СПОСОБ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РОСТА ОПУХОЛИ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ
METHOD OF PREDICTING TUMOR GROWTH IN AN EXPERIMENT

Изобретение относится к экспериментальной медицине, точнее к экспериментальной онкологии и может быть использовано в качестве способа прогнозирования роста опухоли в эксперименте.
Изобретение основано на развитии открытия СССР, диплом №158 от 23.05.75 и включает разработку способа прогнозирования роста опухоли по уровню содержания в ней эндогенного аденозин-3-5-монофосфата (цАМФ) в условиях экспериментальной цАМФ-модифицированной химиотерапии.
3
Ранее было показано, что при экспериментальной химиотерапии белых беспородных крыс с саркомой 45 поздних сроков развития (с объемом около 3 см) химиотерапия циклофосфаном, проводимая в сочетании с интрагастральным введением раствора циклического аденозин-3-5-монофосфата (цАМФ) в дозе 0,01 мг, наблюдается ингибирование опухоли (регрессия и торможение роста) и повышение устойчивости организма к повреждающему действию патогенных факторов (патент на изобретение №2484539, Бюл. №16, опубл. 10.06.2013).
При этом методами ДНК-цитометрии установлена возможность трансформации гетерогенных опухолевых клеток в диплоидные клоны в 100% случаев, минимизация их скорости и индекса пролиферации.
На уровне организма происходит повышение иммунного статуса и увеличение продолжительности жизни животных (см. О.И. Кит, Д.Г. Матишов и др.
Особенности влияния цАМФ-модифицированной химиотерапии на биологические свойства саркомы 45 и продолжительность жизни животных-опухоленосителей, Вестник ЮНЦ РАН, 2013, №9). Однако в этих работах не учитывались критерии прямого влияния экзогенного цАМФ на его содержание в опухоли, как фактора, связанного с прогнозированием процессов опухолевой прогрессии.
Большинство авторов считают, что единственным достоверным фактором, позволяющим судить о прогнозе прогрессирования опухолевого процесса, является содержание ДНК в опухолевых клетках (см. Valverde J.J., Martin М., Garsia-Asengo J.A. et al. Prognostic value of DNA quantification in early epithelialovarian carcinoma, Obstet. Gynecol. 2001, vol. 97, I. 3, p.409-416). Silvesrini R. представляет ДНК-плоидию как прогностический инструмент для солидных опухолей (см. Ann. Oncol. 2000, Vol. 11, I. 3, P. 259-261).
Вместе с тем установлено, что доступностью к управлению процессами пролиферации злокачественных клеток, гормонального, энергетического и адаптивного гомеостаза клеточных систем организма как целого, обладают ключевые информационные молекулы-посредники аденилциклаза, цАМФ, цГМФ, кальциевый и другие механизмы.
Это направление, раскрывающее механизмы внутриклеточной сигнализации, активно развивается и определяет вектор поиска новых прогностических критериев пролиферативной активности опухолевых клеток не только за счет прямого цитостатического повреждающего влияния на геном, но и опосредованно, через взаимодействие с ДНК (см. Судаков К.В. Информационный феномен жизнедеятельности. The informational phenomenon of vital activity. M.: РМАПО, 1999. - 379 с.; см. Крутецкая З.И., Лебедев O.E., Курилова Л.С. Механизмы внутриклеточной сигнализации Mechanisms of intracellular signalling. Спб., 2003. - 208 с.; см. Lamb N.J.С., Cavadore J.-C., Labbe J.-C. Inhibition of cAMP-dependent protein-kinase plays a key role in the induction of mitosis and nuclear envelope breakdown in mammalian cells // EMBO J. 1991. Vol. 10. P. 1523-1533; см. Lucas K.A., Pitary G.M., Park J. (Guanylyl cyclase and signaling by cyclic GMP // Pharmocol. Rev. 2000. Vol. 52. P. 375-413; см. Mehats C., Andersen C.B., Filopanti M., Jin S-L.C., Conti M. Cyclic nucleotide phosphodiestterase and their role in endocrine cell signaling // Trends Endocrinol. Metabol. 2002. Vol. 13, N 1. P. 29-35).
