Advanced non-small-cell lung cancer. The significance of personalized therapy

„ö

ГМУ1

Научные обзоры / Scientific reviews

© HELLRIEGEL K. P.

УДК 616.24-006.04-085

DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12

ADVANCED NON-SMALL-CELL LUNG CANCER. THE SIGNIFICANCE OF PERSONALIZED THERAPY

K. P. Hellriegel

Koch Oncological private outpatient clinic Prof. Dr. Klaus-Peter Hellriegel, Berlin 10967, Germany

Abstract. For several entities of advanced non-small-cell lung cancer (NSCLC), tyrosine kinase and immune checkpoint inhibitors are the basis for the so-called personalized or precision therapy and have become the standard of care in the first- and second-line setting.

In previously untreated NSCLC patients with activating EGFR-mutation, ALK or ROS1 translocation status, tyrosine kinase inhibitors (TKIs) replace the chemotherapy and are the new standard of care.

In previously untreated patients with a high level of programmed cell death ligand 1 (PD-L1), pembrolizumab leads to significantly longer PFS, longer OS, and fewer adverse events than platinum-based chemotherapy regardless the histologic subtype.

In previously treated patients with squamous carcinoma, nivolumab is the new standard of care, independent of PD-L1 expression. In the future, combination therapies have to be proved, whether they are more effective than monotherapy.

Key words: NSCLC, personalized therapy, combination therapies, stratified treatment, monotherapy, efficiency of therapy, molecular markers.

Для цитирования: Hellriegel KP. Advanced non-small-cell lung cancer. The significance of personalized therapy. Сибирское медицинское обозрение.

2017;(6): 6-12. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12

Citation: Hellriegel KP. Advanced non-small-cell lung cancer. The significance of personalized therapy. Siberian Medical Review. 2017;(6): 6-12. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12

Personalization is one of the most important subjects and challenges of actual medicine generally and of cancer medicine, particularly. The prediction of diseases as well as a targeted therapy are not new, but recent developments and findings in molecular biology have changed the research as well as healthcare fundamentally. Due to more thorough knowledge about biological features, completely new perspectives are nowadays opened - for clinicians, for investigators, and, eventually, for the patients.

Solid tumours are initiated by specific genomic alterations, each with unique features, driver mutations, but also with starting points for a targeted, personalized therapy. Lung cancer, until recently classified only into two substantial types, the small-cell and the non-small-cell lung cancer, is now divided into at least two dozen generally different entities, which can and should be treated differentially.

Even in patients with advanced stages of the non-small-cell lung cancer (NSCLC) with multiple metastases, longer progression-free (PFS) and overall survival (OS) rates as well as a reduction of adverse events can be obtained by the treatment with new drugs following molecular genetic diagnostics. Under the actual development, molecular genetic diagnostics is an attempt for a causal therapy. The treatment of patients with advanced NSCLC, however, still remains a palliative one.

Lung cancer patients have a poor prognosis. According to the most recent publication on "Cancer in Germany 2016", edited by the Robert-Koch Institute and the Society of Epidemiological Cancer Registers in Germany in November 2016, lung cancer is the most frequent cancer-induced cause of death in males, the third frequent in females [1].

From the about 53,500 patients, diseased in Germany in 2013, about 34,500 are males; about 44,800 died, 29,700 males and 15,100 females. The relative 5-year-survival rate, thus, is only 16 % for males, 21 % for females. In males as well as in females, the proportion of adenocarcinomas appears to be increasing, when the subtypes are differentiated.

NSCLC is the most prevalent type of lung cancer and accounts for around 85 % of the patients. About 60% are diagnosed in stage IV [2]. Beyond other factors, like general condition, comorbidity, and patient preferences, the selection of the drugs to be administered is determined by the histological classification of the tumour, immunophenotyping, molecular pathologic alterations, and the degree of PD-L1 expression of the tumour cells. For the palliative treatment of NSCLC, a platinum-based chemotherapy was the former standard in first-line treatment, mostly in combination with one of the following drugs: Pemetrexed, Vinorelbine, Paclitaxel, Nab-Paclitaxel, Docetaxel, Gemcitabine, Etoposide.

Even by these highly effective, empirically selected cytotoxic chemotherapy regimens, the life expectancy of most NSCLC patients is unsatisfying. In recent years, two classes of drugs were developed, the TKIs effective in distinct mutations by interrupting the signal ways of the cancer cells, and the immune checkpoint inhibitors, which are able to summon the endogenous immune system in the fight against the cancer.

Although driver mutations are known in the majority of patients with NSCLC, only a small proportion of patients have mutations, which can be treated with tailored TKIs. Of the NSCLC, about 10-15 % are EGFR positive, about

2.5 % show the ALK-translocation and 1-2 % ROS1-rearrangement. In Asian populations, however, up to 55 % of the NSCLC are EGFR-positive. Patients with these genetic aberrations show a better prognosis than patients without when treated with targeted drugs. The median prognosis can be improved from 8-10 months to up to >30 months. The efficacy of the treatment can be predicted by molecular pathologic tests. For this personalized therapy, the most relevant biomarkers should be screened for each patient with non-squamous NSCLC and non-smokers with squamous carcinoma prior to the start of first-line treatment (table 1).

Table 1

Predictive molecular markers for a stratified NSCLC treatment

EGFR-Mutation

EGFR: epidermal growth factor receptor

EML4-ALK-Translocation

EML4: echinoderm microtubule-associated protein-like 4

ALK: anaplastic lymphoma kinase

ROS1-Rearrangement

ROS1: c-ros oncogene 1 receptor tyrosine kinase

KIF5B-RET Fusion

KIF5B: kinesin family member 5B gene

The knowledge of the therapeutic options enables an optimal patient management. In Germany, the treatment to be applied, is individually discussed in a local Tumour Board either in an academic center or in the community for every patient according to the actual guidelines and the patients' personal data.

Sex appears to be an independent prognostic factor, whereas smoking status, age, and histology appear to have no influence.

EGFR-Mutations

In patients with activating EGFR-mutations (membranestanding receptor protein kinase), the TKIserlotinib,gefitinib or afatinib show remission rates of 50-75 %, PFS of 9-13 months, and a median OS of 30-36 months (in comparison to 10 months under chemotherapy) [3]. Afatinib is a second-generation TKI, which irreversibly inhibits signalling of EGFR, HER2 and HER4, whereas the first-generation TKIserlotinib and gefitinib reversibly inhibit EGFR. Under afatinib, patients with del19 show a significantly better OS and 27 % less progress in comparison to gefitinib.Even after two years, 18% are progression free (in the gefitinibarm only 8 %) [4].Dacomitinib, a further powerful second-generation EGFR-inhibitor, is still an investigational agent, not approved by any regulatory agency at this time. Dacomitinib seems to be a more effective new option in the treatment of EGFR-positive NSCLC, but at a cost of greater toxicity [5].

Specific resistance mutations may occur, especially the T790M-mutation. If this mutation is proved by biopsy, a treatment with the third-generation inhibitorosimertinib is

recommended: the remission rate of TKI-pretreatedpatients amounts to 65-70 %, the PFS to 9-11 months [6]. Due to its potential for blood-brain barrier penetration, osimertinib is also highly effective in relapsed patients with CNS metastases developing in up to 40 % of patients, with a response rate of 70 % [7].

In patients with this mutation and progressive disease after prior TKI, rociletinib appears also to be effective with ORR of 60 % and median PFS of 8-10.3 months [8].

ALK- or ROS1 Translocations

NSCLC patients with activating ALK-translocation or ROS1-rearrangement show remission rates of 60-80 %, a PFS of 9-11 months (18 months in ROS1+) and OS of 3036 months when treated with the TKI crizotinib. Together with an improvement of the quality of life and less side effects, however, these results are significantly better than chemotherapy with platinum and pemetrexed. Various treatment-related adverse events may occur. Thus, crizotinib has hitherto been regarded as the treatment of choice in first-line therapy [9]. In the second-line treatment of ALKpositive patients, ceritinib and alectinib show response rates of 44-65 %, PFS of 6-15 months, and intracranial activity against CNS metastases [10]. In a recently reported trial comparing alectinib with crizotinib in first-line treatment of ALK-positive NSCLC, alectinib showed highly significant longer PFS (25.7 months) and delay of CNS progression. Alectinib, thus, appears to be the new standard of care, although OS and the handling of relapses still is open [11]. A pemetrexed-containing chemotherapy is recommended in patients after failure of an ALK-inhibitor or ROS1-positive patients after failure of crizotinib.

Immunotherapy by Immune Checkpoint Inhibitors

The immune checkpoint inhibitors are a new class of substances utilizing the natural ability of the patient's own immune system for the fight against cancer.

The principle of the checkpoint inhibitors is [12, 13, 14, 15]: Inhibitory molecules are blocked by monoclonal antibodies. The body's own immune system is able to block the overreaction of activated T cells. This occurs by activation of the programmed cell death (PD-1) receptor. This natural blockade inhibits an effective reaction of the immune system against malignant cells. Nivolumab and pembrolizumab are monoclonal anti-PD-1 antibodies directed against PD-1. They bind to the PD-1 receptor, found on T cells, block the interaction with the PD-1 ligands PD-L1 and PD-L2, reactivate the activity of the T cells, and intensify the body's own immune reaction. They show anti-tumour activity in melanoma [16, 17, 18, 19, 20], NSCLC [22, 23, 24, 25], renal cell [27, 28, 29], head and neck [30], and bladder cancers [31, 32, 33, 34], as well as in Hodgkin lymphoma [35, 36], among others. In tumours with high mutational load, expressing programmed death ligand 1 (PD-L1), nivolumab and pembrolizumab show increased activity [24, 25, 37]. Beyond the CTLA-4

antibody ipilimumab and the PD-1 inhibitors nivolumab and pembrolizumab, three PD-L1 inhibitors have been approved (table 2).

Table 2

Immune Checkpoint Inhibitors

The most common treatment-related side effects of immune checkpoint inhibitors are diarrhoea, fatigue, and pyrexia. In up to 30 % of the patients, immune-related toxicity is observed including pneumonitis, colitis, hepatitis, hypophysitis, thyroiditis, and severe skin reactions [22, 23, 26, 38]. Most immune-mediated events were of grade 1 or 2, but up to 10 % of grade 3 or 4 [23]. Even lethal events due to toxicity were reported [22].

Non-squamous Carcinomas without Activating EGFR-, ALK- or ROS1-Aberrations The immune checkpoint inhibitors have changed the therapeutic action in at least a fraction of patients. About 25-30 % of the patients show a high level of programmed cell death ligand 1 (PD-L1) expression defined as membraneous PD-L1 expression on at least 50 % of tumour cells [23]. In previously untreated patients without activating EGFR, ALK- or ROS1-aberrations,pembrolizumableads to significantly longer PFS (+6 months), longer OS and fewer adverse events than platinum-containing chemotherapy [23]. For those patients, for whom pembrolizumab is not as effective as cytotoxic chemotherapy, combinations with chemotherapy or other immunotherapies might be needed [22]. Whether previously untreated patients with a tumour proportion score between 1 and 50 % will also have benefit

of pembrolizumab over chemotherapy, is examined in ongoing phase 3 studies.

Platinum-based chemotherapy is still the standard of care for all other patients. The selection of the drugs is mainly determined by their toxicity profile and by the patients' preferences. The combination with the angiogenesis inhibitor bevacizumab, a recombinant humanized monoclonal antibody inhibiting vascular growth factor A (VEGF-A), proceeds with an enhancement of the remission rate and a prolongation of PFS [39, 40, 41].

After progress, the combination of docetaxel with the TKI and angiokinase inhibitor nintedanib or with the monoclonal antibodyramucirumab improves OS.

In comparison with docetaxel monotherapy, nivolumab and pembrolizumab lead to an improvement of survival and a higher remission rate in immune checkpoint inhibitornaive patients with a PD-L1 expression of >1 % [22, 24].

Squamous Carcinomas without Activating EGFR-, ALK- or ROS1-Aberrations

For untreated patients with squamous carcinoma and without activating EGFR-, ALK- or ROS1-aberrations,aplatinum-based chemotherapy is indicated. Patients with a tumour proportion score of at least 50 % may benefit from pembrolizumab [23]. Bevacizumab and pemetrexed are not approved and not indicated in squamous carcinoma.

In previously treated recurrent patients with squamous carcinoma, nivolumab is the standard of care. In contrast to non-squamous carcinomas, PD-L1 expression in tumour tissue is not a predictive marker. Nivolumab leads to a significantly better PFS, OS, remission rate and tolerability than docetaxel monotherapy [25]. In PD-L1 expression tumours, pembrolizumab is also effective [22].

Atecolizumab, the humanized monoclonal antibody of IgG1 isotype against the protein programmed cell deathligand 1 (PD-L1), is approved only in USA by the Food and Drug Administration for previously treated NSCLC, regardless of their PD-L1 status and histology. In a phase III trial, a prolongation of OS of 4.2 months was shown for previously treated squamous or non-squamous NSCLC patients versus docetaxel regardless of PD-L1 expression [26].

The drugs approved in Germany for the first-line treatment of advanced NSCLC are summarized in an algorithm published in onkopedia-guidelines, edited by the German Society of Haematology and Medical Oncology on April 11, 2017 [42]. Most recently, an update of the 2015 ASCO guideline on systemic therapy for patients with advanced NSCLC has been published [43].

Combination Therapies

Due to the huge growth in knowledge at present, it does not take much of an imagination to realize that seemingly innumerable biomarker therapy combinations lay ahead in the near future. At the ASCO Annual Meeting 2017,

Ipilimumab

Humanized monoclonal antibody of type IgGlK Binding on CTLA-4

Blockade of the checkpoint receptor CTLA-4 Nivolumab

Human monoclonal antibody of type lgG4<

Binding on the PD-1-receptor on T-cells, thereby inhibition of the interaction with the ligands PD-L1 and PD-L2 on cancer cells

Blockade of the checkpoint receptor PD-1 Pembrolizumab

Human monoclonal antibody of type lgG4<

Interaction with the PD-1-receptor on T-cells, thereby inhibition of the binding of the ligands

Blockade of the checkpoint receptor PD-1 Atezolizumab

Humanized monoclonal antibody of IgG1 isotype against the protein programmed cell death-ligand1

Avelumab

Fully human monoclonal antibody targeting the protein programmed death-ligand 1

Durvalumab

Selected human monoclonal antibody against PD-L1

for example, more than 250 contributions involving checkpoint inhibitors, were presented, more than 1,000 studies are underway [44]. Combination trials and optimal sequencing are a challenge for optimizing the use of TKIs and checkpoint inhibitors. In a Japanese trial, for instance, the combination of the TKI erlotinib with the monoclonal VEGF-antibody bevacizumab extends median PFS 6 months (16.0 months versus 9.7 months) with comparable quality of life in EGFR-mutation-positive patients with advanced non-squamous NSCLC [45]. It has now to be proved, whether rational combinations of TKIs or immune checkpoint inhibitors with cytotoxic therapies or with angiogenesis inhibitors are superior to monotherapies with regard to the antitumor immune response, but also to the side effects and the tolerability.

In order not to financially overtax the health system, the financial viability of these medically necessary, cost-intensive drugs appears only to be possible by cooperation and concerted actions. Networking of all involved groups, healthcare providers and payers, is, for instance, proposed by the German Cancer Society in the complex recently published position paper «Knowledge Generating Oncological Care» [46].

References

1. Barnes B. Bericht zum Krebsgeschehen in Deutschland. Berlin: Robert Koch-Institute; 2016. 269 p.

2. Howlader N, Noone AM, Krapcho M, Miller D, Bishop K, Kosary CL, Yu M, Ruhl J, Tatalovich Z, Mariotto A, Lewis DR, Chen HS, Feuer EJ, Cronin KA. Cancer statistics review, 1975-2014. SEER National Cancer Institute, Bethesda.

3. Sequist LV, Yang JC, Yamamoto N, O'Byrne K, Hirsh V, Mok T, Geater SL, Orlov S, Tsai CM, Boyer M, Su WC, Bennouna J, Kato T, Gorbunova V, Lee KH, Shah R, Massey D, Zazulina V, Shahidi M, Schuler M. Phase III study of afatinib or cisplatin plus pemetrexed in patients with metastatic lung adenocarcinoma with EGFR mutations. Journal of Clinical Oncology. 2013;31(27):3327-34. DOI: 10.1200/JCO.2012.44.2806.

4. Park K, Tan EH, O'Byrne K, Zhang L, Boyer M, Mok T, Hirsh V, Yang JC, Lee KH, Lu S, Shi Y, Kim SW, Laskin J, Kim DW, Arvis CD, Kolbeck K, Laurie SA, Tsai CM, Shahidi M, Kim M, Massey D, Zazulina V, Paz-Ares L. Afatinib versus gefitinib as first-line treatment of patients with EGFR mutation-positive non-small-cell lung cancer (LUX-Lung 7): a phase 2B, open-label, randomised controlled trial. The Lancet Oncology. 2016;17(5):577-89. DOI: 10.1016/S1470-2045(16)30033-X.

5. Mok T, Cheng Y, Zhou X, Lee KH, Nakagawa K, Niho S. Dacomitinib versus gefitinib for the first-line treatment of advanced EGRF mutation positive non-small cell lung cancer (ARCHER 1050): A randomized, open-label phase III trial. Journal of Clinical Oncology

2017;35. DOI: 10.1200/JCO.2017.35.15_suppl.LBA9007.

6. Yang J, Ramalingam SS, Jänne PA, Cantarini M, Mitsudomi T. LBA2_PR: Osimertinib (AZD9291) in pre-treated pts with T790M-positove advanced NSCLC: updated phase 1 (P1) and pooled phase 2 (P2) results. Journal of Thoracic Oncology. 2016;11(4):152-3. DOI: 10.1016/S1556-0864(16)30325-2.

7. Mok T, Ahn MJ, Han JY, Kang JH, Katakami N, Kim HR. CNS response to osimertinib in patients with T790M-positive advanced NSCLC: Data from a randomized phase III trial (AURA3). Journal of Clinical Oncology 2017;(35). DOI: 10.1200/JC0.2017.35.15_suppl.9005.

8. Sequist LV, Goldman JW, Wakelee HA, Camidge DR, Yu HA, Varga A. Efficacy of rociletinib (CO-1686) in plasma-genotyped T790M-positive non-small cell lung cancer patients. Journal of Clinical Oncology. 2015;(33). DOI: 10.1200/jco.2015.33.15_suppl.8001.

9. Solomon BJ, Mok T, Kim DW, Wu YL, Nakagawa K, Mekhail T, Felip E, Cappuzzo F, Paolini J, Usari T, Iyer S, Reisman A, Wilner KD, Tursi J, Blackhall. Firstline crizotinib versus chemotherapy in ALK-positive lung cancer. The New England Journal of Medicine. 2014; 371(23):2167-77. DOI: 10.1056/NEJMoa1408440.

10. Ou SHI, Ahn JS, Petris LD, Govindan R, Yang JCH, Hughes BGM. Efficacy and safety of the ALK inhibitor alectinib in ALK+ non-small-cell lung cancer patients who have failed prior crizotinib: an open-label, singlearm, global phase 2 study. Journal of Clinical Oncology. 2015;(33). DOI: 10.1200/jco.2015.33.15_suppl.8008.

11. Shaw AT, Peters S, Mok T, Gadgeel SM, Ahn JS, Ou SHI. Alectinib versus crizotinib in treatment-naive advanced ALK-positive non-small cell lung cancer (NSCLC): Primary results of the global phase III ALEX study. Journal of Clinical Oncology. 2017;(35). DOI: 10.1200/ JCO.2017.35.18_suppl.LBA9008.

12. Pardoll DM. The blockade of immune checkpoints in cancer immunotherapy. Nature Reviews Cancer. 2012;12(4):252-64. DOI: 10.1038/nrc3239.

13. Blank C, Brown I, Peterson AC, Spiotto M, Iwai Y, Honjo T, Gajewski TF. PD-L1/B7H-1 inhibits the effector phase of tumor rejection by T cell receptor (TCR) transgenic CD8+ T cells. Cancer Research. 2004;64(3):1140-5.

14. Okazaki T, Honjo T. PD-1 and PD-1 ligands: from discovery to clinical application. International Immunology. 2007;19(7):813-24.

15. Quezada SA, Peggs KS. Exploiting CTLA-4, PD-1 amd PD-L1 to reactivate the host immune response against cancer. British Journal of Cancer. 2013;108(8):1560-5. DOI: 10.1038/bjc.2013.117.

16. Postow MA, Chesney J, Pavlick AC, Robert C, Grossmann K, McDermott D, Linette GP, Meyer N, Giguere JK, Agarwala SS, Shaheen M, Ernstoff MS, Minor D, Salama AK, Taylor M, Ott PA, Rollin LM, Horak C, Gagnier P, Wolchok JD, Hodi FS. Nivolumab and

ipilimumab versus ipilimumab in untreated melanoma. The New England Journal of Medicine. 2015; 372(21):2006-17. DOI: 10.1056/NEJMoa1414428.

17. Robert C, Schachter J, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L, Daud A, Carlino MS, McNeil C, Lotem M, Larkin J, Lorigan P, Neyns B, Blank CU, Hamid

0, Mateus C, Shapira-Frommer R, Kosh M, Zhou H, Ibrahim N, Ebbinghaus S, Ribas A. Pembrolizumab versus ipilimumab in advanced melanoma. The New England Journal of Medicine. 2015;372(26):2521-32. DOI: 10.1056/ NEJMoa1503093.

18. Robert C, Ribas A, Hamid O, Daud A, Wolchok JD, Joshua AM, Hwu WJ, Weber JS, Gangadhar TC, Joseph RW, Dronca RS, Patnaik A, Zarour HM, Kefford R, Hersey P, Li X, Diede SJ, Ebbinghaus S, Hodi FS. Three-year survival for patients with advanced melanoma treated wotjpembrolizumab in KEYNOTE-001. Journal of Clinical Oncology. 2016;(34). DOI: 10.1200/Jm.2016.34.15_ suppl.9503.

19. Larkin J, Hodi FS, Wolchok JD. Combined nivolumab and ipilimumab or monotherapy in untreated melanoma. The New England Journal of Medicine. 2015;373(13):1270-

1. DOI: 10.1056/NEJMc1509660.

20. Schachter J, Ribas A, Long GV, Arance A, Grob JJ, Mortier L, Daud A, Carlino MS, McNeil C, Lotem M, Larkin J, Lorigan P, Neyns B, Blank C, Petrella TM, Hamid O, Zhou H, Ebbinghaus S, Ibrahim N, Robert C. Pembrolizumab versus ipilimumab for advanced melanoma: Final overall survival analysis of KEYNOTE-006. Journal of Clinical Oncology. 34 (2016) suppl; abstr 9504.

21. Ribas A, Puzanov I, Dummer R, Schadendorf D, Hamid O, Robert C, Hodi FS, Schachter J, Pavlick AC, Lewis KD, Cranmer LD, Blank CU, O'Day SJ, Ascierto PA, Salama AK, Margolin KA, Loquai C, Eigentler TK, Gangadhar TC, Carlino MS, Agarwala SS, Moschos SJ, Sosman JA, Goldinger SM, Shapira-Frommer R, Gonzalez R, Kirkwood JM, Wolchok JD, Eggermont A, Li XN, Zhou W, Zernhelt AM, Lis J, Ebbinghaus S, Kang SP, Daud A. Pembrolizumab versus investigator-choice chemotherapy for ipilimumab-refractory melanoma (KEYNOTE-002): a randomized, controlled, phase 2 trial. The Lancet Oncology. 2015;16(8):908-18. DOI: 10.1016/S1470-2045(15)00083-2.

22. Herbst RS, Baas P, Kim DW, Felip E, Pérez-Gracia JL, Han JY, Molina J, Kim JH, Arvis CD, Ahn MJ, Majem M, Fidler MJ, de Castro GJr, Garrido M, Lubiniecki GM, Shentu Y, Im E, Dolled-Filhart M, Garon EB.Pembrolizumab versus docetaxel for previously treated, PD-L1-positive, advanced non-small-cell lung cancer (KEYNOTE-010): a randomised controlled trial. The Lancet. 2016;387(10027):1540-50. DOI: 10.1016/ S0140-6736(15)01281-7.

23. Reck M, Rodríguez-Abreu D, Robinson AG, Hui R, Csoszi T, Fülöp A, Gottfried M, Peled N, Tafreshi A, Cuffe S, O'Brien M, Rao S, Hotta K, Leiby MA, Lubiniecki

GM, Shentu Y, Rangwala R, Brahmer JR. Pembrolizumab versus chemotherapy for PD-L1-positive non-small-cell lung cancer. The New England Journal of Medicine. 2016;375(19):1823-1833. DOI: 10.1056/NEJMoa1606774.

24. Borghaei H, Paz-Ares L, Horn L, Spigel DR, Steins M, Ready NE, Chow LQ, Vokes EE, Felip E, Holgado E, Barlesi F, Kohlhäufl M, Arrieta O, Burgio MA, Fayette J, Lena H, Poddubskaya E, Gerber DE, Gettinger SN, Rudin CM, Rizvi N, Crino L, Blumenschein GR Jr, Antonia SJ, Dorange C, Harbison CT, Graf Finckenstein

F, Brahmer JR. Nivolumab versus docetaxel in advanced nonsquamous non-small-cell lung cancer. The New England Journal of Medicine. 2015;373(17):1627-39. DOI: 10.1056/NEJMoa1507643.

25. Brahmer J, Reckamp KL, Baas P, Crino L, Eberhardt WE, Poddubskaya E, Antonia S, Pluzanski A, Vokes EE, Holgado E, Waterhouse D, Ready N, Gainor J, Aren Frontera O, Havel L, Steins M, Garassino MC, Aerts JG, Domine M, Paz-Ares L, Reck M, Baudelet C, Harbison CT, Lestini B, Spigel DR. Nivolumab versus Docetaxel in Advanced Squamous-Cell Non-Small-Cell Lung. The New England Journal of Medicine. 2015;373(2):123-35. DOI: 10.1056/NEJMoa1504627.

26. Rittmeyer A, Barlesi F, Waterkamp D, Park K, Ciardiello F, von Pawel J, Gadgeel SM, Hida T, Kowalski DM, Dols MC, Cortinovis DL, Leach J, Polikoff J, Barrios C, Kabbinavar F, Frontera OA, De Marinis F, Turna H, Lee JS, Ballinger M, Kowanetz M, He P, Chen DS, Sandler A, Gandara DR. Atezolizumab versus docetaxel in patients with previously treated non-small-cell lung cancer (OAK): a phase 3, open-label, multicentre randomised controlled trial. The Lancet. 2017;389(10066):255-265. DOI: 10.1016/ S0140-6736(16)32517-X.

27. Motzer RJ, Escudier B, McDermott DF, George S, Hammers HJ, Srinivas S, Tykodi SS, Sosman JA, Procopio

G, Plimack ER, Castellano D, Choueiri TK, Gurney H, Donskov F, Bono P, Wagstaff J, Gauler TC, Ueda T, Tomita Y, Schutz FA, Kollmannsberger C, Larkin J, Ravaud A, Simon JS, Xu LA, Waxman IM, Sharma P; CheckMate 025 Investigators. Nivolumab versus everolimus in advanced renal-cell carcinoma. The New England Journal of Medicine. 2015; 373(19):1803-13. DOI: 10.1056/NEJMoa1510665.

28. McDermott DF, Drake CG, Sznol M, Choueiri TK, Powderly JD, Smith DC, Brahmer JR, Carvajal RD, Hammers HJ, Puzanov I, Hodi FS, Kluger HM, Topalian SL, Pardoll DM, Wigginton JM, Kollia GD, Gupta A, McDonald D, Sankar V, Sosman JA, Atkins MB. Survival, durable response, and long-term safety in patients with previously treated advanced renal cell carcinoma receiving nivolumab. Journal of Clinical Oncology. 2015;33(18):2013-20. DOI: 10.1200/Jm.2014.58.1041.

29. McDermott DF, Motzer RJ, Atkins MB, Plimack ER, Sznol M, George S. Long-term overall survival with nivolumab in previously treated patients with advanced

renal cell carcinoma from phase I and II studies. Journal of Clinical Oncology. 2016;34. DOI: 10.1200/JCO.2016.34.15_ suppl.4507.

30. Ferris RL, Blumenschein GJr, Fayette J, Guigay J, Colevas AD, Licitra L, Harrington K, Kasper S, Vokes EE, Even C, Worden F, Saba NF, Iglesias Docampo LC, Haddad R, Rordorf T, Kiyota N, Tahara M, Monga M, Lynch M, Geese WJ, Kopit J, Shaw JW, Gillison ML. Nivolumab for recurrent squamous-cell carcinoma of the head and neck. The New England Journal of Medicine. 2016;375(19):1856-67.

31. Balar AV, Galsky MD, Rosenberg JE, Powles T, Petrylak DP, Bellmunt J, Loriot Y, Necchi A, Hoffman-Censits J, Perez-Gracia JL, Dawson NA, van der Heijden MS, Dreicer R, Srinivas S, Retz MM, Joseph RW, Drakaki A, Vaishampayan UN, Sridhar SS, Quinn DI, Duran I, Shaffer DR, Eigl BJ, Grivas PD, Yu EY, Li S, Kadel EE 3rd, Boyd Z, Bourgon R, Hegde PS, Mariathasan S, Thastrom A, Abidoye OO, Fine GD, Bajorin DF. Atezolizumab as first-line therapy in cisplatin-ineligible locally advanced/metastatic urothelial carcinoma: primary analysis of IMvigor210 cohort 1. Journal of Clinical Oncology. 2017;389(10064):67-76. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)32455-2.

32. Rosenberg JE, Hoffman-Censits J, Powles T, van der Heijden MS, Balar AV, Necchi A, Dawson N, O'Donnell PH, Balmanoukian A, Loriot Y, Srinivas S, Retz MM, Grivas P, Joseph RW, Galsky MD, Fleming MT, Petrylak DP, Perez-Gracia JL, Burris HA, Castellano D, Canil C, Bellmunt J, Bajorin D, Nickles D, Bourgon R, Frampton GM, Cui N, Mariathasan S, Abidoye O, Fine GD, Dreicer R. Atezolizumab in patients with locally advanced and metastatic urothelial carcinoma who have progressed following treatment with platinum-based chemotherapy: a single-arm, multicentre, phase 2 trial. The Lancet. 2016;387( 10031): 1909-20. DOI: 10.1016/S0140-6736(16)00561-4.

33. Galsky MD, Retz M, Siefker-Radtke AO, Baron A, Necchi A, Bedke J, Plimack ER, Vaena D, Grimm MO, Bracarda S, Arranz Arija J, Pal SK, Ohyama C, Saci A, Lambert A, Krishnan S, Azrilevich A, Sharma P. Efficacy and safety of nivolumab monotherapy in patients with metastatic urothelial cancer who have received prior treatment. Results from the phase II CheckMate 275 study. Annals of Oncology. 2016;(27). DOI:org/10.1093/annonc/ mdw435.24.

34. Balar A, Bellmunt J, O'Donnell PH, Castellano D, Grivas P, Vuky J, Powles T, Plimack ER, Hahn NM, Wit R. Pembrolizumab as first-line therapy for advanced/ unresectable or metastatic urothelial cancer: Preliminary results from the phase 2 KEYNOTE-052 study. Annals of Oncology. 2016;(27). DOI:org/10.1093/annonc/ mdw435.25

35. Younes A, Santoro A, Shipp M, Zinzani PL,

Timmerman JM, Ansell S, Armand P, Fanale M, Ratanatharathorn V, Kuruvilla J, Cohen JB, Collins G, Savage KJ, Trneny M, Kato K, Farsaci B, Parker SM, Rodig S, Roemer MG, Ligon AH, Engert A. Nivolumab for classical Hodgkin's lymphoma after failure of both autologous stem-cell transplantation and brentuximabvedotin: a multicenter, multicohort, single-arm phase 2 trial. The Lancet Oncology. 2016;17(9):1283-94. DOI: 10.1016/ S1470-2045(16)30167-X.

36. Timmerman JM, Engert A, Younes A, Santoro A, Armand P, Fanale MA, Collins GP, Ratanatharathorn V, Kuruvilla J, Cohen JB, Savage KJ, Trneny M, Paul De Boer J, Shipp MA, Rodig SJ, Kato K, Sumbul A, Ansell S. CheckMate 205 update with minimum 12-month follow-up: a phase 2 study of nivolumab in patients with relapsed/ refractory classical Hodgkin lymphoma. ASH 2016, presentation 1110

37. Rizvi NA, Hellmann MD, Snyder A, Kvistborg P, Makarov V, Havel JJ, Lee W, Yuan J, Wong P, Ho TS, Miller ML, Rekhtman N, Moreira AL, Ibrahim F, Bruggeman C, Gasmi B, Zappasodi R, Maeda Y, Sander C, Garon EB, Merghoub T, Wolchok JD, Schumacher TN, Chan TA. Cancer immunology: Mutational landscape determines sensitivity to PD-1 blockade in non-small cell lung cancer. Science. 2015;348(6230):124-8. DOI: 10.1126/science. aaa1348.

38. Postow MA. Managing immune checkpoint-blocking antibody side effects. American Society of Clinical Oncology educational book. 2015:76-83. DOI: 10.14694/ EdBook_AM.2015.35.76.

39. Di Costanzo F, Mazzoni F, Micol Mela M, Antonuzzo L, Checcacci D, Saggese M, Di Costanzo F. Bevacizumab in non-small cell lung cancer. Drugs. 2008;68(6):737-46.

40. Reck M, von Pawel J, Zatloukal P, Ramlau R, Gorbounova V, Hirsh V, Leighl N, Mezger J, Archer V, Moore N, Manegold C. Phase III trial of cisplatin plus gemcitabine with either placebo or bevacizumab as firstline therapy for nonsquamous non-small cell lung cancer. AVAiL. Journal of Clinical Oncology. 2009;27(8):1227-34. DOI: 10.1200/JTO.2007.14.5466.

41. Vokes EE , Salgia R, Karrison TG. Evidence-based role of bevacizumab in non-small cell lung cancer. Annals of Oncology. 2013;24:6-9. DOI:10.1093/annonc/mds608.

42. Griesinger F, Eberhardt W. DGHO-Leitlinie Lungenkarzinom, nicht-kleinzellig (NSCLC) [Internet]. URL:https://www. onkopedia.com/de/onkopedia/ guidelines/lungenkarzinom-nicht-kleinzellig-nsclc/@@ view/html/index.html (retrieved on 12 May 2017).

43. Hanna N, Johnson D, Temin S, Baker S Jr, Brahmer J, Ellis PM, Giaccone G, Hesketh PJ, Jaiyesimi I, Leighl NB, Riely GJ, Schiller JH, Schneider BJ, Smith TJ, Tashbar J, Biermann WA, Masters G. Systemic therapy for stage IV non-small-cell lung cancer: American Society of ClinicalOncology Clinical Practice Guideline Update.

Journal of Clinical Oncology. 2017 Aug 14:JCO2017746065. DOI: 10.1200/jc0.2017.74.6065.

44. Allison JP. History of immunotherapy in solid tumors. Educations session, 2017 ASCO Annual Meeting, Chicago [Internet]. URL: https://am.asco.org/history-immunotherapy-solid-tumors.

45. Seto T, Kato T, Nishio M, Goto K, Atagi S, Hosomi Y, Yamamoto N, Hida T, Maemondo M, Nakagawa K, Nagase S, Okamoto I, Yamanaka T, Tajima K, Harada R, Fukuoka M, Yamamoto N. Erlotinib alone or with bevacizumab as first-line therapy in patients with advanced non-squamous non-small-cell lung cancer harbouring EGRF mutation

(JO25567): an open-label randomised, multicentre, phase 2 study. The Lancet Oncology. 2014;15(11):1236-44. DOI: 10.1016/S1470-2045(14)70381-X.

46. Bruns J, Dittmar S, Elmer A, Michaei D. Positionspapier zur «Wissen generierenden onkologischen Versorgung». Forum. 2017;32(2):114-117. D01:10.1007/ s12312-017-0244-8.

