Введение к работе
Актуальность.
Свободнорадикальное окисление непрерывно протекает в норме во всех тканях живых организмов и свободнорадикальные процессы при их низкой интенсивности являются одним из типов нормальных метаболических процессов (Бурлакова Е.Б., 1982). Интенсификация свободнорадикальных процессов в тканях может быть следствием гиперпродукции свободных радикалов и (или) недостаточности антиоксидантной системы (Афанасьев И.Б., 1999, Биленко М.В., 1989, Дубинина Е.Е., 2000, Подопригорова В.Г., 2001). Подобное физиологическое состояние клеток, сопряженное с нарушением нормальной регуляции свободнорадикальных реакций, называют «окислительным стрессом» (Зенков Н.К., Ланкин В.З., Меньшикова Е.Б., 2001), являющимся универсальным механизмом клеточных повреждений (Крыжановский Г.Н., 2000, Владимиров Ю. А., 2001), которые приводят к развитию разнообразных патологических состояний, включая злокачественные новообразования (Журавлев А.И., 1993). Таким образом, проблема изучения молекулярно-клеточных механизмов развития окислительного стресса, а также поиск эффективных физиологических модуляторов его является необычайно актуальной.
Успех любого корригирующего метода с использованием физических факторов воздействия определяется знаниями природы нарушений, на коррекцию которых они направлены, с одной стороны, и механизмов их биологического действия, с другой.
Поскольку в обмене бластомных клеток превалирует брожение, филогенетически более древним процесс, чем окисление, то опухоль представляет собой своеобразный возврат к более ранней эволюционной ступени существования, при этом более поздний и менее глубоко укоренившийся регуляторный механизм утрачивается. В связи с этим логично предположить, что создание «эволюционного скачка» -искусственное оксидантное окружение опухоли - может внести дезорганизацию в примитивный анаэробный метаболизм неоплазмы.
Важная особенность злокачественных новообразований изменение уровня свободнорадикальных реакций, которое проявляется в повышенной антиоксидантных активности опухолевой ткани, с одной стороны, и истощении антиоксидантной системы защиты организма-опухоленосителя, с другой (Козлов Ю.П., 1973). Согласно кислородно-перекисной концепции онкогенеза многие противоопухолевые мероприятия можно разделить на две группы. Воздействия первой группы направлены на снижение уровня свободнорадикального окисления (СРО). Напротив, г/""і""гтпіп "р^ групг" ттт ліпи иначе связаны с еще большей интенсификацией ф9& 1!)МИЮЙ|^5^ктках и
* I
летальным их повреждением токсическими продуктами СРО (Лю Б.И., Шайхутдинов Е.М., 1991). В связи с этим, озон, обладающий мощными окислительными свойствами, может быть использован как противоопухолевое средство второй группы.
Sweet F. в 1980 г., Karlic Н. в 1987 и Столяренко Г.С. в 2001 г. с коллегами представили доказательство ингибирующего действия озона по отношению к опухолевым клеткам в условиях in vitro.
Анализ современной литературы показал, что физические воздействия, направленные на коррекцию системы «организм-опухоль», будь то фото динамическая терапия (Миронов А.Ф., 1996), низкоинтенсивное лазерное излучение (Клебанов Г.И., 2001), гипербарическая оксигенация (Ефуни С.Н., 1989), так же как и один из основных методов терапии злокачественных новообразований-ионизирующее излучение (ИИ) (Ярмоненко СП., 1992) имеют общие механизмы действия, связанные с теми процессами, которые включают развитие свободнорадикальных реакций.
В настоящее время проблема повышения эффективности лучевой терапии приобретает важное социально-экономическое значение и требует постоянного внимания и поиска оптимальных средств ее решения. Логично, что озонированный физиологический раствор, представляющий собой смесь активных форм кислорода, в комбинированном использовании с ионизирующим излучением, приведет к повышению избирательности действия последнего, основанной на кислородном эффекте.
Цель исследования: разработать комплексный подход дестабилизации свободнорадикального уровня бластотрансфор-мированных клеток и коррекции свободнорадикального баланса организма животных с экспериментальными опухолями.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
1. Изучить механизм действия интра- и паратуморального введения
озонированного физиологического раствора на организм крыс с
Лимфосаркомой Плисса.
Посредством оценки дозозависимого эффекта выявить возможности и ограничения парентерального введения озонированного физиологического раствора животным с Лимфосаркомой Плисса раннего срока роста.
Разработать способ воздействия, позволяющий усилить повреждающее действие ионизирующего излучения на опухолевые клетки.
