Введение к работе
Актуальность темы. В мире ежегодно выявляют 7 млн. онкологических больных, 5 млн. умирают от прогрессирования опухоли. В России ежегодно регистрируют более 450 тыс. больных злокачественными новообразованиями (В.И. Чиссов, 2006). Злокачественные опухоли оказывают системное действие на организм. Это проявляется рядом неспецифических симптомов и гематологическими нарушениями (C.Hudis et al., 2005; F.Baleydier et al., 2011; J.Wright et al., 2011). Один из них анемия, которая представляет собой частое осложнение, как самих онкологических заболеваний, так и их лечения и самым существенными образом влияет на течение и исход болезни (В.В. Бредер, 2002; R.Berardi et al, 2006).
Анемия, развивающаяся у пациентов с гематологическими и солидными опухолями, в МКБ-10 обозначается как «анемия при новообразованиях» (АН), шифр - D63.0. Она сопровождается снижением концентрации гемоглобина, гематокрита и числа эритроцитов (А.Д. Павлов, Е.Ф. Морщакова, 2004). Это может существенным образом сказаться на реологической картине крови и ее транспортных возможностях (А.В. Муравьев, СВ. Чепоров, 2009). Снижение гематокрита, характерное для анемии, должно положительно повлиять на вязкость крови и ее кислородтранспортную функцию (В.А. Левтов и др., 1982; В.А. Галенок и др., 1987; Н.Н. Фирсов, П. X. Джанашия, 2004; L.Dintenfass, 1981). Однако, несмотря на снижение концентрации эритроцитов у больных солидными злокачественными опухолями, отмечают повышение вязкости плазмы и агрегации эритроцитов (G. von Tempelhoff et al., 2002; S.Elusoji et al., 2008). При этом вязкость плазмы рассматривается как независимый маркер выживаемости больных злокачественными опухолями (G.F. von Tempelhoff et al, 1998, 2000; 2003).
Для коррекции анемического синдрома в течение многих лет применяли заместительные гемотрансфузии, что сопряжено с развитием посттрансфузионных реакций и осложнений, вероятность которых увеличивается параллельно с увеличением количества трансфузий. Разработка эритропоэзстимулирующих препаратов (ЭСП) - рекомбинантных эритропоэтинов (РЭПО) - ознаменовала новый этап лечения АН. Применение ЭСП позволяет избегать трансфузий эритроцитарной массы (ЭМ) и при этом сохранять вполне удовлетворительное качество жизни больных (Н.С. Бесова, 2009).
При коррекции анемии как при помощи препаратов эритропоэтина, так и особенно при гемотрансфузии могут происходить быстрые и существенные перестройки гемореологического профиля пациентов. Характер этих изменений в настоящее время мало изучен (Н.В. Кислов и др., 2011; A.V. Muravyov et al., 2010), требуется комплексная оценка гемореологического профиля и транспортного потенциала крови в условиях коррекции анемии препаратами эритропоэтина и при гемотрансфузиях.
Поскольку основная клеточная популяция - зрелые эритроциты сохранили многие элементы молекулярных сигнальных путей (P.Boivin, 1988; G.Minetti et
al, 2004; S.Manno et al., 2005; N.Mohandas, P.Gallagher, 2008), то важным патофизиологическим механизмом изменений текучести крови и эритроцитов может быть активация или ингибирование элементов сигнальных каскадов этих клеток препаратами химиотерапии и рекомбинантными эритропоэтинами. Изучение этих механизмов позволит оптимизировать протоколы применения препаратов с учетом их влияния на микрореологическое поведение большой популяции эритроцитов, текущих в микрососудистом русле. Это в первую очередь касается препаратов платины, поскольку установлено, что они (например, цисплатин) стимулируют активность тирозиновых протеинкиназ, семейства Src (R.Singh, A.Sodhi, 1998), которые представлены в зрелых эритроцитах (J.Krager, et al., 2004; G.Minetti et al., 2004) и тем самым влиять на микрореологические характеристики последних. С учетом вышесказанного были сформулированы цель и основные задачи диссертационного исследования.