Author information

Klaus-Peter Hellriegel, Oncological private outpatient clinic Prof. Dr. Klaus-Peter Hellriegel; Address: Dieffenbachstr, 1 10967 Berlin, Germany; Phone: +7(123)45678; e-mail: klaus_peter.hellriegel@yahoo.de

Поступила 10.08.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

© ГИЛЬМИЯРОВА Ф. Н., РЫСКИНА Е. А., КОЛОТЬЕВА Н. А., ПОТЕХИНА В. И., ГОРБАЧЕВА И. В. УДК: 576.32/.36:547.96:57.017.73 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12-21

БЕЛОК-ЛИГАНДНЫЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ: ВЛИЯНИЕ МИНОРНЫХ КОМПОНЕНТОВ МЕТАБОЛИЗМА

Ф. Н. Гильмиярова1, Е. А.Рыскина2, Н. А. Колотьева ', В. И. Потехина1, И. В. Горбачева1 'Самарский Государственный Медицинский Университет, Самара 443099, Российская Федерация Российский университет дружбы народов, Москва 117198, Российская Федерация

Резюме. Научный обзор посвящен вопросу изучения влияния минорных компонентов на белок-лигандные взаимодействия. Практически в любом биологическом процессе, происходящем в клетке, участвуют белки, показывая неисчерпаемое разнообразие функций: регуляторная, каталитическая, транспортная, защитная и многие другие. Полифункциональность белков обусловлена их возможностью изменять конформацию молекулы при взаимодействии с лигандами. Белки могут взаимодействовать практически со всеми типами молекул - от небольших органических соединений: металлов, сахаров, жирных кислот, фосфолипидов клеточных мембран до высокомолекулярных белков и нуклеиновых кислот. В статье изложены актуальные аспекты взаимодействия в системе белок-белкового, белок-лигандного, фермент-субстратного взаимодействия, приведены примеры влияния малых молекул на белковые структуры клетки.

Ключевые слова: белок-белковые взаимодействия, белок-лигандные взаимодействия, белок-ферментные взаимодействия, минорные компоненты метаболизма, малые молекулы, лиганды, метаболом.

Для цитирования: Гильмиярова ФН, Рыскина ЕА, Колотьева НА, Потехина ВИ, Горбачева ИВ. Белок-лигандные взаимодействия: влияние минорных компонентов метаболизма. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 12-21. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12-21

PROTEIN-LIGAND INTERACTIONS: THE INFLUENCE OF MINOR COMPONENTS OF METABOLISM

F. N.Gylmiyarova1, E. A.Ryskina2, N. A.Kolotieva1,V. I. Potekhina1, I. V. Gorbacheva1

1 Samara State Medical University, Samara 443099, Russian Federation

2 Peoples' Friendship University of Russia, Moscow 117198, Russian Federation

Abstract. The scientific review is devoted to the study of the influence of minor components to protein-ligand interactions. Practically in any biological process occurring in the cell, proteins are involved, showing an inexhaustible variety of functions: regulatory, catalytic, transport, protective and many others. Polyfunctionality of proteins is due to their ability to change the conformation of the molecule when interacting with ligands. Proteins can interact with almost all types of molecules - from small organic compounds: metals, sugars, fatty acids, phospholipids of cell membranes to high molecular proteins and nucleic acids. The article contains the topical aspects of interaction in the system of protein-protein, protein-ligand, enzyme-substrate interaction, examples of the effect of small molecules on the protein structure of the cell are given.

Key words: protein-protein interactions, protein-ligand interactions, protein-enzyme interactions, minor metabolism components, small molecules, ligands, metabolite.

Citation: Gylmiyarova FN, Ryskina EA, Kolotieva NA, Potekhina VI, Gorbacheva IV. Protein-ligand interactions: the influence of minor components of metabolism. Siberian Medical Review. 2017;(6): 12-21. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-12-21

Метаболические пути, в которых осуществляются взаимопревращения основных метаболитов, чрезвычайно похожи у всех живых организмов и носят назва-

ние центральных [1]. Многообразие метаболических путей нашло отражение в метаболических картах, в которых собрана информация об образующихся в

нем промежуточных и конечных продуктах, ферментах, катализирующих биохимические реакции. Метаболические карты также могут служить справочным материалом, позволяющим определить место известных молекул в общем метаболоме [2]. Огромное количество работ посвящено изучению взаимодействия молекул друг с другом, отображая метаболом данного организма [3].

Практически в любом биологическом процессе, происходящем в клетке, участвуют белки, показывая неисчерпаемое разнообразие функций: регуляторная, каталитическая, транспортная, защитная и многие другие. Полифункциональность белков обусловлена их возможностью изменять конформацию молекулы при взаимодействии с лигандами. Белки могут взаимодействовать практически со всеми типами молекул - от небольших органических соединений: металлов, сахаров, жирных кислот, фосфолипидов клеточных мембран до высокомолекулярных белков и нуклеиновых кислот [4]. Некоторые ключевые белки имеют множество взаимодействий, в то время как, большинство белков имеют одного или двух партнеров [5]. Белок-лигандные взаимодействия могут быть классифицированы как постоянные, или стабильные, например, цитохромоксидаза, образующая белковые агрегаты из 13 белков у млекопитающих, или АТФ-синтаза (восемь различных белков у млекопитающих), так и временные, или обратимые, что свойственно большинству белков, участвующих в биохимических каскадах [6].

Многочисленные исследования белок-лигандных взаимодействий позволили выявить сотни тысяч контактов, информация о которых была собрана в специализированных базах данных. Среди них выделяют базы данных, в которых существование бе-лок-лигандных взаимодействий доказано экспериментально - Biomolecular Interaction Network Database (BIND), Biological General Repository for Interaction Datasets (BioGRID), Human Protein Reference Database (HPRD), а также базы данных прогнозирования, которые включают предсказанные белок-лигандные взаимодействия, полученные с использованием компьютерных методов - Online Predicted Human Interaction Database (OPHID), Known and Predicted Protein-Protein Interactions (STRING) и Unified Human Interactome (UniHI) [7]. В базе данных UniHI содержится информация о 350000 молекулярных взаимодействий более чем 30000 белков человека [8].

Биохимические процессы в живых клетках в значительной степени регулируются белок-лигандны-ми взаимодействиями, которые играют важнейшую роль в жизнедеятельности клеток. Нарушение взаимодействий между белками лежит в основе многочисленных заболеваний [9]. Многие ключевые функ-

ции клетки регулируются комплексообразованием белков. Функция, активность и специфичность таких комплексов зависят от характера белок-лигандных взаимодействий. Кроме того, в постгеномной эре изучение метаболических сетей обеспечивает понимание молекулярной эволюции, реакции клеток на внешние и внутренние стимулы и помогает выяснить функции белков [10].

Некоторые исследователи пытаются определить классы белков, способных легко связываться с низкомолекулярными лигандами. Предполагается, что сайт связывания белка с низкомолекулярным лиган-дом должен быть по размеру - небольшим и узким [11]. Самые важные мишени среди белковых молекул - ферменты, рецепторы и ионные каналы - обычно имеют сайт связывания с небольшой молекулой, похожий на карман [12].

Участки связывания с небольшими лигандами обычно имеют от 3 до 5 аминокислотных остатков и обнаружены у белков, связывающихся с компонентами на поверхности мембраны клетки [13]. Такие участки связывания в некоторых литературных источниках называют «якорными» [14]. Отдельные интерфейсы могут динамически адаптироваться к предстоящему связыванию и иметь переходные состояния, которые могут появляться во время или до связывания с лигандом, как при функционировании фермент- субстратного комплекса [15].

Накопившиеся данные литературы свидетельствуют о существовании быстрых и множественных механизмов регуляции АТФ-зависимого транспорта и К+, т.к. изменение в распределении ионов внутри клетки приводит к запуску целого ряда биохимических процессов [16].

Показано прочное связывание интегрального белка №/К-АТФазы с периферическими белками семейства анкиринов, участвующих в адгезии с актин-спектри-новым цитоскелетом клетки [17]. Анкиринсвязываю-щий участок Ш/К-АТФазы контактирует с анкирино-вым повтором в мембрансвязывающем домене анки-рина, создавая потенциальные участки для гидрофобного и ионного взаимодействия.

Принято считать, что анкириновые повторы сформировались в процессе эволюции как всеобщий модуль, гарантирующий взаимодействия не только между белками, но и между белками и нуклеиновыми кислотами [18]. Локализация Ш/К-АТФазы в определенных участках мембраны обеспечивается доставкой вновь синтезированного фермента из аппарата Гольджи и удалением неправильно расположенных молекул фермента с последующей их деградацией. Это становится возможным за счет взаимодействия №/К-АТФазы с анкиринами и опосредованно с белками цитоскелета [19]. В литературе последних лет

высказывается предположение, что анкирины-B образуют мембранный комплекс с сердечной Na/K-АТФазой, тем самым участвуют в регуляции экспрессии мембранного ионного канала в сердце и в развитии сердечной ишемии [20].

В последнее время в литературе значительное внимание уделяется семействам мембранных рецепторов - интегринам и кадгеринам. Конформация белка кад-герина стабильна только в присутствие ионов кальция, связывание которых с полипептидной цепью считается обязательным условием для обеспечения кадгерин-зависимой адгезии [21]. В ответ на действие модуляторов активируются различные сигнальные пути, из которых самый значимый - фосфорилирова-ние белков [22].

Семейство интегринов является чрезвычайно многообразным, вместе с тем известно, что значительное количество интегринов обладают перекрестной ли-гандной специфичностью [23]. Огромное количество внутриклеточных белков могут связываться с инте-гринами, что отражает разнообразие сигнальных биохимических каскадов, опосредуемых интегринами. Доказано участие интегринов в фундаментальных физиологических и биохимических процессах в клетке - пролиферации, дифференцировке, метаболизме, апоптозе [24]. Об участии интегринов в механизмах пролиферации свидетельствует то, что агрегация интегринов в кластеры приводит к повышению концентрации и активации рецепторов фактора роста, распложенных по соседству и обладающих тирозин-киназной активностью. Рецепторы фактора роста передают сигнал через цитоплазматические малые G-белки и протеинкиназы, запускающие каскады, активирующие транскрипционые факторы, отвечающие за репликацию ДНК. Данные, подтверждающие участие интегринов в пролиферации клеток, получены с помощью различных экспериментальных подходов [25].Безусловно, участие интегринов в развитии многих патологий - онкогенеза, воспаления, нарушения реакций иммунного ответа и других [26]. Выяснение интегрин-лигандных контактов и сигнальных свойств интегринов поможет прояснить молекулярные механизмы взаимодействий и определить мишени для модуляторов этих механизмов.

Большинству эукариотических клеток для нормального функционирования необходима подвижность. Семейство белков WASP (Wiskott-Aldrich syndrome protein) - универсальные клеточные посредники, регулирующие полимеризацию актина в ответ на различные сигналы внешней среды [27]. Гомологичные C-концевые области этих белков играют ключевую роль в активации нуклеации актиновых филаментов белкового комплекса Arp2/3. Это взаимодействие может быть ослаблено введением белка Cdc42 (Cell

division control protein 42). Cdc42 относится к малым ГТФ-связывающим белкам, участвует в сигнализации, модулирующей различные клеточные функции, включая морфологию клеток, миграцию, эндоцитоз, а также и взаимодействие WASP с актином. Перепрограммирование нормальных клеточных процессов, таких как динамика актинового цитоскелета, оказалось эффективным механизмом, который используют многие патогенные бактерии. Например, трансмембранный белок Vir G бактерии Shigella flexneri связывается с WASP и Arp2/3 комплексом и тем самым усиливает активацию полимеризации актина, что в дальнейшем опосредуется в формирование мембранных выростов. Образовавшиеся выросты захватывают бактерии, и происходит интернализация бактерий в клетки [28].

Монооксигеназные системы цитохрома Р-450 найдены практически во всех живых организмах, что говорит о древности их возникновения. Термин Р450 обозначает широкое семейство гемсодержащих белков, обнаруженных у бактерий, дрожжей, растений, беспозвоночных и позвоночных животных. Ферменты этого семейства играют ключевую роль в окислении ксенобиотиков и эндогенных субстратов: стероидных гормонов, холестерина и простагландинов. Цитохром Р-450-зависимые монооксигеназы локализованы в гладком эндоплазматическом ретикулуме и представляют собой полиферментный комплекс, включающий цитохромы Р-450 и b5, НАДФ-Н-цитохром Р450- и НАД-Н-цитохром b5 - редуктазы. Установлено участие аминогрупп цитохрома Р-450 и ключевая роль гидрофобных взаимодействий на стадии комплексо-образования двух цитохромов, а также значительный вклад в стабилизацию комплексов электростатических сил [29]. Активность систем биотрансформации ксенобиотиков не является строго постоянной, чрезвычайно важной является способность ряда химических соединений, в том числе лекарственных препаратов, активно воздействовать на ферменты моноокси-геназной системы. Модуляция активности цитохрома Р-450 растительными ксенобиотиками (гинкго било-ба, женьшень, имбирь и др.) показала, что они могут выступать как в качестве ингибиторов, так и активаторов. Экстракт женьшеня ингибировал in vitro активность P450 1A12, P450 1B1 и P450 2E1 в микросомах печени крыс [30]. Ингибирование цитохрома Р-450 может привести к повышению уровня ксенобиотика в плазме и, как следствие, к увеличению токсичности. В литературе описано большое число химических соединений, вызывающих активацию монооксигеназ, различающихся широким спектром действия [31]. К числу ингибиторов цитохром Р450-зависимых моно-оксигеназ относятся соединения различной природы - монооксид углерода, антиоксиданты, гидразины и интерфероны [32].

Семейство гликозилфосфатидилинозитол-заяко-ренных рецепторов насчитывает более 130 белков, осуществляющих многообразные функции, в числе которых ферментативный катализ, внутриклеточная сигнализация, межклеточная адгезия [33]. Координация и направленность этих важнейших биохимических процессов лежит в основе выполнения клеткой различных биологических функций - миграции, пролиферации, дифференцировки и адгезии [33].

Одним из представителей семейства гликозил-фосфатидилинозитол-заякоренных белков является урокиназный рецептор. Он представляет собой гликопротеин, состоящий из трех гомологичных по структуре доменов, прикрепленный к плазматической мембране с помощью якоря-гликолипида. Первый домен отвечает за связывание с урокиназой, в то время как два других повышают сродство к ферменту

[34]. Урокиназа - активатор плазминогена, принадлежит к семейству сериновых протеаз, с высокой специфичностью катализирует превращение плазминогена в активный плазмин. Молекула урокиназы секрети-руется моноцитами, макрофагами, фибробластами в виде профермента и связывается с урокиназным рецептором за счет М-концевого домена, который также называется ростовым доменом, т.к. он имеет структурную гомологию с эпидермальным фактором роста

[35]. Фермент имеет три домена - ростовой, крингл-домен и каталитический, каждый из которых обладает определенной физиологической значимостью [36]. Крингл-домен стабилизирует взаимодействие уроки-назы с рецептором, а каталитический домен отвечает за протеолиз плазминогена. Было установлено, что оба эти домена имеют специфические участки связывания на мембране клеток [37]. Эти данные позволили предположить, что при взаимодействии урокина-зы с рецептором, открываются участки для контакта с другими рецепторами на поверхности клетки, а также образуются общие места связывания с белками внеклеточного матрикса [38]. Таким образом, связывание урокиназы с рецептором индуцирует конформа-ционые изменения рецепторного белка, важные для реализации внутриклеточной сигнализации и межклеточной адгезии, а рецептор, связываясь с урокина-зой, изменяет ее свойства и способствует активному функционированию фермента [39].

Система активации плазминогена имеет большое значение для ремоделирования тканей, так как запускает процесс деградации внеклеточного матрикса через протеолиз. Плазмин уменьшает уровень внеклеточных матричных гликопротеинов и активирует некоторые про-металлопротеиназы, что играет решающую роль в процессах инвазии и метастазирования [40]. Помимо обеспечения внеклеточного протеолиза, связывание урокиназы с рецептором приводит к запу-

ску сигнальных каскадов внутри клетки, приводящих к перестройке цитоскелета, перераспределению адгезивных контактов, влияющих на адгезию, миграцию и пролиферацию клеток [41]. Урокиназный рецептор не имеет трансмембранного и цитоплазматического доменов, и поэтому он не способен передавать сигнал внутрь клетки без помощи трансмембранных коре-цепторов или белков-партнеров, в качестве которых могут выступать интегрины, серпентины и ряд других поверхностных рецепторов [42]. Действительно, комплекс «урокиназа-рецептор» взаимодействует с разнообразными трансмембранными белками, включая интегрины, витронектин, высокомолекулярный кининоген, селектин, ЛПНП-рецепторы, маннозо-6-фосфатный рецептор, рецепторы G-белков, рецепторы интерлейкина-6 и рецепторы факторов роста [43]. Установлено, что взаимодействие урокиназы с рецептором на поверхности клеток запускает внутриклеточную сигнализацию: повышение уровня Са2+, синтез диацилглицерола, тирозиновое фосфорилиро-вание белков цитоскелета. Происходит активация ти-розинкиназ, 7ак/Б1а1 и МАРК сигнальных путей [44]. Считается, что изменение уровня вторичных посредников внутри клетки может лежать в основе активирующего влияния урокиназы на миграцию и пролиферацию клеток [45].

Ингибиторы сериновых протеаз - серпины - играют важную роль в регулировании широкого спектра различных биологических активностей. Представителем серпинов выступает основной ингибитор взаимодействия урокиназы с урокиназным рецептором - эндотелиальный ингибитор активатора плазминогена (РА1-1) [46]. Низкомолекулярный ингибитор активатора плазминогена модулирует активность урокиназы и тем самым образование плазмина, который регулирует общий протеолитическим каскад. Полученные данные согласуются с моделью, в которой эндотелиальный ингибитор активатора плазминогена функционирует как реостат для регулирования взаимосвязанных событий реструктуризации матрицы и клеточной миграции [47]. Таким образом, урокиназа, представляет собой многофункциональный белок, который, помимо регуляции фибринолиза, осуществляет активацию факторов роста, модуляцию продукции цитокинов, фенотипическую трансформацию клеток, экспрессию белков и активацию протеолити-ческих каскадов [48].

Сложнейший комбинационный характер межмолекулярных взаимодействий на поверхности клетки свойственен не только урокиназному рецептору. Вероятно, в природе не существует простой схемы «лиганд - рецептор - сигнал». Характер сигнала, его направленность могут зависеть от наличия или отсутствия белок-белковых взаимодействий системы «ли-

ганд - рецептор» с белками внеклеточного матрикса, многообразными трансмембранными рецепторами, периферическими белками клетки и модуляторами взаимодействия. Изучение функционирования белковых ансамблей и сигнальных каскадов представляет собой актуальное и перспективное направление в области изучения механизмов белок-лигандных взаимодействий и его модуляции.

Метаболический конвейер содержит соединения, имеющие широкий спектр мишеней взаимодействия, выбор которых зависит от потребностей клетки и внешних условий. Особую роль играют молекулы с молекулярной массой от 100 до 1000 Да. Низкомолекулярные соединения находятся в цитоплазме клетки в свободном состоянии и образуют пул промежуточных метаболитов [49-53]. Многие из них являются предшественниками синтеза макромолекул и могут регулировать активность, как отдельных ферментов, так и ферментативных каскадов. Малые молекулы очень динамичны, компьютерные базы данных в настоящее время содержат информацию о более чем 20000 взаимодействий малых молекул с белками и нуклеиновыми кислотами [54]. Такое многообразие определяется способностью многих малых молекул легко и быстро диффундировать через мембрану клеток.

Максимальная активность многих ферментов и функционирование различных метаболитов проявляется при физиологических значениях рН. Ионные взаимодействия играют важную роль в узнавании и связывании субстрата ферментами и в фолдинге белковых молекул [55]. Отмечается, что протонированные аминогруппы в аминокислотах, фосфорилирование нуклеотидов напрямую связаны с рН-средой [56]. В каждой клетке организма содержится примерно 105106 ионов металлов, к взаимодействию с которыми способны амино- и карбоксильные группы аминокислот, а также функциональные группы, встречающиеся в боковых цепях аминокислот, например - ОН в остатке серина и треонина [57]. Для каталитического действия многих ферментов необходимы ионы металлов, в основном ионы переходных металлов (например, железо входит в состав 70 ферментов, медь - 30, марганец - 12). Двухзарядные ионы ^2+, Си2+, Со2+, Zn2+ оказывают ингибирующее действие на активность таких ферментов, как рибонуклеаза А, уреаза, различные холинэстеразы. Показано, что двухвалентные катионы - Са2+ и Mg2+ могут эффективно модулировать шапероноподобную активность а-кристаллина [58]. В присутствии ионов меди наблюдалось улучшение шапероноподобной активности как нативных, так и модифицированных субъединиц а-кристаллина [59].

Анализируя литературные данные, хотелось бы отметить необходимость исследования характера вза-

имодействия малых молекул и крупных биомолекул, таких как белки, сопровождающихся изменением конформационной организации последних. Способность вступать в межмолекулярные взаимодействия определяет широкий диапазон биологического действия малых молекул, низкомолекулярных метаболитов, конкретные механизмы которых нуждаются в детальном изучении.

Литература

1. Makarieva AM. Mean mass-specific metabolic rates are strikingly similar across life's major domains: Evidence for life's metabolic optimum. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2008;105(44):16994-9. D01:10.1073 pnas.0802148105.

2. Goodwin CR, Sherrod SD, Marasco CC, Bachmann BO. Phenotypic mapping of metabolic profiles using self-organizing maps of high-dimensional mass spectrometry data. Analytical Chemistry. 2014;86(13):6563-71. DOI: 10.1021 ac5010794.

3. Cakir T, Khatibipour MJ. Metabolic network discovery by top-down and bottom-up approaches and paths for reconciliation. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2014;(2):62. DOI: 10.3389 fbioe.2014.00062.

4. Kastritis PL, Bonvin AM. On the binding affinity of macromolecular interactions: daring to ask why proteins. Journal of the Royal Society Interface. 2012;10(79):20120835. DOI: 10.1098 rsif.2012.0835.

5. Ryan DP, Matthews JM. Protein-protein interactions in human disease. Current Opinion in Structural Biology. 2005;15(4):441-46. DOI: 10.1016 j.sbi.2005.06.001.

6. De Las Rivas J, Fontanillo C. Protein-Protein Interactions Essentials: Key Concepts to Building and Analyzing Interactome Networks. PLOS Computational Biology. 2010;6(6):e1000807. DOI:10.1371 journal.pcbi.1000807.

7. Ceol A, Chatr A, Licata L, Peluso D. MINT, the molecular interaction database: 2009 update. Nucleic Acids Research. 2010;38:D532-9. DOI:10.1093 nar gkp983.

8. Villoutreix BO, Kuenemann MA, Poyet JL. Drug-Like Protein-Protein Interaction Modulators: Challenges and Opportunities for Drug Discovery and Chemical Biology. Molecular Informatics. 2014;33(6):414-37. DOI:10.1002 minf.201400040.

9. Wells J, McClendon C. Reaching for high-hanging fruit in drug discovery at protein-protein interface. Nature. 2007;450(7172):1001-9. DOI:10.1038 nature06526.

10. Zinzalla G, David E. Targeting protein-protein interactions for therapeutic intervention: a challenge for the future. Future Medicinal Chemistry. 2009;1(1):65-9.

11. Smith MC, Gestwicki JE. Features of protein-protein interactions that translate into potent inhibitors: topology, surface area and affinity. Expert Reviews in Molecular Medicine. 2012;14:16. DOI:10.4155 fmc.09.12.

12. Fuller JC, Burgoyne NJ, Jackson RM. Predicting

druggable binding sites at the protein-protein interface. Drug Discovery Today. 2009;14(3):155-61. DOI:10.1016 j.drudis.2008.10.009.

13. Meireles LM, Domling AS, Camacho CJ. ANCHOR: a web server and database for analysis of proteinprotein interaction binding pockets for drug discovery. Nucleic Acids Research. 2010;(38):407-11.

14. Eyrisch S, Helms V. Transient pockets on protein surfaces involved in protein-protein interaction. Journal of Medicinal Chemistry. 2007;(50):3457-64. DOI:10.1021 jm070095g.

15. Hardison RC. Evolution of hemoglobin and its genes. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2012; 2(12):a011627. DOI:10.1101 cshperspect.a011627.

16. Boldyrev A, Brodskaya O, Akkuratov E, Karpova L. Na/K-pump and cell signaling. Abstract of the 13 th International ATPase Conference «Na/K-ATPase and Related Transport ATPases of P-type: Structures, Biology and Medicine», September 2011, Pacific Grove, USA: 47.

17. Layton CJ, Hellinga HW. Integration of cell-free protein coexpression with an enzyme-linked immu-nosorbent assay enables rapid analysis of protein-protein interactions directly from DNA. Protein Science. 2011;20(8):1432-38. DOI:10.1002 pro.675.

18. Anong WA, Franco T, Chu H. Adducin forms a bridge between the erythrocyte membrane and its cytoskeleton and regulates membrane cohesion. Blood. 2009;114(9): 1904-12 DOI:10.1182 blood-2009-02-203216.

19. Chorzalska A, Lach A, Borowik T, Wolny M, Hrynie-wicz-Jankowska A, Kolondra A, Langner M, Sikorski AF. The effect of the lipid-binding site of the ankyrin-bind-ing domain of erythroid beta-spectrin on the properties of natural membranes and skeletal structures. Cellular and Molecular Biology Letters. 2010;15(3):406-23. DOI: 10.2478/s11658-010-0012-6.

20. Manibog K, Li H, Rakshit S, Sivasankar S. Resolving the molecular mechanism of cadherin catch bond formation. Nature Communications. 2014;5:3941. DOI:10.1038 ncomms4941.

21. Wang LY, Liu YP, Chen LG, Chen YL, Tan L, Liu JJ, Jazag A, Ren JL, Guleng B. Pyruvate kinase M2 plays a dual role on regulation of the EGF EGFR signaling via E-cadherin-dependent manner in gastric cancer cells. PLOS ONE. 2013.8(6):e67542. DOI:10.1371 journal. pone.0067542

22. Madamanchi A, Santoro SA, Zutter MM. a2^1 In-tegrin. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2014;(819):41-60. DOI:10.1007 978-94-017-9153-3_3.

23. Shah N, Morsi Y, Manasseh R. From mechanical stimulation to biological pathways in the regulation of stem cell fate. Cell Biochemistry and Function. 2014;32(4):309-25. DOI:10.1002 cbf.3027.

24. Yue N, Yuan S, Yang G. Status and advances of RGD

molecular imaging in lung cancer Zhongguo Fei Ai Za Zhi. Chinese Journal of Lung Cancer. 2014;17(12):855-9. DOI:10.1016 j.apjtm.2015.09.013.

25. Larjava H, Koivisto L, Häkkinen L, Heino J. Epithelial integrins with special reference to oral epithelia. Journal of Dental Research. 2011;90(12):1367-76. DOI:10.1177 0022034511402207.

26. Frugtniet B, Jiang WG, Martin TA. Role of the WASP and WAVE family proteins in breast cancer invasion and metastasis. Breast Cancer. 2015;(7):99-109. DOI:10.2147 bctt.s59006.

27. Schroeder GN, Hilbi H. Molecular pathogenesis of Shigella spp.: controlling host cell signaling, invasion, and death by type III secretion. Clinical Microbiology Reviews. 2008;(21):134-56. DOI:10.1128 cmr.00032-07.

28. Henderson CJ, McLaughlin LA, Wolf CR. Evidence that cytochrome b5 and cytochrome b5 reductase can act as sole electron donors to the hepatic cytochrome P450 system. Molecular Pharmacology. 2013;83(6):1209-17. DOI:10.1124 mol.112.084616.

29. Tang J, Sun J, Zhang Y, Li L, Cui F, He Z. Herb-drug interactions: Effect of Ginkgo biloba extract on the pharmacokinetics of theophylline in rats. Food and Chemical Toxicology. 2007;45(12):2441-5. DOI:10.1016 j.fct.2007.05.023.

30. Cho H, Yoon I. Pharmacokinetic Interactions of Herbs with Cytochrome P450 and P- Glycoprotein. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2015:736431. DOI:10.1155 2015 736431.

31. Pelkonen O, Turpeinen M, Hakkola J, Honkako-ski P, Hukkanen J, Raunio H. P450 enzymes: Inhibition and induction of human cytochrome P450 enzymes: current status. Archives of Toxicology. 2008;(82):667-715. DOI:10.1007 s00204-008-0332-8

32. Черняк ЮИ, Колесников СИ, Черняк ЕВ. Цитохром Р450, основные представления: учебно-методическое пособие. Иркутск: ИГУ; 2014. 41 c.

33. Bode JG, Fischer R, Häussinger D, Graeve L, Heinrich PC, Schaper F. The inhibitory effect of IL-1 beta on IL-6-induced alpha 2-macroglobulin expression is due to activation of NF-kappa B. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2002; 3(12):932-43. DOI:10.4049 jimmu-nol.167.3.1469.

34. Smith HW, Marshall CJ. Regulation of cell signalling by uPAR. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2010;11(1):23-36. DOI:10.1038 nrm2821.

35. De Bock CE, Lin Z, Mekkawy AH, Byrne JA, Wang Y. Interaction between urokinase receptor and heat shock protein MRJ enhances cell adhesion. Theranostics. 2013;3(7):487-95. DOI:10.3892 ijo_00000598.

36. Hoyer-Hansen G, Lund IK. Urokinase receptor variants in tissue and body fluids. Advances in Clinical Chemistry. 2007 44:65-102. DOI:10.1016 s0065-2423(07)44003-3.

37. Franco P, Carotenuto A, Marcozzi C, Votta G, Sarno

C, Iaccarino I, Brancaccio D, De Vincenzo A, Novellino E, Grieco P, Stoppelli MP. Opposite modulation of cell migration by distinct subregions of urokinase connecting peptide. Chembiochem. 2013;14(7):882-9. DOI:10.1002 cbic.201200774.

38. Beloglazova IB, Beabealashvilli RSh, Gursky YG, Bocharov EV, Mineev KS, Parfenova EV, Tkachuk VA. Structural investigations of recombinant urokinase growth factor-like domain. Biochemistry (Mosc). 2013;78(5):517-30. DOI:10.1134 s0006297913050106.

39. Llinas P, Le Du MH, Gardsvoll H, Dan0 K, Ploug M, Gilquin B, Stura EA, Menez A. Crystal structure of the human urokinase plasminogen activator receptor bound to an antagonist peptide. Journal of Clinical Oncology. 2010;36(5):1155-63. DOI:10.2210 pdb1ywh pdb.

40. Степанова ВВ, Белоглазова ИБ, Гурский ЯГ. Взаимодействия между крингл и ростовым доменами в молекуле урокиназы: возможная роль в стимуляции хемотаксиса клеток. Биохимия. 2008;(73):311-21.

41. Ploug M. Structure-function relationships in the interaction between the urokinase-type plasminogen activator and its receptor. Current Pharmaceutical Design. 2003;(9):1499-1528. DOI:10.2174 1381612033454630.

42. Binder BR, Mihaly J, Prager GW. uPAR-uPA-PAI-1 interactions and signaling: a vascular biologist's view. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2007;97(3):336-42. DOI:10.1160 th06-11-0669.

43. Ragno P. The urokinase receptor: a ligand or a receptor? Story of a sociable molecule. Cellular and Molecular Life Sciences. 2006;63:1028-37. DOI:10.1007 s00018-005-5428-1.

44. Zhang G, Eddy AA. Urokinase and its Receptors in Chronic Kidney Disease. Frontiers in Bioscience. 2008;1(13):5462-78. DOI:10.2741 3093.

45. Ткачук ВА, Поляков АА. Урокиназный рецептор: межмолекулярные взаимодействия и особенности внутриклеточной сигнализации. Вопросы биологической, медицинской и фармацевтической химии. 2002;(1):13-19.

46. Smith HW, Marshall CJ. Regulation of cell signalling by uPAR. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2010;11(1):23-36. DOI:10.1038 nrm2821.

47. Lee H, Deng M, Sun F, Chen T. An integrated approach to the prediction of domain-domain interactions. BMC Bioinformatics. 2006;(7):269. DOI:10.1186 14712105-7-269.

48. Halamkova J, Kiss I, Tomasek J, Pavlovsky Z, Cech Z, Tutek S, Hanakova L, Moulis M, Penka M. Plasminogen activator system and its clinical significance in patients with a malignant disease. Klinicka Onkologie. 2011;24(6):418-23.

49. Blasi F, Sidenius N. The urokinase receptor: focused cell surface proteolysis, cell adhesion and signaling. FEBS Letters. 2010;584(9):1923-30. DOI:10.1016 j.febslet.2009.12.039.

50. Selezneva IA, Gylmiyarova FN, Gusyakova OA, Kolotyeva NA, Chaulin AM, Potekhina VI. ABO-blood groups system and morbidity. European Journal of Natural History. 2017;(1):14-21.

51. Gilmiyarova F, Kolotyeva N, Radomskaya V, Gusyakova O, Gorbacheva I, Potekhina V. Role of the Metabolic Minor Components in the Regulation of Intermolecular Interaction. Journal of Biosciences and Medicines. 2016;(4):28-35. DOI:10.4236 jbm.2016.47004.

52. Гильмиярова ФН. Ключевые показатели углеводного обмена у клинически здоровых людей с различной групповой принадлежностью крови по системе АВ0. Казанский медицинский журнал. 2013;(5):672-74.

53. Gylmiyarova FN, Radomskaya VM, Gusyakova OA. The effect of Pyruvate on Antibody Interaction with Group-Specific Erythrocyte Antigens. Biochemistry (Moscow) Supplement Series B. 2014;(8):260-65. DOI:10.1134 S1990750814030056.

54. Lipchock JM, Loria J. Monitoring molecular interactions by NMR. Methods in Molecular Biology. 2009;(490):115-34. DOI:10.1007 978-1-59745-367-7_5.

55. Chaplin M. Do we underestimate the importance of water in cell biology? Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2006;7(11):861—6. DOI:10.1038 nrm2021.

56. Орбелис Д, Харланд Б, Скальный А. Биологическая роль макро- и микроэлементов у человека и животных СПб.: Наука; 2008. 543 с.

57. Улахович НА, Медянцева ЭП, Бабкина СС. Металлы в живых организмах: учебное пособие. Казань: Казанский университет; 2012. 102 с.

58. Chebotareva NA, Eronina TB, Sluchanko NN, Kurganov BI. Effect of Ca2+ and Mg2+ ions on oligo-meric state and chaperone-like activity of aB-crystallin in crowded media. International Journal of Biological Macromolecules. 2015;(76):86-93. DOI:10.1016 j.ijbiomac.2015.02.022.

59. Ghahramani M, Yousefi R, Khoshaman K, Mogh-adam SS, Kurganov BI. Evaluation of structure, chaper-one-like activity and protective ability of peroxynitrite modified human a-Crystallin subunits against copper- mediated ascorbic acid oxidation. International Journal of Biological Macromolecules. 2016; (87):208-21. DOI:10.1016 j.ijbiomac.2016.02.040.

References

1. Makarieva AM. Mean mass-specific metabolic rates are strikingly similar across life's major domains: Evidence for life's metabolic optimum. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2008;105(44):16994-9. DOI:10.1073 pnas.0802148105.

2. Goodwin CR, Sherrod SD, Marasco CC, Bachmann BO. Phenotypic mapping of metabolic profiles using self-organizing maps of high-dimensional mass spectrometry

data. Analytical Chemistry. 2014;86(13):6563-71. DOI: 10.1021 ac5010794.

3. Cakir T, Khatibipour MJ. Metabolic network discovery by top-down and bottom-up approaches and paths for reconciliation. Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. 2014;(2):62. DOI: 10.3389 fbioe.2014.00062.

4. Kastritis PL, Bonvin AM. On the binding affinity of macromolecular interactions: daring to ask why proteins. Journal of the Royal Society Interface. 2012;10(79):20120835. DOI: 10.1098 rsif.2012.0835.

5. Ryan DP, Matthews JM. Protein-protein interactions in human disease. Current Opinion in Structural Biology. 2005;15(4):441-46. DOI: 10.1016 j.sbi.2005.06.001.

6. De Las Rivas J, Fontanillo C. Protein-Protein Interactions Essentials: Key Concepts to Building and Analyzing Interactome Networks. PLOS Computational Biology. 2010;6(6):e1000807. DOI:10.1371 journal. pcbi.1000807.

7. Ceol A, Chatr A, Licata L, Peluso D. MINT, the molecular interaction database: 2009 update. Nucleic Acids Research. 2010;38:D532-9. DOI:10.1093 nar gkp983.

8. Villoutreix BO, Kuenemann MA, Poyet JL. Drug-Like Protein-Protein Interaction Modulators: Challenges and Opportunities for Drug Discovery and Chemical Biology. Molecular Informatics. 2014;33(6):414-37. DOI:10.1002 minf.201400040.