Это значительно повышает прогностическую роль цАМФ как участника и регулятора процессов в опухоли, а также органах, обеспечивающих нейроэндокринный и иммунный статус организма в рамках интегральных антистрессорных адаптационных реакций, как механизмов повышения противоопухолевой резистентности (см. Гаркави Л.Х., Квакина Е.Б., Кузьменко Т.С., Шихлярова А.И. Антистрессорные реакции и активационная терапия Antistress reactions and activation therapy. - Екатеринбург: «Филантроп», 2003. - 336 с).
Важным заделом в этом направлении можно считать работы Сушельницкого С.И. по определению соотношения концентрации цАМФ и цГМФ в опухолевых и нормальных клетках в условиях влияния полипептидных факторов роста и сыворотки крови (см. журнал «Экспериментальная Онкология», 1992, Т. 14, №6, с. 32-35).
Однако в доступных источниках не приводятся сравнительные данные об уровне содержания цАМФ в опухоли и органах организма-опухоленосителя под влиянием химиотерапии и в сочетании с цАМФ с целью связать роль последнего с прогнозом развития опухолевого процесса.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является разработка способа прогнозирования роста опухоли в эксперименте за счет установления прогностической значимости содержания цАМФ в опухоли, определения динамики ее роста в условиях экспериментальной химиотерапии с включением сопроводительного воздействия цАМФ на беспородных и линейных животных-опухоленосителях.
3
Технический результат достигается тем, что белым беспородным крысам или крысам линии Wistar с привитой в подкожную клетчатку тазовой области спины карциномой Герена, достигшей объема 0,25 см, проводят лечебную химиотерапию циклофосфаном в дозе 50 мкг/кг дважды с интервалом 5 дней в сочетании с пероральным введением по 2 капли 3 раза в день 0,01% раствора цАМФ и определяют на этапе реализации эффекта в ткани опухоли уровень цАМФ, при уровне цАМФ 0,75±0,2 нмоль/л
3 прогнозируют регрессию опухоли, а при уровне цАМФ 7,03±1,05 нмоль/л прогнозируют опухолевую прогрессию.
Изобретение «Способ прогнозирования роста опухоли в эксперименте» является новым, так как оно неизвестно из уровня медицины, а именно в экспериментальной онкологии в отношении коррелятивных связей между динамикой роста опухоли и уровнем эндогенного цАМФ в ткани опухоли.
Новизна изобретения заключается в определении информативных критериев влияния цАМФ на биологические свойства опухоли, а именно участие цАМФ-зависимых механизмов регуляции пролиферативной активности опухолевых клеток, которое обеспечивает активацию или ингибицию роста опухоли.
Изобретение «Способ прогнозирования роста опухоли в эксперименте» является промышленно применимым, так как может быть использовано в фундаментальной и клинической онкологии для оценки эффективности лечения и прогноза течения заболевания.
В предлагаемом описании изобретения используются следующие фигуры:
Фиг. 1. Паттерн изменений уровня цАМФ в органах и опухоли у животных с карциномой Герена без воздействий (контроль) и при введении цАМФ.
Фиг. 2. Паттерн изменений уровня цАМФ в органах и опухоли у животных с карциномой Герена при химиотерапии циклофосфаном и его сочетании с цАМФ.
Фиг. 3. Паттерн изменений уровня цАМФ в органах и опухоли у животных с карциномой Герена, получавших цАМФ, и интактных (без опухоли) животных.
Фиг. 4. Разнонаправленные изменения коэффициента соотношения антистрессорных реакций и стресса у опытных животных на этапах экспериментальной химиотерапии с включением цАМФ.
