Введение к работе
Рак толстой кишки - одно из самых распространённых
злокачественных заболеваний. Ежегодно в мире регистрируется более
600.000 новых случаев рака этой локализации при неуклонном
увеличении заболеваемости и смертности от колоректального рака как в
России так и за рубежом (Трапезников Н.Н., Поддубная И.В., 1996;
Чиссов В.И. с соавт., 1999). Хирургический метод, развитие которого во
многом связанно с именами многих выдающихся российских учёных, по-
прежнему, остаётся основным и наиболее действенным в лечении
колоректального рака (Ганичкин A.M., 1970; Фёдоров В.Д., 1987; Яицкий
НА, Седов В.М., 1995). Показатель 5-летней выживаемости пациентов
после радикальных операций составляет в среднем от 45 до 60% и во
многом зависит от ранней диагностики заболевания (Кныш В.И., 1997).
Основной причиной отсутствия заметного улучшения отдалённых
результатов лечения колоректального является высокий процент
рецидивов1 и метастазов. Так, у 60-80% больных с впервые
установленным диагнозом определяется III-IV стадия заболевания, то
есть выявляется рак с метастазами в регионарные лимфоузлы или с
отдалёнными метастазами (Gazelle G.S. et al., 2000) Лишь у 5,2% больных
опухоль диагностируют в течение 2 недель после первого обращения к
врачу, в то время, как у 32,5% этот процесс занимает более года
(Воробьев Т.Н. с соавт., 1998). Таким образом, исследование этиологии и
патогенеза, поиск достоверных опухолевых маркеров,
совершенствование подходов и методов раннего выявления, прогноза и лечения колоректального рака остаются приоритетными направлениями медицинских исследований (Пиманов СИ. с соавт., 2001; McLeod H.L., Murray G.I., 1999).
Современная клиническая медицина уже не может обойтись без высокотехнологических генетических методов исследования, лечения и прогноза заболеваний. С развитием молекулярных технологий и внедрением их в практическую медицину накапливаются многочисленные данные о генетических и эпигенетических факторах, играющих ключевую роль в возникновении и развитии злокачественных заболеваний, в том числе рака толстой кишки. (Бочков Н.П., 1999; Lynch J.P., Hoops Т.С., 2002). Одним из ключевых структурно-функциональных факторов поддержания метаболического гомеостаза и межклеточного взаимодействия в органах и тканях являются межклеточные щелевые контакты (Evans W.H., Martin Р.Е., 2002). Нарушение функций
межклеточных щелевых контактові ПР""ПЦП!'ТІ Угтртт'ШІо негативного
?Шш
fОС НАЦИОНАЛЬНАЯ| БИБЛИОТЕКА СС 09
-4-контроля роста, изменению процессов пролиферации, дифференцировки, подвижности опухолевых клеток и таким образом является важным условием прогрессии новообразований (Крутовских В.А., 2000). В качестве основного механизма изменений экспрессии щелевых контактов в опухолях животных и человека рассматриваются как генетические, так и эпигенетические нарушения белков коннексинов (Yamasaki Н. et al, 1999). Тем не менее, не смотря на то, что отдельные мутации генов коннексинов встречаются в индуцированных опухолях у экспериментальных животных, достоверных мутационных изменений генов коннексинов в злокачественных опухолях человека до недавнего времени обнаружено не было (Krutovskikh V.A. et al., 1996; Saito Т. et al, 2000).