9. Wells J, McClendon C. Reaching for high-hanging fruit in drug discovery at protein-protein interface. Nature. 2007;450(7172):1001-9. DOI:10.1038 nature06526.

10. Zinzalla G, David E. Targeting protein-protein interactions for therapeutic intervention: a challenge for the future. Future Medicinal Chemistry. 2009;1(1):65-9.

11. Smith MC, Gestwicki JE. Features of protein-protein interactions that translate into potent inhibitors: topology, surface area and affinity. Expert Reviews in Molecular Medicine. 2012;14:16. DOI:10.4155 fmc.09.12.

12. Fuller JC, Burgoyne NJ, Jackson RM. Predicting druggable binding sites at the protein-protein interface. Drug Discovery Today. 2009;14(3):155-61. DOI:10.1016 j.drudis.2008.10.009.

13. Meireles LM, Domling AS, Camacho CJ. ANCHOR: a web server and database for analysis of proteinprotein interaction binding pockets for drug discovery. Nucleic Acids Research. 2010;(38):407-11.

14. Eyrisch S, Helms V. Transient pockets on protein surfaces involved in protein-protein interaction. Journal of Medicinal Chemistry. 2007;(50):3457-64. DOI:10.1021 jm070095g.

15. Hardison RC. Evolution of hemoglobin and its genes. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine. 2012; 2(12):a011627. DOI:10.1101 cshperspect.a011627.

16. Boldyrev A, Brodskaya O, Akkuratov E, Karpova L. Na/K-pump and cell signaling. Abstract of the 13 th International ATPase Conference «Na/K-ATPase and Related

Transport ATPases of P-type: Structures, Biology and Medicine», September 2011, Pacific Grove, USA: 47.

17. Layton CJ, Hellinga HW. Integration of cell-free protein coexpression with an enzyme-linked immunosorbent assay enables rapid analysis of protein-protein interactions directly from DNA. Protein Science. 2011;20(8):1432-38. D01:10.1002 pro.675.

18. Anong WA, Franco T, Chu H. Adducin forms a bridge between the erythrocyte membrane and its cytoskeleton and regulates membrane cohesion. Blood. 2009;114(9): 1904-12 D0I:10.1182 blood-2009-02-203216.

19. Chorzalska A, Lach A, Borowik T, Wolny M, Hrynie-wicz-Jankowska A, Kolondra A, Langner M, Sikorski AF. The effect of the lipid-binding site of the ankyrin-bind-ing domain of erythroid beta-spectrin on the properties of natural membranes and skeletal structures. Cellular and Molecular Biology Letters. 2010;15(3):406-23. DOI: 10.2478/s11658-010-0012-6.

20. Manibog K, Li H, Rakshit S, Sivasankar S. Resolving the molecular mechanism of cadherin catch bond formation. Nature Communications. 2014;5:3941. D0I:10.1038 ncomms4941.

21. Wang LY, Liu YP, Chen LG, Chen YL, Tan L, Liu JJ, Jazag A, Ren JL, Guleng B. Pyruvate kinase M2 plays a dual role on regulation of the EGF EGFR signaling via E-cadherin-dependent manner in gastric cancer cells. PLOS ONE. 2013.8(6):e67542. D0I:10.1371 journal. pone.0067542

22. Madamanchi A, Santoro SA, Zutter MM. a2ß1 In-tegrin. Advances in Experimental Medicine and Biology. 2014;(819):41-60. D0I:10.1007 978-94-017-9153-3_3.

23. Shah N, Morsi Y, Manasseh R. From mechanical stimulation to biological pathways in the regulation of stem cell fate. Cell Biochemistry and Function. 2014;32(4):309-25. D0I:10.1002 cbf.3027.

24. Yue N, Yuan S, Yang G. Status and advances of RGD molecular imaging in lung cancer Zhongguo Fei Ai Za Zhi. Chinese Journal of Lung Cancer. 2014;17(12):855-9. D0I:10.1016 j.apjtm.2015.09.013.

25. Larjava H, Koivisto L, Häkkinen L, Heino J. Epithelial integrins with special reference to oral epithelia. Journal of Dental Research. 2011;90(12):1367-76. D0I:10.1177 0022034511402207.

26. Frugtniet B, Jiang WG, Martin TA. Role of the WASP and WAVE family proteins in breast cancer invasion and metastasis. Breast Cancer. 2015;(7):99-109. D0I:10.2147 bctt.s59006.

27. Schroeder GN, Hilbi H. Molecular pathogenesis of Shigella spp.: controlling host cell signaling, invasion, and death by type III secretion. Clinical Microbiology Reviews. 2008;(21):134-56. D0I:10.1128 cmr.00032-07.

28. Henderson CJ, McLaughlin LA, Wolf CR. Evidence that cytochrome b5 and cytochrome b5 reductase can act

as sole electron donors to the hepatic cytochrome P450 system. Molecular Pharmacology. 2013;83(6): 1209-17. D0I:10.1124 mol.112.084616.

29. Tang J, Sun J, Zhang Y, Li L, Cui F, He Z. Herb-drug interactions: Effect of Ginkgo biloba extract on the pharmacokinetics of theophylline in rats. Food and Chemical Toxicology. 2007;45(12):2441-5. D0I:10.1016 j.fct.2007.05.023.

30. Cho H, Yoon I. Pharmacokinetic Interactions of Herbs with Cytochrome P450 and P- Glycoprotein. Evidence-Based Complementary and Alternative Medicine. 2015:736431. D0I:10.1155 2015 736431.

31. Pelkonen O, Turpeinen M, Hakkola J, Honkakoski P, Hukkanen J, Raunio H. P450 enzymes: Inhibition and induction of human cytochrome P450 enzymes: current status. Archives of Toxicology. 2008;(82):667-715. D0I:10.1007 s00204-008-0332-8

32. Chernyak YuI, Kolesnikov SI, Chernyak EV. Cy-tochrome P450, the basic views: the educational-methodical manual. Irkutsk: IGU;2014.41p.

33. Bode JG, Fischer R, Häussinger D, Graeve L, Heinrich PC, Schaper F. The inhibitory effect of IL-1 beta on IL-6-induced alpha 2-macroglobulin expression is due to activation of NF-kappa B. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2002; 3(12):932-43. D0I:10.4049 jimmu-nol.167.3.1469.

34. Smith HW, Marshall CJ. Regulation of cell signalling by uPAR. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2010;11(1):23-36. D0I:10.1038 nrm2821.

35. De Bock CE, Lin Z, Mekkawy AH, Byrne JA, Wang Y. Interaction between urokinase receptor and heat shock protein MRJ enhances cell adhesion. Theranostics. 2013;3(7):487-95. D0I:10.3892 ijo_00000598.

36. Hoyer-Hansen G, Lund IK. Urokinase receptor variants in tissue and body fluids. Advances in Clinical Chemistry. 2007 44:65-102. D0I:10.1016 s0065-2423(07)44003-3.

37. Franco P, Carotenuto A, Marcozzi C, Votta G, Sarno C, Iaccarino I, Brancaccio D, De Vincenzo A, Novellino E, Grieco P, Stoppelli MP. Opposite modulation of cell migration by distinct subregions of urokinase connecting peptide. Chembiochem. 2013;14(7):882-9. DOI:10.1002 cbic.201200774.

38. Beloglazova IB, Beabealashvilli RSh, Gursky YG, Bo-charov EV, Mineev KS, Parfenova EV, Tkachuk VA. Structural investigations of recombinant urokinase growth factor-like domain. Biochemistry (Mosc). 2013;78(5):517-30. D0I:10.1134 s0006297913050106.

39. Llinas P, Le Du MH, Gärdsvoll H, Dan0 K, Ploug M, Gilquin B, Stura EA, Menez A. Crystal structure of the human urokinase plasminogen activator receptor bound to an antagonist peptide. Journal of Clinical Oncology. 2010;36(5):1155-63. D0I:10.2210 pdb1ywh pdb.

40. Stepanova VV, Beloglazova IB, Gursky YaG. Interac-

tions between kringle and growth domains in urokinase molecule: possible role in stimulating cell Chemotaxis. Biochemistry. 2008;

41. Ploug M. Structure-function relationships in the interaction between the urokinase-type plasminogen activator and its receptor. Current Pharmaceutical Design. 2003;(9):1499-1528. D01:10.2174 1381612033454630.

42. Binder BR, Mihaly J, Prager GW. uPAR-uPA-PAI-1 interactions and signaling: a vascular biologist's view. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 2007;97(3):336-42. D0I:10.1160 th06-11-0669.

43. Ragno P. The urokinase receptor: a ligand or a receptor? Story of a sociable molecule. Cellular and Molecular Life Sciences. 2006;63:1028-37. D0I:10.1007 s00018-005-5428-1.

44. Zhang G, Eddy AA. Urokinase and its Receptors in Chronic Kidney Disease. Frontiers in Bioscience. 2008;1(13):5462-78. D0I:10.2741 3093.

45. Tkachuk VA, Polyakov AA. Urokinase receptor: intermolecular interactions and features of intracellular signaling. Problems of Biological, Medical and Pharmaceutical Chemistry. 2002;

46. Smith HW, Marshall CJ. Regulation of cell signalling by uPAR. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2010;11(1):23-36. D0I:10.1038 nrm2821.

47. Lee H, Deng M, Sun F, Chen T. An integrated approach to the prediction of domain-domain interactions. BMC Bioinformatics. 2006; (7):269. D0I:10.1186 14712105-7-269.

48. Halamkova J, Kiss I, Tomásek J, Pavlovsky Z, Cech Z, Tutek S, Hanáková L, Moulis M, Penka M. Plasminogen activator system and its clinical significance in patients with a malignant disease. Klinicka Onkologie. 2011;24(6):418-23.

49. Blasi F, Sidenius N. The urokinase receptor: focused cell surface proteolysis, cell adhesion and signaling. FEBS Letters. 2010;584(9):1923-30. D0I:10.1016 j.febslet.2009.12.039.

50. Selezneva IA, Gylmiyarova FN, Gusyakova OA, Kolotyeva NA, Chaulin AM, Potekhina VI. ABO-blood groups system and morbidity. European Journal of Natural History. 2017;(1):14-21.

51. Gilmiyarova F, Kolotyeva N, Radomskaya V, Gusyakova O, Gorbacheva I, Potekhina V. Role of the Metabolic Minor Components in the Regulation of Intermolecular Interaction. Journal of Biosciences and Medicines. 2016; (4): 28-35. D0I:10.4236 jbm.2016.47004.

52. Gilmiyarova FN. Key indicators of carbohydrate metabolism in clinically healthy people with different blood grouping according to the AVO system. Kazan Medical Journal. 2013;

53. Gylmiyarova FN, Radomskaya VM, Gusyakova OA. The effect of Pyruvate on Antibody Interaction with Group-Specific Erythrocyte Antigens. Biochemistry (Mos-

cow) Supplement Series B. 2014;(8):260-65. D01:10.1134 S1990750814030056.

54. Lipchock JM, Loria J. Monitoring molecular interactions by NMR. Methods in Molecular Biology. 2009;(490):115-34. D0I:10.1007 978-1-59745-367-7_5.

55. Chaplin M. Do we underestimate the importance of water in cell biology? Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2006;7(11):861-6. D0I:10.1038 nrm2021.

56. Orbelis D, Harland B, Skalny A. Biological role of macro- and microelements in humans and animals. SPb.: Science; 2008.543 p.

57. Ulakhovich NA, Medyantseva EP, Babkina SS. Metals in living organisms: a textbook. Kazan: Kazan University; 2012. 102 p.

58. Chebotareva NA, Eronina TB, Sluchanko NN, Kur-ganov BI. Effect of Ca2+ and Mg2+ ions on oligomeric state and chaperone-like activity of aB-crystallin in crowded media. International Journal of Biological Macromolecules. 2015;(76):86-93. D0I:10.1016 j.ijbiomac.2015.02.022.

59. Ghahramani M, Yousefi R, Khoshaman K, Moghad-am SS, Kurganov BI. Evaluation of structure, chaperone-like activity and protective ability of peroxynitrite modified human a-Crystallin subunits against copper- mediated ascorbic acid oxidation. International Journal of Biological Macromolecules. 2016; (87):208-21. D0I:10.1016 j.ijbiomac.2016.02.040.

Сведения об авторах

Гильмиярова Фрида Насыровна, Самарский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 443099, г.Самара, ул.Чапаевская, 89; тел.: +7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Рыскина Елена Анатольевна, Российский университет дружбы народов; адрес: Российская Федерация, 117198, г. Москва, ул. Миклу хо-Маклая, д. 6, тел.: +7(916)5220133; e-mail: dar31@mail.ru

Колотьева Наталия Александровна, Самарский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 443099, г.Самара, ул.Чапаевская, 89; тел.:+7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Потехина Валерия Игоревна, Самарский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 443099, г.Самара, ул.Чапаевская, 89; тел.:+7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Горбачева Ирина Васильевна, Самарский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 443099, г.Самара, ул.Чапаевская, 89; тел.:+7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Author information

Frida N. Gylmiyarova, Samara State Medical University; Address: 89, Chapaevskaya Str., Samara, Russian Federation, 443099; Phone: +7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Elena A. Ryskina, Peoples' Friendship University of Russia; Address: 6, Michluho-Maklay's Str., Moscow, Russian Federation, 117198; Phone: +79165220133; e-mail: dar31@mail.ru

Natalia A. Kolotieva, Samara State Medical University; Address: 89, Chapaevskaya Str., Samara, Russian Federation, 443099; Phone: +7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Valeriya I. Potekhina, Samara State Medical University; Address: 89, Chapaevskaya Str., Samara, Russian Federation, 443099; Phone: +7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Irina V. Gorbacheva, Samara State Medical University; Address: 89, Chapaevskaya Str., Samara, Russian Federation, 443099; Phone: +7(846)3370463; e-mail: bio-sam@yandex.ru

Поступила 26.04.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

© ГОРНОСТАЕВ Л. М., АРНОЛЬД Е. В., ЛАВРИКОВА Т. И., РУКОВЕЦ Т. А., ТАЛДЫКИНА Д. С., ХАЛЯВИНА Ю. Г., ШТИЛЬ А. А. УДК 547.655.6

DOI: 10.20333/2500136-2017-6-21-31

ПОЛИЦИКЛИЧЕСКИЕ ХИНОИДНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ В КАЧЕСТВЕ ПРОТИВООПУХОЛЕВЫХ ПРЕПАРАТОВ

Л. М. Горностаев1,2, Е. В. Арнольд2, Т. И. Лаврикова2, Т. А. Руковец1,2, Д. С. Талдыкина1,2, Ю. Г. Халявина2, А. А. Штиль3.

1Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого, Красноярск 660022, Российская Федерация 2Красноярский государственный педагогический университет имени В. П. Астафьева, Красноярск 660049, Российская Федерация Российский онкологический научный центр им. Н. Н. Блохина, Москва 115478, Российская Федерация

Резюме. В статье представлен обзор природных и синтетических полициклических хиноидных соединений, проявляющих противораковую активность. Рассматривается история открытия, структура и механизм действия тетрациклинов, биологически активных антрахинонов (эмодина, алоэ-эмодина, хризованола и др.), антрациклиновых антибиотиков (даунорубицина, доксорубицина, митоксантрона). Обсуждаются направления поиска новых противоопухолевых препаратов, а также виды современных лекарственных форм адресной доставки препаратов, позволяющих снизить побочные эффекты антрациклинов (кардиотоксичность). В обзоре также приводятся новые синтетические подходы к продуктам, обладающим высокой цитотоксичностью в субмикромолярных концентрациях по отношению к линиям опухолевых клеток человека: НСТ116 (аденокарцинома толстой кишки), MCF7 (аденокарцинома молочной железы), К562 (хронический миелоидный лейкоз), разработанные сотрудниками кафедры химии КГПУ им. В.П. Астафьева.

Ключевые слова: хиноидные соединения, противоопухолевая активность, эмодин, митоксантрон, антрациклины, кардиотоксичность, оксимы 1,4-нафтохинонов.

Для цитирования: Горностаев ЛМ, Арнольд ЕВ, Лаврикова ТИ, Руковец ТА, Талдыкина ДС, Халявина ЮГ, Штиль АА. Полициклические хиноид-ные соединения в качестве противоопухолевых препаратов. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 21-31. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-21-31

POLYCYCLIC QUINOID COMPOUNDS AS ANTITUMOR PREPARATIONS

L. M. Gornostaev1,2, E. V. Arnold2, T. I. Lavrikova2, T. A. Rukovets1,2, D. S. Taldykina1,2, Yu. G. Khalyavina2, A. A. Shtil3 'Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk 660022, Russian Federation 2V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University, Krasnoyarsk 660049, Russian Federation 3N. N. Blokhin Russian Cancer Research Center, Moscow 115478, Russian Federation

Abstract. The article presents an review of natural and synthetic polycyclic quinoid compounds demonstrating anticancer activity. The discovery history, structure and mechanism of action of tetracyclines, biologically active anthraquinones (emodin, aloe-emodin, chrysovanol, etc.), anthracycline antibiotics (daunorubicin, doxorubicin, mitoxantrone) are considered. The directions of the search the new antitumor drugs, as well as the types of actual medicines of the targeted delivery, which allow to reduce the side effects of anthracyclines (cardiotoxicity) are discussed. The review also presents new synthetic approaches to products with high cytotoxicity at submicromolar concentrations towards human tumor cell lines: HCT116 (adenocarcinoma of the large intestine), MCF7 (adenocarcinoma of the breast), K562 (chronic myeloid leukemia), developed by the members of the ChemistryDepartment, KSPU named after V.P. Astafyev. Key words: quinoid compounds, antitumor activity, emodin, mitoxantrone, anthracyclines, cardiotoxicity, oximes of 1,4-naphthoquinones. Citation: Gornostaev LM, Arnold EV, Lavrikova TI, Rukovets TA, Taldykina DS, Khalyavina YuG, Shtil AA. Polycyclic quinoid compounds as antitumor preparations. Siberian Medical Review. 2017;(6): 21-31. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-21-31

Создание новых средств для терапии злокачественных новообразований является актуальной проблемой онкологии. Наряду с поиском соединений, обладающих противоопухолевой активностью, среди химических веществ и экстрактов растений, идет совершенствование лекарственных форм зарекомендовавших себя противоопухолевых препаратов [1].

Фрагменты хинонов являются общими для многих природных и синтетических соединений, проявляющих противоопухолевую активность. Среди этих веществ полициклические представители являются ДНК-интеркалирующими агентами благодаря их большим плоским структурам, способным образовывать водородные связи с азотистыми основаниями. Указанные соединения имеют боковые цепи, углеводные остатки и основные атомы азота, которые после протонирования еще прочнее связывают ДНК [2]. Примерами производных хинонов с противоопухолевой активностью служат митоксантрон [3, 4], доксо-рубицин [5, 6], митомицин [7, 8], стрептонигрин [9], актиномицин D [10, 11]. Все известные хиноновые ДНК-интеркаляторы способны нарушать функции ДНК, что приводит к гибели клеток [2, 12].

Важный класс противоопухолевых агентов, демонстрирующих многообещающие результаты in vitro и in vivo, представляют аза- и диазаантрахиноны [2], их источником могут служить морские актиномицеты. Цитотоксический и цитостатический эффекты анти-биотика-хинона резистомицина и антрахинонового антибиотика тетраценомицина D [13], выделенных из морских организмов, были определены в отношении роста опухолевых клеток in vitro [14].

Тетрациклины представляют собой антибиотики широкого спектра действия, обладающие также противоопухолевой активностью. Основными механизмами их действия являются ингибирование функций митохондрий, матричных металлопротеиназ, ангио-генеза, гибель стволовых опухолевых клеток. В основе химического строения тетрациклинов лежит конденсированная четырехчленная циклическая структура - тетрациклин (рис. 1а) [15].

Исследования в области химии тетрациклинов и разработки методов трансформации тетрациклинов привели к получению и внедрению полусинтетических тетрациклинов пролонгированного действия

а) 6)

Рисунок 1. а) тетрациклин, б) эмодин, в) хризофанол, г) алоэ-эмодин, д) дантрон, е) ализарин, ж) митоксантрон, з) даунорубицин, и) доксорубицин.

- метациклина и доксициклина, характеризующихся более благоприятными фармакокинетическими и фармакодинамическими свойствами по сравнению с природными тетрациклинами [16]. Механизм антибактериального действия тетрациклинов состоит в блокировании 30Б рибосомальной субъединицы бактерий, что в конечном итоге приводит к нарушению процессов синтеза белка [17, 18, 19].

Основная масса природных соединений этого класса обнаружена в 1948-1952 годах. Первым был выделен хлортетрациклин (Б. aureofaciens). Этот антибиотик используется в сельском хозяйстве как добавка в корм животных, ускоряющая рост, повышающая привесы, снижающая риск развития некоторых заболеваний. В 1952 году при культивировании Б. rimosus был выделен тетрациклин, хотя в настоящее время

этот антибиотик получают, выращивая продуцент хлортетрациклина в условиях, когда к образующемуся антибиотику не присоединяется атом хлора. Всего описано 35 соединений данной группы, в клинике для лечения пневмоний, скарлатины, кишечных инфекций, бруцеллеза используются не более пяти. [20]. Доксициклин, полученный в 1960-х гг., является полусинтетическим представителем тетрациклинов. Док-сициклин, в том числе в составе комбинированной терапии, успешно справляется с лечением актуальных в настоящее время инфекций, передающихся половым путем - хламидийной и смешанной этиологии, воспалительных заболеваний органов малого таза, инфекций нижних дыхательных путей. Монотерапия док-сициклином показала высокую эффективность при лечении угревой сыпи и периодонтита. Доксициклин также эффективно используется для профилактики и лечения клещевого бореллиоза (болезни Лайма), что является актуальным в связи с возрастающей частотой клещевых инфекций в России [21].

В медицинской практике широко применяются лекарственные препараты на основе растительного сырья, содержащие антраценпроизводные [22]. Разнообразные замещенные антрахиноны широко используются на практике в качестве красителей, пигментов, катализаторов химических процессов, люминофоров, лекарственных средств [23]. Биологически активные антрахиноны представлены в растениях гликозидами [24, 25]. Некоторые антрахино-ны и их производные, такие как эмодин (6-метил-1,3,8-тригидроксиантрахинон) [26], алоэ-эмодин (1,8-дигидрокси-3-(гидроксиметил)-9,10-антрахинон) [27, 28, 29], дантрон (1,8-дигидрокси-9,10-антрахинон), хризофанол (1,8-дигидрокси-3-метил-9,10-антрахи-нон) [30] демонстрируют противоопухолевые свойства. Формулы этих соединений приведены на рисунке 1б-е.

Эмодин (6-метил-1,3,8-тригидроксиантрахинон) -природный антрахинон, содержащийся в ревене и крушине, способный индуцировать апоптоз опухолевых клеток. Он считается потенциальным кандидатом для фотодинамической терапии рака и недавно показал антипролиферативный эффект при множественной миеломе и плоскоклеточном раке легкого [31]. Впервые эмодин был выделен в 1858 г., его молекулярная формула С15Н10О5 установлена в 1876 г. Антимикробные свойства эмодина выявлены в 1986 г., противовирусные свойства - в 1996 г., а противораковая активность показана в 2004 г. Эмодин и его производные прошли долгий путь от средств для лечения банальных форм воспаления до мощного противоопухолевого агента. Производные эмодина, содержащие гидроксильную группу в положении 1 или 8, представляются более эффективными противоопухолевыми агентами [32].

Алоэ-эмодин - биологически активный антрахи-нон, содержащийся в листьях Aloe vera и проявляющий различные фармакологические свойства: противоопухолевое, слабительное, противовирусное, антибактериальное, противогрибковое, противопро-тозойное и гепатопротекторное. Алоэ-эмодин является мощным противораковым агентом для опухолевых клеток различного тканевого происхождения: он вызывает задержку клеточного цикла и апоптоз; его цитотоксичность для опухолевых клеток выше, чем для здоровых клеток организма. Кроме того, это природное соединение вызывает антиметастатический и антиангиогенный эффекты [33]. Один из механизмов его цитотоксичности - нарушение клеточного цикла и индукция апоптоза: снижение трансмембранного электрического потенциала митохондрий, высвобождение цитохрома с и активация каспазы 3 [34].

В 1869 г. немецкие химики Гребе и Либерман впервые синтезировали ализарин (1,2-дигидрокси-9,10-антрахинон) - высокопрочный природный краситель. Так было положено начало современной химии синтетических антрахиноновых красителей. Ализарин широко используется как краситель, а также в качестве индикатора и аналитического реагента [35, 36], лекарственного и биологически активного препарата [37, 38].

В середине XX в. в качестве красителей начали внедряться производные антрахинона, содержащие в положении 1,4 одинаковые или различные аминогруппы. Исследования биологической активности показали, что подобные соединения обладают антиканцерогенной активностью, а два препарата - аметантрон [39] и митоксантрон (1,4-дигидрокси-5,8-бис{[2-[(2-гидроксиэтил)амино]-этиламино]-9,10-антрацендион) - были внедрены в медицинскую практику. Митоксантрон относят к фармакологической группе цитостатических препаратов. Механизм его действия заключается в ингибировании фермента топоизомеразы II и воздействии на ДНК. Молекула митоксантрона встраивается между парами оснований ДНК и как следствие блокирует процессы репликации и транскрипции, а также преимущественно в S-фазе ингибирует митоз. [40] Гидрохлорид миток-сантрона является современным противоопухолевым препаратом. Он широко используется в онкологии для лечения острых нелимфобластных лейкозов у взрослых, распространенного рака молочной железы, злокачественных лимфом, первичного печеночно-кле-точного рака, рака яичников, гормонорезистентного рака предстательной железы. Митоксантрон (рис. 1ж) относится к синтетическим аналогам антибиотиков антрациклинового ряда. Структура митоксантрона симметрична, содержит трициклический плоский хромофор и две основные боковые цепи [3]. Клини-

ческое применение антрациклиновых антибиотиков ограничивается их высокой кардиотоксичностью. Митоксантрон был синтезирован с целью повышения противоопухолевой активности антрациклинов и уменьшения их побочных эффектов [41].

Производные 5,12-нафтаценхинона и антрахинона нашли широкое применение в различных областях химии и химической технологии, а также в медицине. Антибиотики антрациклины и тетраценомицины, относящиеся к производным 5,12-нафтаценхинона, и ряд их синтетических аналогов, относящихся к производным антрахинона, обладают цитотоксической активностью и некоторые из них (рубомицин и док-сорубицин) применяются в клинической практике для химиотерапии онкологических заболеваний. В основе высокой биологической активности этих соединений лежит способность к интеркаляции антра-хинонового фрагмента хромофора в клеточную ДНК, что приводит к ингибированию матричных функций нуклеиновых кислот, вследствие чего также ингиби-руется пролиферация клеток [42]. Недавно было установлено, что некоторые 3-аминометильные производные 4,11-дигидрок- синафто[2,3-£]индол-5,10-диона - пиррольного аналога 5,12-нафтаценхинона, содержащие в боковой цепи остатки циклических диаминов (к примеру, пиперазина), проявляют выраженное цитотоксическое действие и способны преодолевать множественную лекарственную устойчивость в опухолевых клетках [43].

Антибиотики антрациклинового ряда (дауномицин, карминомицин, рубомицин, целикамицины) являются гликозидами, хромофорная группа которых представлена красноокрашенными антрациклинонами или синими пигментами актиномицетов, нерастворимыми в воде и соединенными с дезокси- и аминосаха-рами, а также с аминокислотами [20]. Антрациклины представляют собой важнейшую группу антибиотиков, применяющихся в химиотерапии злокачественных опухолей и онкологических заболеваний крови. Первый представитель группы, даунорубицин (рис. 1з), был выделен из культур 81гер1ошуее8 реисе^ш в 1963 г в Италии [44]. Однако наиболее эффективным для практической онкологии благодаря широкому спектру противоопухолевого действия оказался док-сорубицин (рис. 1и). Доксорубицин является основой большинства терапевтических протоколов при лечении мелкоклеточного рака легкого, рака молочной железы [45], гемобластозов, мягкотканых опухолей, [46]. Даунорубицин применяется в основном в терапии лейкозов у детей и взрослых [46, 47, 48].

У митоксантрона и антрациклинов имеется общий структурный фрагмент - антрахиноидный. По имеющимся литературным данным, механизм действия митоксантрона и антрациклинов схож. Основой про-

тивоопухолевой активности этих веществ принято считать их способность ингибировать топоизомеразы II, препятствовать конформационным изменениям ДНК, необходимым для транскрипции генов, репликации ДНК, митоза. В результате ингибирования топологических перестроек ДНК индуцируется апоптоз

[49].

Применение цитостатических препаратов сопряжено с токсическими осложнениями, которые обусловлены поражением быстро обновляющихся клеток иммунокомпетентных и кроветворных и органов

[50].

Многие химиотерапевтические препараты вызывают кардиотоксичность. Описаны кардиологические осложнения, развивающиеся на фоне терапии антра-циклиновыми антибиотиками [51]. Кардиотоксич-ность ограничивает клиническое применение этих высокоактивных противоопухолевых препаратов [52, 53]. Развитие резистентности опухолевых клеток снижает эффективность терапии и требует увеличения доз препарата, что в случае антрациклиновых антибиотиков может быть недопустимо [54]. Механизм кардиотоксичности антрациклинов обусловлен множественным воздействием на кардиомиоциты, включая нарушения гомеостаза железа, метаболизма кальция, функций митохондрий. Молекулярная основа кардиотоксичности антрациклинов - восстановление хиноидного фрагмента до семихинонового радикала и генерация токсичных супероксиданион-радикалов [55]. Избирательное поступление препарата в опухоль позволяет значительно уменьшить побочное действие на нормальные клетки и максимально повысить терапевтический эффект [50]. В качестве одного из подходов в области направленного и контролируемого транспорта биологически активных веществ к местам их специфического действия является применение наноконтейнеров - липосом. Последние два десятилетия разрабатываются липосомальные формы доставки лекарств [56]. Одной из групп препаратов, активно используемых при создании липосомальных лекарственных форм, являются антибиотики антрацикли-нового ряда (митоксантрон, доксорубицин, даунору-бицин). Липосомальные формы препаратов обладают рядом бесспорных преимуществ: они защищают здоровые клетки организма от токсического действия лекарственных средств; пролонгируют действие лекарственного средства, введенного в организм; защищают лекарственные средства от деградации; изменяют фармакокинетику лекарств, повышая их фармакологическую эффективность; способствуют проявлению нацеленной специфичности за счет избирательного проникновения в ткани из кровеносной системы; по-

зволяют создать водорастворимую форму ряда лекарственных субстанций, тем самым увеличивая их биодоступность [50].

В ряде работ описаны способы уменьшения кар-диотоксичности при замене одной или обеих карбонильных групп другими фрагментами [57]. Например, иминохиноны демонстрируют менее легкий окислительно-восстановительный цикл и генерацию свободных радикалов кислорода, чем соответствующие хиноны; в некоторых случаях (например, 5-иминода-унорубицин) это уменьшает кардиотоксичность по сравнению с исходными хинонами (даунорубицин) [58]. Поэтому интерес представляют такие производные хинонов, где одна или обе карбонильные группы замещены оксимной или иминогруппой. Окси-мирование под действием гидроксиламина является одним из способов замены карбонильной группы на иминогруппу в хиноне. Аннелирование антрахиноид-ного фрагмента различными гетероциклами (фуран, тиофен, пиррол, имидазол, триазол и др.) [59], а также синтез иминопроизводных гетероциклических аналогов 9,10-антрахинона - перспективные направления поиска новых противоопухолевых агентов [60].

Оксимирование хиноидных продуктов может снижать кардиотоксичность исследуемых препаратов, не снижая их противоопухолевую активность. Так, в работе [57] на основе биологически активного нафто[2,3-Ь]фуран-4,9-диона (1) под действием гидроксиламина получен оксим (2). Последующее ацилирование 2 уксусным ангидридом привело к ацилоксиму (3) (рис. 2А). Испытания антипролифе-

Рисунок 2. А) Синтез оксима нафто[2,3-Ь]фуран-9(4Н)-диона (2) и его ацилирование. Б) Синтез 1-Я-4,9-диоксо-1Н-нафто[2,3-й][1,2,3]триазол-2-оксидов (7а-в) и их функцио-нализация.

ративной активности соединений 1-3 показали, что нафто[2,3-Ь]фуран-4,9-дион и его производные сопоставимы по активности.

В работах сотрудников кафедры химии КГПУ им. В. П. Астафьева [61, 62] синтезирована серия актив-

ных нафтотриазолоксидов (7) на основе 2^-амино-3-хлор-1,4-нафтохинонов (4) (рис. 2Б). Оксимирование нафтотриазолоксидов (7) с последующим ацилирова-нием полученных оксимов (8) приводит к продуктам, обладающим высокой цитотоксичностью в субмикро-молярных концентрациях по отношению к линиям опухолевых клеток человека: НСТ116 (аденокарцино-ма толстой кишки), MCF7 (аденокарцинома молочной железы), К562 (хронический миелоидный лейкоз) при меньшем повреждении неопухолевых фибробластов (табл 1).

Таблица 1

Цитотоксическая активность 1^-4,9-диоксо-1Н-нафто[2,3-d][1,2,3]триазол-2-оксидов (7а-в), оксимов 8а-в и ацилоксимов 9а-е в отношении раковых клеточных линий человека

Соединение HCT116 MCF7 K562 Неопухолевые фибробласты

7a 0.3 + 0.03* 0.1 + 0.02 5.2 + 0.2 2.3 + 0.1

76 0.6 + 0.04 0.3 + 0.03 1.15 + 0.05 1.1 + 0.05

7в 0.1 + 0.02 0.1 + 0.02 0.3 + 0.03 0.4 + 0.03

8a 0.7 + 0.04 2.2 + 0.1 7.85 + 0.3 4.4 + 0.2

86 1.2 + 0.05 2.5 + 0.1 10.2 + 0.3 2.9 + 0.1

8в 0.1 + 0.02 4.3 + 0.2 >12.5 2.6 + 0.1

9a 0.1 + 0.02 0.8 + 0.04 >12.5 11.2 + 0.3

96 1.4 + 0.05 1.8 + 0.05 >12.5 10.3 + 0.3

9в 0.1 + 0.02 2.0 + 0.1 10.4 + 0.3 10.9 + 0.3

9г 0.7 + 0.04 0.9 + 0.04 >12.5 7.6 + 0.3

9д 0.8 + 0.04 4.7 + 0.2 >12.5 4.5 + 0.2

9е 0.4 + 0.03 3.6 + 0.2 >12.5 >12.5

Примечание: *1С50 (^М), значения определены путем МТТ-теста после 72 часовой выдержки клеток.

Недавно нами было установлено, что оксимы 1,4-на-фтохинонов, содержащих аминогруппы в положениях 2 или 3 также проявляют выраженную цитотоксиче-скую активность. Синтетические подходы к оксимам 1,4-нафтохинонов и их ацилпроизводным показаны на рисунке 3.

Рисунок 3. Синтез 2-Я-аминонафтохинон-4-оксимов (11), 2-Я-аминонафтохинон-1-оксимов (14) и их ацилирование.

Учитывая высокую цитотоксичность оксимов и их производных, предполагается изучение молекулярных механизмов и доклинические исследования в качестве лекарственных «кандидатов».

Литература

1. Матюшин АА, Хугаева ОВ, Барышникова МА, Краснюк ИИ, Барышников АЮ. Получение и изучение анти-CDlQ иммунолипосом митоксантро-на in vitro. Российский биотерапевтический журнал. 2014;3(13):15-24.

2. Iribarra J, Vasquez D, Theoduloz C, Benites J, Rios D, Valderrama JA. Synthesis and Antitumor Evaluation of 6-Aryl-substituted benzo[j]phenanthridine- and Benzo[g] pyrimido[4,5-c]isoquinolinequinones. Molecules. 2012; (17):11616-29. DOI:1Q.339Q/molecules171Q11616.

3. Varadwaj P, Misra K, Sharma A, Kumar R. Mito-xantrone: an agent with promises for anticancer therapies. Electronic Journal of Biology. 2010;6(2):36-42.

4. Khan SN, Yennamalli R, Subbarao N, Khan AU. Mitoxantrone Induced Impediment of Histone Acetylation and Structural Flexibility of the Protein. Cell Biochemistry and Biophysics. 2011;(60): 209-18. DOI: 10.1007/s12013-010-9141-9.

