XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

Актуальность.

Раннее выявление онкопатологии значительно увеличивает выживаемость пациентов: 5-ти летняя выживаемость на I стадии - 93%, на IV - 13%. Активно изучаются возможности превентивной диагностики; предрасполагающими факторами может являться дисбаланс в работе антиоксидантных ферментов.

В клетках злокачественных опухолей высокий уровень оксидативного стресса связан с увеличенной метаболической активностью, митохондриальной дисфункцией, повышенной активностью оксидазы, циклоксигеназы, липоксигеназы, тимидинфосфорилазы.

Одним из путей образования активных форм кислорода (АФК), как побочных продуктов, является окислительное фосфорилирование. Из митохондрии АФК проникают в цитозоль через белки семейства аквопоринов, главным образом, аквапорин-8. Их продукцию увеличивают факторы роста (PDGF, EGF), интерлейкины (IL-1), фактор некроза опухоли . Супероксид анион активно продуцируется НАДФH-оксидазой (NOX1-5), пероксид водорода – супероксиддисмутазой (СОД). Образующиеся АФК участвуют в системе вторичных мессенджеров и способны инактивировать многие сигнальные системы, в том числе, ответственные за апоптоз. Системы NOX1-5 и СОД связаны сигнальными системами (GPCR, Ca2+, RTK и небольшие ГТФазы), влияя на процессы пролиферации различным образом. В экспериментах на мышах показано, что раннее повышение уровня СОД способствовало опухолевой прогрессии, но затем, снижение активности СОД являлось плохим прогностическим признаком [1,2,3,4].

Миелопероксидаза (МПО) относится к семейству гем-содержащих пероксидаз, производящихся по большей части полиморфноклеточными нейтрофилами. Активная форма фермента (150 kDa) является продуктом гена MPO, расположенного на длинном плече хромосомы 17, сегменты q12-24. Первоначально фермент выделяется в качестве гликозилированного апопроМПО в комплексе с белками-шаперонами (калретикулин, калнексин), затем после инсерции гема образуется проМПО. Активный фермент в виде гомодимера тяжелой и легкой цепи выводится в экстроцеллюлярное пространство в ответ на различные воспалительные процессы. Исследователи отмечают возможности использования МПО в качестве биомаркера острого воспалительного процесса, но его роль в онкологических заболеваниях остается малоизученной [5].

Цель исследования: оценить активность антиоксидантных ферментов СОД и МПО в крови больных с онкопатологией на разных стадиях заболевания.

Материалы и методы.

Исследование проводилось в сыворотках крови 18 больных с онкопатологией (рак предстательной железы, рак мочевого пузыря, рак яичников) на II, III и IV стадиях заболевания. Активность ферментов СОД и МПО определялась методом ИФА с помощью тест-наборов, изготовленных в ООО «Цитокин», Санкт-Петербург. Полученные данные обрабатывались статистически с использованием пакета Microsoft Office 365.

Результаты и обсуждение.

МПО активно экспрессируется в полиморфноядерных нейтрофилах и различных субпопуляциях лимфоцитов, является содержимым цитоплазматических азурофильных гранул, котрые во время стимуляции клеток выводятся в экстрецеллюлярное пространство экзоцитозом. В норме дегрануляция нейтрофилов является важной частью борьбы с инфекционным агентом, однако встречается не типичная экспрессия МПО, что ведет к повреждению тканей, усугублению течения настоящего заболевания. Исследователями отмечается роль МПО в таких заболеваниях как нейродегенеративные заболевания, болезнь Альцгеймера, неспецифический язвенный колит и др. Роль МПО при онкологических заболеваниях состоит в том, что производимый ферментом гипохлорид-анион является причиной мутагенеза и возникновения однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), способствующих опухолевой прогрессии. Однако у больных раком яичников было зафиксировано снижение МПО и киллерной активности нейтрофилов [6].

СОД является семейством дисмутаз, которое состоит их 3 изотипов: CuZnSOD (СОД1), MnSOD (СОД2) и EC-SOD (СОД3) кодируемых соответственно на хромосомах 21, 6 и 4. СОД переводит супероксид-анион в более стабильный пероксид водорода. Исследование на мышах установило, что недостаточность СОД1 проявляется саркопенией, ранним развитием катаракты, макулярной дегенерации, гепатоцеллюлярной саркомы и укорочением жизни (30%). Для СОД2 предполагается роль супрессора опухолевого процесса, но повышение экспрессии СОД2 в клеточных моделях в долгосрочной перспективе увеличивает агрессивность и метастатический потенциал опухоли. Были получены данные, что повышенная экспрессия СОД2 провоцирует фосфорилирование BRCA1 и инактивирует PTEN, являющийся геном-супрессором опухолевого роста. В исследованиях на мышах была доказана ингибирующая роль СОД3 на клеточную пролиферацию индуцированной меланомы. Суммарное повышение СОД1-3 отмечалось на начальных стадиях онкологического процесса [7].