Важную роль в системной регуляции биоритмически координированных процессов взаимодействия опухоли и организма, как на ранних этапах канцерогенеза, так и в период профессии злокачественных новообразований является мелатонин. В частности, у пациентов с опухолями толстой кишки наблюдали нарушение циркадного ритма экскреции мелатонина (Кветной И.М., Левин И.М., 1987). При этом долговременное введение мелатонина животным с опухолями кишечника, индуцированными 1,2-диметилгидразином, оказывало достоверное ингибируюоее влияние, как на ранние, так и на поздние стадии канцерогенеза (Анисимов В.Н. с соавт., 2000; Blask D.E. et al., 1999). Метастазирование является одной из основных причин отсутствия заметного улучшения отдалённых результатов лечения колоректального рака (Gazelle G.S. et al., 2000). При этом гематогенное метастазирование новообразований во многом зависит от паранеопластической дисфункции эндотелия микрососудов в органах и тканях, расположенных удалённо от первичного узла злокачественных клеток (Петрищев Н.Н., Дубина М.В., 1999). Известно, что эндотелий сосудов микроциркуляторного русла может активно включаться в регулирование процесса адгезии опухолевых клеток, определяя, таким образом, избирательную локализацию метастазов (Beloni P.N., Tressler R.J., 1990). Ранее нами было установлено, что при опухолях толстой кишки, индуцированных 1,2-диметилгидразином, у крыс происходит увеличение проницаемости эндотелия периферических микрососудов и их адгезивных свойств по отношению к лейкоцитам, которое зависит от стадии прогрессии злокачественных новообразований (Dubina M.V. et al, 1999). Вместе с тем, вопрос о молекулярных механизмах реализации противоопухолевого эффекта мелатонина на тканевом уровне остается
-5-неизученным. В частности, не изучена роль мелатонина в регуляции экспрессии белков межклеточных щелевых контактов и изменении функциональных свойств эндотелия при опухолях толстой кишки.
Цель исследования:
Разработать новый патогенетический подход к диагностике и лечению колоректального рака.*
Задачи исследования:
-
Исследовать молекулярно-генетические механизмы нарушений межклеточных щелевых контактов, специфически связанные с прогрессией спорадических опухолей толстой кишки.
-
Выявить циркадианные особенности индуцированного канцерогенеза в толстой кишке у животных.
-
Исследовать влияние системного нейрогуморального фактора мелатонина на паранеопластические изменения в организме у животных с индуцированными опухолями толстой кишки.
-
Определить характер и патогенетическое значение взаимодействия местных изменений межклеточных щелевых контактов и системных эффектов нейрогуморального гормона мелатонина в механизмах профессии опухолей толстой кишки.
-
Обосновать диагностическую значимость выявленных молекулярно-генетических нарушений межклеточных щелевых контактов и характера секреции мелатонина при колоректальном раке.
Научная новизна. Впервые обнаружены мутации гена коннексина-43 межклеточных щелевых контактов в опухолях у пациентов с колоректальным раком.
Установлено, что соматические мутационные повреждения гена коннексина-43 происходят в диспластически измененных клетках на поздней стадии развития опухолей и, таким образом, связаны с прогрессией колоректального рака.
Выявлено, что высокий уровень эндогенной секреции мелатонина в период канцерогенного воздействия достоверно замедляет рост индуцированных опухолей толстой кишки у крыс.
Показано, что длительное воздействие мелатонином устраняет эффект расщепления ритма его эпифизарной и внеэпифизарной эндогенной секреции, а также устраняет системные паранеопластические
нарушения функций микрососудов и экспрессии белков межклеточных щелевых контактов на стадии профессии опухолей толстой кишки.
Научно-практическая значимость. Специфические мутационные повреждения гена коннексина-43, обнаруженные на стадии профессии опухолей толстой кишки расширяют современные представления о молекулярно-генетических механизмах патогенеза злокачественных новообразований и позволяют классифицировать коннексин-43 межклеточных щелевых контактов как новый опухолевый супрессор.
Важное научное значение имеют данные о высокоспецифичном повреждении карбоксильного участка коннексина-43, отвечающего за его взаимодействие с набором многочисленных биологически активных трансмембранных и цитоплазматических сигнальных белков (Р-катенин, кадхерины, окклюдин и другие), что открывает перспективу для инновационных подходов к поиску новых патогенетических механизмов опухолевой профессии.
Особый характер обнаруженных специфических мутаций гена коннексина-43 - сдвиг рамки считывания с нарушением первичной структуры белка - позволяет разработать новый методологический подход к иммунологическому выявлению мутированного коннексина-43 и может служить новым диагностическим критерием оценки профессии опухолей толстой кишки.
