Введение к работе
Актуальность темы исследования. Одним из главных предметов внимания для здравоохранения развитых и развивающихся стран остается онкологическая заболеваемость [Гарин A.M., 2012]. В Российской Федерации в 2011 году выявлено 522 410 новых случаев злокачественных новообразований, из них 240 107 - у мужчин, 282 303 - у женщин. Прирост данного показателя по сравнению с 2010 годом составил 1,1 % [Чиссов В.И. и др., 2012].
Бурное развитие в конце XX века молекулярно-генетической онкологии кардинально изменило представления о процессах возникновения и развития новообразований различного генеза. Так, удалось расшифровать некоторые механизмы канцерогенеза и определить фенотипические признаки опухолевой клетки: независимость в отношении ростовых сигналов, нечувствительность к ингибиторным сигналам, уклонение от программированной клеточной смерти (апоптоза), неограниченность репликативного потенциала, ангиогенез, тканевая инвазия и метастазирование [Hanahan D. et al., 2000]. Появление этих данных явилось стимулом для поиска принципиально новых методов лечения, прицельным образом воздействующих на ключевые звенья патогенетической цепи опухолевого процесса, получивших в связи с этим общее название «таргетная терапия» [Чубенко В.А., 2010]. В настоящее время в клинике применяется 9 ингибиторов передачи сигналов в клетке (има-тиниб, сунитиниб, сорафениб, лапатиниб, гефитиниб, эрлотиниб, дазатиниб, нилотиниб, пазопаниб) и 5 моноклональных антител (трастузумаб, ритукси-маб, бевацизумаб, цетуксимаб, панитумумаб) [Harandi A. et al, 2009; Чубенко В.А., 2010]. Однако существует ряд причин, создающих проблему лечения онкологических больных этими средствами, главными из которых являются иммуногенность препаратов, гетерогенность опухолей, а также активация аутоиммунных реакций [Моисеенко В.М., 2002]. Кроме того, использование таргетных препаратов для лечения больных со злокачественными новообразованиями может привести к побочным эффектам со стороны сердечнососудистой, дыхательной, мочевыделительной систем, а также желудочно-кишечного тракта, костномозгового кроветворения [Chu D. et al., 2008; Chen H.X. et al, 2009; Harandi A. et al, 2009; Geiger S.L.V. et al, 2010; Hasinoff В., 2010; Тої J. et al., 2010]. Поэтому классическая химиотерапия еще длительное время будет оставаться основой медикаментозного лечения онкологических пациентов. Однако токсичность в отношении здоровых клеток организма и быстрое развитие химиорезистентности опухоли в процессе лечения лимитируют использование цитостатиков. Введение максимально переносимых доз антибластомных препаратов с целью наиболее полного подавления опухолевого роста приводит к развитию цитостатической болезни, повреждению быстро обновляющихся клеточных систем [Птушкин В.В., 2002; Iwamoto Т., 2013]. Одной из наиболее чувствительных к действию антибластомных препаратов систем организма является кроветворная в связи с высокой пролифе-ративной активностью составляющих ее элементов [Гольдберг Е.Д. и др., 1999; 2006; Дыгай A.M. и др., 2012]. Так, использование цитостатиков для лечения пациентов со злокачественными новообразованиями приводит к раз-
витию нейтропении, анемии, тромбоцитопении, что сопровождается развитием инфекционных осложнений, геморрагического синдрома и ухудшением общего состояния больных [Удут Е.В. и др., 2007; Матяш М.Г., 2008; Дыгай A.M. и др., 2009; Abaid L.N. et al., 2013]. В связи с этим остается актуальной проблема повышения эффективности антибластомной терапии и уменьшения ее побочных проявлений, разработки патогенетически обоснованных методов коррекции нарушений гомеостаза, обусловленных развитием опухолевого процесса и/или проводимым цитостатическим лечением [Богуш Т.А. и др., 2000; Муфазалова Н.А, 2002; Зборовский А.Б. и др., 2003; Di Maio М. et al, 2005].
