Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из наиболее важных направлений современной онкологии и патофизиологии является выяснение молекулярных механизмов, регулирующих пролиферацию и апоптоз опухолевых клеток. Нарушение этих процессов может определять прогрессирование опухолевого заболевания и являться одной из причин множественной лекарственной резистентности.
Одной из существенных проблем в терапии рака является развитие резистентности опухолевых клеток к химио- и лучевой терапии, механизм действия которых имеет в своей основе свободно-радикальные процессы. Известно, что применение антибиотиков антрациклинового ряда и фотодинамической терапии (ФДТ) сопровождается образованием супероксидного радикала, синглетного кислорода и других высокоактивных молекул [Гаузе Г.Ф., 1987; Соколов В.В., 1995; Луценко СВ., 2001; Girotti A. W., 1990]. Появление устойчивых к окислительному повреждению опухолевых клеток представляет собой сложный биологический процесс, зависящий от совокупности биохимических и физиологических свойств клеток неоплазмы. Поэтому поиск химиопрепаратов, способных усиливать окислительное повреждение и индуцировать апоптоз опухолевых клеток, представляет собой важное направление в лечении онкозаболеваний.
Для усиления интенсивности свободно-радикального воздействия на опухолевые клетки было предложено использование его в сочетании с соединениями, генерирующими оксид азота (N0). Оксид азота (N0) обладает широким спектром биологического действия, как на системном, так и на клеточном уровнях. Исследования последних лет показали, что N0 участвует в регуляции пролиферации различных клеток, в том числе и опухолевых [Реутов В.П., 1998; Ambs S., 1997; Gansauge S., 1997]. Соединения, генерирующие оксид азота или ферменты, участвующие в его синтезе (NO-синтазы), ингибируют пролиферацию клеток и индуцируют апоптоз [Gansauge S.,1997; Gkxkzin S., 1999]. Механизм антипролиферативного действия NO изучен не достаточно. Считается, что N0 может усиливать цитотоксичность свободных радикалов. Одним из механизмов такого влияния является продукт взаимодействия N0 и супероксидного радикала -пероксинитрит, который может повреждать ДНК и вызывать ковалентные модификации белков в клетке, инициируя тем самым апоптоз [Зайчик А.Ш., 1999; KimY.M., 2000].
В то же время существуют противоположные литературные данные об эффекте увеличения клеточной пролиферации оксидом азота [Gansauge S., 1997]. Увеличение продукции оксида азота приводит к ингибированию апоптоза [Mannick J. В., 1994] и усилению жизнеспособности клеток лимфомы Nb2 [Dodd F., 2000]. Эти эффекты, вероятно, связаны с антиоксидантными свойствами N0, которые обусловлены его способностью связывать мембранные и внутриклеточные комплексы железа, ингибировать разложение перекисей, перехватывать свободные радикалы и гасить, таким образом, цепные реакции свободно-радикального окисления [Меньшикова Е.Б.,1994; Каплет J., 1991; JuckettM.B., 1996].
Таким образом, существование противоречивых литературных данных о механизме действия оксида азота на функциональное состояние опухолевых клеток и отсутствие конкретных результатов его применения в качестве модулятора опухолетоксического действия свободно-радикальных агентов затрудняет оценку соединений, генерирующих N 0, в плане перспективного использования в терапевтических целях.
В представленной работе впервые было исследовано влияние широкого спектра концентраций доноров оксида азота, свободных радикалов и их комбинации на пролиферацию и апоптоз опухолевых клеток. В данной работе получены результаты, показывающие принципиальную возможность развития направления по использованию доноров оксида азота для усиления терапевтической эффективности доксорубицина и ФДТ. Работа включает изучение влияния доноров оксида азота на процессы, регулирующие метаболическую активность опухолевьК с1'к'/''>'І!1ііііЙЇЙЕИ!ІНЇН1
0» уаішхіЛЬ ,
—*
регуляции пролиферации и апоптоза, таких как метаболизм арахидонат-содержащих липидов, митохондриальнос дыхание и базовый уровень свободно-радикальных реакций. Проведена оценка влияния доноров N0 на противоопухолевую эффективность доксорубицина и фотодинамической терапии на экспериментальных моделях in vivo.