Возникающие в результате спонтанных мутационных повреждений в структуре коннексина-43 новые аминокислотные последовательности обладают потенциальной антигенной активностью и таким образом могут стать новой молекулярной мишенью при разработке противоопухолевых вакцин для направленной терапии отдельных форм колоректального рака.
Показанные нами данные о нормализующем влиянии длительного введения экзогенного мелатонина на факторы профессии опухолей толстой кишки в эксперименте свидетельствуют о возможном применении мелатонина как потенциального терапевтического фактора, восстанавливающего системные нарушения у пациентов с колоректальным раком
Внедрение в клиническую практику новых данных о местных и системных повреждающих факторах патогенеза опухолей толстой кишки, а также разработка новых подходов к их коррекции позволит улучшить раннюю диагностику, прогноз и результаты хирургического лечения больных с колоректальным раком.
Результаты исследования защищены патентом РФ: «Способ диагностики злокачественной прогрессии рака толстой кишки» №2213781 от 10 октября 2003 года и опубликованы в 21 научной работе.
Данные могут быть рекомендованы для внедрения в учебный процесс медицинских вузов при рассмотрении вопросов патогенеза опухолевого роста, молекулярной онкологии, клинической генетики злокачественных новообразований, диагностики и лечения опухолей толстой кишки.
Основные положения, выносимые на защиту:
Генетические нарушения межклеточных щелевых контактов - это новый механизм профессии опухолей толстой кишки на тканевом, клеточном и молекулярно-генетическом уровнях.
Мутации гена коннексина-43 являются высокоспецифичными для диспластически измененных клеток и приводят к появлению новых олигопептидных маркеров при спорадическом колоректальном раке.
Мелатонин является важным системным фактором прогрессии опухолей толстой кишки путем влияния на молекулярно-генетические механизмы тканевого гомеостаза и функциональные свойства эндотелия сосудов микроциркуляторного русла.
Данные о генетических повреждениях коннексина-43 в опухолевых клетках и системном онкостатическом влиянии мелатонина на стадии опухолевой профессии могут быть использованы для разработки новых способов диагностики, оценки профессии и коррекции лечения колоректального рака.
Апробация работы. Работа выполнена в соответствие с планом НИР СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова по отраслевой профамме №31 МЗ РФ «Разработка и совершенствование методов профилактики, диагностики и лечения хирургических заболеваний с использованием новых медицинских технологий», договор МЗ №031/008/001 от 08.08.2001г.
Результаты исследования используются в практической работе Городского центра колопроктологии (городская больница №9, г.Санкт-Петербург), онкологического отделения клиники факультетской хирургии СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова, а также в учебном процессе на кафедрах патофизиологии, хирургических болезней стоматологического факультета, факультетской хирургии СПбГМУ им. акад. И.П.Павлова.
Материалы диссертации бьгли представлены и прошли апробацию на международной конференции по межклеточным щелевым контактам (г. Гонолулу, США, 2001г.), на международном конгрессе по раннему выявлению и предотвращению рака (г. Париж, Франция, 2002г.), на симпозиуме Американской ассоциации по исследованиям рака (г.Майями, США, 2002г.), на Ш Международном хирургическом конгрессе «Актуальные проблемы современной хирургии» (г.Москва, Россия, 2002г.), на 1-м Российском съезде колопроктологов с международным участием (г.Самара, Россия, 2003г.), на международной научно-практической конференции «Молекулярные механизмы типовых патологических процессов» (г.Санкт-Петербург, Россия, 2003г.), на VII Российском онкологическом конгрессе (г.Москва, Россия, 2003г.), на 9-м Европейском конгрессе по колопроктологии (г.Афины, Греция, 2003г.).
Материалы диссертации доложены и обсуждены на совместном заседании проблемной комиссии №6 «Хирургия и Онкология» и кафедры патофизиологии в октябре 2003г. Промежуточные результаты работы регулярно докладывались и обсуждались на заседаниях проблемной комиссии «Молекулярная медицина» научного совета СПбГМУ им. акад.И.П.Павлова (2001 -2003 г.г.).
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 192