На современном фармацевтическом рынке существует ряд препаратов (нейпоген, граноцит, лейкомакс, эпрекс, рекормон и др.), способствующих проведению полноценных режимов лечения цитостатиками. Так, при их использовании для лечения онкологических больных наблюдается более короткий период нейтропении, менее выраженная тромбоцитопения, появляется возможность проведения интенсивной химиотерапии, поскольку уменьшается срок между курсами лечения [Переводчикова Н.И., 2005; Машковский М.Д., 2008]. Однако перечисленные средства также не лишены побочных эффектов. Кроме того, чрезвычайно высокая стоимость препаратов этой группы ограничивает их широкое применение.
Степень разработанности. Существуют экспериментальные данные о возможности использования в дополнительной терапии опухолей экстрактов из лекарственных растений (элеутерококка, шлемника байкальского, побегов и коры облепихи и др.), которые, повышая эффективность цитостатической терапии, снижают её токсичность [Гольдберг Е.Д. и др., 2008; Зуева Е.П. и др., 2010]. Установлено, что в реализации эффектов комплексных препаратов растительного происхождения важная роль принадлежит флавоноидам, алкалоидам, гликозидам, витаминам, дубильным веществам и т.д. [Гольдберг Е.Д. и др., 2008]. Менее изученными в этом плане остаются полисахариды, в частности, некрахмальные. Между тем, они являются перспективными для создания на их основе корректоров химиотерапии злокачественных опухолей благодаря широкому спектру фармакологического действия [Silva Т.М.А. et al, 2005; Алексеева Т.В. и др., 2007; Cumashi A. et al., 2007; Sousa А.Р.А. et al, 2007; Вищук O.C. и др., 2009; Хотимченко М.Ю. и др., 2009; Хотимченко Ю.С. и др., 2010; Lee Y et al., 2012; Zhang Z. et al., 2013]. Эти вещества не токсичны для организма и обладают высокой биодоступностью, отличаются менее сложной технологией выделения и очистки от химически синтезированных. Богатая сырьевая база и низкая себестоимость производства делают эти вещества перспективными для создания на их основе новых, высокоэффективных препаратов. Однако в литературе практически не встречается сведений о возможности использования некрахмальных полисахаридов в схемах химиотерапии. Учитывая вышесказанное, актуальным является изучение некрахмальных полисахаридов в онкологическом эксперименте с целью создания на их основе препаратов, повышающих эффективность цито-статического лечения онкологических больных.
Цель исследования. Изучить влияние некрахмальных полисахаридов на развитие перевиваемых опухолей животных в условиях цитостатической терапии, оценить возможность снижения с их помощью токсичности циклофосфана на систему гемопоэза.
Задачи исследования:
-
Провести скрининговое исследование действия 10 образцов некрахмальных полисахаридов на развитие перевиваемых опухолей животных.
-
Изучить влияние некрахмальных полисахаридов на эффективность лечения циклофосфаном животных с перевиваемыми опухолями.
-
Изучить возможность коррекции токсического влияния циклофосфана на систему крови животных (периферическая кровь и костный мозг) с помощью некрахмальных полисахаридов.
Научная новизна. Впервые исследовано действие 10 образцов некрахмальных полисахаридов (пектин с молекулярной массой <10 kDa, 10-20 kDa, 40 kDa; хитозан с молекулярной массой 50-190 kDa, 190-300 kDa; фукой дан с молекулярной массой 75 kDa; альгинат натрия с молекулярной массой 1 kDa, 1-10 kDa, 20-30 kDa и 403 kDa) на развитие перевиваемых опухолей как при их изолированном использовании, так и на фоне введения циклофосфана. Впервые выявлено умеренное торможение роста первичной опухоли у мышей с карциномой легких Льюис при использовании пектина (М=40 kDa), альгината натрия (М=403 kDa) и фукоидана. Ингибирующее влияние на процесс метастазирования карциномы легких Льюис обнаружено при введении мышам фукоидана, а также низкомолекулярных полисахаридов - пектина (М<10 kDa и 10-20 kDa), альгината натрия (M=l kDa, 1-10 kDa и 20-30 kDa). Впервые продемонстрирована возможность повышения противоопухолевого эффекта циклофосфана пектином (М=40 kDa), альгинатом натрия (М=20-30 kDa), хитозаном (М=50-190 kDa и 190-300 kDa) и противо-метастатического действия - высокомолекулярным альгинатом натрия (М=403 kDa), альгинатом натрия (М=20-30 kDa), фукоиданом.