Целью настоящей работы являлось изучение роли оксида азота в регуляции пролиферации и апоптоза опухолевых клеток.
Задачи исследования:
Исследовать влияние доноров оксида азота в различных концентрациях на пролиферацию и апоптоз опухолевых клеток.
Изучить влияние доноров оксида азота на интенсивность свободно-радикальных процессов, метаболизм фосфолипидов мембран, функциональное состояние митохондрий опухолевых клеток.
Изучить сочетанное действие доноров оксида азота и пероксидных радикалов на пролиферативную активность опухолевых клеток
Изучить роль доноров оксида азота в регуляции апоптоза опухолевых клеток, индуцированного свободными радикалами.
Оценить влияние доноров оксида азота на опухолетоксическое действие доксорубицина in vitro.
Оценить возможность применения доноров оксида азота для усиления терапевтической эффективности антибиотиков антрациклинового ряда и фотодинамической терапии.
Научная новизна.
Впервые в эксперименте изучено действие широкого спектра концентраций доноров оксида азота на пролиферативную активность опухолевых клеток. Впервые дана оценка интенсивности свободно-радикальных процессов под влиянием оксида азота в опухолевых клетках. Впервые изучена возможность использования доноров оксида азота для усиления опухолетоксического действия свободных радикалов и увеличения противоопухолевой эффективности антибиотиков антрациклинового ряда и фотодинамической терапии.
Теоретическая и практическая значимость
Теоретическую и практическую значимость проведешюй работы определяют новые данные о механизмах регуляции пролиферации и апоптоза опухолевых клеток соединениями, генерирующими оксид азота, а также новые сведения о механизмах формирования резистентности опухолевых клеток к свободно-радикальному повреждению. Полученные данные позволяют оценить принципиальную возможность использования соединений, генерирующих оксид азота, в качестве модуляторов свободно-радикального воздействия на опухолевые клетки. Показана целесообразность и обоснованность применения доноров оксида азота для усиления терапевтической эффективности доксорубицина и фотодинамической терапии.
Основные положения, выносимые на защиту.
1. Доноры оксида азота регулируют пролиферативную активность и апоптоз опухолевых клеток, причем существует концентрационная зависимость влияпия на эти процессы. 2. Влияние доноров оксида азота на опухолетоксическое действие пероксидных радикалов и доксорубицина неоднозначно и зависит от химической структуры и концентрации используемых соединений.
3. При сочетанном применении фотодинамической терапии с использованием лазера на парах золота и доноров N0 усиливается апоптоз опухолевых клеток Публикации
Результаты исследований опубликованы в 21 печатной работе.
Апробация работы
Основные результаты работы представлены: на конференциях молодых ученых НИИ Онкологии ТНЦ РАМН (Томск, 1999-2001гг); на молодежной научной конференции СО РАМН «Фундаментальные и прикладные проблемы современной медицины», (Новосибирск, 2000г.); на международном конгрессе «Научная молодежь на пороге XXI века» (Томск, 2000т); 7th ESACP Congress «Analitical and cellular pathology» (Caen, France, 2001r); 7th International Conference "Eicosanoids and other bioactive lipids in cancer, inflarnmation and related diseases" (Nashville, USA, 2001г); на VI Международной конференции «Биоантиоксидант» (Москва, 2002г); на VI международном конгрессе «Импульсные лазеры на переходах атомов и молекул» (Томск, 2003); па молодежной научно-технической конференции «Лазеры на парах металлов и их применение» (Томск, 2003г.).
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, 3 глав, заключения, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на. 137 страницах и иллюстрирована 23 рисунками и 10 таблицами. Библиография включает 164 литературных источника, из которых 32 отечественных и 132 иностранных