Цель исследования: Изучение патогенетических механизмов изменения текучести крови и ее транспортного потенциала у больных онкологическими заболеваниями, осложненными анемией и при ее коррекции эритропоэтином и гемотрансфузией.
Задачи исследования:
Изучить комплекс реологических характеристик крови и ее транспортные возможности у больных солидными опухолями при химио- и радиотерапии.
Изучить механизмы изменений текучести цельной крови, микрореологии эритроцитов и транспортные возможности крови при анемии при новообразованиях (АН).
Выполнить сравнительный анализ изменений гемореологических профилей, как комплекса реологических характеристик крови, при коррекции АН с помощью эпоэтина альфа и гемотрансфузии.
4. Изучить элементы клеточных и молекулярных сигнальных путей
эритроцитов, связанных с изменением их микрореологии при действии
препаратов химиотерапии и эпоэтина альфа.
Научная новизна
1. Впервые исследован гемореологический профиль, как комплекс наиболее
информативных реологических характеристик крови и эритроцитов, у больных
анемией при новообразованиях. В этих условиях найдены не только снижение
гемоглобина и гематокрита, но и высокая вязкость плазмы, агрегация
эритроцитов вместе с приростом концентрации фибриногена и снижением
деформируемости эритроцитов на фоне уменьшения транспортного потенциала
крови.
2. При лечении анемии препаратом эритропоэтина впервые показано, что наряду
с выраженным увеличением гемоглобина и достижении целей коррекции,
происходит позитивное изменение микрореологических параметров
эритроцитов параллельно со снижением вязкости плазмы и существенным приростом эффективности транспорта кислорода кровью.
3. В диссертационном исследовании показано, что гемотрансфузия приводит к
быстрому приросту концентрации эритроцитов и гемоглобина у больных
анемией при злокачественных новообразованиях. Однако эти позитивные
гематологические изменения сочетались с достоверным увеличением вязкости
крови, и основная причина ее повышения связана с нарастанием концентрации
эритроцитов при этом. Вязкость плазмы, деформируемость эритроцитов
практически не изменялись в результате гемотрансфузии, а умеренное
повышение агрегации эритроцитов было параллельным приросту концентрации
фибриногена плазмы. Найдено, что эффективность транспортной функции крови
(отношение Hct/BKi), хотя и увеличилась, после гемотрансфузии, однако
прирост на 5%, не был статистически достоверным.
Впервые получены данные изменений микрореологических свойств эритроцитов, их агрегации и деформируемости при прямом действии химиопрепарата цисплатина и эпоэтина альфа.
Впервые проведено исследование молекулярных сигнальных путей эритроцитов при изменениях их микрореологических свойств, показано, что агрегируемость эритроцитов, наиболее вероятно, связана с активацией кальциевого сигнального пути, а позитивные сдвиги деформируемости и текучести - с функциональной активностью киназных каскадов.
Теоретическая и практическая значимость
Проведённое клинико-экспериментальное диссертационное исследование имеет существенное теоретическое и практическое значение. Были определены основные критерии изменений параметров гемореологического профиля при развитии анемии на фоне проводимой химиотерапии. Выявлено не только снижение концентрации гемоглобина и эритроцитов, но и прирост вязкости плазмы, фибриногена, агрегации эритроцитов и их ригидности. Впервые концепция гемореологических профилей применена для анализа всего комплекса реологических характеристик крови и ее транспортного потенциала у лиц с анемией злокачественного новообразования. Выполнено сравнение гематологических и гемореологических последствий коррекции анемии двумя основными способами: 1) при помощи гемотрансфузии и 2) применением эпоэтина альфа. Показано, что для текучести крови и ее транспортного потенциала более эффективно выполнять коррекцию анемии препаратами эритропоэтина. Комплексный подход к оценке гемореологических расстройств при онкологической патологии позволяет выделить ключевые гемореологические характеристики, ответственные за нарушение текучести крови в целом, и наметить пути их коррекции. Одной из таких характеристик является агрегация эритроцитов, которая in vitro хорошо корректируется блокатором кальциевых каналов верапамилом и эпоэтином альфа при его лечебном применении. Исследование клеточных и молекулярных механизмов
изменения микрореологических свойств эритроцитов у больных анемией при новообразованиях имеет важное практическое значение для патофизиологии и клиники, поскольку позволяет выделить ряд ключевых элементов сигнальных каскадов мембран эритроцитов, действием на которые можно позитивно изменить их микрореологию, текучесть и транспортный потенциал.
