого количества факторов роста, связан-ных с ангиогенезом и пролиферацией. Тиоловые белки не только усиливают выживаемость клеток и пролиферацию, но и защищают как опухолевые, так и нормальные клетки от оксидантов, лучевой и химиотерапии. Эти белки со-держат тиоловые группы, представленные остатками цистеина в активных центрах, включают семейство тиоредоксинов, тиоредоксинредуктазы, перок-сиредоксины и глутаредоксины. В сурфактанте имеются вещества ингиби-рующие дыхательный «взрыв» в гранулоцитах и продукцию H2O2 моноцита-ми, что важно для легких, как органа обладающего большой поверхностью и подверженного действию высоких концентраций кислорода [47, 137, 155]. Среди классических ферментов антиоксидантной системы, Mn-СОД наиболее широко исследована в клетках злокачественных новообразований. Некоторые исследования показывают, что избыточная экспрессия суперок-сиддисмутаз в опухолевой клетке замедляет опухолевый рост, метастазиро-вание и отрицательно влияет на другие особенности раковых клеток [136]. Поскольку эти ферменты катализируют превращение супероксид радикала в пероксид водорода, противоопухолевый эффект, вызываемый сверхэкспрес-сией СОД может быть опосредован либо снижением внутриклеточного уров-ня супероксидрадикала, либо увеличением концентрации пероксида водоро-да. В результате ряда исследований было установлено, что противоопухоле-вый эффект вызываемый сверхэкспрессией Mn-СОД может быть обращен сверхэкспрессией двух ферментов, участвующих в катаболизме перекиси – каталазы и глутатионпероксидазы, это говорит о том, что противоопухоле-вый эффект увеличения экспрессии СОД связан с возрастанием концентра-ции пероксида водорода. В то же время, одновременное, с увеличением ак-тивности СОД, повышение активности каталазы, связывают с развитием аг-рессивных и устойчивых к химио- и радиотерапии опухолей. Каталаза разла-гает пероксид водорода, оптимальное ее функционирование отмечается при высоких концентрациях перекиси. Ее активность обычно не ассоциируется с опуолевым ростом, но отмечается повышенная ее экспрессия в плевральной мезотелиоме, благодаря чему можно предположить, что она играет роль в развитии высокорезистентных инвазивных опухолей [136, 155].
Одной из типичных характеристик раковых клеток является изменение липидного состава мембран в сторону повышения содержания насыщенных жирных кислот и холестерина и снижением уровня полиненасыщенных жир-ных кислот, таких как арахидоновая, эйкозапентаеновая, и докозагексаено-вая. Это приводит к снижению текучести мембран, что затрудняет проникно-вение в кислорода в липидный бислой, а также снижает количество потенци-альных мишеней для действия АФК. Это делает мембраны опухолевых кле-ток более ригидными, но повышает их устойчивость к действию активных форм кислорода и не угнетает их жизнедеятельности [47, 66, 67, 111, 192].
Как правило, местные проявления опухоли выражены достаточно сла-бо, особенно на начальных стадиях, что сильно затрудняет раннюю диагно-стику и борьбу с этим заболеванием. Соответственно, большое значение имеют вопросы о том, какие системные изменения в организме вызывает возникающая опухоль. Вполне вероятно, что независимо от особенностей той или иной опухоли существуют единые механизмы ее воздействия на ор-ганизм больного. Однозначного ответа на поставленные вопросы на сего-дняшний день нет, и в связи с этим проблема взаимоотношения опухоли и организма исследована в значительно меньшей степени, чем проблема кан-церогенеза. Для опухолевого роста характерен феномен «субстратных ловушек». Опухолевые клетки активно поглощают из окружающей среды низкомолеку-лярные антиоксиданты, что приводит к их дефициту в организме больного. В результате повышенной способности раковых клеток поглощать глюкозу в организме постоянно создается тенденция к гипогликемии. Это в свою оче-редь, приводит к напряжению компенсаторных систем, поддерживающих уг-леводный гомеостаз, отмечается повышенная продукция глюкокортикоидов, феномен постоянно сопровождающий злокачественные новообразования. Глюкокортикоиды, с одной стороны стимулируют глюконеогенез, за счет распада тканевых белков, а с другой, могут индуцировать иммунодефицит-ные состояния. К числу относительно ранних проявлений опухолевого роста относят анемию и недостаточное снабжение тканей кислородом. Данный факт объясняет повышенный расход глюкозы не столько усиленным ее по-глощением самой опухолевой тканью, сколько усиленным потреблением другими тканями из-за недостаточного обеспечения их кислородом. В свою очередь, повышенный расход глюкозы стимулирует гиликогенолиз, глюко-неогенез, мобилизацию липидов, кетогенез. Повышение уровня липидов кро-ви увеличивает ее вязкость и еще в большей степени усугубляет дефицит ки-слорода.
