Оценка связывающей способности и транспортной функции сывороточного альбумина у больных раком легкого

Р.М. СМОЛЯКОВА, В.И. ПРОХОРОВА, В.В. ЖАРКОВ, СВ. ЛАППО ОЦЕНКА СВЯЗЫВАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И ТРАНСПОРТНОЙ ФУНКЦИИ СЫВОРОТОЧНОГО АЛЬБУМИНА У БОЛЬНЫХ РАКОМ ЛЕГКОГО

НИИ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова, Беларусь

У больных раком легкого выявлены локальные нарушения структурно-динамического состояния и связывающей способности сывороточного альбумина, которые характеризуются повышением удельной емкости 1-го центра связывания и снижением емкости Н-го центра, уменьшением внутримолекулярных объемов с увеличением полярности и микровязкости, падением конформационной подвижности и связывающей способности. Прогрессирование опухолевого процесса и развитие осложнений усугубляют степень конформационных нарушений структуры и функции сывороточного белка. Степень тяжести состояния больных раком легкого коррелирует со степенью нарушения связывающей способности и транспортной функции сывороточного альбумина.

Возникновение и рост злокачественной опухоли оказывает системное воздействие на организм-опухоленоситель, которое характеризуется деспециализа-цией органов и тканей, нарушениями липидного, белкового, углеводного обмена, что приводит к повышенному содержанию в организме продуктов незавершенного метаболизма, активированных ферментов, компонентов деградации нормальных тканевых структур, обладающих антигенными свойствами. Комплекс метаболических нарушений и неспецифических клинических проявлений, которые сопровождают развитие злокачественного новообразования, можно характеризовать как синдром эндогенной интоксикации (СЭИ) онкологических больных. В зависимости от локализации и степени распространенности опухолевого процесса, токсические проявления отмечаются у 70-80% онкологических больных [2, 3].

Токсемический синдром вызывает ухудшение общего состояния больных, затрудняет проведение в полном объеме специальных методов лечения и в значительной степени определяет прогноз заболевания. В связи с этим становится очевидным, что успех лечения пациентов со злокачественными новообразованиями зависит не только от эффективности протиА воопухолевой терапии, но и от своевременной коррекции возникающих осложнений. Поэтому в комплексном лечении онкологических больных важное место занимает оценка выраженности СЭИ и инфузионно-детоксикационная терапия, включающая в себя инфузионную терапию, методы неактивной (УФОК, энтеросорбция) и активной (гемодиализ, плазмасорбция, лечебный плазма- и цитаферез) экстракорпоральной детоксикации.

Основными системами связывания и транспорта веществ различной химической природы в организме являются плазменные белки, форменные элементы крови, иммунные антитела, буферные системы. Сывороточный альбумин (САЧ) является одной из основных внеклеточных транспортных систем организма, связывает с высоким сродством на своей поверхности высокотоксичные гидрофобные соединения и препятствует генерализации процесса интоксикации. Нарушение структурной организации и функциональной активности САЧ приводит к изменению объема транспорта различных метаболитов и, в первую очередь, жирных кислот, что является важным звеном перестройки энергетического метаболизма при росте злокачественной опухоли [5, 7, 13, 19]. Количественное определение связывающей способности и функциональной активности САЧ является эффективным показателем степени выраженности СЭИ и назначения корригирующей детоксикационной терапии. Целью исследования явилась оценка связывающей способности и транспортной функции сывороточного альбумина у больных раком легкого.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Материалом для исследования послужили данные о 88 больных с впервые установленным диагнозом рака легкого (РЛ) I-IV стадии. Диагноз РЛ был поставлен на основании клиникорентгенологических, эндоскопических методов исследования с обязательной морфологической верификацией. В группе больных РЛ у 22 пациентов выявлен мелкоклеточный рак (MPЛ), у 66 - немелкоклеточный рак легкого (НМРЛ). У пациентов с НМРЛ преобладающей морфологической формой опухоли был плоскоклеточный рак (71,2%).

Анализ распределения контингента больных РЛ показал, что к моменту лечения I ст. имели 18 (20,5%) пациентов, II ст. - 16 (18,52%), III "А" ст. - 25 (28,4%), III "В" ст. - 14 (15,9%), IV ст. - 15 (17%).