Исследовать действие комбинированного подхода при парентеральном
введении озонированного физиологического раствора в плане предлучевой подготовки и ионизирующего излучения с уменьшенной
-»
дозой на организм крыс с лимфосаркомой Плисса раннего и позднего сроков роста опухоли. Научная новизна
Впервые проведено комплексное исследование, позволяющее опреденить возможности и ограничения нового способа дестабилизации свободнорадикальных процессов животных с экспериментальными опухолями.
Впервые выявлено, что озон в высоких концентрациях, включенный в состав инфузионной среды при интра- и паратуморальном введении, создает свободнорадикальную блокаду опухоли, вызывая рассогласованность между прооксидантами и компонентами антиоксидантнои системы защиты в опухолевых клетках, что приводит к их патологической гибели.
Приорететным является изучение, направленное на разработку комплексного подхода, заключающегося в использовании озонированного физиологического раствора в плане предлучевой подготовки и ионизирующего излучения.
Впервые показано: действие озона и ионизирующего излучения потенциируются, что в конечном счете дает повышенный противоопухолевый эффект. Благодаря потенциирующим связям озона и ионизирующего излучения доза последнего может быть снижена, в связи с чем уменьшается вероятность побочных эффектов лучевого воздействия.
Дана оценка изменений свободнорадикальных процессов,
углеводного обмена, уровня эндогенной интоксикации,
электрофоретической подвижности эритроцитов, вязкости и фагоцитарной активности крови, а также микрокристаллоскопической картине плазмы животных-опухоленосителей на фоне комплексного введения озонированного физиологического раствора и ионизирующего излучения на раннем и позднем сроках роста опухоли.
Впервые установлено, что озон в высоких концентрациях при локальном введении обладает антиканцерогенным действием, а в комбинированном использовании с ионизирующим излучением повышает эффективность противоопухолевых воздействий. Теоретическое и практическое значение.
Результаты проведенного исследования позволяют
патогенетически обосновать применение озона для дестабилизации свободнорадикального уровня бластотрансформированных клеток и коррекции свободнорадикального баланса организма -опухоленосителя. Анализ механизмов известных противоопухолевых физико-химических воздействий показывает, что все они направлены на изменение кислородного, свободнорадикального гомеостаза, отсюда, использование
ОФР - наиболее физиологический, эффективный и доступный метод, позволяющий воздействовать на свободнорадикальные процессы организма-опухоленосителя.
Результаты, полученные при апробации использования озона у собак со злокачественными новообразованиями и опубликованные в журнале «Ветеринария», успешно применяются в ветеринарных клиниках Нижнего Новгорода.
Результаты, полученные при изучении влияния озона в комплексе с гипертермией, лучевой и полихимиотерапией, доложенные на 3 и 4 Всероссийской конференциях «Озон и методы эфферентной терапии в медицине» применяются на кафедрах хирургии ЦПК и ППС, онкологии, акушерства и гинекологии НГМА, полевой терапии ВМИ ФС РФ, в клинике новых медицинских технологий. Результаты, доложенные на 2 Международном симпозиуме по применению озона в биологии и медицине (Гавана, Куба, 1997) и опубликованные в журнале "Ozone News", используются в Озоновом Центре (Гавана, Куба).
Опубликованные данные работы о механизмах действия озона на свободнорадикальный уровень бластотрансформированных клеток и процессы пероксидации организма-опухоленосителя включены в программу тематического усовершенствования врачей всех специальностей Центра повышения квалификации и постдипломной подготовки специалистов (ЦПК и ППС) Нижегородской государственной медицинской академии. Положения, выносимые на защиту:
Интра- и паратуморальное введение озонированного физиологического раствора, создавая прооксидантное окружение опухоли, усиливает перекисное окисление липидов в опухоли. Интенсивное образование продуктов перекисного окисления липидов приводит к истощению компонентов антиоксидантной системы защиты опухолевой ткани и вызывает деструктивные изменения опухоли. Последние проявляются в ингибировании интенсивности гликолиза, а также в наличии альтеративных морфологических нарушений опухолевой ткани.
Биологическими эффектами противоопухолевого характера обладает исключительно озонированный физиологический раствор, поскольку электронно-микроскопическое и биохимическое исследования действия оксигенированного физиологического раствора не выявляют каких-либо значительных изменений в ультраструктуре и биохимии опухолевых клеток.