Основные положения, выносимые на защиту
Проведение нескольких циклов химиотерапии у больных солидными злокачественными опухолями приводит в более чем 60% случаев к развитию анемии, с достоверным снижением гемоглобина и гематокрита. Тогда как сходный по продолжительности типичный протокол применения радиотерапии не сопровождается снижением гемоглобина и гематокрита более чем на 1-3%.
Патогенетические механизмы анемии злокачественного новообразования включают изменения параметров гемореологического профиля больных и в том числе: повышение вязкости плазмы вследствие прироста фибриногена, увеличение ригидности и агрегации эритроцитов. Интегральный показатель транспортной эффективности крови - отношение гематокрит/вязкость крови достоверно ниже, чем у больных без анемии.
Коррекция анемии препаратом эритропоэтина привела не только к достижению цели лечения анемии - приросту НЬ выше, чем 120 г/л, но и, вместе со значительным повышением концентрации эритроцитов, к позитивным изменениям гемореологического профиля: снижению вязкости плазмы, фибриногена, агрегации эритроцитов, приросту их деформируемости и транспортного потенциала крови. Гемотрансфузия способствовала быстрому увеличению концентрации гемоглобина и эритроцитов, но не давала положительных изменений макро- и микрореологии крови и ее транспортных возможностей.
Блокирование входа Са в эритроциты при помощи верапамила и его связывание в среде инкубации при помощи ЭГТА сопровождается достоверным снижением их агрегации и увеличением деформируемости, тогда как стимулирование входа Са в клетки путем их инкубации кальциевым ионофором (А23187) сочетается с выраженным приростом агрегации эритроцитов, при практически неизменной их деформируемости.
Активация тирозиновых протеинкиназ или ингибирование тирозиновых протеинфосфатаз эритроцитов при помощи ванадата натрия, эритропоэтина, цисплатина и лавендастина сопровождается достоверным приростом деформируемости эритроцитов и изменением их агрегации.
Апробация диссертации
Основные положения и результаты исследований изложены в центральной печати и в материалах Международных и национальных Российских форумов, конференций и симпозиумов: на 7-й международной конференции «Гемореология в микро - и макроциркуляции» (Ярославль, 2009); 8-й международной конференции «Гемореология и микроциркуляция» (Ярославль, 2011); Conference on Clinical Hemorheology and Microcirculation
(Дрезден, Германия, 2007); IV Всероссийской, с международным участием школе-конференции по физиологии кровообращения (Москва, 2008); Международном конгрессе по Биореологии (Пенсильвания, США, 2008); IV Всероссийской конференции «Клиническая гемостазиология и гемореология в сердечно-сосудистой хирургии» с международным участием (Москва, 2011); Conference on Clinical Hemorheology and Microcirculation (Сан-Мориц, Швейцария, 2009);
Публикации
По теме диссертации опубликовано 14 научных работ, из них 5 в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ.
Личный вклад автора
Теоретические и экспериментальные исследования по теме диссертации, статистическая обработка, анализ и обобщение полученных результатов выполнены автором самостоятельно.
Структура и объём диссертации
Диссертация изложена на 173 страницах и состоит из введения, обзора литературы, главы, содержащей изложение материалов и методов, результатов собственных исследований, заключения, выводов и списка литературы, включающего 358 источников (84 отечественных и 274 зарубежных). Работа иллюстрирована 26 таблицами и 46 рисунками.