Средний возраст больных РЛ составил 58,4±0,6 лет.

Из 44 радикально прооперированных больных РЛ у 13 (29,35%) произведена лобэктомия, у 31 (70,5%) - пульмонэктомия, пробная торакотомия выполнена 3 больным. Из обследованных 88 больных 27 (30,7%) пациентов с РЛ имели осложнения основного заболевания или специального лечения: плеврит - у 5 (18,5%), ателектаз с нагноением - у 6 (22,2%), пневмония - у 5 (18,5%), микросвищ культи бронха - у 3 (11,1%), синдром сдавления верхней полой вены - у 1 (3,7%), тромбоэмболия легочной артерии - у 1 (3,7%), осумкованный гидропневмоторакс - у 1 (3,7%), эзофагит - у 1 (3,7%), почечно-печеночная недостаточность - у 1 (3,7%), сердечно-легочная недостаточность - у 1 (3,7%), паранеопластическая энцефалопатия I ст. - у 2 (7,5%).

Группу сравнения составили 50 клинически здоровых лиц.

Методом зондовой электронной пармагнитно-резонансной (ЭПР) спектроскопии исследованы отдельные физико-химические параметры конформационно-динамического состояния и транспортной функции САЧ: удельная емкость (C1) 1-го и II-го (С2) центров связывания, внутримолекулярные объемы (Vi) 1-го и П-го (V2) центров, величина упорядоченности (S), конформационная подвижность (ширина центральной - ШЦД1 высокополевой - ШВЛ1 низкополевой - ШНЛ1 спектральных линий) в 1-м и П-м (ШЦЛ2, ШВЛ2, ШНЛ2) центрах, интегральный ЭПР- параметр альфа (ЭПР-а). Метод определения и расчета параметров спектров ЭПР нитроксильных зондов, иммобилизованных в центрах связывания САЧ представлен в работе [7]. В качестве спинового зонда использовалась 16-доксилстеариновая кислота (16-ДСК) фирмы "Sigma".

Интенсивность процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и активность антиоксидантной защиты организма определяли спектрофлуореметрическими методами: малоновый д и альдегид (МДА) - по методу Т.Н. Федоровой [11]; ретинол и токоферол - по методу Р.Ч. Черняускене [12].

Исследуемые показатели изучали до начала лечения, на 3, 14-е сутки после операции.

Результаты исследований обработаны методом вариационной статистики с расчетом средней арифметической (X), среднеквадратичного отклонения (а), ошибки средней арифметической (Sx) с помощью пакета прикладных программ "Statistica", а также пакета анализа Microsoft Excel на IBM "Pentium". Достоверность выявляемых различий вычисляли по t-критерию Стьюдента.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ

Проведенными исследованиями (табл. 1) установлено повышение удельной емкости 1-го центра связывания (0,542±0,001 отн. ед.) молекулы сывороточного альбумина в группе

больных РЛ по сравнению с величиной (0,487±0,003 отн. ед.) у клинически здоровых лиц (р < 0,05). Удельная емкость 11-го центра (0,438±0,002 отн. ед.) у больных РЛ ниже, чем в группе сравнения (0,485±0,004 отн. ед., р < 0,05). Результаты исследования показали, что у больных РЛ наблюдалось уменьшение внутримолекулярных объемов 1-го и 11-го центров связывания (16,18±0,007 и 14,34±0,009 Э соответственно), по сравнению с таковыми у доноров (16,52±0,003 и 14,82±0,001 Э соответственно, р<0,05). САЧ представляет собой гибкую динамическую структуру, тип и степень внутренней подвижности и функциональной активности которой моделируется состоянием центров связывания.

Таблица 1.