При изучении дозозависимых эффектов озона выявлена концентрация ОФР (900 мкг/л), которая при его парентеральном введении способствует рассасыванию первичного опухолевого узла, однако вызывает мощную свободнорадикальную атаку, превышающую антиоксидантные
* -t
возможности организма животного и создает, таким образом, канцерофильные условия нормальных тканей, что приводит к метастазированию опухоли у 17% крыс.
4. Установлены потенциирующие связи озона и ионизирующего
излучения, способствующие более значительному усилению
свободнорадикальных реакций в опухолевой ткани, однако приводящие к
чрезмерному усилению уровня перекисного окисления липидов по
сравнению с интактными животными, что позволило предположить
возможность снижения используемой дозу облучения при выбранном
режиме озонотерапии.
5. Комбинированное использование парентерального введения
озонированного физиологического раствора в плане предлучевой
подготовки и ионизирующего излучения с меньшей дозой облучения
животным с Лимфосаркомой Плисса раннего и позднего сроков роста
опухоли является эффективным противоопухолевым подходом,
направленным как непосредственно на повреждение лимфосаркомы
Плисса за счет повышения радиочувствительности опухолевой ткани, так
и на опосредованные реакции активации антиоксидантной системы
организма-опухоленосителя.
6. Оценка эффективности используемого комплексного подхода по
проценту торможения роста опухоли на позднем сроке ее роста выявила,
что воздействия располагаются в следующей последовательности по
степени убывания: «озонированный физиологический раствор +
ионизирующее излучение с уменьшенной дозой облучения»,
«озонированный физиологический раствор» «ионизирующее излучение в
высокой дозе облучения».
Апробация работы.
Основные положения диссертации доложены (в виде 13 устных и 2 стендовых докладов) и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием "Озон в биологии и медицине" (Н. Новгород, 1995), 2 Международном симпозиуме по применениям озона в биологии и медицине (Гавана, Куба, 1997), III, IV и V Всероссийской конференциях "Озон и методы эфферентной терапии в медицине" (Н. Новгород, 1998, 2000, 2003 гг.), Международной конференции "Свободные радикалы в биологии и медицине" (С- Петербург, 1999), 2 Международном симпозиуме "Актуальные проблемы биофизической медицины" (Киев, 2000), II Российском конгрессе по патофизиологии (Москва, 2000), Международном съезде по биофизике (Москва, 2001), Национальной научно-практической конференции с международным участием "Свободные радикалы, антиоксиданты и болезни человека" (Смоленск, 2001), научно-практической конференции "Актуальные проблемы
*
*
патофизиологии" (С-Петербург, 2002), 4 Международной междисциплинарной научно-практической конференции «Современные проблемы науки и образования» (Ялта, 2003) Международной конференции по химии органических и элементо-органических пероксидов (Москва, 2003); а также представлены в виде публикаций на Международном конгрессе "Паллиативная медицина и реабилитация в здравоохранении" (Москва-Ялта, 1996), 12 Международном конгрессе по актуальным проблемам биологии и медицины (Стамбул, Турция, 1996), 13 Международном конгрессе по озону (Осака, Япония, 1997), 20 Европейской конференции по микроциркуляции (Париж, Франция, 1998), 1 Тихоокеанской научно-практической конференции "Актуальные проблемы экспериментальной, профилактической и клинической медицины" (Владивосток, 2000), 3 Международном симпозиуме по применениям озона в биологии и медицине (Гавана, Куба, 2000), научно-практической конференции "Актуальные проблемы патофизиологии" (С-Петербург, 2001), 1 и 2 Всеукраинской конференции с международным участием "Местное и парентеральное использование озонотерапии в медицине"(Харьков, 2001, 2002 гг.), 15 Всемирном конгрессе по озону (Лондон, Великобритания, 2001), Международном симпозиуме "Приоритетные направления противораковой борьбы в России", (Екатеринбург, 2001), 3 Межвузовской конференции "Актуальные медико-биологическиеи проблемы" (Ижевск, 2003), 5 Межрегиональной научная конференции по актуальным проблемам биологии и ветеринарной медицины мелких домашних животных, (Екатеринбург, 2003), 2 Межвузовской конференции "Обмен веществ при адаптации и повреждениях" (Ростов-на-Дону, 2003).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 54 работы, в том числе 1 монография, 1 работа выполнена на уровне изобретения и защищена патентом.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 330 страницах машинописного текста, иллюстрирована 55 рисунками и 23 таблицами; состоит из введения, обзора литературы, общей характеристики методов исследования, пяти глав собственных наблюдений, обсуждения, выводов и списка литературы, содержащего 300 источников, из которых 102 иностранных.