Изменение содержания продуктов окисления белков и липидов в эритроцитах больных раком легкого в зависимости от стадии заболевания
Повышенный уровень диеновых конъюгатов на первой стадии можно связать с тем, что рак легкого, как правило, развивается на фоне уже имею-щихся патологических изменений, сопровождающихся усилением свободно-радикальных процессов, кроме того, возникновение новообразования будет связано с определенными системными нарушениями в организме [56, 145, 203]. На II стадии рака легкого наиболее значимые качественные изменения опухолевого роста, характеризуются ростом опухоли, а также прогрессивно нарастающими изменениями в регионарных лимфатических узлах легких, что связано с процессом лимфогенного метастазирования. Растущая опухоль, развивающиеся под ее влиянием изменения структуры и нарушение гомео-стаза легкого, воспалительная клеточная реакция (более характерная для плоскоклеточного рака), приводят к истощению антиоксидантов и усилению интенсивности процессов окислительной модификации белков на данной стадии. Третья стадия рака легкого характеризуется главным образом увеличе-нием размеров опухоли, прорастанием ее в близлежащие ткани и дальней-шим распространением лимфогенных метастазов. На этой стадии характерно нарастание общей гипоксии организма, за счет нарушения функций легкого, также возможно возрастание активности антиоксидантных процессов, кото-рые, в частности могут быть обусловлены усилением образования низкомо-лекулярных продуктов фрагментации макромолекул, обладающих антиокси-дантными свойствами, что приводит к снижению интенсивности процессов свободно-радикального окисления в организме онкобольного. Усиление окислительных процессов на IV стадии может быть связано с возникновением отдаленных метастазов и процессами деструкции тканей. Формированию и развитию гематогенных метастазов сопутствуют много-численные изменения в организме больного раком легкого. Изменения в формуле крови соответствуют воспалительному процессу, значительно уве-личена СОЭ, развивается повышенная наклонность к свертыванию крови и при снижении антитромбогенной активности стенки кровеносных сосудов. В последующем, по мере роста метастаза, происходит деструкция сосудистой стенки и выход опухоли в окружающие ткани с их прогрессирующим пора-жением. В свою очередь, данные нарушения приводят к выраженному усиле-нию окислительных процессов в эритроцитах и плазме [104, 125].
Избыточная продукция АФК вносит вклад в развитие воспалительного ответа и повреждение тканей. Существенный рост уровня АФК может вести к окислительному стрессу, приводить к повреждению и гибели клеток. АФК могут действовать как вторичные мессенджеры и играть роль в передаче кле-точных сигналов, влиять на экспрессию генов [14, 116, 146]. Содержание АФК коррелирует с уровнем ФНО-a в плазме, уровень которого повышается при злокачественных новообразованиях [42, 147]. Таким образом, усиление интенсивности окислительных процессов в плазме с одной стороны может быть фактором риска развития различных осложнений, с другой стороны это может быть также и защитной реакцией организма в ответ на развитие опу-холи. Рост опухоли сопровождается системными изменениями в организме, проявляющимися в нарушениях редокс-состояния [126]. Окислительная мо-дификация белков в плазме крови может приводить к нарушениям их функ-ций, что может выражаться в нарушениях системы гемостаза, иммунной за-щиты. В эритроцитах усиление окислительных процессов, в частности окис-лительная модификация гемоглобина, может вести к снижению их способно-сти к переносу кислорода, что может приводить к развитию гипоксии.
В зависимости от стадии заболевания содержание КПБ, ДК и ТБК-активных продуктов в опухоли минимально на первой и второй стадиях, за-тем возрастает на третьей стадии, после чего, на четвертой стадии, вновь происходит некоторое снижение уровня данных показателей.
Изменение редокс-зависимой модификации белков и липидов в эритроцитах в зависимости от гистологического варианта рака легкого
Для того, что бы оценить значение различных типов ОМБ нами были проведены исследования по определению содержания карбонильных произ-водных белков, молекул средней массы, битирозина, триптофана, SH-групп белков у больных раком легкого. Образование карбонильных производных белков может осуществлять-ся как путем прямого окисления аминокислотных остатков, так и при взаи-модействии с продуктами липопероксидации и гликооксидации. Их содер-жание служит показателем общего окислительного стресса [114, 218]. В от-личие от карбонильных производных, окисление остатков тирозина происхо-дит непосредственно при воздействии АФК. Наиболее характерным продук-том окислительной модификации тирозина, является битирозин, обладающий характерной флуоресценцией. Окисление белков приводящее к конформаци-онным изменениям молекулы сопровождается изменением экранированности остатков триптофана, что проявляется в снижении или увеличении интенсив-ности его флуоресценции в биологическом материале. Отражением степени фрагментации белковых молекул, происходящей либо в результате непосредственного действия АФК, либо в результате по-вышения их чувствительности к протеолизу в условиях окислительного стресса, может служить содержание молекул средней массы [30]. Тиоловые группы белков при окислении способны подвергаться репа-рации, благодаря существованию механизмов, способных обратить окисле-ние, например, глутатионовой и тиоредоксиновой редокс-систем. Обратимое окисление/восстановление может служить фактором антиоксидантной защи-ты и защищать белки от других, более сильных повреждающих форм окис-лительной модификации, например образования карбонильных производных.