Динамика физико-химических параметров спин-меченого САЧ и ПОЛ-АОС в крови клинически здоровых лиц и больных РЛ при мониторинге лечения

Показатели Доноры Исходные данные 3-й сутки после операции 14-е сутки после операции При развитии осложнений

С1 отн.ед. 0,487±0,003 0,542±0,001+ 0,563±0,005* 0,556±0,008 0,587±0,007**

С2, отн. ед. 0,485±0,004 0,438±0,002+ 0,396±0,012* 0,420±0,018 0,360±0,022*

У1,3 16,52±0,003 16,18±0,007+ 16,07±0,021 16,23±0,025 15,78±0,032**

У2.3 14,82±0,001 14,34±0,009+ 14,18±0,042 14,42±0,052 13,96±0,043**

Б, отн. ед. 1,24±0,0013 1,36±0,0017 1,39±0,0015 1,33±0,0025 1,42±0,0021

ШВЛ1 Э 2,84±0,011 3,58±0,014+ 3,77±0,023* 3,42±0,028 3,95±0,019**

ТТТ^ Э 2,50±0,012 2,69±0,021+ 2,84±0,032* 2,55±0,028 2,78±0,017

ШНЛ1, Э 2,18±0,011 2,55±0,021 + 2,78±0,035* 2,48±0,053 2,68±0,034

ШВЛ2, Э 7,32±0,019 7,82±0,015+ 7,88±0,019 7,57±0,048 8,04±0,033**

ТТТТТЛо Э 3,03±0,001 3,35±0,025+ 3,42±0,042 3,29±0,037 3,67±0,062**

ШНЛ2,Э 4,09±0,003 4,39±0,019+ 4,42±0,028 4,21±0,032 4,62±0,027**

ЭПР-а, отн. ед. 0,952±0,21 2,003±0,18+ 2,459±0,14* 2,289±0,10 6,685±0,38**

МДА, усл. ед./мл 3,6±0,20 7,4±0,50+ 6,9±0,60 7,8±0,42 9,85±0,23**

А, мкмоль/л 2,1±0,10 1,2±0,09+ 0,9±0,12 1,4±0,21 0,63±0,15**

Е, мкмоль/л 19,0±0,30 8,9±0,80+ 10,3±0,93 12,2±1,0 6,5±1,3**

Примечания: 1. + - достоверность различий между группой доноров и группой больных

РЛ;

2. * - достоверность различий между исходными данными и данными на 3-й сутки (р<0,05);

3. ** - достоверность различий между исходными данными и данными при осложнениях (р < 0,05).

При сопоставлении величины упорядоченности в центрах связывания биомолекулы альбумина наблюдалось возрастание полярности и микровязкости у больных РЛ (1,36±0,0017 отн. ед.) по отношению к значению параметра в группе доноров (1,24±0,0013 отн. ед.). Локальные изменения конформации САЧ сопряжены со снижением конформационной подвижности центров связывания в отдельности и белкового биополимера в целом. Среднестатистические значения высокополевой (3,58±0,014 Э),

центральной (2,69±0,021 Э), низкополевой (2,55±0,021 Э) спектральных линий в 1-м центре связывания альбумина в группе больных РЛ превышали величины аналогичных показателей (2,84±0,011; 2,50±0,022 и 2,18±0,011 Э соответственно) в группе клинически здоровых лиц (р < 0,05). Во Н-м центре связывания молекулы сывороточного альбумина у пациентов с РЛ отмечено повышение значений параметров высокополевой (7,82±0,015 Э), центральной (3,35±0,025 Э), низкополевой (4,39±0,019Э) спектральных линий, по сравнению с таковыми (7,32±0,009; 3,03±0,001 и 4,09±0,003 Э соответственно) у доноров (р < 0,05).

Исследования, проведенные в сравнительном аспекте, позволили установить наиболее значимые различия в значениях интегрального ЭПР-параметра а в изучаемых группах. Величина ЭПР-а в спин-меченой крови больных РЛ (2,003±0,18 отн. ед.) в 2,1раза была выше, чем у клинически здоровых лиц (0,952±0,21 отн. ед., р<0,05).

Легкое представляет собой полифункциональный мембранный комплекс, внешняя поверхность которого постоянно контактирует с инициаторами перекисного окисления липидов: кислородом, озоном, двуокисью азота. В норме свободнорадикальные процессы протекают на стационарно низком уровне. Содержание продуктов ПОЛ в норме компенсировано активностью антиоксидантной системы защиты организма. Нарушение баланса между интенсивностью действия проокисдантных факторов и мощностью антиоксидантной системы клетки, приводящее к повышенной активации процессов ПОЛ -окислительному стрессу, является выраженным патогенетическим фактором при РЛ.