В данном исследовании проводилась сравнительная оценка показателей активности СОД и МПО в сыворотках крови больных с онкопатологией на II, III и IV стадиях заболевания. Активность СОД при раке предстательной железы и мочевого пузыря II стадии составила 612.2±59.9 ммоль/мкл*с, что в 5,2 раза ниже нормы, при раке предстательной железы III стадии – 962.2±93.2 ммоль/мкл*с (снижение в 3,3 раза), при раке предстательной железы и яичников IV стадии – 667.3±54.5 ммоль/мкл*с (снижение в 4,8 раза).

Активность МПО в этих же группах составила: II стадия – 16.6±1.6 ммоль/мкл*с, III стадия – 17.7 ±1.8 ммоль/мкл*с, IV стадия – 14.7±1.3 ммоль/мкл*с, т.е. повышение активности МПО относительно нормы в 6,5, 6,9 и 6,5 раз соответственно (отличия статистически значимы, p<0,05). У одного из больных раком предстательной железы была зафиксирована активность МПО 87.1 ммоль/мкл*с, но это значение не было взято в расчет, т.к. у этого пациента предполагалось наличие интеркуррентного инфекционного заболевания.

Заключение и выводы: онкологическое заболевание может характеризоваться сдвигом в функционировании ферментов про-/антиоксидантной системы, в данном исследовании установлено статистически значимое снижение активности СОД и повышение активности МПО на II, III, IV стадиях онкопатологии. Предполагается использование полученных результатов в оценке течения онкологического заболевания и возможности диагностики предраковых состояний.

Список литературы:

Князева, О.А. Анализ взаимосвязей между показателями развития миеломы и нейроиммуноэндокринной системы у мышей после проведения аэрофитотерапии / О.А. Князева, А..И. Уразаева, Е.А. Киреева // Современные проблемы науки и образования. – 2018. – № 3; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=27698 DOI 10.17513/spno.27698.

Влияние глюконатов 3d-металлов на активность антиоксидантных ферментов и окислительные процессы in vivо при экспериментальном иммунодефиците [Текст] / О.А. Князева [и др.] // Медицинский Вестник Башкортостана. – 2018. – Т.13, № 4 (76). – С. 48-52.

Azzolin VF, Cadona FC, Machado AK, Berto MD, Barbisan F, Dornelles EB, Glanzner WG, Goncalves PB, Bica CG, da Cruz IB. Superoxide-hydrogen peroxide imbalance interferes with colorectal cancer cells viability, proliferation and oxaliplatin response. Toxicol In Vitro 32 (2016) 8-15.

Benfeitas R, Uhlen M, Nielsen J, Mardinoglu A. New Challenges to Study Heterogeneity in Cancer Redox Metabolism. Front Cell Dev Biol 5 (2017) 65-67.

Berto MD, Bica CG, de Sa GP, Barbisan F, Azzolin VF, Rogalski F, Duarte MM, da Cruz IB. The effect of superoxide anion and hydrogen peroxide imbalance on prostate cancer: an integrative in vivo and in vitro analysis. Med Oncol 32 (2015) 251-254.

Flemming, J.; Remmler, J.; Rohring, F.; Arnold, J. -Epicatechin regenerates the chlorinating activity of myeloperoxidase in vitro and in neutrophil granulocytes. J. Inorg. Biochem. 130 (2014) 84–91.

Olza, J.; Aguilera, C.M.; Gil-Campos, M.; Leis, R.; Bueno, G.; Martinez-Jimenez, M.D.; Valle, M.; Canete, R.; Tojo, R.; Moreno, L.A.; et al. Myeloperoxidase is an early biomarker of inflammation and cardiovascular risk in prepubertal obese children. Diabetes Care 35 (2012) 2373–2376.

Teismann, P.Myeloperoxidase in the neurodegenerative process of Parkinson’s disease. Dtsch. Med. Wochenschr. 139 (2014) 99–102.