Можно отметить следующую направленность изменений редокс-зависимой модификации белков и липидов при наличии опухоли в организ-ме. В самой опухоли происходит снижение интенсивности процессов ПОЛ и ОМБ. В тоже время в плазме и эритроцитах окислительная модификация белков и липидов в целом усиливается. Полученные результаты согласуются с данными литературы, в которых сообщается о возрастании антиоксидант-ного статуса опухоли и усилении образования свободных радикалов в крови. Одной из основных причин таких разнонаправленных изменений можно на-звать поглощение опухолевыми клетками антиоксидантов из окружающей среды, что приводит к увеличению их уровня в опухоли и снижению в орга-низме. Помимо этого, в различных исследованиях сообщается об увеличении активности антиоксидантных ферментов в опухолевых клетках [136, 137, 159]. Снижение интенсивности свободнорадикального окисления в ткани опухоли увеличивает неспецифическую резистентность опухоли к действию АФК. Поскольку активные формы кислорода играют определенную роль в развитии апоптоза, можно предположить, что снижение их уровня является одним из вероятных механизмов избегания апоптоза у раковых клеток. По-скольку липоперекиси способны положительно влиять на хемотаксис фаго-цитирующих клеток и распознаваться их скевенджер-рецепторами, понижен-ная интенсивность процессов перекисного окисления липидов может также приводить к уменьшению способности макрофагов и нейтрофилов находить и поглощать опухолевые клетки [14, 60].
На интенсивность процессов свободно-радикального окисления в крови при опухолевом росте, помимо дефицита низкомолекулярных антоксидантов, может влиять множество факторов: сопутствующие воспалительные процес-сы, гиповентиляция, активность макрофагов и нейтрофилов, различные био-логически активные вещества, секретируемые опухолью, продукты распада опухоли и др. Особое место в развитии окислительных процессов при раке легкого может играть повышенный уровень фактора некроза опухоли a, со-держание которого положительно коррелирует с уровнем АФК и, который играет важную роль в развитии паранеопластических синдромов, в особен-ности кахексии [42, 147]. Усиление продукции АФК, в свою очередь приво-дит к окислительной модификации биологических молекул. Тем не менее, характер изменения некоторых показателей отличался от ожидаемого. Так, в эритроцитах происходит снижение содержания диеновых конъюгатов. В ре-зультате корреляционного анализа было установлено, что при аденокарци-номе их уровень отрицательно коррелирует с уровнем молекул средней мас-сы. Вероятно, адсорбция МСМ на поверхности эритроцитов экранирует ли-пиды и способствует снижению интенсивности первичных процессов липо-пероксидации. Содержание ТБК-активных продуктов, на фоне резкого сни-жения ДК в целом меняется несущественно, что косвенно может свидетель-ствовать о снижении активности ферментов глутатионового звена в эритро-цитах, участвующих в устранении промежуточных продуктов липоперокси-дации. Повышение уровня молекул средней массы в эритроцитах, предполо-жительно свидетельствует о их способности адсорбироваться на поверхности эритроцитов из плазмы, о чем свидетельствует корреляционная взаимосвязь между их уровнем в эритроцитах и плазме. Также, в эритроцитах, как и в плазме, необычным является повышение уровня сульфгидрильных групп белков. Это может происходить в результате увеличения активности тиол-зависимых защитных механизмов, в частности тиоредоксиновой системы, что отмечается некоторыми исследователями при раке легкого. Поскольку тиоловые группы белков могут выполнять антиоксидантную функцию вслед-ствие наличия механизмов способных обратить окисление, повышение их уровня, вероятно, происходит с целью компенсации недостатка низкомоле-кулярных антиоксидантов. В плазме также происходит усиление окислительной модификации белков и липидов. В отличие от эритроцитов, в плазме происходит усиление образования диеновых конъюгатов, в остальном изменения имеют такую же направленность, что и в эритроцитах.
Изменения, происходящие в плазме, могут непосредственно сказывать-ся на показателях эритроцитов, о чем свидетельствуют разнообразные корре-ляционные взаимосвязи между ними.
Гематологические нарушения при злокачественном росте – частые проявления паранеопластических синдромов, которые сами по себе являются выражением дизрегуляционной патологии, результатом системного действия опухоли на организм. В ряде клинических ситуаций патогенез паранеопла-стических синдромов известен, прежде всего, это касается гормонально-активных веществ, продуцируемых опухолевыми клетками. Однако меха-низм развития большей части паранеопластических реакций так и остается неясным. Можно предположить, что развитие окислительного стресса играет немаловажную роль в происхождении многих из них.