Согласно полученным данным, у больных РЛ наблюдалась интенсификация процессов липопероксидации с повышением уровня МДА (7,4±0,50 усл. ед./мл) в 2 раза, по сравнению со значением показателя (3,6±0,2 усл. ед./мл) в группе доноров (р<0,05). Наряду с активацией процессов ПОЛ у исследуемых больных отмечено снижение активности системы антиоксидантной защиты организма. Концентрация ретинола у больных РЛ снижена на 57,1% по сравнению с таковой у здоровых лиц (р<0,05). При РЛ уровень токоферола на 56,8% ниже, чем у доноров (р<0,05).

Мониторинг ближайшего послеоперационного периода (3,14-е сутки) у больных РЛ при благоприятном течении заболевания выявил увеличение удельной емкости 1-го центра связывания при параллельном снижении значений показателя во Н-м (р<0,05). Развитие осложнений различной этиологии у больных РЛ сопровождалось повышением на 108,3% удельной емкости 1 -го центра связывания и уменьшением на 82,2% емкости 11-го, по сравнению с исходными данными (р<0,05).

Для посттерапевтического периода в изучаемой группе больных установлена тенденция к увеличению объемов внутримолекулярного распределения в 1-м и 11-м центрах связывания молекулы САЧ. У больных РЛ с усугублением тяжести состояния, обусловленного основным заболеванием и развившимися осложнениями, наблюдалось снижение внутримолекулярных объемов на 97% в 1-м и на 95% во 11-м центрах связывания по отношению к таковым в исходном состоянии (р<0,05).

Хирургическое лечение у больных РЛ в объеме лоб- и пульмонэктомии сопровождалось повышением показателя микровязкости на 3-й сутки и постепенным снижением значений параметра к 14-м суткам послеоперационного периода в центрах связывания САЧ. Повышенное образование и поступление в кровяное русло медиаторов воспаления, продуктов свободнорадикального окисления и протеолиза при развитии осложнений у больных РЛ приводило к повышению параметра полярности и микровязкости у 78,9% пациентов (р<0,05). Радикальное хирургическое лечение пациентов с РЛ при благоприятном течении послеоперационного периода способствовало повышению

конформационной подвижности и лабильности центров связывания молекул САЧ, что характеризовалось снижением значений высокополевых, центральных, низкополевых

спектральных линий. Напротив, возникновение осложнений и развитие СЭИ у больных РЛ вызывало уменьшение конформационной подвижности в центрах связывания белкового биополимера с увеличением показателей высокополевой линии на 110%, центральной на 103%, низкополевой на 105% в 1-м центре связывания при тождественном изменении аналогичных параметров во II-м. Величина интегрального спектроскопического показателя ЭПР-а возросла (3,358±0,16 отн. ед.) в 2 раза на 3-й сутки с последующим ее снижением (2,519±0,010 отн. ед.) к 14-м суткам после операции по отношению к таковой в исходном периоде (р < 0,05). У пациентов с РЛ, имеющим осложнения, уровень ЭПР-а увеличился (6,685±0,38 отн. ед.) в 3,3 раза, по сравнению с наблюдаемым значением (2,003±0,18 отн. ед.) до лечения (р<0,05). Хирургическое лечение больных РЛ сопряжено с незначительной тенденцией к снижению содержания МДА (6,8±0,4 усл. ед./мл) на 3-й сутки и последующим увеличением значений показателя (7,9±0,4 усл. ед./мл) к 14-м суткам послеоперационного периода. Показатели неферментативного звена антиоксидантной системы имели тенденцию к повышению в ближайшие сроки до значений, наблюдаемых в исходном периоде (р<0,05).

Возникновение осложнений у больных РЛ сопровождалось повышением концентрации МДА на 133% и падением уровней ретинола (0,63±0,015 мкмоль/л) в 1,9 раза и токоферола (6,5±1,3 мкмоль/л) в 1,4 раза по отношению к таковым в исходном состоянии.