3
«Способ прогнозирования роста опухоли в эксперименте» осуществляется следующим образом. Белым беспородным крысам или крысам линии Wistar с привитой в подкожную клетчатку тазовой области спины карциномой Герена, достигшей объема 0,25 см, проводят лечебную химиотерапию циклофосфаном в дозе 50 мкг/кг дважды с интервалом 5 дней в сочетании с введением per os по 2 капли 3 раза в день 0,01% р-ра цАМФ и на этапе реализации эффекта определяют в ткани опухоли уровень эндогенного цАМФ, который сопоставляют с динамикой развития опухоли: при содержании цАМФ 0,75±0,2 нмоль/л опухоль соответствует минимальным значениям объема, вплоть до полного рассасывания, а при содержании цАМФ равном 7,03±1,05 нмоль/л регистрируется ее интенсивный рост.
Учитывая возможность определения значимости критерия содержания цАМФ в опухоли после экспериментальной химиотерапии, для оценки прогноза прогрессирования лечения был проведен сопоставительный анализ содержания цАМФ в ткани опухоли у животных, получавших монотерапию ЦФ, цАМФ и без лечения (контроль).
Это дополняло доказательную базу предлагаемого способа прогнозирования роста опухоли.
Данные о влиянии разных видов воздействий на динамику роста карциномы Герена были основным ориентиром в определении прогностической значимости содержания цАМФ в ткани опухоли (см. таблица 1).
1
2
Примечание -  - достоверность различия между контролем и группами ЦФ, цАМФ и ЦФ + цАМФ, р≤0,05;  - достоверность различия между группой ЦФ и группами цАМФ и ЦФ + цАМФ, р<0,05.
Как видно, у беспородных крыс ингибирующее рост опухоли действие ЦФ выше в 1,9 раза, чем цАМФ. Однако, объемы опухоли под влиянием цАМФ были меньше в 2,4 раза, чем в контроле (р≤0,05). Доступность цАМФ к механизмам опухолевого роста была отчетливо продемонстрирована и на крысах стрессустойчивой линии Wistar: максимальная частота регрессии, вплоть до полного рассасывания опухоли, наблюдалась при сочетании ЦФ и цАМФ, достигая 71%, а у беспородных крыс - 43%. Суммарный противоопухолевый эффект (рассасывание и торможение роста опухоли) оставил в обоих случаях 100%. Показатели прогрессирующего роста опухоли имели межгрупповые различия и достигали своих максимальных значений в контроле.
Сопоставление значений содержания цАМФ в опухоли в зависимости от динамики ее развития выявило, что непосредственный противоопухолевый эффект коррелирует с уровнем цАМФ в опухоли. Так, в группах животных-опухоленосителей с самой высокой регрессионной активностью цАМФ-модифицированной XT, показатели содержания цАМФ в опухоли были минимальными и составляли 0,75±0,2 нмоль/л относительно роста опухоли в контроле - 7,03±1,05 нмоль/л. При монотерапии ЦФ с менее выраженным противоопухолевым эффектом уровень цАМФ в ткани опухоли повышался в 2,8 раза относительно показателей при ЦФ + цАМФ. При использовании только цАМФ наблюдаемый эффект сдерживания роста опухоли (торможение) характеризовался повышением уровня цАМФ в опухоли до 5,4±0,9 нмоль/л, однако не достигал контрольных значений при росте опухоли.
Таким образом, установленная вариация значений цАМФ в зависимости от состояния прогрессирования или регресса карциномы Герена, позволяет охарактеризовать четкую связь между развитием опухоли (прямым или обратным) и исследуемым признаком этого процесса - содержанием в ткани опухоли эндогенного цАМФ, т.е. позволяет судить о прогнозе прогрессирования.
Поскольку цАМФ обладает доступностью не только к процессам пролиферации злокачественных клеток, но и является ключевым молекулярным мессенджером процессов управления гормонального, энергетического, адаптивного гомеостаза клеточных систем организма как целого, мы предприняли попытку аргументации прогноза прогрессирования опухоли не только по уровню цАМФ в ткани опухоли, но и ткани некоторых органов - мозга, эндокринной и иммунной систем. Иными словами, мы опирались на тот факт, что выявленное накопление цАМФ в опухоли в период ее прогрессивного роста, а также значительное (почти десятикратное) уменьшение содержания при регрессии опухоли, совпадало с динамикой цАМФ-опосредованных эффектов на системном уровне. Об этом убедительно свидетельствовал графический материал, иллюстрирующий противофазный характер состояния опухоли и органов (фиг. 1-3).