5. Kalantaryan V, Hakobyan S, Ghazaryan R, Martirosyan R. Interaction of Anticancer drug Doxorubicin with Tumor DNA Irradiated by Nonionizing Millimeter Electromagnetic Waves. American Journal of Medical and Biological Research. 2016;4(4):73-7. D0I:10.12691/ ajmbr-4-4-2.

6. Bazikov IA, Chekrygina EV, Klimanovich IV, Malcev AN. Development of a pharmacetical anticancer gel based on doxorubicin and silicone nanotechnology. Medical News of North Caucasus. 2015;10(2):163-66. DOI: 10.14300/mnnc.2015.10038.

7. Ray AS. Mitomycin C: a useful anticancer drug. PharmaTutor. 2014; 2(11):56-58.

8. Snodgrass RG, Collier АС, Coon AE, Pritsos CA. Mitomycin C inhibits ribosomal RNA: a novel cytotoxic mechanism for bioreductive drugs. The Journal of Biological Chemistry. 2010;285(25):19068-75. DOI: 10.1074/jbc. M109.040477.

9. Soedjak H, Hajdu J, Raffetto JD, Cano R, BL Bales, Prasad LS, Kispert LD. The structure of streptonigrin semiquinone in solution. Biochimica et Biophysica Acta. 1997;(1335):73-90.

10. Jouyan N, Mozdarani H, Shokrgozar MA, Farahat V, Saffari B. Chemosensitivity of Hybridoma Cell Lines to Actinomycin D and Bleomycin Sulfate Compared to Non-hybridoma Cell Lines. Electronic Journal of Biology. 2013;9Ц):8-14.

11. Князев РА, Трифонова НВ, Колпаков АР, Поляков ЛМ. Исследование способности аполипопроте-ина А-I в комплексе с актиномицином Д оказывать

кардиотоксическое действие на изолированное сердце крысы. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2016;20(4):88-95. DOI: 10.21688-1681-3472-2016-4-88-95.

12. Bhattacharya В, Mukherjee S. Cancer Therapy Using Antibiotics. Journal of Cancer Therapy. 2015;(6):849-58. DOI: 10.4236/jct.2015.610093.

13. Shen B, Hutchinson CR. Tetracenomycin F1 monooxygenase: oxidation of a naphthacenequinone in the biosynthesis of tetracenomycin C in Streptomyces glaucescens. Biochemistry. 1993;(32):6656-63.

14. Адинарайана Г, Венкатешан МР, Бапирайю ВВСНК, Суйятха П, Премкумар Я, Эллайях П, Цеек А. Цитотоксические соединения из морского актиноми-цета Streptomyces corchorusii AUBN1/7. Биоорганическая химия. 2006;32(3):328-34.

15. Мавров ГИ. Тетрациклиновые антибиотики в лечении больных с хламидийными инфекциями: как выбрать оптимальный препарат. Украинский журнал дерматологии и венерология. 2007;(1):81-4.

16. Кузнецова СМ, Сазыкин ЮО. К 80-летию со дня рождения С.М. Навашина. Клиническая микробиология и антимикробная химиотерапия. 2004;6(3):214-17.

17. Аравийская ЕР, Соколовский ЕВ. Системная антибиотикотерапия акне: некоторые дискуссионные вопросы. Фармакотерапия в дерматовенерологии. 2013;(6):117-21.

18. Rocha АВ, Lopes RM, Schwartsmann G. Natural products in anticancer therapy. Current Opinion in Pharmacology 2001;1(4):364-69. DOI: 10.1016/S1471-4892(01)00063-7.

19. Гулий ОИ, Бунин ВД, Ларионова ОС, Жничкова ЕГ, Балко АБ, Игнатов ОВ. Изменение электрофизических свойств клеток Escherichia coli при действии ле-вомицетина и тетрациклина. Антибиотики и химиотерапия. 2016;61(1-2):3-8.

20. Желдакова РА. Механизмы биосинтеза антибиотиков и их действие на клетки микроорганизмов. Минск: БГУ; 2004. 111 с.

21. Козлов РС, Голуб АВ. Место доксициклина в современной клинической практике. Медицинский совет. 2014;(9):118-24.

22. Куркин ВА, Авдеева ЕВ, Петрухина ИК, Шмыга-рева АА, Агапов АИ, Ежков ВН. Актуальные аспекты стандартизации лекарственного растительного сырья, содержащего антраценпроизводные, и слабительных препаратов на их основе. Фундаментальные исследования. 2015(2):1424-31.

23. Кропачева ТН, Леконцева АА, Корнев ВИ. Электрохимия комплекса меди(П) с ализарином в неводном растворе. Вестник Удмуртского университета. 2010;(2):48-53.

24. Куркин ВА, Шмыгарева АА. Фотохимическое исследование коры крушины ломкой. Медицинский альманах. 2012;(1):218-20.

25. Правдивцева ОЕ, Куркин ВА, Авдеева ЕВ, Кур-кина АВ, Шмыгарева АА, Агапов АИ, Кулагин ОЛ. Актуальные вопросы стандартизации антраценсодер-жащих видов лекарственного растительного сырья, включенных в Государственную фармакопею Российской Федерации. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016;(12):272-76.

26. Ma J, Yang J, Wang C, Zhang N, Dong Y, Wang C, Wang Y, Lin X. Emodin Augments Cisplatin Cytotoxicity in Platinum-Resistant Ovarian Cancer Cells via ROS-Dependent MRP1 Downregulation. BioMed Research International. 2014;2014;(107671):1-10. DOI: 10.1155/2014/107671.

27. Pecere T, Gazzola MV, Mucignat C, Parolin C, Vecchia FD, Cavaggioni A, Basso G, Diaspro A, Salvato B, Carli M, Palu G. Aloe-emodin Is a New Type of Anticancer Agent with Selective Activity against Neuroectodermal Tumors. Cancer Research. 2000;(60):2800-04.

28. Оленников ДН, Зилфикаров ИН, Ибрагимов ТА. Исследование химического состава алоэ древовидного (aloe arborescens mill). Химия растительного сырья. 2010;(3):77-82.

29. Оленников ДН, Зилфикаров ИН, Торопова АА, Ибрагимов ТА. химический состав сока каллизии душистой (callisia fragrans ) и его антиоксидантная активность (in vitro). Химия растительного сырья. 2008;(4):95-100.

30. Mueller SO, Stopper H, Dekant W. Biotransformation of the anthraquinones emodin and chrysophanol by cytochrome p450 enzymes. Drug Metabolism and Disposition. 1998;26(6):540-46.

31. Umadevi D, Uma C. Emodin mediated down regulation of matrix metalloproteinases (MMPs) in SNP treated colon cancer cells. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2011;2(2):869-76.

32. Mukherjee S, Dasgupta SB. Old wine in a new bottle: harnessing the therapeutic properties of emodin derivatives. Journal of Biomedical Engineering and Medical Devices. 2015;1(1):101-10.

33. Yordanova A, Koprinarova M. Is aloe-emodin a novel anticancer drug? Trakia Journal of Sciences. 2014;12(1):92-95.

34. Ahirwar K, Jain SK. Aloe-emodin novel anticancer herbal drug. International Journal of Phytomedicine. 2011;(3):27-31.

35. Дёгтев МИ, Фотин ВВ, Дудукалов НВ, Попова ОН. Закономерности комплексообразования высокозарядных ионов металлов с аминометилированными производными ализарина. Вестник пермского университета. 2012;2(6):24-41.

36. Кропачева ТН, Коротаев АГ. Электрохимическое восстановление гидроксизамещенных антрахинонов. Вестник удмуртского университета. 2005;(8):99-110.

37. Файн ВЯ, Зайцев БЕ, Рябов МА. Новый этап развития химии антрахинонов и строение ализарина. Журнал органической химии. 2012;48(3):381-87.

38. Badria FA, Ibrahim AS. Evaluation of natural anthracene-derived compounds as antimitotic аgents. Drug Discoveries and Therapeutics. 2013;7(2):84-9. DOI: 10.5582/ddt.2013.v7.2.84.

39. Augustin E, Wheatley DN, Lamb J, Konopa J. Imidazoacridinones arrest cell-cycle progression in the G2 phase of L1210 cells. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 1996;(38): 39-44.

40. Ильвес АГ, Прахова ЛН, Заволоков ИГ, Столяров ИД, Тотолян НА. Эффективность и безопасность применения митоксантрона при рассеянном склерозе. Краткий обзор литературы и описание клинического случая вторичной лейкемии. Неврологический журнал. 2013;(2):37-41.

41. Хугаева ОВ, Яворская НП, Голубева ИС, Кортава МА, Соколова ДВ, Тазина ЕВ, Игнатьева ЕВ, Полоз-кова АП, Оборотова НА, Барышников АЮ, Краснюк ИИ. Сравнительное изучение противоопухолевой активности различных лекарственных форм миток-сантрона. Российский биотерапевтический журнал. 2010;9(3):51-4.

42. Шевцова ЕК, Щекотихин АЕ, Деженкова ЛГ, Штиль АА, Травень ВФ. Поиск цитотоксических производных в ряду антра[2,3-Ь]фуран-5,10-диона. Успехи в химии и химической технологии. 2007;21(6):90-2.

43. Shchekotikhin AE, Shtil AA, Luzikov YN, Bobrysheva TV, Buyanov VN, Preobrazhenskaya MN. 3-Aminomethyl derivatives of 4,11-dihydroxynap-htho[2,3-f]indole-5,10-dione for circumvention of anticancer drug resistance. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2005;(13): 2285-2291.

44. Kizek R, Adam V, Hrabeta J, Eckschlager T, Smutny S, Burda JV, Frei E, Stiborova M. Anthracyclines and ellipticines as DNA-damaging anticancer drugs: Recent advances. Pharmacology and Therapeutics. 2012;(133):26-39.

45. Артамонова ЕВ. Место пегилированного липо-сомального доксорубицина в терапии метастатического рака молочной железы. Опухоли женской репродуктивной системы. 2016;12(2):35-45. DOI: 10.17650/ 1994-4098-2016-12-2-35-45.

46. Тевяшова АН. Создание пролекарств на основе антрациклиновых антибиотиков. Вестник МИТХТ. 2014;9(6):11-25.

47. Лендина ИЮ, Змачинский ВА, Цвирко ДГ, Сальников КВ, Искров ИА. Переносимость терапии острого миелоидного лейкоза высокими дозами антраци-клинов и цитарабина. Здравоохранение. 2015;(6):52-6.

48. Styczynski J, Wysocki M, Debski R, Kurylak A, Balwierz W, Rokicka-Milewska R, Matysiak M, Balcerska A, Kowalczyk J, Wachowiak J, Sonta-Jakimczyk D,

Chybicka A. The influence of intracellular idarubicin and daunorubicin levels on drug cytotoxicity in childhood acute leukemia. Acta Biochimica Polonica. 2002;49(1):99-107.

49. Kruger A, Wojnowski L. Cardiotoxicity of Ant -hracyclines - an Unsolved Problem. Medicine. 2006; 103(37):2393-7.

50. Хугаева ОВ, Кортава МА, Зангиева МТ, Игнатьева ЕВ, Барышников АЮ, Оборотова НА, Краснюк ИИ. Химико-фармацевтические исследования липо-сомальной формы митоксантрона. Российский биотерапевтический журнал. 2012;11(4):41-46.

51. Шуйкова КВ, Емелина ЕИ, Гендлин ГЕ, Сторо-жаков ГИ. Кардиотоксичность современных химио-терапевтических препаратов. Атмосфера. Новости кардиологии. 2012;(3):9-19.

52. Матяш МГ, Кравчук ТЛ, Высоцкая ВВ, Чернов ВИ, Гольдберг ВЕ. Индуцированная антрациклинами кардиотоксичность: механизмы развития и клинические проявления. Сибирский онкологический журнал. 2008;6(30):66-75.

53. Васюк ЮА, Школьник ЕЛ, Несветов ВВ, Школьник ЛД, Варлан ГВ, Пильщиков АВ. Антрациклино-вая кардиотоксичность: перспективы использования ивабрадина. Кардиосоматика. 2012;4(3):65-9.

54. Аникина ЛВ, Семаков АВ, Пухов СА, Афанасьева СВ, Клочков СГ. Сравнение цитотоксичности двух антрациклиновых антибиотиков в отношении нормальных и опухолевых линий клеток. Современные проблемы науки и образования. 2016;(2):11-18.

55. Lown JW, Chen HH, Plambeck JA. Diminished superoxide anion generation by reduced 5-imino-daunorubicin relative to daunorubicin and the relationship to cardiotoxicity of the anthracycline antitumor agents. Biochemical Pharmacology. 1979;28:2563-68.

56. Райков АО, Матюшин АА, Краснюк ИИ. Оптимизация метода получения липосомальной формы митоксантрона. Российский биотерапевтический журнал. 2014;13(4):73-8.

57. Tseng CH, Chen YL, Yang SH, Peng SI, Cheng CM, Han CH, Lin SR, Tzeng CC. Synthesis and antiproliferative evaluation of Certain iminonaphtho[2,3-b]furan derivatives. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2010; 18(14):5172-82. D0I:10.1016/j.bmc.2010.05.062.

58. Pollakis G, Goormaghtigh E, Ruysschaert JM. Role of the quinone structure in the mitochondrial damage induced by antitumor anthracyclines. FEBS letters. 1983; 155(2):267-72.

59. Shchekotikhin AE, Dezhenkova LG, Susova OY, Shtil AA, Glazunova VA, Preobrazhenskaya MN. Naphtho[2,3-f]indole-5,10-dione derived analogues of tryptamine, a new type of cytotoxic topo I inhibitors. Annals of Oncology. 2007;18(4):iv35.

60. Горностаев ЛМ. Прикладная химия хинонов и

хиноидных соединений. Красноярск: Краснояр. гос. пед. ун-т им. В.П. Астафьева; 2016. 114 с.

61. Пат. № 2545091 РФ. 1^-4,9-диоксо-Ш-нафто[2,3^][1,2,3]триазол-4-оксим-2-оксиды и их производные, обладающие цитотоксической активностью. / Штиль АА, Глазунова ВА, Лаврикова ТИ, Халявина ЮГ, Горностаев ЛМ // Заявитель и патентообладатель: ФБГУ «РОНЦ им. Н.Н. Блохина» РАМН, КГПУ им. В.П. Астафьева. Заявка № 2014110207/04 от 18.03.2014. Опубл. 27.03.2015. Бюл. № 9.

62. Shtil AA, Gornostaev LM, Tsvetkov VB, Markova AA, Lavrikova TI, Khalyavina YuG, Kuznetsova AS, Kaluzhny DN, Shunayev AV, Tsvetkova MV, Glazunova VA, Chernyshev VV The Oxime Derivatives of 1-R-1H-Naphtho[2.3-d][1.2.3]triazole-4.9-dione 2-oxides: Synthesis and Properties. Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 2017;17(14). DOI: 10.2174/1871520617666170 327112216.

References

1. Matyushin AA, Khugaeva OV, Baryshnikova MA, Krasnyuk II, Baryshnikov AYu. Preparation and study of anti-CD20 immunoliposomes of mitoxantrone in vitro. Russian Journal ofBiotherapy. 2014;3

2. Iribarra J, Vasquez D, Theoduloz C, Benites J, Rios D, Valderrama JA. Synthesis and Antitumor Evaluation of 6-Aryl-substituted benzo[j]phenanthridine- and Benzo[g]pyrimido[4,5-c]isoquinolinequinones. Molecules. 2012;(17):11616-29. DOI:10.3390/molecules171011616.

3. Varadwaj P, Misra K, Sharma A, Kumar R. Mitoxantrone: an agent with promises for anticancer therapies. Electronic Journal of Biology. 2010;6(2):36-42.

4. Khan SN, Yennamalli R, Subbarao N, Khan AU. Mitoxantrone Induced Impediment of Histone Acetylation and Structural Flexibility of the Protein. Cell Biochemistry and Biophysics. 2011;(60): 209-18. DOI: 10.1007/s12013-010-9141-9.

5. Kalantaryan V, Hakobyan S, Ghazaryan R, Martirosyan R. Interaction of Anticancer drug Doxorubicin with Tumor DNA Irradiated by Nonionizing Millimeter Electromagnetic Waves. American Journal of Medical and Biological Research. 2016;4(4):73-7. DOI:10.12691/ajmbr-4-4-2.

6. Bazikov IA, Chekrygina EV, Klimanovich IV, Malcev AN. Development of a pharmacetical anticancer gel based on doxorubicin and silicone nanotechnology. Medical News of North Caucasus. 2015;10(2):163-66. DOI: 10.14300/ mnnc.2015.10038.

7. Ray AS. Mitomycin C: a useful anticancer drug. PharmaTutor. 2014; 2(11):56-58.

8. Snodgrass RG, Collier АЦ Coon AE, Pritsos CA. Mitomycin C inhibits ribosomal RNA: a novel cytotoxic mechanism for bioreductive drugs. The Journal of Biological Chemistry. 2010;285(25):19068-75. DOI: 10.1074/jbc. M109.040477.

9. Soedjak H, Hajdu J, Raffetto JD, Cano R, BL Bales,

Prasad LS, Kispert LD. The structure of streptonigrin semiquinone in solution. Biochimica et Biophysica Acta. 1997;(1335):73-90.

10. Jouyan N, Mozdarani H, Shokrgozar MA, Farahat V, Saffari B. Chemosensitivity of Hybridoma Cell Lines to Actinomycin D and Bleomycin Sulfate Compared to Non-hybridoma Cell Lines. Electronic Journal of Biology. 2013;9(l):8-14.

11. Knyazev RA, Trifonova NV, Kolpakov AR, Polyakov LM. Investigation of the ability of apolipoprotein A-I in the complex with actinomycin D to have cardiotoxic effect on an isolated rat heart. Circulation Pathology and Cardiac Surgery. 2016;20

12. Bhattacharya B, Mukherjee S. Cancer Therapy Using Antibiotics. Journal of Cancer Therapy. 2015;(6):849-58. DOI: 10.4236/jct.2015.610093.

13. Shen B, Hutchinson CR. Tetracenomycin F1 monooxygenase: oxidation of a naphthacenequinone in the biosynthesis of tetracenomycin C in Streptomyces glaucescens. Biochemistry. 1993;(32):6656-63.

14. Adinarayana G, Venkateshan MP, Bapiryayu VVSNK, Suyatkha P, Premkumar I, Ellaiah P, Tseek A. Cytotoxic compounds from the sea actinomycete Streptomyces corchorusii AUBN1/7. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2006;32

15. Mavrov GI. Tetracycline antibiotics in the treatment of patients with chlamydial infections: how to choose the optimal drug. Ukraine Journal of Dermatology and Venerology. 2007;

16. Kuznetsova SM, Sazykin YuO. To the 80th anniversary of the birth of S.M. Navashin. Clinical Microbiology and Antimicrobial Chemotherapy. 2004;6

17. Araviyskaya EP, Sokolovsky EV. Systemic antibiotic therapy of acne: some discussion questions. Pharmacotherapy in Dermatovenerology. 2013;

18. Rocha AB, Lopes RM, Schwartsmann G. Natural products in anticancer therapy. Current Opinion in Pharmacology 2001;1(4):364-69. DOI: 10.1016/S1471-4892(01)00063-7.

19. Guliy OI, Bunin VD, Larionova OS, Zhnichkova EG, Balco AB, Ignatov OV. Changes in the electrophysical properties of Escherichia coli cells under the action of levomycetin and tetracycline. Antibiotics and Chemotherapy. 2016;61

20. Zheldakova RA. Mechanisms of antibiotics biosynthesis and its effect on cells of microorganisms. Minsk: BSU; 2004. 111 p.

21. Kozlov RS, Golub AV. The place of doxycycline in current clinical practice. Meditsinsky Sovet. 2014;

22. Kurkin VA, Avdeeva EB, Petrukhina IK, Shmygareva AA, Agapov AI, Yezhkov VN. Actual aspects of

standardization of herbal raw materials containing anthracene derivatives, and laxatives on its basis. Fundamental Research. 2015

23. Kropacheva TN, Lekontseva AA, Kornev VI. Electrochemistry of the copper complex

24. Kurkin VA, Shmygareva AA. Photochemical study of the buckthorn bark fragile. Medical Almanac. 2012;

25. Pravdivtseva OE, Kurkin VA, Avdeeva EB, Kurkina AV, Shmygareva AA, Agapov AI, Kulagin OL. Actual issues of standardization of anthracene-containing species of medicinal plant raw materials included in the State Pharmacopoeia of the Russian Federation. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2016;

26. Ma J, Yang J, Wang C, Zhang N, Dong Y, Wang C, Wang Y, Lin X. Emodin Augments Cisplatin Cytotoxicity in Platinum-Resistant Ovarian Cancer Cells via ROS-Dependent MRP1 Downregulation. BioMed Research International. 2014;2014;(107671):1-10. DOI: 10.1155/2014/107671.

27. Pecere T, Gazzola MV, Mucignat C, Parolin C, Vecchia FD, Cavaggioni A, Basso G, Diaspro A, Salvato B, Carli M, Palu G. Aloe-emodin Is a New Type of Anticancer Agent with Selective Activity against Neuroectodermal Tumors. Cancer Research. 2000;(60): 2800-04.

28. Olennikov DN, Zilfikarov IN, Ibragimov TA. Study of the chemical composition of aloe arborescens mill. Chemistry of Plant Raw Materials. 2010;

29. Olennikov DN, Zilfikarov IN, Toropova AA, Ibragimov TA. Chemical composition of the juice of callisia fragrans wood and its antioxidant activity

30. Mueller SO, Stopper H, Dekant W. Biotransformation of the anthraquinones emodin and chrysophanol by cytochrome p450 enzymes. Drug Metabolism and Disposition. 1998;26(6):540-46.

31. Umadevi D, Uma C. Emo din mediated down regulation of matrix metalloproteinases (MMPs) in SNP treated colon cancer cells. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2011;2(2):869-76.

32. Mukherjee S, Dasgupta SB. Old wine in a new bottle: harnessing the therapeutic properties of emodin derivatives. Journal of Biomedical Engineering and Medical Devices. 2015;1(1):101-10.

33. Yordanova A, Koprinarova M. Is aloe-emodin a novel anticancer drug? Trakia Journal of Sciences. 2014;12(1):92-95.

34. Ahirwar K, Jain SK. Aloe-emodin novel anticancer herbal drug. International Journal of Phytomedicine. 2011;(3):27-31.

35. Dyogtev MI, Fotin VV, Dudukalov NV, Popova ON. Regularities of complexation of high-charge metal ions with aminomethylated alizarin derivatives. Bulletin of Perm University. 2012;2

36. Kropacheva TN, Korotaev AG. Electrochemical reduction of hydroxy-substituted anthraquinones. The Bulletin of the Udmurt University. 2005;

37. Fain VYa, Zaitsev BE, Ryabov MA. A new stage in the development of the chemistry of anthraquinones and the structure of alizarin. Zhurnal Organicheskoy Khimii. 2012;48

38. Badria FA, Ibrahim AS. Evaluation of natural anthracene-derived compounds as antimitotic agents. Drug Discoveries and Therapeutics. 2013;7(2):84-9. DOI: 10.5582/ddt.2013.v7.2.84.

39. Augustin E, Wheatley DN, Lamb J, Konopa J. Imidazoacridinones arrest cell-cycle progression in the G2 phase of L1210 cells. Cancer Chemotherapy and Pharmacology. 1996;(38): 39-44.

40. Il'ves AG, Prakhova LN, Zavolokov IG, Stolyarov ID, Totolyan NA. Efficacy and safety of mitoxantrone use in multiple sclerosis. Brief review of the literature and description of the clinical case of secondary leukemia. The Neurological Journal. 2013;

41. Khugaeva OV, Yavorskaya NP, Golubeva IS, Kortava MA, Sokolova DV, Tazina EB, Ignatieva EB, Polozkova AP, Oborotova NA, Baryshnikov AYu, Krasnyuk II. Comparative study of the antitumor activity of various medicinal forms of mitoxantrone. Russian Journal of Biotherapy. 2010;9

42. Shevtsova EK, Shchekotikhin AE, Dezhenkova LG, Shtil' AA, Traven' VF. Search for cytotoxic derivatives in the anthra [2,3-b] furan-5,10-dione series. Uspekhi v khimii i khimicheskie tekhnologii. 2007;21

43. Shchekotikhin AE, Shtil AA, Luzikov YN, Bobrysheva TV, Buyanov VN, Preobrazhenskaya MN. 3-Aminomethyl derivatives of 4,11-dihydroxy-naphtho[2,3-f]indole-5,10-dione for circumvention of anticancer drug resistance. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2005;(13): 2285-2291.

44. Kizek R, Adam V, Hrabeta J, Eckschlager T, Smutny S, Burda JV, Frei E, Stiborova M. Anthracyclines and ellipticines as DNA-damaging anticancer drugs: Recent advances. Pharmacology and Therapeutics. 2012;(133):26-39.

45. Artamonova EV. Place of pegylated liposomal doxorubicin in the therapy of metastatic breast cancer. Tumors of Female Reproductive System. 2016;12

46. Tevyashova AN. Creation of prodrugs based on anthracycline antibiotics. Vestnik MITHT. 2014;9

47. Lendina IYu, Zmachinsky VA, Tsvirko DG, Sal'nikov

KV, Iskrov IA. Tolerability of therapy of acute myeloid leukemia with high doses of anthracyclines and cytarabine. Health Care. 2015;

48. Styczynski J, Wysocki M, Debski R, Kurylak A, Balwierz W, Rokicka-Milewska R, Matysiak M, Balcerska A, Kowalczyk J, Wachowiak J, Sonta-Jakimczyk D, Chybicka A. The influence of intracellular idarubicin and daunorubicin levels on drug cytotoxicity in childhood acute leukemia. Acta Biochimica Polonica. 2002;49(1):99-107.

49. Kruger A, Wojnowski L. Cardiotoxicity of Anth-racyclines - an Unsolved Problem. Medicine. 2006;103(37): 2393-7.

50. Khugaeva OV, Kortava MA, Zangieva MT, Ignatieva EV, Baryshnikov AYu, Oborotova NA, Krasnyuk II. Chemico-pharmaceutical studies of the liposomal form of mitoxantrone. Russian Journal of Biotherapy. 2012;11

51. Shuikova KV, Emelina EI, Gendlin GE, Storozhakov GI. Cardiotoxicity of modern chemotherapeutic drugs. Atmosphera. Novosti kardiologii. 2012;

52. Matyash MG, Kravchuk TL, Vysotskaya VV, Chernov VI, Gol'dberg BE. Anthracycline-induced cardiotoxicity: mechanisms of development and clinical manifestations. Siberian Journal of Oncology. 2008;6

53. Vasiuk YuA., Shkolnik EL, Nesvetov VV, Shkolnik LD, Varlan GV, Piltshikov AB. Anthracycline cardiotoxicity: prospects for ivabradine use. Cardiosomatics. 2012;4

54. Anikina LV, Semakov AV, Pukhov SA, Afanasyeva SV, Klochkov SG. Comparison of the cytotoxicity of two anthracycline antibiotics against normal and tumor cell lines. Modern Problems of Science and Education. 2016;2:11-18.

55. Lown JW, Chen HH, Plambeck JA. Diminished superoxide anion generation by reduced 5-imi-nodaunorubicin relative to daunorubicin and the relationship to cardiotoxicity of the anthracycline antitumor agents. Biochemical Pharmacology. 1979;28:2563-68.

56. Raikov AO, Matyushin AA, Krasnyuk II. Optimization of the method for obtaining the liposomal form of mitoxantrone. Russian Journal of Biotherapy. 2014;13

57. Tseng CH, Chen YL, Yang SH, Peng SI, Cheng CM, Han CH, Lin SR, Tzeng CC. Synthesis and antiproliferative evaluationofcertain Iminonaphtho[2,3-b]furan derivatives. Bioorganic and Medicinal Chemistry. 2010;18(14):5172-82. DOI:10.1016/j.bmc.2010.05.062.

58. Pollakis G, Goormaghtigh E, Ruysschaert JM. Role of the quinone structure in the mitochondrial damage induced by antitumor anthracyclines. FEBS letters. 1983;155(2):267-72.

59. Shchekotikhin AE, Dezhenkova LG, Susova OY, Shtil AA, Glazunova VA, Preobrazhenskaya MN. Naphtho[2,3-f]

indole-5,10-dione derived analogues of tryptamine, a new type of cytotoxic topo I inhibitors. Annals of Oncology. 2007;18(4):iv35.

60. Gornostayev LM. Applied chemistry of quinones and quinoid compounds. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk. gos. ped. Un-t im. V.P. Astafieva;2016.114 p. (In Russian).

61. Patent № 2545091 RU. 1-R-4,9-dioxo-1H-naphtho[2,3-d] [1,2,3]triazole-4-oxime-2-oxides and its derivatives possessing cytotoxic activity / Shtil' AA, Glazunova VA, Lavrikova TI, Khalyavina YuG, Gornostaev LM // Applicant and patent owner: N. N. Blokhin Russian Cancer Research Center, V.P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University. Appl. № 2014110207/04 от 18.03.2014. Publ. 27.03.2015. Bull. № 9.

62. Shtil AA, Gornostaev LM, Tsvetkov VB, Markova AA, Lavrikova TI, Khalyavina YuG, Kuznetsova AS, Kaluzhny DN, Shunayev AV, Tsvetkova MV, Glazunova VA, Chernyshev VV The Oxime Derivatives of 1-R-1H-Naphtho[2.3-d][1.2.3]triazole-4.9-dione 2-oxides: Synthesis and Properties. Anti-Cancer Agents in Medicinal Chemistry. 2017;17(14). DOI: 10.2174/187152061766617

0327112216.

Сведения об авторах

Горностаев Леонид Михайлович, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)565393; e-mail gornostaev@kspu.ru

Арнольд Елена Владимировна, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)565393; e-mail arnold@kspu.ru

Лаврикова Татьяна Ильинична, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)565393; e-mail lavrikova@kspu.ru

Руковец Татьяна Анатольевна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)280769; e-mail tatyana_xim@mail.ru

Талдыкина Дарья Сергеевна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)565393; e-mail darya.taldykina@yandex.ru

Халявина Юлия Геннадьевна, Красноярский государственный педагогический университет им. В.П. Астафьева; адрес: Российская Федерация, 660049, г. Красноярск, ул. А. Лебедевой, д. 89; тел.: +7(3912)565393; e-mail khalyavina@kspu.ru

Штиль Александр Альбертович, Российский онкологический научный центр им. Н. Н. Блохина, Российская Федерация, 115478, г. Москва, ул. Каширское шоссе, д. 23;

тел.: +7(499)6127834; e-mail shtilaa@yahoo.com

Author information

Leonid M. Gornostaev, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660022; V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)565393; e-mail gornostaev@kspu.ru

Elena V. Arnold, V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)56593; e-mail arnold@kspu.ru Tatiana I. Lavrikova, V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)565393; e-mail: lavrikova@kspu.ru

Tatyana A. Rukovets, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660022; V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)280769 email: tatyana_xim@mail.ru

Daria S. Taldykina, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660022; V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)565393; e-mail: darya.taldykina@yandex.ru

Yuliya G. Khalyavina, V. P. Astafiev Krasnoyarsk State Pedagogical University; Address: 89, А. Lebedevoy Str., Krasnoyarsk, Russian Federation 660049; Phone: +7(3912)565393; e-mail: khalyavina@kspu.ru

Alexander A. Shtil, N. N. Blokhin Russian Cancer Research Center; Address: 24, Kashirskoye shosse, Moscow, Russian Federation 115478; Phone: +7(499)6127834; e-mail:shtilaa@yahoo.com

Поступила 29.04.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

© EBERT А. D., ЦХАЙ В. Б., DAVID М., МАГАЛОВ И. С., ПАШОВ А. И., МАКАРЕНКО Т. А., НИКИФОРОВА Д. Е. УДК [618.145-018-092+618.14-006.36]-08:615.332 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-31-39

АКТИВНО ДЕЙСТВУЮЩЕЕ ВЕЩЕСТВО ИЗ ЗЕЛЁНОГО ЧАЯ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ЭНДОМЕТРИОЗА И МИОМЫ МАТКИ. ВЗГЛЯД НА ПРОБЛЕМУ НЕМЕЦКИХ И РОССИЙСКИХ СПЕЦИАЛИСТОВ

А. D. Ebert1, В. Б. Цхай2,М. David 3,И. С. Магалов 4,А. И. Пашов 5,Т. А. Макаренко 2,Д. Е. Никифорова 2 'Клиника женского здоровья, гинекологии и акушерства проф. Эберта, Берлин 10787, Германия

2Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно Ясенецкого, Красноярск 660022, Российская Федерация 3Университетская клиника Шарите, Берлин 13353, Германия "•Азербайджанский медицинский университет, Баку АZ1022, Азербайджан

5 Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта, Калининград 236016, Российская Федерация

Цель исследования. На основании проведения литературного обзора осветить существующие пути лечения миомы матки и эндометриоза и определить возможность применения Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) в лечении данных заболеваний.

Материал и методы. На основании литературного обзора обосновано применение EGCG в лечении миомы матки и эндометриоза как альтернативного, эффективного и доступного лекарственного средства с позиции его действия на патогенез развития данных патологий. Результаты. При проведении исследований in-vivo с применением EGCG установлено, что развитие эндометриоза может быть приостановлено за счет антипролиферативного эффекта и ингибирования ангиогенеза, так же имеется достоверно значимое уменьшение размеров миомы матки в сравнении с группой плацебо.

Заключение. Таким образом, использование EGCG в лечении пациенток с эндометриозом и миомой матки может стать перспективной терапией в силу высокой индукции апоптоза, а также экономической доступности препарата.

Ключевые слова: эндометриоз, миома матки, эпигаллокатехин-3-галлат, медикаментозное лечение, ангиогенез, апоптоз.

Для цитирования: Ebert AD, Цхай ВБ, David М, Магалов ИС, Пашов АИ, Макаренко ТА, Никифорова ДЕ. Активно действующее вещество из зеленого чая для лечения эндометриоза и миомы матки. Взгляд на проблему немецких и российских специалистов. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 31-39. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-31-39

ACTIVELY WORKING SUBSTANCE FROM THE GREEN TEA FOR THE TREATMENT OF ENDOMETRIOSIS AND UTERINE FIBROIDS. VIEW ON THE PROBLEM OF GERMAN AND RUSSIAN EXPERTS

A. D. Ebert1, V. B. Tskhai2, M. David3, I. S. Magalov4, A. I. Pashov5, T. A. Makarenko2, D. E. Nikiforova 2

'Prof. Ebert's Practice for Women's Health, Gynecology and Obstetrics, Berlin 10787, Germany

2Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk 660022, Russian Federation

3University hospital charité Berlin, Berlin 10115, Germany

"Azerbaijan Medical University, Baku AZ1022, Azerbaijan

5Baltic Federal University named after Immanuel Kant, Kaliningrad 236016, Russian Federation

The aim of the research. Based on the literature review, to represent the existing ways of treating uterine fibroids and endometriosis and determine the possibility of using Epigallocatechin-3-gallate (EGCG) in the treatment of these diseases.

Material and methods. Based on the literature review, the use of EGCG in the treatment of uterine fibroids and endometriosis as an alternative, effective and procurable drug with the position of its action on the pathogenesis of the these pathologies development was proved.

Results. In vivo studies using EGCG have been established that the development of endometriosis can be suspended due to the antiproliferative effect and the inhibition of angiogenesis, as well as there is a significant decrease in uterine fibroids in comparison with the placebo group.

The conclusion. Thus, the use of EGCG in the treatment of patients with endometriosis and uterine myoma can become the perspective therapy due to the high induction of apoptosis, as well as the economic accessibility of the drug.

Key words: endometriosis, uterine fibroids, Epigallocatechin-3-gallate, medication, angiogenesis, apoptosis.

Citation: Ebert AD, Tskhai VB, David M, Masalov IS, Pashov AI, Makarenko TA, Nikiforova DE. Actively working substance from the green tea for the treatment of endometriosis and uterine fibroids. View on the problem of German and Russian expert. Siberian Medical Review. 2017;(6): 31-39. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-31-39

Введение

Эндометриоз и миома матки являются самыми распространёнными гинекологическими заболеваниями [1, 2], причем многие авторы отмечают высокую частоту (до 85 %) сочетания этих болезней, нередко возникающих на фоне гиперплазии эндометрия [3, 4].

Все специалисты единодушны во мнении, что для успешного лечения эндометриоза и миомы матки необходима разработка плана долговременного ведения больных с целью получения максимального эффекта от проводимого лечения, профилактики рецидива и повторных оперативных вмешательств [5, 6 ,7].