В целом, представленные данные свидетельствуют о том, что у больных РЛ имеет место нарушение структурно-динамического состояния и транспортной функции белка плазмы крови альбумина. Согласно современным представлениям, в механизмах развития злокачественных новообразований важная роль отводится изменению количества и химической структуры белков плазмы крови [8, 10,16, 17]. В последние десятилетия, благодаря использованию современных физико-химических и молекулярно-генетических методов исследования, удалось выявить не химический вид патологических изменений в молекулах белков, а именно физико-химическую природу их нарушений. Рядом авторов [3, 5, 7, 14, 15] высказывается предположение, что при многих патофизиологических состояниях организма первичная, генетически заданная структура белковых молекул не изменена, последующая химическая модификация их в организме находится в пределах нормы, однако нарушена вторичная и/или третичная структура (конформация) белка. Концептуальными являются положения, выдвинутые Г.Е. Дорецовым и Ю.А. Грызуновым [3, 5], в которых указывается, что развитие острых критических состояний организма вызывает быстрое изменение молекул альбумина (в течение 2-3 дней, иногда часов) и в подобных ситуациях существенной химической модификации связывающих центров не происходит. Действительно, синтез САЧ "de novo" осуществляется в течение 15-20 дней и изменение полипептидной цепи белка вряд ли возможно. Неоднозначным, по нашему мнению, является решение вопроса о природе физико-химических нарушений конформационного состояния и связывающей способности САЧ у пациентов с длительно текущими хроническими заболеваниями различной этиологии и у больных со злокачественными новообразованиями. Доказано, что рост злокачественной опухоли сопроламинов, стимулирующих катаболизм тканевых белков и индуцирующих глюконеогенез.

В связи с изложенным следует отметить, что САЧ обладает высокими пластическими свойствами, т. к. содержит почти все аминокислоты. В процессе метаболических превращений на фоне дефицита вождается мобилизацией липидов в опухолевую ткань, интенсификацией свободно-радикальных реакций, усилением процессов ПОЛ с повышенным выходом в кровяное русло токсичных липопероксидов. Развитие злокачественной опухоли индуцирует резкое увеличение катаболических реакций вследствие азотистого "голодания" тканей из-за конкуренции опухоли за источники азота в организме "хозяина". Отмечено увеличение продукции катехоазота аминокислоты альбумина быстро

включаются в состав белков плазмы. Кроме того, САЧ обладает антикатаболическим действием. Молекулы сывороточного альбумина способны образовывать с эндогенными токсинами комплексные ассоциаты, в виде которых происходит их элиминация к органам детоксикации. Связывающая способность альбумина распространяется на токсические вещества, находящиеся в межклеточных пространствах.

Дезинтоксикационный эффект САЧ обусловлен его способностью вызывать гемодилюцию и улучшать процессы микроциркуляции. Вместе с тем, результаты проведенных исследований и данные литературы [1, 4, 6, 9, 18, 20] свидетельствуют о том, что при значительном образовании и поступлении в кровяное русло эндогенных гидрофобных и амфифильных токсинов, продуктов метаболизма самой опухоли происходит увеличение пула несвязанных эндотоксинов наряду со снижением транспортных "емкостей" и связывающей способности молекул САЧ. Углубленный анализ физико-химических параметров центров связывания молекул сывороточного альбумина показал, что повышенное содержание в крови эндотоксинов у больных РЛ приводит к модификации центров связывания, что проявляется повышением удельной емкости 1-го центра при сопряженном снижении емкости 11-го. Локальные изменения конформации белкового биополимера характеризуются уменьшением объемов внутримолекулярного распределения в центрах связывания с возрастанием в них полярности и микровязкости. Состояние белковой транспортной системы зависит от лабильности сывороточного альбумина, которая определяется молекулярной подвижностью отдельных фрагментов молекулы. При РЛ установлено снижение конформационной подвижности в центрах связывания САЧ, что обусловлено аллостерическими изменениями центров связывания при повышенном содержании несвязанных эндогенных продуктов метаболизма. О нарушении связывающей способности и функциональной активности САЧ у больных РЛ, особенно при развитии осложнений, указывают данные по возрастанию интегрального ЭПР-параметра а и увеличению концентрации высокотоксичного МДА, в частности.