Создана новая биологическая модель умеренного торможения роста опухоли и метастазов карциномы легких Льюис с продолжительной лейкопенией у мышей в условиях 3-х кратного введения цитостатика.
Выявлена возможность коррекции циклофосфаниндуцированной гематотоксичности с помощью альгината натрия с молекулярной массой 1-10 kDa и 20-30 kDa путем стимуляции предшественников гранулоцитопоэза в костном мозге мышей с карциномой легких Льюис и здоровых животных.
Теоретическая и практическая значимость работы. На основании проведенных исследований выявлены некрахмальные полисахариды, обладающие способностью ингибировать рост перевиваемых опухолей и метастазов у животных. Определены некрахмальные полисахариды, повышающие эффективность лечения циклофосфаном. Показана принципиальная возможность снижения гематотоксичности циклофосфана с помощью альгината натрия с молекулярной массой 1-10 и 20-30 kDa.
Представленные данные могут быть использованы для разработки патогенетически обоснованных методов повышения эффективности химиоте-
рапии опухолей и коррекции нарушений в системе крови онкологических больных, получающих цитостатическое лечение.
Разработана биологическая модель умеренного торможения роста первичного опухолевого узла и метастазов карциномы легких Льюис у мышей с сопутствующей продолжительной лейкопенией под влиянием 3-кратного введения циклофосфана. Предлагаемая модель может быть использована на этапе доклинического изучения веществ, повышающих эффективность химиотерапии и снижающих токсическое действие цитостатиков на клетки белой крови. По результатам диссертационного исследования оформлен патент (RU) на изобретение № 2488173 «Способ создания биологической модели умеренного торможения роста опухоли и метастазов карциномы легких Льюис с продолжительной пиклофсюфаниндуцированной лейкопенией у мышей».
Методология и методы исследования. Согласно поставленным задачам выбраны современные высокоинформативные методические подходы, имеющиеся в научно-исследовательских лабораториях ФГБУ «НИИ фармакологии имени Е.Д. Гольдберга» СО РАМН. В качестве объекта исследования использовались аутбредные мыши СД 1 обоего пола с перевитой внутри-брюшинно аденокарциномой Эрлиха и мыши линии C57BL/6 обоего пола с перевитой внутримышечно карциномой легких Льюис. Основные методы исследования: методы экспериментальной химиотерапии опухолей согласно методическому «Руководству по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ» [Москва, 2005]; гематологические (подсчет мазков периферической крови и костного мозга мышей с опухолью); иммуноферментные (определение уровня концентрации Г-КСФ в сыворотке крови мышей с опухолью); культуральные (определение содержание КОЕ-Г в костном мозге мышей с опухолью).
Степень достоверности и апробация результатов. Высокая степень достоверности полученных результатов подтверждается достаточным объемом экспериментального материала с использованием современных методов и методических подходов, соответствующих поставленным задачам. Выводы, сформулированные в диссертации, подтверждены экспериментальным материалом, анализом литературы, точностью статистической обработки полученных результатов.
Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и представлялись на конференциях молодых ученых ФГБУ «НИИ онкологии» СО РАМН «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии» (Томск, 2011, 2012, 2013) и ФГБУ «НИИ фармакологии» СО РАМН «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической фармакологии» (Томск, 2012), на IX российско-немецкой научно-практической конференции форума им. Р. Коха и И.И. Мечникова «Новые горизонты: инновации и сотрудничество в медицине и здравоохранении» (Новосибирск, 2010), на первой Всероссийской научной конференции молодых ученых-медиков «Инновационные технологии в медицине XXI века (Москва, 2012), на VII Международной (XVII Всероссийской) Пироговской научной конференции студентов и молодых ученых (Москва, 2013), на первой Всероссий-
ской научно-практической конференции молодых ученых «Проблемы разработки новых лекарственных средств» (Москва, 2013).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 работ, из них 7 - в журналах, рекомендованных перечнем ВАК Минобрнауки РФ. Получен 1 патент (RU) на изобретение № 2488173.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 187 страницах машинописного текста и состоит из введения, четырех глав, выводов, списка используемой литературы. Работа иллюстрирована 20 рисунками и 33 таблицами. Библиографический указатель включает 338 источников, из них 116 отечественных, 222 иностранных.