Возможным (потенциальным) новым подходом к лечению этих двух заболеваний мог бы стать недорогостоящий и имеющий мало побочных эффектов эпи-галлокатехин-3 -галлат (EGCG), являющийся главным действующим веществом зелёного чая. Считается общепризнанным, что среди широкого спектра биологически важных компонентов чайного листа (витамины, аминокислоты, пектины, сахариды и др.) наибольшую ценность представляют катехины - полифенольные соединения, относящиеся к классу флавоноидов. Человеческий организм не вырабатывает флавоноиды, а получает их только с продуктами питания. Четыре известных катехина: эпикатехин и три его эфира с гал-лиевой кислотой - эпигаллокатехин-3-галлат, эпигал-локатехин, эпикатехин-3-галлат - составляют 30-42 % сухого веса свежего чайного листа [8, 9].

Допущенные страховой медицинской организацией варианты лечения эндометриоза в Германии включают в себя: оперативное лечение, медикаментозное лечение дидногестом и аналогами гонадотропин-ре-лизинг гормона (ГнРГ). Такие препараты, как комбинированные оральные контрацептивы (КОК) пролонгированного действия, так и гормональная вну-триматочная левоноргестрел-рилизинг-система или различные другие комбинации имеют частое применение, но не имеют официально зарегистрированных показаний (off-label) [10, 11, 12, 13].

Согласно стандартам, принятым в России, в настоящее время имеются прямые показания к лечению эндометриоза с использованием агонистов гонадо-тропин-рилизинг-гормона (аГн-РГ) или антагонистов Гн-РГ (антГн-РГ), и некоторыми прогестагенами, в частности, дидногестом. Также применяются комбинированные оральные контрацептивы (КОК), ингибиторы ароматазы, нестероидные противовоспалительные препараты (НПВС) [14,15].

За рубежом и в России операция была и до сих пор остается единственным методом лечения генитально-го эндометриоза. Она позволяет провести эксцизию или уничтожить морфологический субстрат эндоме-триоза с помощью разных видов энергий [10, 13, 15, 16].

Поскольку до сих пор не разработана универсальная медикаментозная терапия эндометриоза, на се-

годняшний день она является неспецифической и направлена, в основном, на уменьшение выраженности имеющихся симптомов, и подбирают ее индивидуально, исходя из характеристик и потребностей каждой пациентки [17, 18, 19].

Согласно последним рекомендациям Общества акушеров-гинекологов Канады (SOGC) и Европейского общества репродукции человека и эмбриологии ^ЖЕ), для лечения эндометриоза используют любую эффективную и безопасную терапию с целью купирования болевого синдрома, наступления беременности или менопаузы, улучшения качества жизни пациентки [20, 21]. Наиболее эффективным и правильно построенным вариантом лечения является комплексная патогенетическая терапия, при которой действие одного лечебного метода дополняется и усиливается действием других.

Разнообразные клинические симптомы, сопряженные с наличием миомы матки, отмечаются примерно у 25 % больных. При бессимптомном течении миомы матки, за исключением больших размеров опухолей, нет оснований для назначения лекарственных препаратов (уровень доказательности 1А) [22].

Спектр лечения симптоматической миомы матки состоит из проведения предоперационного лечения аналогами ГНРГ [23], терапии Улипристалом ацетатом [24, 25, 26, 27, 28], выполнения эмболизации маточных артерий (ЭМА) [29, 30, 31], использования ультразвуковой терапии и высокоинтенсивной фокусированной ультразвуковой абляции [32, 33], а также использования различных органосохраняющих и несохраняющих операционных методов [12, 34]. Медикаментозное лечение в Германии является весьма дорогостоящим, а во многих странах мира совсем недоступным, также как применение высокотехнологичных операционных и радиологических интервенционных методов лечения.

В России, согласно клиническим рекомендациям (протокол лечения), утвержденным Российским обществом акушеров-гинекологов и Министерством здравоохранения РФ, основными препаратами для медикаментозного лечения миомы матки являются агонисты аГн-РГ, улидристала ацетат, внутриматоч-ная левоноргестрел содержащая рилизинг-система (ЛНГ-ВМС), антагонисты прогестерона (мифепри-стон) [35].

Эпигаллокатехин-3-галлат в России официально зарегистрирован как биологически активная добавка (торговое название эпигаллат) и продается только в аптечной сети. Несмотря на то, что эпигаллат не является официально признанным лекарственным препаратом для лечения миомы матки, многие врачи гинекологи используют его (часто в сочетании с индол-3-карбинолом) с целью первичной профилак-

тики аденомиоза и миомы матки, а также вторичной профилактики рецидивов данных заболеваний после проведения хирургического вмешательства [36, 37].

Нам представляется, что было бы идеально, если бы существовали препараты, которые были бы свободны в продаже, при этом были бы недорогостоящими, с высокой эффективностью и минимальными побочными действиями. Новым потенциальным терапевтическим подходом в этом смысле мог бы стать эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), являющимся главным действующим веществом (катехином) зелёного чая [38, 39, 40].

Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) и эндометриоз

До настоящего времени было проведено множество клинических исследований in vitro (в пробирках) и in vivo (на живом организме). В ходе этих экспериментов на сепарированных стромальных и эпителиальных клетках эндометрия хомяков была выявлена способность EGCG подавлять Е2-стимулированную активацию, пролиферацию и VEGF-экспрессию [41]. Также были подтверждены на моделях у мышей анти-ангиогенные эффекты EGCG: развитие экспериментального эндометриоза может быть приостановлено, путём подавления VEGF-A и уменьшения плотности сосудов [42]. Кроме того, EGCG обладает способностью ингибирования не только ангиогенеза, но также VEGF-C и VEGFR-2-экспрессии и, таким образом, иметь возможность воздействия на различные сиг-нально-трансдукторные пути.

Тем временем, удалось получить пролекарство EGCG, которое улучшает биодоступность и эффективность EGCG в сравнении с EGCG в модели экспериментального эндометриоза у мышей [43].

Экспериментальные исследования, проведённые как на человеческих клеточных культурах, так и в экспериментальных моделях у мышей, подтвердили существенное снижение пролиферации клеток и уменьшение плотности сосудов, а также увеличивающийся апоптоз [44].

В другом экспериментальном исследовании было показано, что лечение с помощью EGCG значительно ингибирует клеточную пролиферацию, миграцию и инвазию эндометрия и эндометриоидных стромаль-ных клеток у больных с эндометриозом. Кроме того, при лечении EGCG значительно снизилась ТФР-^1-зависимое увеличение экспрессии мРНК маркера фиброза в очагах эндометриоза и эндометриоидных стромальных клеток. Эксперименты на животных показали, что EGCG предотвращает прогрессирование фиброза при эндометриозе. Таким образом, авторы считают, что Эпигаллокатехин-3-галлат является потенциальным кандидатом в качестве медикаментозного препарата для лечения и/или профилактики эндометриоза [45].

Результаты исследования, проведенного в США (Центр репродуктивной медицины, Кливленд), показали, что патологические признаки эндометрио-за создают порочный круг, в котором формируется окислительный стресс, что, в свою очередь, способствует имплантации эктопического эндометрия. В то же время, выработка большого количества активных форм кислорода в дальнейшем вызывает состояние окислительного стресса. Авторы исследования приводят доказательства в пользу ассоциации окислительного стресса и эндометриоза. В связи с этим на больных с эндометриозом было проведено исследование по эффективности антиоксидантных препаратов, которые применялись в составе комплексной терапии (витамины С и Е, мелатонин, резвератрол и эпигаллокатехин-3-галлат). Отмечен значительный положительный эффект всех рассмотренных антиок-сидантов, в том числе EGCG, у пациенток с эндоме-триозом [46].

В данное время ещё не существует качественных исследований, проведённых на человеке. Для реализации таких исследований может рассматриваться рандомизированное плацебо-контролируемое исследование или также метод с диеногестом - versus дие-ногест + EGCG продолжительностью шесть месяцев. По данным фактам, лечение должно проводиться с дозой не менее 600 мг/сут на протяжении не менее шести месяцев.

Эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) и миома матки

В отличие от эндометриоза у пациенток с симптом-ной миомой матки было проведено рандомизированное двойное слепое плацебо-контролируемое клиническое исследование эффективности и безопасности эпигаллокатехин-3-галлата [47]. Испытания были проведены на 33 женщинах с симптоматической миомой матки и размером узлов 2 см3, принимавших 800 мг экстракта зелёного чая (n = 22; EGCG 45 %), а также 800 мг плацебо (n = 17, коричневый рис) на протяжении четырёх месяцев. Предметом исследования являлись: объёмные показатели миоматозных узлов, симптомы и жалобы, качество жизни, связанное со здоровьем (HRQL), объем потери крови (мл/месяц), уровень гемоглобина в крови. В группе приёма плацебо выбыло шесть пациенток, принимавших участие в исследовании. Результаты экспериментов показали, что в группе приёма плацебо произошло увеличение размеров миомы матки (24,3 %), а в группе приёма активного препарата результаты показали уменьшение размеров миомы на 32,6 %. Этот же эффект наблюдался и при применении других современных методов лечения. Относительно тяжести симптомов заболевания было установлено, что у пациенток, принимавших EGCG отмечалось значительное улучшение в сравнении с пациентками из группы плацебо (32,4 %,

р = 0,0001). Одинаковые результаты были получены и для оценки HRQL (18,53 %, р = 0,01). Положительные эффекты в пользу EGCG в сравнении с плацебо наблюдались также в гематологических параметрах, частоте анемии, потери менструальной крови и уровне гемоглобина. По мнению авторов, уменьшение миомы матки в объёме объясняется индукцией апоптоза, в то время как противовоспалительные эффекты не имеют никакого отношения к главным действующим механизмам [47, 48 ,49, 50].

Заключение

Известно, что нарушения механизмов нормального клеточного роста и деления (клеточная пролиферации) лежат в основе патогенеза большого числа патологических пролиферативных процессов, в том числе эндометриоза и миомы матки, неблагоприятное развитие которых приводит к различным предопухоле-вым и опухолевым заболеваниям [8].

В последние годы зарубежные и российские ученые проводят интенсивные исследования эпигаллокатехин-3-галлата. Вещество обладает рядом интересных действующих механизмов, к примеру, способностью ингибировать клеточный цикл, анти-оксидантным действием, способностью индуцировать апоптоз, противовоспалительными и антипро-лиферативными действиями, модуляцией ангиогене-за, ингибированием метастазирования (через ММР, Т1МР-2, виментин), способностью влиять на экспрессию и функцию факторов роста и транскрипции также как и различных протеинкиназ [8, 9, 38, 39, 40].

Эпигаллат препятствует развитию гиперпластических процессов, блокируя передачу пролиферативных сигналов через рецепторы эпидермального фактора роста; блокирует деление клеток с патологической пролиферацией; индуцирует апоптоз клеток с аномально высокой пролиферативной активностью; тормозит патологический неоангиогенез, ингибируя активность факторов роста эндотелия сосудов и его рецепторов; тормозит процессы клеточной инвазии, ингибируя активность металлопротеиназ [8, 39, 40].

Применение EGCG в форме биологической активной добавки при эндометриозе, продаваемой в Германии без предъявления рецепта, нуждается в дальнейших клинических испытаниях, как это случается и при других комплементарных формах лечения [51]. В случае воспроизведения описанных результатов симптоматической миомы матки в более обширных исследованиях, применение EGCG было бы терапевтически, а также химиопрофилактически [52] надёжным, эффективным, недорогостоящим и пригодным для широкого использования (например, в странах «второго и третьего мира»).

В настоящее время в Германии и России эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG) имеется в продаже

в виде капсул, что обеспечивает пациенту соответствующий уровень действия препарата, который, к сожалению, не может быть достигнут только потреблением зелёного чая.

Литература

1. Stewart EA. Clinical practice. Uterine fibroids. The New England Journal of Medicine. 2015;(372):1646-55. D01:10.1056/nejmcp1411029.

2. Brown J, Farquhar C. Endometriosis: an overview of Cochrane Reviews. Cochrane Database systematic reviews. 2014;10(3):CD009590. D0I:10.1002/14651858. cd009590.pub2.

3. Ашрафян ЛА, Киселев ВИ. Опухоли репродуктивных органов (этиология и патогенез). М.: Изд-во Димитрейд График Групп; 2007.208c.

4. Сидорова ИС, Жолобова МН, Ведерникова НВ, Агеев МБ. Состояние шейки матки при сочетанной патологии матки (миома матки, аденомиоз, гиперплазия эндометрия). Российский вестник акушера-гинеколога. 2012;(3):55-7.

5. Fonseca MCM, Castro R, Machado M, Conte T, Girao MJBC. Uterine Artery Embolization and Surgical Methods for the Treatment of Symptomatic Uterine Leiomyomas: A Systemic Review and Meta-analysis Followed by Indirect Treatment Comparison. Clinical Therapeutics. 2017;39(7):1438-55. D0I:10.1016/j. clinthera.2017.05.346.

6. Faustino F, Martinho M, Reis J, Águas F. Update on medical treatment of uterine fibroids. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 2017;(216):61-8. D0I:10.1016/j.ejogrb.2017.06.047.

7. Carranza-Mamane B, Havelock J, Hemmings R. The management of uterine fibroids in women with otherwise unexplained infertility. Journal of Obstetrics and Gynaecology Canada. 2015;37(3):277-85. D0I:10.1016/s1701-2163(15)30318-2.

8. Киселев ВИ. Молекулярные механизмы патогенеза гиперпластических и диспластических заболеваний репродуктивной системы и пути их фармакологической коррекции. В кн: Прилепская ВН, ред. Патология шейки матки и генитальные инфекции. М.: МЕДпресс-информ; 2008:53-60.

9. Сидорова ИС, Коган ЕА, Унанян АЛ, Киселев ВИ, Муйжнек ЕЛ. Эпигаллат и репродуктивное здоровье. М.; 2007. 48с.

10. Ebert AD. Endometriose. Auflage, Frauenärztliche Taschenbücher, DeGruyter Verlag Berlin-New York; 2014.120.

11. Ulrich U, Buchweitz O, Greb R, Keckstein J, von Lef-fern I, Oppelt P, Renner SP, Sillem M, Stummvoll W, De Wilde RL, Schweppe KW; German and Austrian Societies for Obstetrics and Gynecology. National German Guideline (S2k): Guideline for the Diagnosis and Treatment of

Endometriosis: Long Version - AWMF Registry No. 015045. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2014;(74):1104-18.

12. Lindsay SF, Luciano DE, Luciano AA: Emerging therapy for endometriosis. Expert Opinion Emerging Drugs. 2015;(20):1-13. D0I:10.1517/14728214.2015.1051 966.

13. Halis G, Mechsner S, Ebert AD. The diagnosis and treatment of deep infiltrating endometriosis. Deutsches Árzteblatt international. 2010;(107):446-55. D0I:10.1055/s-0031-1292727.

14. Адамян ЛВ, Андреева ЕН. Роль современной гормонмодулирующей терапии в комплексном лечении генитального эндометриоза. Проблемы репродукции. 2011;(6):66-7.

15. Адамян Л В, Андреева ЕН, Аполихина ИА, Беженарь ВФ, Геворкян МА. Эндометриоз: диагностика, лечение и реабилитация. Федеральные клинические рекомендации по ведению больных. М.; 2013. 61c.

16. Ferraz Z, Nogueira-Martins N, Nogueira-Martins F. Adenomyosis: Back to the future? Facts, views and vision in ObGyn. 2017;9(1):15-20.

17. Huang HY. Medical treatment of endometriosis. Chang GungMedical Journal. 2008;31(5):431-40.

18. Goenka L, George M, Sen M. A peek into the drug development scenario of endometriosis - A systematic review. Biomedical Pharmacotherapy. 2017;(90):575-85. D0I:10.1016/j.biopha.2017.03.092.

19. Patel BG, Rudnicki M, Yu J, Shu Y, Taylor N. Progesterone resistance in endometriosis: origins, consequences and interventions. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandi-navica. 2017;96(6):623-32. D0I:10.1111/aogs.13156.

20. Dunselman GA, Vermeulen N, Becker C. ESHRE guideline: management of women with endometriosis. Human Reproduction. 2014;29(3):400-12. D0I:10.1093/ humrep/det457.

21. Diamond MP, Legro RS, Coutifaris C. Endometriosis and infertility: a committee opinion. Fertility and Sterility. 2012; 98(3): 591-98. D0I:10.1016/j.fertnstert.2012.05.031.

22. Benetti-Pinto CL, Rosa-E-Silva ACJS, Yela DA, Soares Júnior JM. Abnormal Uterine Bleeding. Revista Brasileira de Ginecologia e Obstetricia. 2017;39(7):358-68. D0I:10.1055/s-0037-1603807.

23. Zhang Y, Sun L, Guo Y, Cheng J, Wang Y, Fan S, Duan H. The impact of preoperative gonadotropin-releasing hormone agonist treatment on women with uterine fibroids: a meta-analysis. Obstetrical and Gynecological Survey. 2014;(69):100-8. D0I:10.1097/ogx.0000000000000036.

24. Donnez J, Vázquez F, Tomaszewski J, Nouri K, Bouchard P, Fauser BC, Barlow DH, Palacios S, Donnez O, Bestel E, Osterloh I, Loumaye E; PEARL III and PEARL III Extension Study Group. Long-term treatment of uterine fibroids with ulipristal acetate. Fertility and Sterility. 2014;(101):1565-73. D0I:10.1016/j.fertnstert.2014.02.008.

25. Donnez J, Tomaszewski J, Vázquez F, Bouchard P, Lemieszczuk B, Baró F, Nouri K, Selvaggi L, Sodowski K, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. PEARL II Study Group. Ulipristal acetate versus leuprolide acetate for uterine fibroids. The New England Journal of Medicine. 2012;(366):421-32. D0I:10.1056/nejmoa1103180.

26. Donnez J, Tatarchuk TF, Bouchard P, Puscasiu L, Zakharenko NF, Ivanova T, Ugocsai G, Mara M, Jilla MP, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. PEARL I Study Group. Ulipristal acetate versus placebo for fibroid treatment before surgery. The New England Journal of Medicine. 2012;(366):409-20. D0I:10.1056/nejmoa1103182.

27. Donnez J, Hudecek R, Donnez O, Matule D, Arhendt HJ, Zatik J, Kasilovskiene Z, Dumitrascu MC, Fernandez H, Barlow DH, Bouchard P, Fauser BC, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. Efficacy and safety of repeated use of ulipristal acetate in uterine fibroids. Fertility and Sterility. 2015;(103):519-27. D0I:10.1016/j.fertnstert.2014.10.038.

28. Safrai M, Chill HH, Reuveni Salzman A, Shushan A. Selective progesterone receptor modulators for the treatment of uterine leiomyomas. Obstetrics and gynecology International Journal. 2017;130(2):315-18. D0I:10.1097/ aog.0000000000002143.

29. Kröncke T, David M; participants of the Consensus Meeting. Uterine Artery Embolization (UAE) for Fibroid Treatment - Results of the 5th Radiological Gynecological Expert Meeting. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2015;(75):439-41. D0I:10.1055/s-0035-1545999.

30. Torre A, Fauconnier A, Kahn V, Limot O, Bussi-erres L, Pelage JP. Fertility after uterine artery emboliza-tion for symptomatic multiple fibroids with no other infertility factors. European Radiology. 2017;27(7):2850-59. D0I:10.1007/s00330-016-4681-z.

31. Tang Y, Chen C, Duan H, Ma B, Liu P. Low vascu-larity predicts favourable outcomes in leiomyoma patients treated with uterine artery embolization. European Radiology. 2016;26(10):3571-9. D0I:10.1007/s00330-016-4223-8.

32. Kröncke T, David M. Magnetic Resonance Guided Focused Ultrasound for Fibroid Treatment - Results of the Second Radiological Gynecological Expert Meeting. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2015;75(5):436-8. D0I:10.1055/s-0035-1546000.

33. David M, Matzko M. MR-guided focused ultrasound in fibroid treatment - results of the 3rd Radiological-Gynecological Expert Meeting. RöFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Röntgenstrahlen und der Nuklearmedizin. 2017;189(6):515-8. D0I:10.1055/s-0043-108994.

34. Arora D, Chawla J, Kochar SS, Sharma JC. A randomized control trial to assess efficacy of Mifepristone in medical management of uterine fibroid. Medical Journal, Armed Forces India. 2017;73(3):267-73. D0I:10.1016/j. mjafi.2017.02.013.

35. Миома матки: диагностика, лечение и

реабилитация. Клинические рекомендации (протоколы лечения). М.;2015: 68с.

36. Арутюнян АФ, Гайдуков СН, Кустаров ВН. Современные аспекты патогенетически обоснованной терапии аденомиоза в сочетании с миомой матки. Вестник Авиценны. 2015;4(65):48-52.

37. Попов ЭН, Арутюнян АВ, Судаков ДС, Дымарская ЮР. Особенности состояния про- и антиоксидантных систем у пациенток с лейомиомой матки в сочетании с аденомиозом и гиперплазией эндометрия и развития рецидивов после органосохраняющих операций. Журнал акушерства и женских болезней. 2016;LXV(6):104-8.

38. Afzal M, Safer AM, Menon M. Green tea polyphenols and their potential role in health and disease. In-flammopharmacology. 2015;23(4):151-61. D0I:10.1007/ s10787-015-0236-1.

39. Hosseini A, Ghorbani A: Cancer therapy with phy-tochemicals: evidence from clinical studies. Avicenna Journal of Phytomedicine. 2015;(5):84-97. D0I:10.1016/j. phymed.2015.05.070.

40. Laschke MW, Schwender C, Scheuer C, Vollmar B, Menger MD: Epigallocatechin-3-gallate inhibits estrogen-induced activation of endometrial cells in vitro and causes regression of endometriotic lesions in vivo. Human Reproduction. 2008;(23):2308-18. D0I:10.1093/humrep/ den245.

41. Xu H, Lui WT, Chu CY, Ng PS, Wang CC, Rogers MS. Anti-angiogenic effects of green tea catechin on an experimental endometriosis mouse model. Human Reproduction. 2009;(24):608-18. D0I:10.1093/humrep/den417.

42. Wang CC, Xu H, Man GC, Zhang T, Chu KO, Chu CY, Cheng JT, Li G, He YX, Qin L, Lau TS, Kwong J, Chan TH. Prodrug of green tea epigallocatechin-3-gallate (Pro-EGCG) as a potent anti-angiogenesis agent for endometri-osis in mice. Angiogenesis. 2013;(16):59-69. DOI:10.1007/ s10456-012-9299-4.

43. Ricci AG, Olivares CN, Bilotas MA, Baston JI, Singla JJ, Meresman GF, Baranao. Natural therapies assessment for the treatment of endometriosis. Human Reproduction. 2013;(28): 178-88. DOI:10.1093/humrep/des369.

44. Matsuzaki S, Darcha C. Antifibrotic properties of epigallocatechin-3-gallate in endometriosis. Human Reproduction. 2014;29(8): 1677-87. DOI:10.1093/humrep/ deu123.

45. Harlev A, Gupta S, Agarwal A. Targeting oxidative stress to treat endometriosis. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 2015;19(11):1447-64. DOI:10.1517/14728222. 2015.1077226.

46. Roshdy E, Rajaratnam V, Maitra S, Sabry M, Allah AS, Al-Hendy A. Treatment of symptomatic uterine fibroids with green tea extract: a pilot randomized controlled clinical study. International Journal of Women's Health. 2013;(5): 477-86. DOI:10.2147/ijwh.s41021.

47. Zhang D, Al-Hendy M, Richard-Davis G, Montgomery-Rice V, Sharan C, Rajaratnam V, Khurana A, Al-Hen-dy A. Green tea extract inhibits proliferation of uterine leiomyoma cells in vitro and in nude mice. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 2010;202(289).e1-289. D01:10.1016/j.ajog.2009.10.885.

48. Zhang D, Al-Hendy M, Richard-Davis G, Montgomery-Rice V, Rajaratnam V, Al-Hendy A. Antiproliferative and proapoptotic effects of epigallocatechin gallate on human leiomyoma cells. Fertility and Sterility. 2010;(94):1887-93. D0I:10.1016/j.fertnstert.2009.08.065.

49. Zhang D, Rajaratnam V, Al-Hendy O, Halder S, Al-Hendy A. Green tea extract inhibition of human lei-omyoma cell proliferation is mediated via catechol-O-methyltransferase. Gynecologic and Obstetric Investigation. 2014;(78):109-18. D0I:10.1159/000363410.

51. Muñoz-Hernando L, Muñoz-Gonzalez JL, Marqueta-Marques L, Alvarez-Conejo C, Tejerizo-García Á, Lopez-Gonzalez G, Villegas-Muñoz E, Martin-Jimenez A, Jiménez-López JS. Endometriosis: alternative methods of medical treatment. International Journal of Women's Health and Wellness. 2015;(7):595-603. D0I:10.2147/ijwh. s78829.

52. Ozercan IH, Sahin N, Akdemir F, Onderci M, Seren S, Sahin K, Kucuk O. Chemoprevention of fibroid tumors by epigallocatechin-3-gallate in quail. Nutrition Research. 2008;(28):92-7. D0I:10.1016/j.nutres.2007.11.009.

References

1. Stewart EA. Clinical practice. Uterine fibroids. The New England Journal of Medicine. 2015;(372):1646-55. D0I:10.1056/nejmcp1411029.

2. Brown J, Farquhar C. Endometriosis: an overview of Cochrane Reviews. Cochrane Database systematic reviews. 2014;10(3):CD009590. D0I:10.1002/14651858.cd009590. pub2.

3. Ashrafyan LA, Kiselev VI. Tumors of the reproductive organs

4. Sidorova IS, Zholobova MN, Vedernikova NV, Ageev MB. The state of the uterine cervix with associated uterine pathology

5. Fonseca MCM, Castro R, Machado M, Conte T, Girao MJBC. Uterine Artery Embolization and Surgical Methods for the Treatment of Symptomatic Uterine Leiomyo-mas: A Systemic Review and Meta-analysis Followed by Indirect Treatment Comparison. Clinical Therapeutics. 2017;39(7):1438-55. D0I:10.1016/j.clinthera.2017.05.346.

6. Faustino F, Martinho M, Reis J, Águas F. Update on medical treatment of uterine fibroids. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 2017;(216):61-8. D0I:10.1016/j.ejogrb.2017.06.047.

7. Carranza-Mamane B, Havelock J, Hemmings R. The management of uterine fibroids in women with otherwise unexplained infertility. Journal of Obstetrics and Gynaecology Canada. 20i5;37(3):277-85. D01:10.1016/sl701-2163(15)30318-2.

8. Kiselev VI. Molecular mechanisms of pathogenesis of hyperplastic and dysplastic diseases of the reproductive system and ways of its pharmacological correction. In: Pri-lepskaya VN, ed. Pathology of the cervix and genital infections. M.: MEDpress-inform; 2008:53-60.

9. Sidorova IS, Kogan EA, Unanyan AL, Kiselev VI, Muyzhnek EL. Epigallo and Reproductive Health. M.; 2007. 48p.

10. Ebert AD. Endometriose. Auflage, Frauenärztliche Taschenbücher, DeGruyter Verlag Berlin-New York; 2014.120p.

11. Ulrich U, Buchweitz O, Greb R, Keckstein J, von Lef-fern I, Oppelt P, Renner SP, Sillem M, Stummvoll W, De Wilde RL, Schweppe KW; German and Austrian Societies for Obstetrics and Gynecology. National German Guideline (S2k): Guideline for the Diagnosis and Treatment of Endometriosis: Long Version - AWMF Registry No. 015045. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2014;(74):1104-18.

12. Lindsay SF, Luciano DE, Luciano AA: Emerging therapy for endometriosis. Expert Opinion Emerging Drugs. 2015;(20):1-13. D0I:10.1517/14728214.2015.1051 966.

13. Halis G, Mechsner S, Ebert AD. The diagnosis and treatment of deep infiltrating endometriosis. Deutsches Ärzteblatt international. 2010;(107):446-55. D0I:10.1055/s-0031-1292727.

14. Adamyan LV, Andreeva EN. The role of modern hormonomodulizing therapy in combined treatment of genital endometriosis. Russian Journal of Human Reproduction. 2011;

15. Adamyan LV, Andreeva EN, Apolikhina IA, Bezhe-nar' VF, Gevorkyan MA. Endometriosis: diagnosis, treatment and rehabilitation. Federal Clinical Pactice Guidelines for the Treating of Patients. Moscow; 2013.65p.

16. Ferraz Z, Nogueira-Martins N, Nogueira-Martins F. Adenomyosis: Back to the future? Facts, views and vision in ObGyn. 2017;9(1):15-20.

17. Huang HY. Medical treatment of endometriosis. Chang GungMedical Journal. 2008;31(5):431-40.

18. Goenka L, George M, Sen M. A peek into the drug development scenario of endometriosis - A systematic review. Biomedical Pharmacotherapy. 2017;(90):575-85. D0I:10.1016/j.biopha.2017.03.092.

19. Patel BG, Rudnicki M, Yu J, Shu Y, Taylor N. Progesterone resistance in endometriosis: origins, consequences and interventions. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandi-navica. 2017;96(6):623-32. D0I:10.1111/aogs.13156.

20. Dunselman GA, Vermeulen N, Becker C. ESHRE

guideline: management of women with endometriosis. Human Reproduction. 2014;29(3):400-12. D01:10.1093/ humrep/det457.

21. Diamond MP, Legro RS, Coutifaris C. Endometriosis and infertility: a committee opinion. Fertility and Sterility. 2012; 98(3): 591-98. D0I:10.1016/j.fertnstert.2012.05.031.

22. Benetti-Pinto CL, Rosa-E-Silva ACJS, Yela DA, Soares Júnior JM. Abnormal Uterine Bleeding. Revista Brasileira de Ginecología e Obstetricia. 2017;39(7):358-68. D0I:10.1055/s-0037-1603807.

23. Zhang Y, Sun L, Guo Y, Cheng J, Wang Y, Fan S, Duan H. The impact of preoperative gonadotropin-releasing hormone agonist treatment on women with uterine fibroids: a meta-analysis. Obstetrical and Gynecological Survey. 2014;(69):100-8. D0I:10.1097/ogx.0000000000000036.

24. Donnez J, Vázquez F, Tomaszewski J, Nouri K, Bouchard P, Fauser BC, Barlow DH, Palacios S, Donnez O, Bestel E, Osterloh I, Loumaye E; PEARL III and PEARL III Extension Study Group. Long-term treatment of uterine fibroids with ulipristal acetate. Fertility and Sterility. 2014;(101):1565-73. D0I:10.1016/j.fertnstert.2014.02.008.

25. Donnez J, Tomaszewski J, Vázquez F, Bouchard P, Lemieszczuk B, Baró F, Nouri K, Selvaggi L, Sodowski K, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. PEARL II Study Group. Ulipristal acetate versus leuprolide acetate for uterine fibroids. The New England Journal of Medicine. 2012;(366):421-32. D0I:10.1056/nejmoa1103180.

26. Donnez J, Tatarchuk TF, Bouchard P, Puscasiu L, Zakharenko NF, Ivanova T, Ugocsai G, Mara M, Jilla MP, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. PEARL I Study Group. Ulipristal acetate versus placebo for fibroid treatment before surgery. The New England Journal of Medicine. 2012;(366): 409-20. D0I:10.1056/nejmoa1103182.

27. Donnez J, Hudecek R, Donnez O, Matule D, Arhendt HJ, Zatik J, Kasilovskiene Z, Dumitrascu MC, Fernandez H, Barlow DH, Bouchard P, Fauser BC, Bestel E, Terrill P, Osterloh I, Loumaye E. Efficacy and safety of repeated use of ulipristal acetate in uterine fibroids. Fertility and Sterility. 2015;(103):519-27. DOI:10.1016/j.fertnstert.2014.10.038.

28. Safrai M, Chill HH, Reuveni Salzman A, Shushan A. Selective progesterone receptor modulators for the treatment of uterine leiomyomas. Obstetrics and Gynecology International Journal. 2017;130(2):315-18. DOI:10.1097/ aog.0000000000002143.

29. Kröncke T, David M; participants of the Consensus Meeting. Uterine Artery Embolization (UAE) for Fibroid Treatment - Results of the 5th Radiological Gynecological Expert Meeting. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2015;(75):439-41. DOI:10.1055/s-0035-1545999

30. Torre A, Fauconnier A, Kahn V, Limot O, Bussi-erres L, Pelage JP. Fertility after uterine artery emboliza-tion for symptomatic multiple fibroids with no other infertility factors. European Radiology. 2017;27(7):2850-59. DOI:10.1007/s00330-016-4681-z.

31. Tang Y, Chen C, Duan H, Ma B, Liu P. Low vascularity predicts favourable outcomes in leiomyoma patients treated with uterine artery embolization. European Radiology. 2016;26(10):3571-9. D0I:10.1007/s00330-016-4223-8.

32. Kröncke T, David M. Magnetic Resonance Guided Focused Ultrasound for Fibroid Treatment - Results of the Second Radiological Gynecological Expert Meeting. Geburtshilfe Frauenheilkd. 2015;75(5):436-8. D0I:10.1055/s-0035-1546000.

33. David M, Matzko M. MR-guided focused ultrasound in fibroid treatment - results of the 3rd Radiological-Gynecological Expert Meeting. RöFo : Fortschritte auf dem Gebiete der Röntgenstrahlen und der Nuklearmedizin. 2017;189(6):515-8. D0I:10.1055/s-0043-108994.

34. Arora D, Chawla J, Kochar SS, Sharma JC. A randomized control trial to assess efficacy of Mifepristone in medical management of uterine fibroid. Medical Journal, Armed Forces India. 2017;73(3):267-73. D0I:10.1016/j. mjafi.2017.02.013.

35. Uterine fibroids: diagnosis, treatment and rehabilitation. Clinical Recommendations

36. Arutyunyan AF, Gaidukov SN, Kustarov VN. Modern aspects of pathogenetically justified therapy of adeno-myosis combined with uterine myoma. Bulletin of Avicen-na. 2015;4

37. Popov EN, Arutyunyan AV, Sudakov DS, Dymarsky YuR. Features of the state of pro- and antioxidant systems in patients with uterine leiomyoma in combination with adenomyosis and endometrial hyperplasia, and the development of relapses after organ-saving operations. Journal of Obstetrics and Woman Disease. 2016;LXV

38. Afzal M, Safer AM, Menon M. Green tea polyphenols and their potential role in health and disease. In-flammopharmacology. 2015;23(4):151-61. D0I:10.1007/ s10787-015-0236-1.

39. Hosseini A, Ghorbani A: Cancer therapy with phy-tochemicals: evidence from clinical studies. Avicenna Journal of Phytomedicine. 2015;(5):84-97. D0I:10.1016/j. phymed.2015.05.070.

40. Laschke MW, Schwender C, Scheuer C, Vollmar B, Menger MD: Epigallocatechin-3-gallate inhibits estrogen-induced activation of endometrial cells in vitro and causes regression of endometriotic lesions in vivo. Human Reproduction. 2008;(23):2308-18. D0I:10.1093/humrep/ den245.

41. Xu H, Lui WT, Chu CY, Ng PS, Wang CC, Rogers MS. Anti-angiogenic effects of green tea catechin on an experimental endometriosis mouse model. Human Reproduction. 2009;(24):608-18. D0I:10.1093/humrep/den417.

42. Wang CC, Xu H, Man GC, Zhang T, Chu KO, Chu CY, Cheng JT, Li G, He YX, Qin L, Lau TS, Kwong J, Chan

TH. Prodrug of green tea epigallocatechin-3-gallate (Pro-EGCG) as a potent anti-angiogenesis agent for endometri-osis in mice. Angiogenesis. 2013;(16):59-69. D0I:10.1007/ s10456-012-9299-4.

43. Ricci AG, Olivares CN, Bilotas MA, Baston JI, Singla JJ, Meresman GF, Baranao. Natural therapies assessment for the treatment of endometriosis. Human Reproduction. 2013;(28): 178-88. D0I:10.1093/humrep/des369.

44. Matsuzaki S, Darcha C. Antifibrotic properties of epigallocatechin-3-gallate in endometriosis. Human Reproduction. 2014;29(8): 1677-87. D0I:10.1093/humrep/ deu123.

45. Harlev A, Gupta S, Agarwal A. Targeting oxidative stress to treat endometriosis. Expert Opinion on Therapeutic Targets. 2015;19(11):1447-64. D0I:10.1517/14728222. 2015.1077226.