ВЫВОДЫ

1. У больных РЛ выявлены локальные нарушения конформационного состояния и функциональной активности

САЧ, которые характеризуются уменьшением внутримолекулярных объемов центров связывания, ростом полярности и микровязкости, снижением конформационной подвижности, падением связывающей способности, повышением концентрации МДА и падением уровня ретинола и токоферола.

2. При радикальном хирургическом лечении у больных РЛ в ближайшем послеоперационном периоде отмечена положительная тенденция к восстановлению физико-химических свойств и транспортной функции САЧ, нормализации баланса ПОЛ-АОС.

3. Развитие осложнений основного заболевания или специального лечения у пациентов, страдающих РЛ, сопряжено с выраженными глубокими нарушениями конформационного состояния и функциональной активности сывороточного альбумина, повышением содержания в плазме крови МДА и снижением концентрации неферментативных антиоксидантов ретинола и токоферола. Эффективная комплексная детоксикационная терапия способствует восстановлению связывающей способности сывороточного альбумина и баланса ПОЛ-АОС.

ЛИТЕРАТУРА

1. Айтаков З.Н., Михайловский А.А. // Рос. онколог, журн. - 1999. - № 3. - С. 14-17.

2. Гаврилов В.Б., Бидула М.М., Фурманчук Д.А. и др. // Клин. лаб. диагностика. -1999.-№2.-С. 13-17.

3. Грызунов Ю.А., Иванов А.И., Белова Е.С. Альбумин сыворотки крови в клинической медицине. - М., 1994. - С. 93-9б.

4. Демидчик Ю.А., Жарков В.В., Курчин В.П. // Клиническая онкология: Сб. науч. работ. -Минск, 1999. - С. 93-102.

5. Добрецов Г.Е. Альбумин сыворотки крови в клинической медицине. - М., 1994. - С. 2832.

6. Жарков В.В., Курчин В.П., Моисеев П.И. // Клиническая онкология: Сб. науч. работ. -Минск, 1999. - С. 102-108.

©Новости хирургии

7. Машевский А.А., Муравский В.А. // Актуальные проблемы онкологии и мед. радиологии: Сб. науч. работ. - Минск, 1993.-С. 31-33.

8. Никифорова Н.В., Ходырева Л.А., Кирпатовский В.Н., Чумаков A.M. // Бюл. экспер. биол. и мед. - 2001. - Т. 132, № 11.- С. 5б5-5б8.

9. Ракита Д.Р. Свободнорадикальный статус в клинике внутренних болезней и возможности его коррекции: Автореф. дис. ... д-ра мед. наук. - Рязань, 1999.

10. Тюляндин С. А. // Практ. онкол. - 2000. -№3.-С. 43-48.

П.Федорова Т.Н., Коршунова Т.С., Лар-ский Э.Г. // Лаб. дело. - 1983. - № 3. - С. 25-27.

12. Черняускене Р.Ч., Варшкявичене 3.3.,Грибаускас П.С. // Лаб. дело. - 1984. - № б. - С. 3б2-3б5.

13. Astashkin A.V., Kozlyuk W., Raitsimring A.M. // J. Magn. Reson. - 2000. - Vol. 145, №2.-P. 357-б3.

14. Epel В., Sluttr C.S., Nuse F. et al. // J. Magn. Reson. - 2000. - Vol. 15б, № 1. - P. 113-21.

15.Hubbell W.L., Cafiso D.S., Altenbach C. // Nat. Struct. Biol. - 2000. - Vol. 7, № 9. -P. 735-9.

16. Kruk I./ Michalska Т., Kladna A. Aboul-Enein H.Y. // Biopolymers. - 2002. - Vol. б5, №2.-P. 89-94.

17. Livshits V.A., Marsh D. // J. Magn. Reson. - 2000. - Vol. 145, № 2. - P. 84-94.

18. Osterloh K., Ewert U., Pries A.R. // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. - 2002. - Vol. 283,№1.-P. 398л105.

19. Patel R.N., Kumar S., Pandeya K B. // Spectrochim Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. - 2002. -Vol. 5б, № 14. - P. 2791-97.

20. Steinhoff H.J. // Front Biosci. - 2002. -Vol 1,№7.-P. 97-110.

Поступила 08.11.2004 г.