Как видно, при реализации цАМФ-индуцированного противоопухолевого эффекта наблюдалась нормализация и даже стимуляция накопления цАМФ в мозге, печени, почках, селезенке, легких, сыворотке крови, семенниках по сравнению с показателями при росте опухоли в контроле. Важным обстоятельством являются противофазные изменения уровня эндогенного цАМФ в надпочечниках, как одной из стрессреализующих систем организма - опухоленосителя (фиг. 1).
Включение цАМФ в схему химиотерапии ЦФ значительно восстанавливает нарушенный при химиотерапии уровень эндогенного цАМФ в мозге, органах и крови. На этом фоне показатель цАМФ в ткани опухоли выступает как достоверный критерий пролиферативной несостоятельности опухоли (фиг. 2)
Наконец, при сравнении показателей уровня цАМФ у условно здоровых животных (без опухоли) с животными-опухоленосителями с противоопухолевыми эффектами монотерапии цАМФ, убедительно показана способность последней удерживать достаточный уровень обеспечения цАМФ в мозге, сыворотке крови, почке, семенниках.
Мы предполагаем, что для продвижения идеи об исключительно важной роли повышения неспецифической противоопухолевой резистентности и успешной персонифицированной терапии рака, остается актуальным комплексный подход ингибирования опухоли. Логика такого подхода основана на том, что для профилактирования опухолевой прогрессии мишенью служит не только сама опухоль, но и гомеостатические механизмы регуляции клеточного, тканевого, системного метаболизма. Необходимо учесть, что в реализации процессов управления, начиная с регуляторных систем мозга, органов и тканей, вплоть до клеточных коммуникаций, в том числе и опухоли, ключевым участником является цАМФ, что и подтвердили наши исследования.
В рамках расширенной интерпретации механизма интегральной регуляции гомеостаза при развитии опухоли и определении критерия прогноза прогрессирования роста опухоли, был проведен анализ общих неспецифических адаптационных реакций.
В динамике регрессии опухоли, которая регистрировалась в группах с химиотерапией в сочетании с цАМФ, наблюдалось преимущественно формирование физиологических типов реакций антистрессорного характера (тренировка, спокойная, повышенная активация). Увеличение соотношения антистрессорных реакций к стрессу за счет значительного уменьшения частоты его развития приводило к повышению значения коэффициента К АС/С (фиг. 4).
Величина К АС/С достигала максимальных величин у животных с регрессией опухоли на этапе окончания воздействий и превышали в 1,6 раза показатели интактных животных. Уровень этого интегрального показателя в группе ЦФ в сочетании с цАМФ отличался от контроля и группы с ЦФ в 4,0 и 16,0 раз, соответственно. В контроле на этапе прогрессирующего роста карциномы Герена отмечалось доминирование стресса, что привело к глубокому снижению значений К АС/С.
Таким образом, были установлены функциональные параллели на уровне организма и клеточных систем опухоли, свидетельствующие, что при разнонаправленных состояниях опухолевых клеток (регрессия или усиление пролиферативной активности) сигнальная система цАМФ манифестирует разными количественными показателями его содержания в опухоли - от десятых долей нмоль/л до десятикратного увеличения при прогрессии опухоли, и это синхронизировано с интегральной формой реакции целостного организма.
Технико-экономическая эффективность «Способа прогнозирования роста опухоли в эксперименте» заключается в том, что при определении содержания цАМФ в ткани опухоли значение этого показателя является достоверным фактором, позволяющим судить о прогнозе прогрессирования опухолевого процесса, коррелирующим с уровнем цАМФ в ткани мозга, органов эндокринной и иммунной систем, типом интегральной реакции, как комплексного механизма повышения противоопухолевой резистентности.
Применение данного способа имеет ряд преимуществ: использование прогностического показателя содержания цАМФ в целях определения вектора развития опухоли определяет возможности коррекции лечения, оценки эффективности используемой терапии и, наконец, аппроксимации комплексных изменений на уровне адаптационных реакций организма.