46. Roshdy E, Rajaratnam V, Maitra S, Sabry M, Allah AS, Al-Hendy A. Treatment of symptomatic uterine fibroids with green tea extract: a pilot randomized controlled clinical study. International Journal of Women's Health. 2013;(5): 477-86. D0I:10.2147/ijwh.s41021.

47. Zhang D, Al-Hendy M, Richard-Davis G, Montgomery-Rice V, Sharan C, Rajaratnam V, Khurana A, Al-Hen-dy A. Green tea extract inhibits proliferation of uterine leiomyoma cells in vitro and in nude mice. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 2010;202(289).e1-289. D0I:10.1016/j.ajog.2009.10.885.

48. Zhang D, Al-Hendy M, Richard-Davis G, Montgomery-Rice V, Rajaratnam V, Al-Hendy A. Antiprolif-erative and proapoptotic effects of epigallocatechin gallate on human leiomyoma cells. Fertility and Sterility. 2010;(94):1887-93. D0I:10.1016/j.fertnstert.2009.08.065.

49. Zhang D, Rajaratnam V, Al-Hendy O, Halder S, Al-Hendy A. Green tea extract inhibition of human lei-omyoma cell proliferation is mediated via catechol-O-methyltransferase. Gynecologic and Obstetric Investigation. 2014;(78):109-18. DOI:10.1159/000363410.

51. Muñoz-Hernando L, Muñoz-Gonzalez JL, Marqueta-Marques L, Alvarez-Conejo C, Tejerizo-García Á, Lopez-Gonzalez G, Villegas-Muñoz E, Martin-Jimenez A, Jiménez-López JS. Endometriosis: alternative methods

of medical treatment. International Journal of Women's Health and Wellness. 2015;(7):595-603. D0I:10.2147/ijwh. s78829.

52. Ozercan IH, Sahin N, Akdemir F, Onderci M, Seren S, Sahin K, Kucuk O. Chemoprevention of fibroid tumors by epigallocatechin-3-gallate in quail. Nutrition Research. 2008;(28):92-7. D01:10.1016/j.nutres.2007.11.009.

Сведения об авторах

Andreas D. Ebert, Клиника женского здоровья, гинекологии и акушерства проф. Эберта; адрес: Германия, 10787, г. Берлин, Нюрнбергер Штр. 67; тел.: +7(923)2872131; e-mail: info@prof-ebert.d

Цхай Виталий Борисович, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2743174; e-mail: tchai@yandex.ru David Matthias, Университетская клиника, Шарите; адрес: Германия, 13353, г. Берлин, Аугустенбургер Платц 1; тел.: +493045050; e-mail: webmaster(at)charite.de

Магалов Ислам, Азербайджанский медицинский университет; адрес: Азербайджан, AZ1022, г. Баку, ул. Бакиханова, 23; тел.: (+994012)4390858, e-mail: bsu@bsu.az

Пашов Александр Иванович, Балтийский федеральный университет имени Иммануила Канта; адрес: Российская Федерация, 236016, г. Калининград, ул. Александра Невского, 14; тел.:+7(4012)338217; post@kantiana.ru

Макаренко Татьяна Александровна; Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2743174; e-mail: makarenko7777@yandex.ru

Никифорова Дарья Евгеньевна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2743174; e-mail: dashsemch@mail.ru

Author information

Andreas D. Ebert, Praxis of female health, gynecology and obstetrics; Address: Nürnberger Str. 67, Berlin, Germany, 10787; Phone: +7(923)2872131; e-mail: info@prof-ebert.d

Vitaly B. Tskhai, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7 (39422)33467; e-mail: tchai@yandex.ru

David Matthias, University hospital charité Berlin; Address: Augustenburger Platz 1, Berlin, Germany, 13353; Phone: +49 3045050; webmaster(at)charite.de

Islam Magalov, Azerbaijan Medical University; Address: 23, Bakixanov Str., Baku, Azerbaijan, А11022; Phone: (+994 012) 4390858, e-mail: bsu@bsu.az

Alexander I. Pashov, Immanuel Kant Baltic Federal University; Address: 14, Alexander Nevsky Str., Kaliningrad, Russian Federation, 236016 ; Phone: +7 (4012)338217; post@kantiana.ru

Tatyana A. Makarenko, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7 (39422)33467; e-mail: makarenko7777@yandex.ru

Daria E. Nikiforova, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7 (39422)33467; e-mail: dashsemch@mail.ru

Поступила 12.09.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

© СЕМЯЧКИНА-ГЛУШКОВСКАЯ О. В. УДК [612.82+612.017.11:612.42 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-39-50

ЛИМФАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА В ОБОЛОЧКАХ МОЗГА: НОВЫЕ ОТРЫТИЯ В НЕЙРОФИЗИОЛОГИИ

О. В. Семячкина-Глушковская

Саратовский государственный университет имени Н. Г. Чернышевского, Саратов 410012, Российская Федерация

Резюме. До 2015 года считалось, что ткани мозга лишены лимфатических сосудов и потому, до сих пор, остается не ясным, как мозг очищается от метаболитов и регулирует водный баланс. Несмотря на тот факт, что еще в 18 веке итальянский анатом Паоло Маскагни представил макет лимфатики в менингеальных оболочках мозга, никто в течение двух тысячелетий не смог повторить его опыт, т.к. лимфатические сосуды прозрачны и чрезвычайно тонкие. Это стало возможно только с появлением прогресса в оптических технологиях в XXI веке, что позволило приоткрыть занавесу в загадки лимфатики. В данном обзоре освещаются новые фундаментальные знания о роли лимфатики в дренажной функции мозга и о

прогрессе в нейрофизиологии, открывающим двери в механизмы иммунной защиты мозга, контроля за его барьерной функцией и амбициозных пионерских перспектив лечения заболеваний центральной нервной системы.

Ключевые слова: лимфатическая система менингеальных оболочек мозга, спинномозговая жидкость, исторический аспект, теория о глимфати-ческой системе мозга, маркеры, нейрофизиогия, оптические методы исследования.

Для цитирования: Семячкина-Глушковская ОВ. Лимфатическая система в оболочках мозга: новые открытия в нейрофизиологии. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6):39-50. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-39-50

LYMPHATIC SYSTEM IN BRAIN TUNICS: NEW DISCOVERIES IN NEUROPHYSIOLOGY

O.V. Semyachkina-Glushkovskaya

N.G. Chernyshevsky Saratov State University, Saratov 410012, Russian Federation

Abstract. Until 2015, it was believed that the brain tissue is devoid of lymphatic vessels and therefore, until now, it remains unclear how the brain is cleansed of metabolites and regulates the water balance. Despite the fact that in the 18th century, by the Italian anatomist Paolo Maskagni was presented the model of lymphatics in the meningeal membranes of the brain, no one during two thousand years could repeat his experiment, because the lymphatic vessels are diaphanous and extremely thin. It became possible only with the progress in optical technologies in the 21st century, that allowed to understand the mystery of lymphatics in the brain. This review gives new fundamental knowledge about the role of lymphatics in the drainage function of the brain and about progress in neurophysiology, opening the door to mechanisms of immune defense of the brain, control for its barrier function and ambitious pioneering perspectives of treating central nervous system diseases.

Key words: lymphatic system of meningeal membranes of the brain, cerebrospinal fluid, historical aspect, theory of the brain's glyphatic system, markers, neurophysiology, optical methods of investigation.

Citation: Semyachkina-Glushkovskaya OV. Lymphatic system in brain tunics: new discoveries in neurophysiology.Siberian Medical Review. 2017;(6): 39-50. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-39-50

Лимфатика в оболочках мозга?

Лимфатическая система оболочек мозга, пожалуй, самое мистическое открытие за последние два года, которое породила множество жарких дискуссий и сомнений [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. Связано это с трудностями, возникающими при воспроизведении результатов, технических сложностей, отсутствия широко признанных коммерческих маркеров для четкой идентификации лимфатических сосудов [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]. Все это существенно тормозит возможности массового исследования в данном направлении и проверки научных данных в разных лабораториях. Отсюда сомнения со стороны научной общественности. Но, «молодая» лимфатика подобна искусству, ее можно сравнить с братством пре-Рафаилитов в Англии или союзом импрессионистов во Франции. Она не боится сомнений и амбициозно открывает двери в новые механизмы нейрофизиологии, настойчиво заявляя о себе, что заставляет даже самых заядлых скептиков вновь и вновь обратить свое внимание на менинге-альную лимфатическую систему.

Рассмотрим две фундаментальные работы Louveau et а1. и А8ре1и^ et а1., которые позволили поставить восклицательный знак в истории открытия менинге-альной лимфатики [1, 2]. Louveau et а1. с применением специальных хирургических методик по выделению менингеальных оболочек у людей и мышей, а также маркеров лимфатических сосудов (см. табл.) показали их субдуральное расположение вдоль венозных синусов [1, 9]. Аналогичные данные продемонстрировали Aspe1ung et а1., но на живых мышах с использованием технологии истончения костей черепа для визуализа-

ции сосудов мозга с помощью двух-фотонной микроскопии [2, 9, 10, 11]. В этой работе они показали, что геометрия расположения и анатомия лимфатических сосудов оболочек мозга зависит от его области, где наибольшее разветвление, размеры и наличие клапанов наблюдается только в районе поперечного синуса головного мозга.

В этих двух независимых работах показана так же функциональная взаимосвязь лимфатики, представленной в оболочках мозга и на периферии [1, 2]. Aspe1ung et а1. на модели трансгенных мышей К14-VEFGR3-IgTG, у которых не развиваются лимфатические сосуды, показали, что введение флуоресцентного красителя в паренхиму мозга приводит к его накоплению в глубоком лимфатическом узле - первой анатомической «станцией» выхода спинномозговой жидкости из мозга [12, 13]. Перевязка лимфатических сосудов выше указанного узла приводит к накоплению красителя в тканях мозга и существенному нарушению его выхода из церебральной паренхимы.

Вышеперечисленные данные свидетельствуют о тесной взаимосвязи между менингеальными и периферическими лимфатическими сосудами.

Однако, действительно ли наличие лимфатики в оболочках мозга молодое открытие? Еще в начале 19 века итальянский анатом Паоло Маскагни описал невидимые сосуды на поверхности мозга, которые назвал лимфатическими [14]. Поразительно, но он почти вслепую дал детали с мельчайшими подробностями их архитектуры в менингеальных оболочках мозга, что удивительно совпало с современными открытиями. До нашего времени дошли восковые макеты ана-

томии менингеальной лимфатики и ее взаимосвязи с периферией [15]. 28 моделей Маскагни хранятся сейчас в коллекции венской хирургической академии имени австрийского императора Иосифа II, который привез восковые фигуры из Флоренции, где еще в 15 веке зародилось искусство восковой анатомии [16, 17, 18]. Маскагни разработал пионерскую технологию визуализации бесцветных лимфатических сосудов в менингеальных оболочках путем введения ртути в цистерну магна, что в наши дни является основной методикой изучения лимфатики оболочек мозга, где ртуть заменена на различные красители, например, Evans Blue [1, 2, 19].

Однако современники писали об открытии Маскагни так: «Mascagni was probably so impressed with the lymphatic system that he saw lymph vessels even where they did not exist in the brain» [20]. Этого ученого можно сравнить с Антонио Гауди по своей одержимости в изучении лимфатических сосудов-невидимок, которые он предвидел в виде нитевидного архитектурного комплекса на поверхности мозга за два тысячелетия вперед, даже в отсутствии на то время технологий для их визуализации [14]. Прозрачность лимфатических сосудов и их тонкая организация делали их недоступными для широкого изучения, что явилось причиной прочно устоявшейся догмы в нейрофизиологии с конца 19 века об отсутствии лимфатических сосудов в мозге и потому научные труды Маскагни были забыты надолго [21].

Интересно отметить, что после выхода статьи Louveau et al. в Nature, в этом же журнале незамедлительно выходит статья Mezey и Palkovits, в которой приводятся работы Schwalbe et al. (1869), Brierley et al. (1948), Foldi et al. (1968), опубликованные гораздо раньше и, в которых четко показана роль лимфатики в дренажной функции центральной нервной системы [22].

Причиной разногласия в исторических аспектах развития учения о лимфатике в мозге является отсутствие возможности работать со статьями из старых архивов, а также с полнотекстовыми вариантами публикаций большинства журналов, что существенно снижает информативные возможности ученых.

Несмотря на разногласия за лавры в открытии менингеальной лимфатики, тем не менее, вокруг этой темы нарастает огромный интерес. По результатам анализа в PubMed с использованием фразы «Lympahtics in the brain или meningeal lymphatics» видно, что если c начала прошлого столетия исследования в этой области были единичными (от 2 до 22 научных работ с 1914 по 1961 гг.), то с 60-х годов публикационная активность возрастает (число статей увеличивается в 17 раз и составляет от 85 до 358 с 1962 по 2017 гг.).

Очищение тканей мозга: глимфатическая система

Середина 20-го века знаменовалась золотым временем для биологии и медицины благодаря появлению новых оптических технологий, таких как мультифо-тонная, флуоресцентная, конфокальная микроскопия, что позволило заглянуть за кулисы сценариев работы мозга. В частности, применение двух-фотонной микроскопии стало толчком в открытии глимфатиче-ской системы мозга. По сути, появление глимфатиче-ской системы на горизонте научных представлений о работе мозга явилось попыткой объяснения, как мозг очищается от метаболитов в отсутствии церебральной лимфатической системы.

В 2012 году ПЙ е! а1. и в 2015 году его последователи представили экспериментальные результаты, где наглядно показали, что введение флуоресцентных маркеров (TR-d3 и FITC-d2000) в цистерну магна сопровождается их появлением в пиальных артериях, через 20 мин в паренхиме мозга и далее выводится через крупные вены мозга (рис.1, схема А) [23]. Основываясь на научных представлениях о периваскулярном

Рисунок 1. Схема экспериментов по изучению лимфатической (А) и глимфатической (Б) систем мозга.

Схема А: флуоресцентный маркер вводится в цистерну магна и наблюдается его мигрирование из субарахноидального пространства через менингеальные лимфатические сосуды в глубокий шейный лимфоузел. Флуоресцентные маркеры через некоторое время также появляются в сагиттальном синусе, вдоль которого располагаются лимфатические сосуды. Это происходит за счет абсорбции спинномозговой жидкости в венозную систему мозга через арахноидальные ворсинки.

Схема Б: Флуоресцентные маркеры вводятся в паренхиму мозга и далее по глимфатическому пути выводятся через менингеальные лимфатические сосуды в глубокий шейный лимфоузел.

пространстве Вирхова-Робина [25, 26, 27], авторы сделали заключение, что маркеры с током спинномозговой жидкости проходят по ходу проникающих артерий и далее могут попадать в капилляры и в паренхиму мозга через астроцитарные аквапорины, которые, в конечном счете, выводят маркеры в венозный кровоток мозга (рис. 1, схема Б).

На примере флуоресцентного бета-амилоида, 1М et а1. выдвинул гипотезу, что глимфатика выполняет функцию лимфатической системы мозга, очищая его от продуктов обмена, в частности, белков, а также регулируя обмен жидкости через глию. Гипотеза построена на предположении, что аквапорины на астроцитах выполняют дренажную функцию и за счет движения воды также способствуют элиминации продуктов обмена, в частности, бета-амилоида. Эти рассуждения основаны на результатах экспериментов, в которых показано, что у накаутных животных с отсутствием астроцитарных аквапоринов наблюдается накопление воды и бета-амилоида в паренхиме мозга [24]. На основании данных предположений возник новый тер-

Маркеры и характеристики мен

мин - глимфатическая система, объединяющая слово «глия» и «лимфатическая система».

Маркеры и функции лимфатической системы мозга

В исследованиях Louveau et а1. на мозге человека и крыс была показана возможность применения маркеров периферической лимфатики для менингеальных лимфатических сосудов (табл. [28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37]). Это белки эндотелиацитов лимфатических сосудов (гомеобокса 1, подопланин, сосудистый эндо-телиальный фактор), которые отвечают за рост, диф-ференцировку, формирование лимфатической сети и ее дренажную функцию в межтканевом пространстве. В менингеальных лимфатических сосудах, как и у периферических, имеются клапаны и положительная реакция на интегрин альфа-9 - белок, входящий в их структуру. Однако, как уже отмечалось, клапаны есть только в крупных лимфатических сосудах, располагающихся в основании черепа. У остальных клапанов нет [1, 2]. Присутствуют маркеры «инструментов» иммунной защиты. В частности, эндотелиальный рецеп-

Таблица

еальных лимфатических сосудов

Маркеры (антитела) Описание

Эндотелиальный рецептор гиалуронана 1 эндотелия лимфатических сосудов (Live-1-Lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor 1) Трансмембранный рецептор гиалуронана 1 экспрессируется на люминапьной и аблюминапьной мембране эндотелиацитов лимфатических сосудов и отвечает за транспорт гиалуроновой кислоты в просвет сосуда или обеспечивает ее локализацию на его поверхности, способствуя миграции СР44+ клеток. Показано, что повышенная экспрессия 1_УУЕ-1 сопровождается высокой миграцией как СР44+, так и злокачественных кпетокчерез лимфатические сосуды [28]. Применение специфических антител к 1.УУЕ-1 используется для изучения роли лимфогенеза в метастазировании опухолей.

Белок гомеобокса 1 (Prox1-Prospero homeobox protein 1) Транскрипционный фактор, регулирующий процесс роста и дифференцировки эндотелиальных кпетоклимфатических сосудов [29, 30].

C-C Хемокинин (CCL21-Chemokine (C-C motif ligand 21). Секретируется эндотелиальными клетками лимфатических сосудов и участвует в активации движения Т-лимфоцитов, миграции лимфоцитов в другие органы и дендритных клеток в лимфоузлы [31].

Сосудистый эндотелиальный фактор роста, связанный с рецептором 3 (VEGFR3-Vascular endothelial growth factor receptor 3) Сигнальный белок, представляющий собой рецептор, который при его активации запускает механизмы лимфангиогенеза, т.е формирование новых лимфатических сосудов. У мышей с накаутным геном УЕвЕКЗ не развиваются лимфатические сосуды в менингеальных оболочках и отмечается гипоплазия лимфоузлов [2, 31-33].

Подопланин (PDPN-Podoplanin) Интегральный мембранный белок, который отвечает за нормальное развитие сети лимфатических сосудов, обеспечивая дренаж межклеточной жидкости. При нарушении его синтеза формируется лимфедема [34, 35]. Активация данного маркера сопровождается лимфангиогенезом, что рассматривается как важный индикатор интенсивности развития злокачественных новообразований [36].

Интегрин альфа-9 (ITGA9-lntergrln-a9) Белок, входящий в состав створок в лимфатических сосудах [37].

Красители для окраски лимфатических и кровеносных сосудов

Llve-1, конъюгированный с Alexa448 (5 мкп вводится в течение 5 мин в цистерну магна) для окраски лимфатических сосудов с целью проведения двух-фотонной микроскопии на живых животных.

УЕвЕКЗ-специфичный рекомбинант VEGF-c (5 мкп вводится в течение 5 мин в цистерну магна) используется для снижения лимфотока в лимфатических сосудах и их дилатации, которая наблюдается через 7 дней после введения и продолжается в течение двух недель.

Красители для окраски кровеносных сосудов с целью отличия их от лимфатических (вводятся внутривенно в объеме 100 мкп за 5 мин до эвтаназии): 1. fluorescent dye 1,1'-dloctadecyl-3,3,3',3'-tetramethyllndocarbocyanlne; 2. Dy Llght 488 Labeled LycopersiconEsculentum; 3. Alexa Fluor 633 hydrazlde (преимущественно окрашивает артериолы, но не венулы).

тор гиалуронана 1 в эндотелии лимфатических сосудов и С-Схемокинин, которые обеспечивают активацию Т-лимфоцитов, их миграцию в очаги воспаления, а также движение дендритных клеток в лимфоузлы для распознавания патогенных организмов. Применение маркеров периферической лимфатики к изучению лимфатической системы оболочек мозга было показано также и в других работах [38, 39, 40, 41]. На рисунке 2 отражена топография основных маркеров лимфатических сосудов в соответствии с их функциональным значением.

Ранее считалось, что клетки иммунной защиты попадают в мозг только при эмбриональном развитии и

остаются там на всю жизнь. Миграция макрофагов в ткани мозга ассоциировалась только с патологическими состояниями, в частности, при инфаркте головного мозга или черепно-мозговых травмах, т.е. в условиях повреждениях гематоэнцефалического барьера (ГЭБ) [42, 43]. Однако в работе Louveau е! а1. на здоровых крысах было обнаружено наличие Т-лимфоцитов в менингеальных оболочках мозга [1]. При этом в этой области происходит существенное повышение числа Т-лимфоцитов, если пережать лимфатические сосуды под шейным глубоким лимфоузлом, через который осуществляется отток спинномозговой жидкости. Показано, что около 24 % от общего числа лимфоцитов в церебральном кровотоке располагаются непосредственно в менингеальных лимфатических сосудах. Эти результаты свидетельствуют, что циркуляция и миграция Т-лимфоцитов в мозге осуществляется в условиях нормы.

Основная функция лимфатической системы - дренажная, т.е. регуляция водного гомеостаза за счет сбалансирования содержания межклеточной жидкости для нормального обмена веществ. Существует гипотеза, что менингеальные лимфатические сосуды за счет дренажных свойств вовлекаются также в механизмы выведения спинномозговой жидкости в периферическую лимфатическую систему. Данная гипотеза построена на основании результатов, полученных в следующих экспериментах.

Первый эксперимент построен на введении красителя Evans Blue в цистерну магна [1]. Через 30 мин после введения краситель появляется в глубоком шейном лимфоузле, как уже отмечалось выше это первая анатомическая станция выхода спинномозговой жидкости из мозга (рис.1, схема А). Перевязка лимфатических сосудов на шее, соединенных с глубоким шейным лимфоузлом, приводит к расширению менинге-альных лимфатических сосудов и отсутствию выхода краски из них.

Введение красителя в носовые пазухи не сопровождается его появлением в менингеальных лимфатических сосудах и аккумулированием в лимфоузлах, что свидетельствует об ошибочном представлении назального лимфатического пути. Отметим, до 2012 года считалось, что спинномозговая жидкость выходит в периферическую лимфатику через лимфатические сосуды в области решетчатой кости пазух носа и через периваскулярные пространства носовых артерий [44, 45, 46].

Второй эксперимент проведен в других независимых исследованиях in vivo, в которых использовали трансгенных флуоресцентных мышей с высокой экспрессией Prox1-GLP, т.е. у которых лимфатические сосуды во всем организме светятся при их освещении в зеленом свете [47]. Используя инертный маркер (20-кД полиэтиленгликоль, конъюгированный с красным красителем), было показано, что его введение в паренхиму мозга через 2 часа сопровождается появлением маркера в глубоком шейном лимфоузле со стороны инъекции.

Третий эксперимент был проведен нами с применением оптической когерентной томографии, где было также показано, что введение золотых наностержней (70 нм) в подкорковую область приводит к быстрому (через 20 мин) их накоплению в глубоком шейном лимфоузле со стороны области введения [48, 49].

Эти три серии экспериментов, проведенных в независимых лабораториях, приоткрывают занавесу за кулисы сценариев дренажа межклеточной и спинномозговой жидкостей, где первой анатомической станцией, собирающей жидкости из мозга, является глубокий шейный лимфатический узел. Результаты наглядно отражают взаимосвязь между процессами очищения мозга от зондов, применяемых в экспериментах, и лимфатикой. Однако, это всего лишь первые ласточки в череде новых открытий в области лимфатической системы и понимании ее роли в поддержании водного и иммунного баланса центральной нервной системы.

Много вопросов остается открытыми для их решения. В частности, если лимфатические сосуды располагаются только в менингеальных оболочках, то, как маркеры, введенные в паренхиму мозга, попадают в

Рисунок 2. Маркеры лимфатических сосудов.

них? Как работает глимфатическая система через глию и как осуществляется взаимосвязь с менингеальными лимфатическими сосудами? Показано близкое расположение венозных и лимфатических сосудов в менин-геальных оболочках, но нет четких доказательств их анатомических контактов.

Создание новых методов изучения центральной лимфатики открывает принципиально новые двери в нейрофизиологию. Интригующими являются векторы для изучения трафика лимфоцитов и антител в мозге при воспалительных процессах, что даст возможность управлять механизмами иммунных реакций, возникающих при инсульте, травмах, онкологии мозга, и, соответственно, найти эффективные решения в лечении данных заболеваний. Интересно отметить, что удаление глубокого шейного лимфоузла сопровождается развитием когнитивной недостаточности, а перевязка лимфатических сосудов выше его, отягощает степень выраженности последствий после инсульта, что может свидетельствовать о потенциальной роли менингеальной лимфатики в очищении мозга от токсинов и продуктов обмена, что неразрывно связано с проявлением нормальных функций мозга и его регенеративных свойств.

Нити Ариадны в поисках выхода из лабиринта

гипотез: спинномозговая жидкость и лимфатика оболочек мозга

Очевидно, что мы только приоткрыли кулисы, где разворачиваются сценарии дружественного союза между менингеальными сосудами, спинномозговой жидкостью и периферической лимфатикой. Однако в этих физиологических сценариях остаются неизвестными роли главных героев и, потому, научные факты выглядит как запутанный клубок гипотез.

Какие существуют перспективы для решения научной проблемы?

Обратимся к истории. Она уходит корнями в древние времена, которые нитями Ариадны помогают ученым выйти из лабиринта гипотез о взаимодействии лимфы и спинномозговой жидкости.

Первое описание наличия спинномозговой жидкости встречается в древнем Египте (1700 лет до н.э.). На многочисленных папирусах изображено вскрытие мозга и этапы мумифицирования трупов с заполнением желудочковых пространств мозга формалином [50]. Гиппорат (около 460 лет до н.э.) - древнегреческий врач описал гидроцефалию и объяснил это накоплением воды в головном мозге [51]. В последствии Клавдий Гален (около 217 года) - римский (греческого происхождения) хирург, наблюдая за пациентами, у которых спинномозговая жидкость вытекала через носовые пазухи, высказал предположение, что эта жидкость'^усЫс рпеиша" формируется в самом мозге, а именно в его желудочках во время болезни

за счет чего далее она попадает субарахноидальное пространство [52, 53]. Через двенадцать тысячелетий Андреас Визалий (1514-1564), нидерландский анатом, исправил ошибку Галена и показал, что спинномозговая жидкость - это необходимая и нормальная составляющая мозга, присущая здоровым людям [54]. До наших дней сохранились эскизы желудочковой системы мозга Леонардо да Винчи в 1489 года. Эскизы хранились в коллекции королевы Элизабет II [55]. Интересно отметить, что Вильям Гарвей (1578-1657) никогда не работавший непосредственно с мозгом, делает провидящее предположение, что спинномозговая жидкость формируется в желудочках [56]. Аристотель (384-322) будучи студентом Плато в возрасте 39 лет был призван ко двору Филиппом II обучать его сына Александра. Этот период, благодаря военным походам Александра, знаменуется путешествиями Аристотеля в Азию, где он в его «Анатомии Аристотеля» описывает вскрытие трудов животных и делает зарисовки, где корректно показывает взаимосвязь между мозговым и периферическим кровообращением [57, 58].

С конца 18 века наступает время новых открытий в области геометрии взаимодействия спинномозговой жидкости и лимфатики. Z. Schwalbe в 1869 г., используя введение красителей в цистерну магна или непосредственно в ткани мозга собак и кроликов, установил, что через короткое время красители появлялись в глубоком шейном лимфоузле. Впоследствии подобные результаты были успешно воспроизведены Brierley et al. в 1981 г., Cscerr et al. в 1992 г. на кошках и овцах [12, 13, 59]. В 1914 году Weed описал лимфати-ко-подобные сосуды в субарахноидальном пространстве [60]. Он предположил, что эти сосуды могут выполнять функцию абсорбции спинномозговой жидкости в венозные синусы с помощью арахноидальных гранул и, таким образом, осуществлять дренажную функцию. Однако Weed указывал на отсутствие эндотелия в таких сосудах, что не позволило дать им характеристику лимфатических.

Таким образом, исторические страницы отражают последовательное формирование научных представлений о взаимосвязи между спинномозговой жидкостью и лимфатикой системой. Однако появление новых данных о менингеальных лимфатических сосудах и о глимфатической системе внесло определенный хаос в существующие знания.

Чтобы не потерять нити Ариадны в бесконечном потоке гипотез обратимся к глимфатической системе, почему научная общественность не признает данную теорию?

Рассмотрим внимательнее рассуждения авторов. Итак, флуоресцентный зонд вводится в цистерну маг-на и уже через 20-30 мин он попадает, как утвержда-

ют авторы, в паренхиму мозга. Это происходит через церебральные артерии, но не вены. Авторы отмечают, что такой путь возможен через Вирхов-Робин пространство, которое окружает проникающие артерии и которое образуется из спинномозговой жидкости, стекающей сюда из субарахноидального пространства, туда, куда ввели флуоресцентный зонд. Эти рассуждения носят классический характер и соответствуют тем научным представлениям, о которых мы говорили выше.

Авторы продолжили этот путь, используя свою гипотезу, которая состоит в том, что далее из перива-скулярного пространства флуоресцентный трейсер проходит непосредственно в паренхиму мозга. Однако доказательств этого факта в данной работе нет. Авторы всего лишь видели флуоресцентный зонд в периваскулярном пространстве с помощью двух-фотонной микроскопии. Чтобы доказать наличие зонда в паренхиме необходимо представить сведения, в которых зонд будет виден за пределами перива-скулярного пространства, используя специфические метки на эндотелий церебральных сосудов (SMI 71) и белки базальной мембраны (ламинин и коллаген), чтобы наглядно видеть расположение зонда.

На уровне предположений авторы также оставили факт прохождения зонда в венозную часть церебрального кровотока через аквапорины астроцитов. Данное предположение базируется на косвенных данных, когда вводился флуоресцентный бета-амиллоид и в условиях подавления (фармакологическая блокада) или отсутствия (накаутные мыши) аквапоринов указанный белок накапливался в мозге. Однако авто-

ры не детектировали непосредственно применяемые зонды в венах мозга. Также аквапорины астороцитов по размерам намного меньше бета-амиллоида, как, впрочем, и вся архитектура астроцитов. Идея дренажной функции астроцитов выглядит красиво, однако, пока бездоказательно и требует более тщательных исследований.

В собственных экспериментах, применяя маркеры лимфатических сосудов (Levy-1+Alexa488), мы разработали дизайн эксперимента, в котором поставили цель увидеть, как будет выходить из мозга флуоресцентный зонд (декстран 70 кДа) после его попадания в паренхиму мозга при открытии ГЭБ фотодинамическим воздействием [61]. Результаты показали, что через 30 мин после попадания декстрана в паренхиму мозга он обнаруживается в лимфатических сосудах оболочек мозга и через 2 часа в сагиттальном синусе. Аналогичный эксперимент, но с применением золотых наностержней, позволил также определить их быстрое накопление (через 20 мин) сначала в глубоком шейном лимфатическом узле и потом (через 2 часа) в поверхностных шейных лимфатических узлах.

Результаты данного эксперимента показали, что флуоресцентный зонд, попадая в мозг, выводятся как по лимфатическому, так и по венозному путям, однако, первый осуществляется быстрее, чем второй.

Возможный путь элиминации зондов из мозга представлен на рисунке 3. Зонд, введенный в паренхиму мозга за счет даже небольшого объема, создает осмотическое давление, которое заставляет двигаться его путем диффузии в область меньшего давления, т.е. в периваскулярные пространства, расположен-

Рисунок 3. Иллюстрация гипотезы очищения тканей мозга от высокомолекулярных соединений (декстран 70 кДа) после фотодинамического повышения проницаемости ГЭБ:

1) Повышение проницаемости ГЭБ для декстрана за счет фотодинамического эффекта;

2) Диффузия декстрана из микрососудов мозга через открытый ГЭБ в периваскулярное пространство Вирхова-Робина с последующим проникновением в субарахноидальные полости мозга;

3) Абсорбция декстрана из субарахноидального пространства в менингеальные лимфатические сосуды и его экспресс выведение в глубокий шейный лимфоузел. Диффузия декстрана из субарахноидального пространства в венозную систему мозга (сагиттальный синус) через арахноидальные ворсинки и гранулы.

ные вблизи лежащих сосудов. Далее зонд попадет в субарахноидальное пространство, через которое абсорбируется лимфатической системой. Поэтому мы можем видеть зонд уже через 20-30 мин после его попадания в ткани мозга. Появление зонда позже в сагиттальном синусе может свидетельствовать о его фильтрации в венозную систему через арахноидаль-ные ворсинки. Таким образом, приведенные результаты согласуются и объединяют прежние научные представления о взаимосвязи спинномозговой жидкости и лимфатической системы уже в новом аспекте полученных знаний о существовании лимфатических сосудов в менингеальных оболочках мозга.

Какую роль играют астроциты в этих процессах и система аквапоринов, остается за кадром этой истории и как в многосерийном сериале, очевидно, последуют серии новых и новых открытий в этой области. Сейчас представлен только первый сценарий с попыткой корректно расставить роли главных героев - спинномозговая жидкость и лимфатическая система. В условиях задач со многими неизвестными моделирование играет важную роль мыслительной и экспериментальной навигации, позволяя взглянуть на проблему с птичьего полета, когда видны недостающие пазлы в единой картине физиологических процессов. Следующий обзор "Ariadne's threads in the hypotheses about physiological interaction between lymphatics and cerebrospinal fluid", представленной в журнал "Fluids and Barriers of the CNS", будет рассматривать взаимодействие лимфатики, спинномозговой жидкости и астроцитов с применением междисциплинарного подхода на основе моделирования и программирования этих процессов.

Научный обзор представлен в рамках выполнения проекта, поддержанного грантом РНФ № 17-1501263.

Благодарности

Автор выражает благодарность к.б.н., доценту кафедры физиологии человека и животных Е. И. Саранцевой в подготовке иллюстраций для данного обзора.

Литература

1. Louveau A, Smirnov I, Keyes T, Eccles J, Rouhani S, Peske J, Derecki N, Castle D, Mandell J, Lee K, Harris T, Kipnis J. Structural and functional features of central nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;(523):337-341. D0I:10.1038/nature14432.

2. Aspelund A, Antila S, Proulx S, Karlsen T, Karaman S, Detmar M, Wiig H, Alitalo K. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. Journal of Experimental Medicine. 2015;212(7):991-999. D0I:10.1084/jem.20142290.

3. Iliff JJ, Goldman SA, Nedergaard M. Implications of the discovery of brain lymphatic pathways. Lancet

Neurology. 2015;14(10):977-9. DOI: 10.1016/S1474-4422(15)00221-5.

4. Choy C, Jandial R. Lymphatics in the Brain?! Neurosurgery. 2016;78(2):14. DOI: 10.1227/01. neu.0000479890.79747.0d.

5. Bucchieri F, Farina F, Zummo G, Cappello F. Lymphatic vessels of the dura mater: a new discovery? Journal of Anatomy. 2015;227(5):702-3. DOI: 10.1111/joa.12381.

6. Engelhardt B, Carare RO, Bechmann I, Flügel A, Laman JD, Weller RO Vascular, glial, and lymphatic immune gateways of the central nervous system. Acta Neuropathology. 2016; 132(3):317-38. DOI: 10.1007/ s00401-016-1606-5.

7. Wood H. Neuroimmunology: uncovering the secrets of the "brain drain": the CNS lymphatic system in finally revealed. Nature Reviews Neurology. 2015;11(7):367. DOI: 10.1038/nrneurol.2015.105

8. Iliff JJ, Goldman SA, Nedergard M. Clearing the mind: implications of dural lymphatic vessels for brain function. Lancet Neurology. 2015;14(10):977-979. DOI: 10.1016/ S1474-4422(15)00221-5.

9. Louveau A, Kipnis J. Dissection and immunostaining of mouse whole-mount meninges. Protocol Exchange. 2015. DOI:10.1038/protex.2015.047.

10. Marker DF, Tremblay ME, Lu SM, Majewska AK, Gelbard HA.A thin-skull window technique for chronic two-photon in vivo imaging of murine microglia in models of neuroinflammation. Journal of Visualized Experiments. 2010;19(43). DOI: 10.3791/2059.

11. Yang G. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nature Protocol. 2010;(5):201-8. DOI:10.1038/nprot.2009.222.

12. Bradbury MWB, Cserr HF, Westrop RJ. Drainage of cerebral intestinal fluid into deep cervical lymph of the rabbit. American Journal of Physiology. 1981;(240):329-336.

13. Cserr HF, Harling-Berg CJ, Knopf PM. Drainage of brain extracellular fluid into blood and deep cervical lymph and its immunological significance. Brain Pathology. 1992;(2):269-276.

14. Mascagni P, Bellini GB. Presso Euse bio Pacinie Figlio: Florence; 1816. 195 p

15. Holubar K. The anatomical wax preparation sin the Josephinumin Vienna, Austria. Archives of Surgery. 1991;(126):421-422.

16. Glass N. Waxen bodies. Lancet. 2000;(356):775-76.

17. Allmer K, Jantsch M. Katalog der Josephinischen Sammlunganatomischer und geburtshilflicher Wachspräparateim Institutfür Geschichte der Medizin an der Universität Wien. Verlag Hermann Böhlaus Nachf: Graz, Köln; 1965.

18. Schmidt G. The collection of anatomical and obstetric wax models. In: Holubar K, ed. Vienna: Institute Schmidt G. The collection of anatomical and obstetric wax

models. In: Holubar K, ed. Vienna: Institute for the history of medicine University of Vienna. 1999:77-80.

19. Williams PL. Gray's anatomy. 38th edn. The anatomical basis of medicine and surgery. London: Churchill Living stone; 1995:1264.

20. Key A, Retzius MG. Studieninder Anatomiedes Nervensystem sunddes Bindegewebes. Stockholm: Norstedtand Söner, 1875-76.

21. Lukic IK, Gluncic V, Ivkic G, Hubenstorf M, Marusic A. Virtual dissection: a lesson from the 18th century. Lancet. 2003;(362):2110-2113.

22. Mezey E, Palkovits M. Neuroanatomy: forgotten findings of brain lymphatics. Nature. 2015;(524):415. DOI: 10.1038/524415b.

23. Iliff JJ. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid beta. Science Translational Medicine. 2012;(4):147ra111. DOI: 10.1126/ scitranslmed.3003748.

24. Jessen NA, Munk AS, Lundgaard I, Nedergaard M. The Glymphatic System: A Beginner's Guide. Neurochemical Reserch. 2016;40(12):2583-2599. DOI 10.1007/s11064-015-1581-6.

25. Virchow R. Ueber die Erweiterung kleiner er Gefaesse. Archives of Pathological Anatomy and Physiology and of Clinical Medicine. 1851;(3):427-62.

26. Robin C. Recherches sur quelquesparticularites de la structure des capillaires de l'encephale. De Physiologie De L'Homme Et Des Animaux. 1859;(2):537-48.

27. Nakada T. Virchow-Robin space and aquaporin-4: new insights on an old friend. Croatian Medical Journal. 2014;(55):328-36. DOI: 10.3325/cmj.2014.55.328.

28. Osborn AJ. Activating PIK3CA alleles and lymphangiogenic phenotype of lymphatic endothelial cells isolated from lymphatic malformations. Human Molecular Genetics. 2015;(24):926-38. DOI: 10.1093/hmg/ddu505.

29. Davis JM. Lymphatic endothelial differentiation in pulmonary lymphangioleiomyomatosis cells. Journal Histochemistry Cytochemistry. 2013;(61):580-90. DOI: 10.1369/0022155413489311.

30. Liao S. Lymphatic system: An active pathway for immune protection. Seminars in Cell & Developmental Biology. 2015;(38):83-89. DOI:10.1016/j. semcdb.2014.11.012.

31. Secker GA. VEGFR signaling during lymphatic vascular development: From progenitor cells to functional vessels. Developmental Dynamics. 2015;(244):323-331. DOI:10.1002/dvdy.24227.

32. Mkinen T, Jussila L, Veikkola T, Karpanen T, Kettunen MI, Pulkkanen KJ, Kauppinen R, Jackson DG, Kubo H, Nishikawa S. Inhibition of lymphangiogenesis with resulting lymphedema in transgenic mice expressing soluble VEGF receptor-3. Nature Medicine. 2001;(7):199-205. DOI:10.1038/84651.

33. Alitalo AK, Proulx ST, Karaman S, Aebischer D, Martino S, Jost M, Schneider N, Bry M, Detmar M. VEGF-C and VEGF-D blockade inhibits inflammatory skin carcinogenesis. Cancer Research. 2013;(73):4212-4221. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-12-4539.

34. Schacht V, Ramirez MI, Hong YK, Hirakawa S, Feng

D, Harvey N, Williams M, Dvorak AM, Dvorak HF, Oliver G, Detmar M. T1alpha/podoplanin deficiency disrupts normal lymphatic vasculature formation and causes lymphedema. EMBO Journal. 2003;(22):3546-3556.

35. Gerhardt H, Mcdaniel JM, Xia B, Liu X, Ivanciu L, Ny A, Hermans K, Silasi-Mansat R, Mcgee S, Nye

E, Ju T, Ramirez MI, Carmeliet P, Cummings RD, Lupu

F, Xia L. Endothelial cell O-glycan deficiency causes blood/lymphatic misconnections and consequent fatty liver disease in mice. Journal Clinical Investigations. 2008;(118):3725-373. DOI: 10.1172/JCI36077.

36. Astarita JL. Podoplanin: emerging functions in development, the immune system, and cancer. Frontiers in immunology. 2012;(3):283. D0I:10.3389/ fimmu.2012.00283.

37. Bazigou E. Integrin-a9 is required for fibronectin matrix assembly during lymphatic valve morphogenesis. Developmental Cell. 2009;(17):175-186. DOI: 10.1016/j. devcel.2009.06.017.

38. Li Y, Song Y, Zhao L, Gaidosh G, Laties AM, Wen R. Direct labeling and visualization of blood vessels with lipophilic carbocyanine dye DiI. Nature Protocols. 2008; (3):1703-8. D0I:10.1038/nprot.2008.172.

39. Trost A, Bruckner D, Kaser-Eichberger A, Motloch K, Bogner B, Runge C, Strohmaier C, Couillard-Despres S, Reitsamer HA, Schroedl F. Lymphatic and vascular markers in an optic nerve crush model in rat. Experimental Eye Research. 2017;(159):30-39. DOI: 10.1016/j. exer.2017.03.003.

40. Kaser-Eichberger A, Schroedl F, Bieler L, Trost A, Bogner B, Runge C, Tempfer H, Zaunmair P, Kreutzer C3, Traweger A, Reitsamer HA, Couillard-Despres S. Expression of Lymphatic Markers in the Adult Rat Spinal Cord. Fronties in Cellular Neuroscience. 2016;(9):10:23. DOI: 10.3389/fncel.2016.00023.

41. Schrödl F, Kaser-Eichberger A, Trost A, Strohmaier C, Bogner B, Runge C, Motloch K, Bruckner D, Laimer M, Heindl LM, Reitsamer HA. Lymphatic Markers in the Adult Human Choroid. Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2015;56(12):7406-16. DOI: 10.1167/ iovs.15-17883.

42. Kim Y. Innate inflammatory responses in stroke: mechanisms and potential therapeutic targets. Current Medicinal Chemistry. 2014;21(18):2076-2097.

43. Hinson EH. Clinical evidence of inflammation driving secondary brain injury: A systematic review. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 2015;78(1):184-91. DOI: 10.1097/TA.0000000000000468.

44. Furukawa M, Shimoda H, Kajwara T, Kato S, Yanagisawa S. Topographic study on nerve-associated lymphatic vessels in the murine craniofacial region by immunohistochemistry and electron microscopy. Biochemistry Research International. 2008;29(6):289-296.

45. Kida S, Patazis A, Weller O. CSF drains directly from the subarachnoid space into nasal lymphatics in the rar. Anatomy, histology and immunological significance. Nueropathology and Applied Neourobiology. 1993;(19):480-488.

46. Weller R, Kisa S, Zhang E-T. Pathway of fluid drainage from the brain - morphological aspects and immunological significance in rat and man. Brain Pathology. 1992;(2): 277-284.

47. Choi I, Chung HK, Ramu S, Lee HN, Kim KE, Lee S, Yoo J, Choi D, Lee YS, Aguilar B, Kwon Y. Visualization of lymphatic vessels by Prox1-promoter directed GFP reporter in a bacterial artificial chromosome-based transgenic mouse. Blood. 2011;117( 1):362-365. DOI: 10.1182/blood-2010-07-298562.

48. Breadsted J. The Edwin Smith Surgical Papyrus. Chicago: University of Chicago Press; 1930. 634p.

49. Garrison FH. History of Medicine. Philadelphia: WB Saunders Company; 1966.996p.

50. Nutton V. The Chronology of Galen's Early Career. The Classical Quarterly. 1973;23:158-171. DOI: 10.1017/ S0009838800036600.

51. Thompson S. The cerebrospinal fluid: it's spontaneous escape from the nose. London: Cassell and Co; 1899.

52. O'Malley C. Andreas Vesalius of Brussels. Berkeley: University of California Press; 1964.

53. O'Malley C, Saunders J. Leonardo da Vinci on the Human Body. New York: Henry Schuman; 1952.

54. Gregory A. Harvey's Heart, the Discovery of Blood Circulation. Cambridge: Icon Books; 2001.

55. Russel B. A History of Western Philosophy. New York: Simon & Schuster; 1945.

56. Singer C. A short history of biology: a general introduction to the study of living things. London: Oxford University Press; 1931.

57. Schwalbe G: Die Arachnoidalraum ein Lymphraum und sein Zusammenhang mit den Perichorioidalraum. Zbl med Wiss Zentralblatt fur die medizinischen Wissenschaften 1869; 7:465-67.

58. Weed LH. Studies on cerebro-spinal fluid. No. III: the pathways of escape from the subarachnoid spaces with particular reference to the arachnoid villi. European Journal of Medical Research. 1914;(31):51-91.

References

1. Louveau A, Smirnov I, Keyes T, Eccles J, Rouhani S, Peske J, Derecki N, Castle D, Mandell J, Lee K, Harris T, Kipnis J. Structural and functional features of central

nervous system lymphatic vessels. Nature. 2015;(523):337-341. D01:10.1038/nature14432.

2. Aspelund A, Antila S, Proulx S, Karlsen T, Karaman S, Detmar M, Wiig H, Alitalo K. A dural lymphatic vascular system that drains brain interstitial fluid and macromolecules. Journal of Experimental Medicine. 2015;212(7):991-999. D01:10.1084/jem.20142290.

3. Iliff JJ, Goldman SA, Nedergaard M. Implications of the discovery of brain lymphatic pathways. Lancet Neurology. 2015;14(10):977-9. DOI: 10.1016/S1474-4422(15)00221-5.

4. Choy C, Jandial R. Lymphatics in the Brain?! Neurosurgery. 2016;78(2):14. DOI: 10.1227/01. neu.0000479890.79747.0d.

5. Bucchieri F, Farina F, Zummo G, Cappello F. Lymphatic vessels of the dura mater: a new discovery? Journal of Anatomy. 2015;227(5):702-3. DOI: 10.1111/joa.12381.

6. Engelhardt B, Carare RO, Bechmann I, Flügel A, Laman JD, Weller RO Vascular, glial, and lymphatic immune gateways of the central nervous system. Acta Neuropathology. 2016; 132(3):317-38. DOI: 10.1007/ s00401-016-1606-5.

7. Wood H. Neuroimmunology: uncovering the secrets of the "brain drain": the CNS lymphatic system in finally revealed. Nature Reviews Neurology. 2015;11(7):367. DOI: 10.1038/nrneurol.2015.105

8. Iliff JJ, Goldman SA, Nedergard M. Clearing the mind: implications of dural lymphatic vessels for brain function. Lancet Neurology. 2015;14(10):977-979. DOI: 10.1016/ S1474-4422(15)00221-5.

9. Louveau A, Kipnis J. Dissection and immunostaining of mouse whole-mount meninges. Protocol Exchange. 2015. DOI:10.1038/protex.2015.047.

10. Marker DF, Tremblay ME, Lu SM, Majewska AK, Gelbard HA.A thin-skull window technique for chronic two-photon in vivo imaging of murine microglia in models of neuroinflammation. Journal of Visualized Experiments. 2010;19(43). DOI: 10.3791/2059.

11. Yang G. Thinned-skull cranial window technique for long-term imaging of the cortex in live mice. Nature Protocol. 2010;(5):201-8. DOI:10.1038/nprot.2009.222.

12. Bradbury MWB, Cserr HF, Westrop RJ. Drainage of cerebral intestinal fluid into deep cervical lymph of the rabbit. American Journal of Physiology. 1981;(240):329-336.

13. Cserr HF, Harling-Berg CJ, Knopf PM. Drainage of brain extracellular fluid into blood and deep cervical lymph and its immunological significance. Brain Pathology. 1992;(2):269-276.

14. Mascagni P, Bellini GB. Presso Euse bio Pacinie Figlio: Florence; 1816. 195 p

15. Holubar K. The anatomical wax preparation sin the Josephinumin Vienna, Austria. Archives of Surgery. 1991;(126):421-422.

16. Glass N. Waxen bodies. Lancet. 2000;(356):775-76.

17. Allmer K, Jantsch M. Katalog der Josephinischen Sammlunganatomischer und geburtshilflicher Wach-spräparateim Institutfür Geschichte der Medizin an der Universität Wien. Verlag Hermann Böhlaus Nachf: Graz, Köln; 1965.

18. Schmidt G. The collection of anatomical and obstetric wax models. In: Holubar K, ed. Vienna: Institute Schmidt G. The collection of anatomical and obstetric wax models. In: Holubar K, ed. Vienna: Institute for the history of medicine University of Vienna. 1999:77-80.

19. Williams PL, ed. Gray's anatomy. 38th edn. The anatomical basis of medicine and surgery. London: Churchill Living stone; 1995:1264.

20. Key A, Retzius MG. Studieninder Anatomiedes Nervensystem sunddes Bindegewebes. Stockholm: Norstedtand Söner, 1875-76.

21. Lukic IK, Gluncic V, Ivkic G, Hubenstorf M, Marusic A. Virtual dissection: a lesson from the 18th century. Lancet. 2003;(362):2110-2113.

22. Mezey E, Palkovits M. Neuroanatomy: forgotten findings of brain lymphatics. Nature. 2015;(524):415. DOI: 10.1038/524415b.

23. Iliff JJ. A paravascular pathway facilitates CSF flow through the brain parenchyma and the clearance of interstitial solutes, including amyloid beta. Science Translational Medicine. 2012;(4):147ra111. DOI: 10.1126/ scitranslmed.3003748.

24. Jessen NA, Munk AS, Lundgaard I, Nedergaard M. The Glymphatic System: A Beginner's Guide. Neurochemical Reserch. 2016;40(12):2583-2599. DOI 10.1007/s11064-015-1581-6.

25. Virchow R. Ueber die Erweiterung kleiner er Gefaesse. Archives of Pathological Anatomy and Physiology and of Clinical Medicine. 1851;(3):427-62.

26. Robin C. Recherches sur quelquesparticularites de la structure des capillaires de l'encephale. De Physiologie De L'Homme Et Des Animaux. 1859;(2):537-48.

27. Nakada T. Virchow-Robin space and aquaporin-4: new insights on an old friend. Croatian Medical Journal. 2014;(55):328-36. DOI: 10.3325/cmj.2014.55.328.

28. Osborn AJ. Activating PIK3CA alleles and lymphangiogenic phenotype of lymphatic endothelial cells isolated from lymphatic malformations. Human Molecular Genetics. 2015;(24):926-38. DOI: 10.1093/hmg/ddu505.

29. Davis JM. Lymphatic endothelial differentiation in pulmonary lymphangioleiomyomatosis cells. Journal Histochemistry Cytochemistry. 2013;(61):580-90. DOI: 10.1369/0022155413489311.

30. Liao S. Lymphatic system: An active pathway for immune protection. Seminars in Cell and Developmental Biology. 2015;(38):83-89. DOI:10.1016/j. semcdb.2014.11.012.

31. Secker GA. VEGFR signaling during lymphatic

vascular development: From progenitor cells to functional vessels. Developmental Dynamics. 2015;(244):323-331. DOI:10.1002/dvdy.24227.

32. Mkinen T, Jussila L, Veikkola T, Karpanen T, Kettunen MI, Pulkkanen KJ, Kauppinen R, Jackson DG, Kubo H, Nishikawa S. Inhibition of lymphangiogenesis with resulting lymphedema in transgenic mice expressing soluble VEGF receptor-3. Nature Medicine. 2001;(7):199-205. DOI:10.1038/84651.

33. Alitalo AK, Proulx ST, Karaman S, Aebischer D, Martino S, Jost M, Schneider N, Bry M, Detmar M. VEGF-C and VEGF-D blockade inhibits inflammatory skin carcinogenesis. Cancer Research. 2013; (73):4212-4221. DOI:10.1158/0008-5472.CAN-12-4539.

34. Schacht V, Ramirez MI, Hong YK, Hirakawa S, Feng

D, Harvey N, Williams M, Dvorak AM, Dvorak HF, Oliver G, Detmar M. T1alpha/podoplanin deficiency disrupts normal lymphatic vasculature formation and causes lymphedema. EMBO Journal. 2003;(22):3546-3556.

35. Gerhardt H, Mcdaniel JM, Xia B, Liu X, Ivanciu L, Ny A, Hermans K, Silasi-Mansat R, Mcgee S, Nye

E, Ju T, Ramirez MI, Carmeliet P, Cummings RD, Lupu

F, Xia L. Endothelial cell O-glycan deficiency causes blood/lymphatic misconnections and consequent fatty liver disease in mice. Journal Clinical Investigations. 2008;(118):3725-373. DOI: 10.1172/JCI36077.

36. Astarita JL. Podoplanin: emerging functions in development, the immune system, and cancer. Frontiers in immunology. 2012;(3):283. DOI:10.3389/ fimmu.2012.00283.

37. Bazigou E. Integrin-a9 is required for fibronectin matrix assembly during lymphatic valve morphogenesis. Developmental Cell. 2009;(17):175-186. DOI: 10.1016/j. devcel.2009.06.017.

38. Li Y, Song Y, Zhao L, Gaidosh G, Laties AM, Wen R. Direct labeling and visualization of blood vessels with lipophilic carbocyanine dye DiI. Nature Protocols. 2008; (3):1703-8. DOI:10.1038/nprot.2008.172.

39. Trost A, Bruckner D, Kaser-Eichberger A, Motloch K, Bogner B, Runge C, Strohmaier C, Couillard-Despres S, Reitsamer HA, Schroedl F. Lymphatic and vascular markers in an optic nerve crush model in rat. Experimental Eye Research. 2017;(159):30-39. DOI: 10.1016/j. exer.2017.03.003.

40. Kaser-Eichberger A, Schroedl F, Bieler L, Trost A, Bogner B, Runge C, Tempfer H, Zaunmair P, Kreutzer C3, Traweger A, Reitsamer HA, Couillard-Despres S. Expression of Lymphatic Markers in the Adult Rat Spinal Cord. Fronties in Cellular Neuroscience. 2016;(9):10:23. DOI: 10.3389/fncel.2016.00023.

41. Schrödl F, Kaser-Eichberger A, Trost A, Strohmaier C, Bogner B, Runge C, Motloch K, Bruckner D, Laimer M, Heindl LM, Reitsamer HA. Lymphatic Markers in the Adult Human Choroid. Investigative Ophthalmology

and Visual Science. 2015;56(12):7406-16. DOI: 10.1167/ iovs.15-17883.

42. Kim Y. Innate inflammatory responses in stroke: mechanisms and potential therapeutic targets. Current Medicinal Chemistry. 2014;21(18):2076-2097.

43. Hinson EH. Clinical evidence of inflammation driving secondary brain injury: A systematic review. Journal of Trauma and Acute Care Surgery. 2015;78(1):184-91. DOI: 10.1097/TA.0000000000000468.

44. Furukawa M, Shimoda H, Kajwara T, Kato S, Yanagisawa S. Topographic study on nerve-associated lymphatic vessels in the murine craniofacial region by immunohistochemistry and electron microscopy. Biochemistry Research International. 2008;29(6):289-296.

45. Kida S, Patazis A, Weller O. CSF drains directly from the subarachnoid space into nasal lymphatics in the rar. Anatomy, histology and immunological significance. Nueropathology and Applied Neourobiology. 1993;(19):480-488.

46. Weller R, Kisa S, Zhang E-T. Pathway of fluid drainage from the brain - morphological aspects and immunological significance in rat and man. Brain Pathology. 1992;(2): 277-284.

47. Choi I, Chung HK, Ramu S, Lee HN, Kim KE, Lee S, Yoo J, Choi D, Lee YS, Aguilar B, Kwon Y. Visualization of lymphatic vessels by Prox1-promoter directed GFP reporter in a bacterial artificial chromosome-based transgenic mouse. Blood. 2011;117(1):362-365. DOI: 10.1182/blood-2010-07-298562.

48. Breadsted J. The Edwin Smith Surgical Papyrus. Chicago: University of Chicago Press; 1930.634p.

49. Garrison FH. History of Medicine. Philadelphia: WB Saunders Company; 1966. 996p.

50. Nutton V. The Chronology of Galen's Early Career. The Classical Quarterly. 1973;23:158-171. DOI: 10.1017/ S0009838800036600.

51. Thompson S. The cerebrospinal fluid: it's spontaneous escape from the nose. London: Cassell and Co; 1899.

52. O'Malley C. Andreas Vesalius of Brussels. Berkeley: University of California Press; 1964.

53. O'Malley C, Saunders J. Leonardo da Vinci on the Human Body. New York: Henry Schuman; 1952.

54. Gregory A. Harvey's Heart, the Discovery of Blood Circulation. Cambridge: Icon Books; 2001.

55. Russel B. A History of Western Philosophy. New York: Simon & Schuster; 1945.

56. Singer C. A short history of biology: a general introduction to the study of living things. London: Oxford University Press; 1931.

57. Schwalbe G: Die Arachnoidalraum ein Lymphraum und sein Zusammenhang mit den Perichorioidalraum. Zbl med Wiss Zentralblatt fur die medizinischen Wissenschaften 1869, 7:465-67.

58. Weed LH. Studies on cerebro-spinal fluid. No. III: the pathways of escape from the subarachnoid spaces with particular reference to the arachnoid villi. European Journal of Medical Research. 1914;(31):51-91.

Сведения об авторах

Семячкина-Глушковская Оксана Валерьевна, Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского, Адрес: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская 83; тел.: +7(927)1155157; е-mail: glushkovskaya@mail.ru

Author information

Oxana V. Semyachkina-Glushkovskaya N.G. Chernyshevsky Saratov State University Address: 83,Astrakhanskaya Str., Saratov, Russian Federation, 410012; Phone: +7(927)1155157; e-mail: glushkovskaya@mail.ru

Поступила 29.05.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

Оригинальные исследования / Original research

© ГОРИНА Я. В., ИПТЫШЕВ А. М., ЛОПАТИНА О. Л., КОМЛЕВА Ю. К., ЧЕРНЫХ А. И., САЛМИНА А. Б. УДК 612.821.2:57.084.1:577.21 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-50-56

АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННОЙ ПАМЯТИ У NLRP3 - НОКАУТНЫХ ЖИВОТНЫХ

Я. В. Горина1, А. М. Иптышев1, О. Л. Лопатина1, Ю. К. Комлева1, А. И. Черных2, А. Б. Салмина1 красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого, Красноярск 660022, Российская Федерация

2Красноярская межрайонная клиническая больница №20 им. И.С. Берзона, Красноярск 660014, Российская Федерация

Болезнь Альцгеймера является наиболее частой причиной развития деменции в мире. Накопление ^-амилоида ведет к развитию нейровоспале-ния в результате активации микроглии. Известно, что ^-амилоид способен активировать NLRP3 инфламмасомы внутри клеток микроглии, что является необходимым условием для созревания интерлейкина и развития дальнейших воспалительных реакций. Нейровоспаление является

одним из патогенетических факторов болезни Альцгеймера, поэтому ингибирование активности NLRP3-инфламмасом, ответственных за его развитие, является потенциальным терапевтическим подходом. Тем не менее, вклад инфламмасом в развитие деструктивных изменений памяти и поведения изучен недостаточно. Исследование различных видов памяти у ЖИРЗ-нокаутных мышей позволит оценить влияние полного инги-бирования ЖИР3 инфламмасом на когнитивные функции животных.

Цель исследования. Оценка влияния нокаутирования гена ЖИР3 на пространственную память у исследуемых животных. Материал и методы. Объект исследования: опытная группа - ЖИРЗ-нокаутные животные (линия В6.12986-Мгр31т1ВЬк/П), самцы в возрасте 4 месяцев (п=10); контрольная группа - мыши линии C57BL/6 х самцы в возрасте 4 месяцев (п=10). Тест «Восьмирукавный радиальный лабиринт» использовали для оценки рабочей и долговременной пространственной памяти. Тестирование проводили, когда животные находились в возрасте 4 и 12 месяцев.

Результаты. Долговременную пространственную память анализировали, используя подсчет количества корректных и некорректных входов в рукава. В ходе тестирования у ЖКР3-нокаутных животных наблюдалось повышение среднего балла памяти, что указывает об активации долговременной пространственной памяти.

Заключение. Нокаутирование гена ЖИР3 у исследуемых животных в процессе онтогенеза не приводит к расстройству пространственного обучения и долговременной памяти, что свидетельствует об отсутствии негативных эффектов ингибирования гена ЖИР3 на данный вид памяти. Ключевые слова: ЖИР3, болезнь Альцгеймера, нейровоспаление, инфламмасомы, восьмирукавный радиальный лабиринт, пространственная память.

Для цитирования: Горина ЯВ, Иптышев АМ, Лопатина ОЛ, Комлева ЮК, Черных АИ, Салмина АБ. Анализ пространственной памяти у ЖИР3-нокаутных животных. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 50-56. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-50-56

THE ANALYSIS OF SPATIAL MEMORY IN NLRP3-KNOCKOUT ANIMALS

Ya. V. Gorina1, A. M. Iptyshev O. L. Lopatina1, Yu. K. Komleva1, A. I. Chernykh2, A. B. Salmina1

'Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University, Krasnoyarsk 660022, Russian Federation

Krasnoyarsk City Hospital №20 named after I.S. Berzon, Krasnoyarsk 660014, Russian Federation

Alzheimer's disease is the most common cause of dementia in the world. Accumulation of ^-amyloid leads to the development of neuroinflammation as a result of activation of microglia. It is known that ^-amyloid is able to activate NLRP3 inflammasomes within microglia cells, which is a prerequisite for the maturation of interleukin and the development of further inflammatory reactions. Neuroinflammation is one of the pathogenetic factors of Alzheimer's disease. Inhibition of the activity of NLRP3-inflammas, responsible for the development of Alzheimer's disease, is a potential therapeutic approach. However, the contribution of inflammasomes to the development of destructive changes in memory and behavior has not been studied enough. The study of different types of memory in NLRP3-knockout mice will allow to evaluate the effect of complete inhibition of NLRP3 by inflammasomes on the cognitive functions of animals.

The purpose of the study is the assessment of the effect of knocking out the gene NLRP3 on spatial memory in test animals.

Material and method: Experimental group - NLRP3-knockout animals (line B6.129S6-Nlrp3tm1Bhk / JJ), males aged 4 months (n = 10); Control group - line C57BL / 6 x SJL mice, males aged 4 months (n = 10). The test "Eight-arm radial maze" was used to evaluate working and long-term spatial memory. Testing was carried out when the animals were at the age of 4 and 12 months.

Results. Long-term spatial memory was analyzed using the calculation of the number of correct and incorrect entries in the arms. NLRP3-knockout animals showed an increase in the average memory score, which indicates the activation of long-term spatial memory.

The conclusion. Knocking out of the NLRP3 gene in the animals under investigation during ontogeny does not lead to a disruption of spatial learning and long-term memory. This indicates that there are no negative effects of inhibition of the NLRP3 gene on this type of memory. Key words: NLRP3, Alzheimer's disease, neuroinflammation, inflammasomes, eight-arm radial maze, spatial memory.

Citation: Gorina YaV, Iptyshev AM, Lopatina OL, Komleva YuK, Chernykh AI, Salmina AB. The analysis of spatial memory in NLRP3-knockout animals. Siberian Medical Review. 2017;(6): 50-56. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-50-56

Введение

Уже на протяжении последних трех десятилетий активно исследуется сложное взаимодействие между активацией иммунной системы, высвобождением провоспалительных цитокинов и изменениями в ЦНС, связанных с настроением и поведением [3, 7, 20]. В этом контексте значительный интерес представляет роль нейровоспаления в этиологии и прогресси-ровании заболеваний головного мозга, в частности, болезни Альцгеймера (БА). Нейровоспаление, являясь врожденным иммунным ответом на активацию

в ЦНС широкого спектра раздражителей, таких как бактерии, вирусы, грибы, компоненты умирающих клеток и метаболические токсические продукты реакций, а также на развитие ряда заболеваний - сахарного диабета 2 типа, подагры атеросклероза и др., опосредуется белковыми комплексами - инфламмасомами [19, 25]. Инфламмасомы (NLRP1,2,3), активированные внеклеточным АТФ, кристаллами уратов и холестерина, ^-амилоидом, через каспаза-1-сигнальный путь инициируют продукцию биоактивных провос-палительных цитокинов IL-1 р, IL-18, HMGB1 (high

mobility group box) [13], а также, при некоторых обстоятельствах, вызывают гибель клеток посредством пироптоза [14].

Необходимо отметить и тот факт, что у NLRP 3-/-или Casp1-/- мышей, несущих мутации, связанные с семейной болезнью Альцгеймера, выявлено как снижение активации каспазы-1 и интерлейкина-1^, так и усиленного отложения ^-амилоида [12].

Наряду с этим, актуальной задачей является выявление причины воспаления в периферических тканях и определения степень воздействия этого процесса на мозг, поскольку активация воспалительных сигнальных путей тесно связана с развитием резистентности мозга к инсулину при болезни Альцгеймера [4, 16]. Так, насыщенные жирные кислоты активируют JNK-сигнальный путь и вызывают периферическую резистентность к инсулину [21], а также деструктивные нарушения в головном мозге, наблюдаемые при болезни Альцгеймера [17]. В дополнение к этому, це-рамиды, являющиеся важным липидным компонентом клеточной мембраны и образующиеся в печени, способны пересекать гематоэнцефалический барьер и вызывать инсулинорезистентность в мозге и нейроде-генерацию [6].

Инсулинорезистентность, связанная дисфункцией IRS-1, является наиболее вероятной причиной микро-глиальной секреции провоспалительных цитокинов (интерлейкин 1 (IL-1), IL-6 и фактор некроза опухолей а (ФНО-а)), активированных ^-амилоидом [11]. Такая активация микроглии может иметь решающее значение в патогенезе болезни Альцгеймера, поскольку у мышей, нокаутных по гену, кодирующему внутриклеточный микроглиальный рецептор NLRP3, чувствительный к внеклеточным патогенным агентам [2], включая Ав [10], выявлено предотвращение развития нейродегенерации и когнитивной дисфункции, что, как правило, наблюдается у животных с экспериментальной болезнью Альцгеймера [12].

Все это указывает на то, что ингибирование NLRP3-белковых комплексов представляет собой новое терапевтическое вмешательство при терапии различных хронических дегенеративных заболеваниях, в частности БА [9, 12, 18, 26]. Однако вклад инфламмасом в развитие деструктивных изменений памяти и поведения изучен недостаточно.

В связи с выше изложенным, цель настоящего исследования - оценка влияния нокаутирования гена NLRP3 на пространственную память у исследуемых животных для установления возможных негативных эффектов ингибирования NLRP3-инфламмасом.

Материал и методы

1. Животные

Объектом исследования являлись NLRP3-нокаут-ные животные - мыши линии B6.129S6-Nlrp3tm1Bhk/

JJ, самцы в возрасте 4 месяцев (n=10). Контрольная группа - мыши линии C57BL/6, самцы в возрасте 4 месяцев (n=10). Данные линии мышей получены из The Jackson Laboratory.

Животных содержались в индивидуально вентилируемых клетках в количестве не более 5 на одну клетку, был предоставлен свободный доступ к воде и корму при постоянной температуре 21±1 С° и регулярной смене освещения в режиме 12 ч день/12 ч ночь.

Исследования на животных проводили в соответствии с соблюдением принципов гуманности, изложенных в Директиве Европейского сообщества (2010/63/ЕС).

2. Нейроповеденческое тестирование

Для изучения пространственной памяти у экспериментальных животных проводили тест «Восьмиру-кавный радиальный лабиринт». Для этого была использована классическая конструкция теста [24], которая представляет собой восьмирукавный радиальный лабиринт с круглой площадкой в центре, выполненный из гладкого ПВХ серого цвета. Длина каждого из рукавов составляет 35 см, ширина - 6 см, диаметр центральной площадки - 20 см, высота стенок - 20 см и высота над полом - 50 см. Каждый рукав отделен от площадки гильотинной дверкой. В конце каждого рукава расположена кормушка с пищевым подкреплением в виде кусочка сахара, которая также отделена гильотинной дверкой. Видеорегистрацию проводили с помощью программы AnyMaze.

Протокол тестирования состоял из 3 этапов:

I Этап - привыкание. Проводился только на первый день тестирования для ознакомления животного с условиями тестирования. Состоял из трех фаз, каждая из которых длилась в течение 5 мин. Перерыв между фазами составлял 30 сек, во время которого животное было изолировано в центре лабиринта, при этом все рукава закрыты гильотинными дверками. В каждой фазе у животного была возможность свободно исследовать лабиринт. Пищевое подкрепление в кормушках отсутствовало.

II Этап - тест. Этап состоял фазы тренировки и фазы тестирования, каждая из которых длилась в течение 5 мин. Перерыв между фазами составлял 30 сек. В фазу тренировки в конце каждого из рукавов помещали пищевое подкрепление, при этом четыре случайных рукава были закрыты. После, в фазу задержки, животное помещали в центре лабиринта, закрывая все двери. В фазе тестирования открывали все восемь дверей, предварительно помещая пищевое подкрепление в те рукава, которые раньше были заблокированы. При этом животное должно было посещать только те рукава, которые были заблокированы на фазе тренировки. Этап тестирования оценивался по количеству корректных и некорректных входов в рукава. Ошиб-

кой считался вход в рукава, кормушка которых была открыта в фазу тренировки, а также повторное посещение рукавов, открытых в фазу тестирования.

III Этап - повторение этапа II после перерыва в течение 60 мин.

В качестве исследуемого критерия выступил средний балл памяти (Memory score - MS), который был подсчитан по формуле:

MS=

верн. вх. - неверн. вх. верн. вх. + неверн. вх.

3. Статистический анализ Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью программы 81а1р1и8 Professional, сборка 5.9.8.5/Core v.5.9.33 методами непараметрической статистики. Данные представлены в виде: Me (Q1...Q3), где Ме - медиана, Q1...Q3 - межк-вартильный размах. Для сравнения показателей в независимых выборках применяли критерий Манна-Уитни, сравнение зависимых выборок осуществляли с помощью критерия Уилкоксона. Различия принимали значимыми при уровне значимости р<0,05.

Результаты и обсуждение Долговременную пространственную память анализировали, используя подсчет количества корректных и некорректных входов в рукава на 3 этапе теста в фазе тестирования.

В первый день тестирования, после предварительной тренировки, NLRP3-нокаутные животные в возрасте 4 месяцев показали средний балл памяти -0,18 (-0,32.-0,04) ), который на второй день тестирования статистически значимо (р=0,012) увеличился и составил 0,15 (0,04.0,28) (рис. 1). Однако к четвертому дню

Рисунок 1. Результат нейроповеденческого тестирования «Восьмирукавныйрадиальный лабиринт» ЫЬЯРЗ-нокаутных животных в возрасте 4 месяцев: средний балл памяти, зависящий от количества корректных и некорректных входов в рукава. Каждая точка означает среднее значение балла памяти в фазе тестирования за один день. * - сравнение группы ЫЬЯРЗ КО с группой С57БЦ6 (р<0,05).

тестирования NLRP3-нокаутные животные совершили статистически значимо (р=0,041) больше ошибок, а именно, повторных входов в рукав, по сравнению

со вторым днем тестирования, о чем свидетельствовал средний балл памяти во второй 0,15 (0,04.0,28) и четвертый день -0,24 (-0,28.-0,16). При перерыве на пятый день тестирования у NLRP3-нокаутных животных значение среднего балла памяти от четвертого -0,24 (-0,28.-0,16) к шестому дню тестирования -0,17 (-0,39.-0,11) статистически значимо не изменилось (р=0,473). В дополнении к этому, значение среднего балла памяти на шестой день -0,17 (-0,39.-0,11) тестирования статистически значимо (р=0,876) не отличалось от первого дня -0,18 (-0,32.-0,04).

В возрасте 12 месяцев у NLRP3-нокаутных животных наблюдалась общая положительная динамика среднего балла памяти в период с первого -0,50 (-0,58.-0,33) по четвертый день тестирования -0,33 (-0,58.0,49) при р=0,038 (рис. 2). Кроме того, сред-

Рисунок2. Результат нейроповеденческого тестирования «Восьмирукавныйрадиальный лабиринт» ЫЬЯРЗ-нокаутных животных в возрасте 12 месяцев: средний балл памяти, зависящий от количества корректных и некорректных входов в рукава. Каждая точка означает среднее значение балла памяти в фазе тестирования за один день.

* - сравнение группы ЫЬЯРЗ КО с группой С57БЦ6 (р<0,05).

ний балл памяти на первый и четвертый день тестирования статистически значимо отличался (р<0,05) от контрольной группы. Стоит отметить, что на четвертый день тестирования изучаемый показатель у NLRP3-нокаутных животных -0,33 (-0,58.0,49) статистически значимо (р=0,038) выше, чем у контрольной группы -0,41 (-0,53.-0,32) (рис. 2). Перерыв на пятый день тестирования у NLRP3-нокаутных животных статистически значимо (р=0,981) не изменил значение среднего балла памяти от четвертого -0,33 (-0,58. 0,49) к шестому дню тестирования -0,33 (-0,61.0,11).

Как показывают многочисленные исследования, метаболическая дисфункция увеличивает риск развития умеренных когнитивных нарушений и, впоследствии, болезни Альцгеймера [5, 8]. Однако до сих пор остается неясным - сахарный диабет, резистентность мозга к инсулину, нейровоспаление или метаболическая дисфункция является ко-фактором развития болезни Альцгеймера. В дополнение к этому, остается

открытым вопрос о степени влияния выше перечисленных ко-факторов на познавательные функции и различные виды памяти (эмоциональная, пространственная, оперативная и долговременная) при болезни Альцгеймера, поскольку в областях мозга (гиппо-камп, миндалина, кора), которые поддерживают эти процессы, выявлена относительно высокая плотность рецепторов инсулина [1]. Так, резистентность мозга к инсулину особенно отчетливо проявляется при болезни Альцгеймера и в меньшей степени при умеренных когнитивных нарушениях, о чем свидетельствую посмертные исследования гиппокампа пациентов с болезнь Альцгеймера, где выявлено нарушение передачи сигналов IRS1 (субстрат рецептора инсулина), что коррелирует с предсмертным ухудшением памяти и когнитивной деятельности [22].

Стоит отметить, что хроническое воспаление усиливает агрегацию ^-амилоида, который в сочетании с нарушением инсулин-сигнальной трансдукции снижает транспорт и утилизацию глюкозы в головном мозге, активирует гликогенсинтаз-киназы 3 (GSK3), что увеличивает гиперфосфорилирование тау-белка, в конечном итоге, приводя к нейродегенерации [23]. В дополнение к этому, воспалительные цитокины, экспрессируемые в ответ на активность инфламма-сом NLRP3, вносят решающий вклад в развитие резистентности к инсулину путем активации различных киназ, тем самым нарушая передачу сигналов инсулина [15].

Кроме того, исследования показали, что улучшение чувствительности к инсулину у NLRP3-нокаутных мышей проявляется в достаточно зрелом возрасте, и проявление резистентности к инсулину не является центральным событием для развития дегенеративных расстройств, наблюдаемых при старении [27].

Таким образом, нокаутирование гена NLRP3 у исследуемых животных не вызывает видимых деструктивных изменений пространственного обучения и долговременной памяти в процессе онтогенеза.

Заключение

На основании проведенного нейроповеденческо-го тестирования можно заключить, что у NLRP3-нокаутных животных в процессе онтогенеза не выявлено расстройство в сфере долговременной памяти и пространственного обучения. Это может свидетельствовать об эффективности ингибирования NLRP3 инфламмасом, что важно для терапии нейровоспале-ния, развивающегося у пациентов с БА, так как пространственная память входит в число важнейших когнитивных функций человека [28] и его повреждение является неприемлемым побочным эффектом.

Литература

1. Banks WA, Owen JB, Erickson MA. Insulin in the brain:

there and back again. Pharmacology and Therapeutics. 2012;(136):82-93. DOI: 0.1016/j.pharmthera.2012.07.006.

2. Campbell L, Raheem I, Malemud CJ, Askari AD. The Relationship between NALP3 and Autoinflammatory Syndromes. International Journal of Molecular Sciences. 2016;(17):E725. DOI: 10.3390/ijms17050725.

3. Choi AJ, Ryter SW. Inflammasomes: molecular regulation and implications for metabolic and cognitive diseases. Molecules and Cells. 2014;(37):441-48. DOI: 10.14348/ molcells.

4. Clark IA, Alleva LM, Vissel B. TNF and leptin tell essentially the same story in Alzheimer's disease. Journal of Alzheimer's Disease. 2011;(26):201-5. DOI: 3233/JAD-2011-110266.

5. De Felice FG, Ferreira ST. Inflammation, defective insulin signaling, and mitochondrial dysfunction as common molecular denominators connecting type 2 diabetes to Alzheimer disease. Diabetes. 2014;(63):2262-72. DOI: 10.2337/db13-1954.

6. De La Monte SM. Metabolic derangements mediate cognitive impairment and Alzheimer's disease: role of peripheral insulin-resistance diseases. Panminerva Medica. 2012; (54):171-78. PMID: 22801434.

7. Ericsson A, Liu C, Hart RP, Sawchenko PE. Type 1 in-terleukin-1 receptor in the rat brain: distribution, regulation, and relationship to sites of IL-1-induced cellular activation. Journal of Comparative Neurology. 1995;(361):681-98. DOI: 10.1002/cne.903610410.

8. Ferreira ST, Clarke JR, Bomfim TR, De Felice FG. Inflammation, defective insulin signaling, and neuronal dysfunction in Alzheimer's disease. Alzheimer's and Dementia. 2014; (10):76-83. DOI: 10.1016/j.jalz.2013.12.010.

9. Freeman LC, Ting JP. The pathogenic role of the inflammasome in neurodegenerative diseases. Journal of Neurochemistry. 2016;(136):29-38. DOI:10.1111/ jnc.13217.

10. Gold M, El Khoury J. ß-amyloid, microglia, and the inflammasome in Alzheimer's disease. Seminars in Im-munopathology. 2015; (37):607-11. DOI: 10.1007/s00281-015-0518-0.

11. Hanzel CE, Pichet-Binette A, Pimentel LS, Iulita MF, Allard S, Ducatenzeiler A, Do Carmo S, Cuello AC. Neuronal driven pre-plaque inflammation in a transgenic rat model of Alzheimer's disease. Neurobiology of Aging. 2014; (35):2249-62. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.03.026.

12. Heneka MT, Kummer MP, Stutz A, Delekate A, Schwartz S, Vieira-Saecker A, Griep A, Axt D, Remus A, Tzeng TC, Gelpi E, Halle A, Korte M, Latz E, Golen-bock DT. NLRP3 is activated in Alzheimer's disease and contributes to pathology in APP/PS1 mice. Nature. 2013; (493):674-78. DOI: 10.1038/nature11729.

13. Jin C, Flavell RA. Molecular mechanism of NLRP3 inflammasome activation. Journal of Clinical Immunology. 2010; (30):628-31. DOI: 10.1007/s10875-010-9440-3.

14. Kovarova M, Hesker PR, Jania L, Nguyen M, Snou-waert JN, Xiang Z, Lommatzsch SE, Huang MT, Ting JP,

Koller BH. NLRP1-dependent pyroptosis leads to acute lung injury and morbidity in mice. The Journal of Immunology. 2012;(189):2006-16. DOI: 4049/jimmunol.1201065.

15. Lee HM, Kim JJ, Kim HJ, Shong M, Ku BJ, Jo EK. Upregulated NLRP3 inflammasome activation in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 2013;(62):194-204. DOI: 10.2337/db12-0420.

16. Nagae T, Araki K, Shimoda Y, Sue LI, Beach TG, Konishi Y. Cytokines and Cytokine Receptors Involved in the Pathogenesis of Alzheimer's Disease. Journal of Clinical and Cellular Immunology. 2016;(7):pii441. DOI: 10.4172/2155-9899.1000441.

17. Najem D, Bamji-Mirza M, Yang Z, Zhang W. Aß-Induced Insulin Resistance and the Effects of Insulin on the Cholesterol Synthesis Pathway and Aß Secretion in Neural Cells. Neuroscience Bulletin. 2016;(32):227-38. DOI: 1007/s12264-016-0034-9.

18. Perera A, Kunde D. NLRP3 Inhibitors as potential therapeutic agents for treatment of Inflammatory Bowel Disease. Current Pharmaceutical Design. 2017;23(16):2321-27. DOI: 10.2174/1381612823666170201162414.

19. Schroder K, Tschopp J. The inflammasomes. Cell. 2010;(140):821-32. DOI: 10.1016/j.cell.2010.01.040.

20. Singhal G, Jaehne EJ, Corrigan F, Toben C, Baune BT. Inflammasomes in neuroinflammation and changes in brain function: a focused review. Frontiers in Neuroscience. 2014; (8):315. DOI: 10.3389/fnins.2014.00315.

21. Solinas G, Becattini B. JNK at the crossroad of obesity, insulin resistance, and cell stress response. Molecular Metabolism. 2016;(6):174-84. DOI: 1016/j.mol-met.2016.12.001.

22. Talbot K, Wang HY. The nature, significance, and glucagon-like peptide-1 analog treatment of brain insulin resistance in Alzheimer's disease. Alzheimer's and Dementia. 2014; (10):12-25. DOI: 10.1016/j.jalz.2013.12.007.

23. Verdile G, Keane KN, Cruzat VF, Medic S, Sabale M, Rowles J, Wijesekara N, Martins RN, Fraser PE, Newsholme P. Inflammation and Oxidative Stress: The Molecular Connectivity between Insulin Resistance, Obesity, and Alzheimer's Disease. Mediators of Inflammation. 2015; (2015):105828. DOI: 10.1155/2015/105828.

24. Vorhees C, Williams M. Assessing Spatial Learning and Memory in Rodents. ILAR Journal. 2014;(55):310-32. DOI: 10.1093/ilar/ilu013.

25. Xia M, Abais JM, Koka S, Meng N, Gehr TW, Boini KM, Li PL. Characterization and Activation of NLRP3 Inflammasomes in the Renal Medulla in Mice. Kidney and Blood Pressure Research. 2016;(41):208-21. DOI: 10.1159/000443424.

26. Yin J, Zhao F, Chojnacki JE, Fulp J, Klein WL, Zhang S, Zhu X. NLRP3 Inflammasome Inhibitor Ameliorates Amyloid Pathology in a Mouse Model of Alzheimer's Disease. Molecular Neurobiology. 2017. [Epub ahead of print]. DOI: 10.1007/s12035-017-0467-9.

27. Youm YH, Grant RW, McCabe LR, Albarado DC, Nguyen KY, Ravussin A, Pistell P, Newman S, Carter R,

Laque A, Münzberg H, Rosen CJ, Ingram DK, Salbaum JM, Dixit VD. Canonical Nlrp3 inflammasome links systemic low-grade inflammation to functional decline in aging. Cell Metabolism. 2013;(18):519-32. DOI: 10.1016/j. cmet.2013.09.010.

28. Young L. The neurobiology of social recognition, approach, and avoidance. Biological Psychiatry. 2002;(51):18-26. PMID:11801228.

References

1. Banks WA, Owen JB, Erickson MA. Insulin in the brain: there and back again. Pharmacology and Therapeutics. 2012;(136):82-93. DOI: 0.1016/j.pharmthera.2012.07.006.

2. Campbell L, Raheem I, Malemud CJ, Askari AD. The Relationship between NALP3 and Autoinflammatory Syndromes. International Journal of Molecular Sciences. 2016;(17):E725. DOI: 10.3390/ijms17050725.

3. Choi AJ, Ryter SW. Inflammasomes: molecular regulation and implications for metabolic and cognitive diseases. Molecules and Cells. 2014;(37):441-48. DOI: 10.14348/molcells.

4. Clark IA, Alleva LM, Vissel B. TNF and leptin tell essentially the same story in Alzheimer's disease. Journal of Alzheimer's Disease. 2011;(26):201-5. DOI: 3233/JAD-2011-110266.

5. De Felice FG, Ferreira ST. Inflammation, defective insulin signaling, and mitochondrial dysfunction as common molecular denominators connecting type 2 diabetes to Alzheimer disease. Diabetes. 2014;(63):2262-72. DOI: 10.2337/db13-1954.

6. De La Monte SM. Metabolic derangements mediate cognitive impairment and Alzheimer's disease: role of peripheral insulin-resistance diseases. Panminerva Medica. 2012; (54):171-78. PMID: 22801434.

7. Ericsson A, Liu C, Hart RP, Sawchenko PE. Type 1 interleukin-1 receptor in the rat brain: distribution, regulation, and relationship to sites of IL-1-induced cellular activation. Journal of Comparative Neurology. 1995;(361):681-98. DOI: 10.1002/cne.903610410.

8. Ferreira ST, Clarke JR, Bomfim TR, De Felice FG. Inflammation, defective insulin signaling, and neuronal dysfunction in Alzheimer's disease. Alzheimer's and Dementia. 2014; (10):76-83. DOI: 10.1016/j. jalz.2013.12.010.

9. Freeman LC, Ting JP. The pathogenic role of the inflammasome in neurodegenerative diseases. Journal of Neurochemistry. 2016;(136):29-38. DOI:10.1111/ jnc.13217.

10. Gold M, El Khoury J. ß-amyloid, microglia, and the inflammasome in Alzheimer's disease. Seminars in Immunopathology. 2015; (37):607-11. DOI: 10.1007/ s00281-015-0518-0.

11. Hanzel CE, Pichet-Binette A, Pimentel LS, Iulita MF, Allard S, Ducatenzeiler A, Do Carmo S, Cuello AC. Neuronal driven pre-plaque inflammation in a transgenic rat model of Alzheimer's disease. Neurobiology of Aging. 2014; (35):2249-62. DOI: 10.1016/j.neurobiolaging.2014.03.026.

12. Heneka MT, Kummer MP, Stutz A, Delekate A, Schwartz S, Vieira-Saecker A, Griep A, Axt D, Remus A, Tzeng TC, Gelpi E, Halle A, Korte M, Latz E, Golenbock DT. NLRP3 is activated in Alzheimer's disease and contributes to pathology in APP/PS1 mice. Nature. 2013; (493):674-78. DOI: 10.1038/nature11729.

13. Jin C, Flavell RA. Molecular mechanism of NLRP3 inflammasome activation. Journal of Clinical Immunology. 2010; (30):628-31. DOI: 10.1007/s10875-010-9440-3.

14. Kovarova M, Hesker PR, Jania L, Nguyen M, Snouwaert JN, Xiang Z, Lommatzsch SE, Huang MT, Ting JP, Koller BH. NLRP1-dependent pyroptosis leads to acute lung injury and morbidity in mice. The Journal of Immunology. 2012;(189):2006-16. DOI: 4049/ jimmunol.1201065.

15. Lee HM, Kim JJ, Kim HJ, Shong M, Ku BJ, Jo EK. Upregulated NLRP3 inflammasome activation in patients with type 2 diabetes. Diabetes. 2013;(62):194-204. DOI: 10.2337/db12-0420.

16. Nagae T, Araki K, Shimoda Y, Sue LI, Beach TG, Konishi Y. Cytokines and Cytokine Receptors Involved in the Pathogenesis of Alzheimer's Disease. Journal of Clinical and Cellular Immunology. 2016;(7):pii441. DOI: 10.4172/2155-9899.1000441.

17. Najem D, Bamji-Mirza M, Yang Z, Zhang W. Aß-Induced Insulin Resistance and the Effects of Insulin on the Cholesterol Synthesis Pathway and Aß Secretion in Neural Cells. Neuroscience Bulletin. 2016;(32):227-38. DOI: 1007/s12264-016-0034-9.

18. Perera A, Kunde D. NLRP3 Inhibitors as potential therapeutic agents for treatment of Inflammatory Bowel Disease. Current Pharmaceutical Design. 2017;23(16):2321-27. DOI: 10.2174/1381612823666170201162414.

19. Schroder K, Tschopp J. The inflammasomes. Cell. 2010;(140):821-32. DOI: 10.1016/j.cell.2010.01.040.

20. Singhal G, Jaehne EJ, Corrigan F, Toben C, Baune BT. Inflammasomes in neuroinflammation and changes in brain function: a focused review. Frontiers in Neuroscience. 2014; (8):315. DOI: 10.3389/fnins.2014.00315.

21. Solinas G, Becattini B. JNK at the crossroad of obesity, insulin resistance, and cell stress response. Molecular Metabolism. 2016;(6):174-84. DOI: 1016/j. molmet.2016.12.001.

22. Talbot K, Wang HY. The nature, significance, and glucagon-like peptide-1 analog treatment of brain insulin resistance in Alzheimer's disease. Alzheimer's and Dementia. 2014; (10):12-25. DOI: 10.1016/j. jalz.2013.12.007.

23. Verdile G, Keane KN, Cruzat VF, Medic S, Sabale M, Rowles J, Wijesekara N, Martins RN, Fraser PE, Newsholme P. Inflammation and Oxidative Stress: The Molecular Connectivity between Insulin Resistance, Obesity, and Alzheimer's Disease. Mediators of Inflammation. 2015; (2015):105828. DOI: 10.1155/2015/105828.

24. Vorhees C, Williams M. Assessing Spatial Learning

and Memory in Rodents. ILAR Journal. 2014;(55):310-32. DOI: 10.1093/ilar/ilu013.

25. Xia M, Abais JM, Koka S, Meng N, Gehr TW, Boini KM, Li PL. Characterization and Activation of NLRP3 Inflammasomes in the Renal Medulla in Mice. Kidney and Blood Pressure Research. 2016;(41):208-21. DOI: 10.1159/000443424.

26. Yin J, Zhao F, Chojnacki JE, Fulp J, Klein WL, Zhang S, Zhu X. NLRP3 Inflammasome Inhibitor Ameliorates Amyloid Pathology in a Mouse Model of Alzheimer's Disease. Molecular Neurobiology. 2017. [Epub ahead of print]. DOI: 10.1007/s12035-017-0467-9.

27. Youm YH, Grant RW, McCabe LR, Albarado DC, Nguyen KY, Ravussin A, Pistell P, Newman S, Carter R, Laque A, Munzberg H, Rosen CJ, Ingram DK, Salbaum JM, Dixit VD. Canonical Nlrp3 inflammasome links systemic low-grade inflammation to functional decline in aging. Cell Metabolism. 2013;(18):519-32. DOI: 10.1016/j. cmet.2013.09.010.

28. Young L. The neurobiology of social recognition, approach, and avoidance. Biological Psychiatry. 2002;(51):18-26. PMID:11801228.

Сведения об авторах

Горина Яна Валерьевна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2280769; e-mail: yana_20@bk.ru

Иптышев Александр Максимович, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2280769; e-mail: alexandriptishev@gmail.com

Лопатина Ольга Леонидовна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В. Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2280769; e-mail: ol.lopatina@gmail.com Комлева Юлия Константиновна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2280769; e-mail: yuliakomleva@ mail.ru

Черных Анатолий Игоревич, Красноярская межрайонная клиническая больница №20 им. И.С. Берзона; адрес:Российская Федерация, 660123, Россия, Красноярск, Инструментальная ул., 12А; тел.: +7(391)2280769; e-mail: chernyh_a@bk.ru

Салмина Алла Борисовна, Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 1; тел.: +7(391)2280769; e-mail: allasalmina@mail.ru

Author information

Yana V. Gorina, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7(391)2280769; e-mail: yana_20@bk.ru

Aleksandr M. Iptyshev, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7(391)2280769; e-mail: alexandriptishev@gmail.com

Ol'ga L. Lopatina, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7(391)2280769; e-mail: ol.lopatina@gmail.com

Yuliya K. Komleva, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7(391)2280769; e-mail:yuliakomleva@mail.ru

Anatolii I. Chernykh, Krasnoyarsk Clinical Hospital №20 named after I. S. Berzona. Address:12A, Instrumental Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660123; Phone: +7(391)2280769; e-mail: chernyh_a@bk.ru

Alla B. Salmina, Professor V. F. Voino-Yasenetsky Krasnoyarsk State Medical University; Address: 1, Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7(391)2280769; e-mail: allasalmina@mail.ru

© КОНОНОВА Т. Е., УРАЗОВА О. И., НОВИЦКИЙ В. В., ЗАХАРОВА П. А. УДК 571.27:577.27.053-616.24-002.5 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-57-62

ЦИТОКИН-СЕКРЕТОРНАЯ АКТИВНОСТЬ T-ЛИМФОЦИТОВ-ХЕЛПЕРОВ 17 И T-ЛИМФОЦИТОВ-ХЕЛПЕРОВ 1/ T-ЛИМФОЦИТОВ-ХЕЛПЕРОВ 17 ПРИ ТУБЕРКУЛЕЗЕ ЛЕГКИХ

Т. Е. Кононова, О. И. Уразова, В. В. Новицкий, П. А. Захарова

Сибирский государственный медицинский университет, Томск 634050, Российская Федерация

Цель исследования. Оценить секрецию Th17- и Ш/Ш7-ассоциированных цитокинов - IL-17A, IL-22 и IFNy in vitro у больных туберкулезом легких (ТЛ).

Материал и методы. Обследовано 115 пациентов с впервые выявленным ТЛ, находившихся на лечении в ОГАУЗ «Томский фтизиопульмоноло-гический медицинский центр». Из обследованных лиц сформированы группы с инфильтративной (лекарственно-чувствительной (ЛЧ), лекарственно-устойчивой (ЛУ)) и диссеминированной (ЛЧ, ЛУ) клиническими формами заболевания. Контрольную группу составили 45 здоровых добровольцев. Материалом для исследования служила венозная кровь. Мононуклеарные лейкоциты выделяли из крови методом градиентного центрифугирования. Th17- и ^1/^17-лимфоциты типировали методом проточной цитофлуориметрии. Концентрацию IL-17A, IL-22 и IFNy в супернатантах культуральных суспензий определяли иммуноферментным методом. Полученные результаты подвергали статистическому анализу, используя пакет прикладных программ «Statistica for Windows» Version 8.0 («StatSoft Inc.», США).

Результаты. У пациентов с инфильтративным ТЛ повышается содержание Th1/Th17- и ^17-лимфоцитов (наиболее выраженное при лекарственной устойчивости возбудителя) в крови. Указанные изменения сочетаются с увеличением базальной секреции Th17- и Th1/Th17-ассоциированных цитокинов - IL-17A, IL-22 и IFNy, что свидетельствует об активации клеток. Отсутствие повышения секреции цитокинов в условиях дополнительной стимуляции клеток BCG указывает на истощение функционального резерва и снижение антиген-индуцированной реактивности Th17- и ^1/^17-лимфоцитов.

Заключение. Изменения цитокин-секреторной активности Th17- и 'Ш/'Ш7-лимфоцитов у больных ТЛ носят однонаправленный характер с наибольшим повышением секреции IL-17A при диссеминированном лекарственно-устойчивом варианте болезни, а IFNy - при диссеминиро-ванном ТЛ вне зависимости от варианта заболевания. Они могут рассматриваться как реакция, направленная на компенсацию нарушений Th1-иммунного ответа.

Ключевые слова: Ш7-лимфоциты, ^1/^17-лимфоциты, цитокины, IL-17A, IL-22, IFNy, туберкулез легких.

Для цитирования: Кононова ТЕ, Уразова ОИ, Новицкий ВВ, Захарова ПА. Цитокин-секреторная активность Т-лимфоцитов-хелперов 17 и Т-лимфоцитов-хелперов 1/Т-лимфоцитов-хелперов 17 при туберкулезе легких. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 57-62. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-57-62

CYTOKINE-SECRETORY ACTIVITY OF T-LYMPHOCYTES-HELPERS 17 AND T-LYMPHOCYTES-HELPERS 1 / T-LYMPHOCYTES-HELPERS 17 IN PULMONARY TUBERCULOSIS

T. E. Kononova, O. I. Urazova, V. V. Novitskii, P. A. Zakharova Siberian State Medical University, Tomsk 634050, Russian Federation

The aim of the research. To assess the secretion of Th17 and Th1 / Th17-associated cytokines-IL-17A, IL-22 and IFNy in vitro in patients with pulmonary tuberculosis (TB).

Material and methods. 115 patients with newly diagnosed TB who were on treatment at the Tomsk Phthisiopulmonologic Medical Center were examined. From the examined persons the groups with infiltrative (drug-sensitive (DS), drug-resistant (DR)) and disseminated (DS, DR) clinical forms of the disease were formed. The control group was consisted of 45 healthy volunteers. Venous blood was served as a material for the study. Mononuclear leukocytes were extracted from the blood by gradient centrifugation. Th17 and Th1 / Th17 lymphocytes were typed by flow cytofluorimetry. The concentration of IL-17A, IL-22 and IFNy in the supernatants cultural suspensions were determined by immunpherment method. The obtained results were subjected to statistical analysis using the «Statistica for Windows» software package, Version 8.0 («StatSoft Inc.», USA).

Results. In patients with infiltrative TB, the Th1 / Th17 and Th17-lymphocyte contents (most pronounced with drug resistance of the pathogen) in the blood is increased. These changes are combined with an increase basal secretion of Th17- and Th1 / Th17-associated cytokines-IL-17A, IL-22 and IFNy, that indicates the activation of cells. The absence of cytokine secretion increase in conditions of additional stimulation of BCG cells indicates depletion of the functional reserve and decrease of the antigen-induced reactivity of Th17 and Th1 / Th17 lymphocytes.

The conclusion. Changes in the cytokine-secretory activity of Th17- and Th1 / Th17-lymphocytes in patients with TB have unidirectional character with the greatest increase in IL-17A secretion in the disseminated drug-resistant variant of the disease, and IFNy - at disseminated TB regardless of the variant of the disease. It can be considered as a reaction aimed to compensate the violations of the Th1 immune response. Key words: Th17-lymphocytes, Th1 / Th17-lymphocytes, cytokines, IL-17A, IL-22, IFNy, pulmonary tuberculosis.

Citation: Kononova TE, Urazova OI, Novitskii VV, Zakharova PA. Cytokine-secretory activity of T-Lymphocytes-Helpers 17 and T-Lymphocytes-Helpers 1 / T-Lymphocytes-Helpers 17 in pulmonary tuberculosis. Siberian Medical Review. 2017;(6): 57-62. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-57-62

Введение

По данным ВОЗ, в мире наблюдается снижение заболеваемости и смертности от туберкулеза легких (ТЛ). Вместе с тем, в последние годы отмечается устойчивый рост распространения множественно лекарственно-устойчивого туберкулеза, когда возбудитель заболевания резистентен как минимум к двум основным противотуберкулезным средствам - изони-азиду и рифампицину [1, 2]. В связи с разработкой новых подходов к лечению ТЛ с применением иммуно-корригирующих средств, большой интерес исследователей вызывает изучение механизмов формирования эффективного противотуберкулезного иммунитета и его нарушений.

Известно, что развитие протективного иммунного ответа на внутриклеточные инфекции, в частности Mycobacterium tuberculosis (M. tuberculosis), определяется состоятельностью врожденных и адаптивных антигенспецифических иммунных реакций [3, 4]. В процессе реализации противоинфекционного иммунного ответа CD4+ Т-лимфоциты дифференцируются в нескольких направлениях, в результате чего помимо Т-лимфоцитов-хелперов (Th) типа 1 развиваются и другие адаптивные субпопуляции Th-лимфоцитов, в частности Th17- и Th1/Th17-лимфоциты [5, 6]. Однако их роль в формировании иммунного ответа против внутриклеточных патогенов не до конца ясна.

В настоящее время установлено, что Th^-лим-фоциты принимают участие в защите организма от различных бактерий, способствуя развитию противо-инфекционного (в том числе антимикобактериально-го) иммунитета дыхательных путей. Продуцируя широкий спектр провоспалительных цитокинов (таких, как интерлейкин (IL) 17А, 22, 26, фактор некроза опухоли (TNF) а), Th17-лимфоциты способствуют привлечению иммунокомпетентных клеток в очаг воспаления и контролю инфекционного процесса [7, 8, 9]. В свою очередь гетерогенная субпопуляция Th1/Th17-лимфоцитов, помимо IL-17, способна продуцировать ключевой провоспалительный цитокин - интерферон (IFN) у и тем самым вносить свой вклад в формирование противоинфекционного иммунитета [10]. В литературе имеется мало данных относительно имму-норегуляторных функций Th1/Th17-лимфоцитов и их роли в развитии инфекционных заболеваний.

В этой связи целью настоящего исследования явилась оценка секреции Th17- и Th1/Th17-ассоциированных цитокинов - IL-17A, IL-22 и IFNy in vitro у больных туберкулезом легких.

Материал и методы

В исследование были включены 115 пациентов, имеющих распространенные (более 4 сегментов) деструктивные формы впервые выявленного туберкулеза легких (ТЛ) (87 мужчин и 28 женщин в возрасте от 20

до 55 лет, средний возраст 41,57±10,21 лет). Пациенты проходили стационарное лечение в ОГАУЗ «Томский фтизиопульмонологический медицинский центр». Постановку диагноза ТЛ осуществляли врачи медицинского центра. В зависимости от клинической формы заболевания пациенты были разделены на группы с инфильтративным (63 пациента) и диссеминирован-ным (52 пациента) ТЛ.

Внутри данных групп были сформированы две подгруппы в зависимости от чувствительности возбудителя к средствам противотуберкулезной терапии - с лекарственно-чувствительным (ЛЧ) и лекарственно-устойчивым (ЛУ) ТЛ. Группу сравнения составили 45 здоровых добровольцев с аналогичным группе исследования распределением по полу и возрасту. Материалом для исследования являлась венозная кровь пациентов с ТЛ и здоровых добровольцев. Взятие крови (в количестве 10 мл) осуществляли утром натощак из локтевой вены. Все методы исследования у больных ТЛ проводили однократно, до начала проведения противотуберкулезной терапии.

Выделение мононуклеарных лейкоцитов из крови проводили методом центрифугирования на градиенте плотности фиколла (р=1077 кг/м3) (ООО «БиолоТ», Россия). Экспрессию поверхностных рецепторных молекул - CD4, CD161, и внутриклеточных цитоки-нов - IL-17A, IFNy в лимфоцитах периферической крови определяли методом проточной лазерной трехцветной цитофлуориметрии, используя моноклональ-ные антитела, меченные флуоресцентными метками (PerCP, FITC, PE; «Becton Dickinson», США). Для количественного определения CD4+CD161+IL-17A+ (Th17) и CD4+IFNy+IL-17A+ (Th1/Th17) лимфоцитов в культуры мононуклеарных лейкоцитов вносили коктейль для стимуляции клеток, содержащий ФМА (4-форбол-12-миристат-13-ацетат) и иономицин («eBioscience», США). Для предотвращения выхода цитокинов из клеток в пробы вносили блокатор транспорта протеинов, содержащий моненсин («Becton Dickinson», США). Далее суспензии клеток инкубировали в течение 4 ч при температуре 37°С и 5 % СО2 и окрашивали согласно протоколам фирмы производителя («Becton Dickinson», США). Анализ образцов клеточных суспензий проводили при помощи проточного цитоф-луориметра «FACS Calibur Flow cytometr BD» («Becton Dickinson», США). К каждому моноклональному антителу осуществляли окраску клеток изотипическими контролями, согласно которой выставляли положение квадрантного маркера. Полученные данные анализировали, используя программное приложение «BD CellQuest for Mac OS X» («Becton Dickinson», США).

В качестве индуктора цитокинсекреторной активности мононуклеарных лейкоцитов использовали вакцинный штамм BCG (бацилла Кальметта-Герена,

вакцинный штамм M. bovis) (ФГУП «НПО Микроген», Россия) в дозе 50 мкг/мл. Суспензии клеток инкубировали в полной питательной среде, содержащей 90 % RPMI-1640 (ООО «БиолоТ», Россия), 10% инак-тивированной эмбриональной телячьей сыворотки (ООО «БиолоТ», Россия), 0,3 мг/мл L-глутамина, 50 мкг/мл гентамицина в течение 48 ч при температуре 37°С и 5 % СО2. Концентрацию цитокинов (IL-17A, IL-22 и IFNy) в супернатантах культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов определяли твердофазным иммуноферментным «сэндвичевым» методом (ELISA) согласно инструкциям, предлагаемым производителем тест-систем («R&D Systems», США). Измерение оптической плотности содержимого ячеек планшета осуществляли при помощи медицинского анализатора Multiskan EX («Thermo electron corporation», Финляндия).

Статистический анализ результатов проводили, используя пакет прикладных программ «Statistica for Windows» Version 8.0 («StatSoft Inc.», США). Для проверки гипотезы о нормальном законе распределения признака использовали критерий Шапиро-Уилка. В связи с тем, что все количественные признаки в группах сравнения не подчинялись нормальному распределению, результаты представляли в виде медианы (Ме), верхнего (75 %) и нижнего (25 %) квартилей (Ме (Q1-Q3)). Для оценки достоверности различий выборок, не подчиняющихся критерию нормального распределения, использовали непараметрический критерий Вилкоксона для зависимых выборок и непараметрический U критерий Манна-Уитни для независимых выборок. Различия считали достоверными при уровне значимости р<0,05.

Результаты и обсуждение

В результате настоящего исследования у пациентов с инфильтративным туберкулезом легких установлено повышение количества Th17-лимфоцитов (CD4+CD161+IL-17A+) в крови (приблизительно в 3,6 раза, р1<0,05), наиболее выраженное при лекарственно-резистентном варианте заболевания. У больных с диссеминированной клинической формой ТЛ содержание CD4+CD161+IL-17A+ клеток соответствовало норме, а при лекарственно-устойчивом варианте заболевания оказалось ниже соответствующего параметра у пациентов с инфильтративным ЛУ ТЛ (в 3,9 раза, р2<0,05) (табл. 1).

В результате исследования гетерогенной субпопуляции Th1/Th17-лимфоцитов у пациентов с инфиль-тративным ТЛ установлено статистически значимое увеличение количества CD4+IFNy+IL-17A+ клеток в крови (р1<0,05) по сравнению с аналогичным показателем у здоровых доноров, в то время как у больных с диссеминированным ЛЧ ТЛ и ЛУ ТЛ оно сохранялось в пределах нормы (табл. 1).

Таблица 1

Количество Й17- и ^1/^17-лимфоцитов в периферической крови у больных туберкулезом легких, Ме ^ - Q})

Группы обследованныхлиц CD4+CD161+IL17A+ ТМ7-пимфоциты CD4+IFNy+IL17A+ ТМ/ТМ7-пимфоциты

Здоровые доноры

0,024

Больные инфильтративным ТЛ (n=63) ЛЧ (n=34) 3,58(1,91-4,80) p1=0,016 2,50 (1,40-6,25) p1=0,009

0,058 (0,036-0,090) p1=0,029 0,068 (0,044-0,091) p1=0,005

ЛУ (n=29) 5,60 (2,39-10,50) p<0,001;p3=0,043 2,40 (1,60-2,70) p=0,021

0,123 (0,050-0,410) p<0,001;p3=0,031 0,059 (0,031-0,079) p1=0,034

Больные диссеминированным ТЛ

0,042

ЛУ

0,030

Примечание: p - уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у здоровых доноров; Р2 - уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у больных с инфильтративным ТЛ; p3 -уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у больных с лекарственно-чувствительным ТЛ; ТЛ - туберкулез легких; ЛЧ - лекарственно-чувствительный; ЛУ - лекарственно-устойчивый.

В настоящее время предполагается, что при инфекционных заболеваниях, вызванных внутриклеточными патогенами, в частности M. tuberculosis, Th^-ответ лежит в основе формирования механизмов, обусловливающих защиту бронхоальвеолярного тракта. Продуцируя провоспалительные цитокины - IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-26, фактор некроза опухоли (TNF) а - Th17-лимфоциты реализуют иммунорегуляторную функцию: способствуют активации и привлечению имму-нокомпетентных клеток в очаг воспаления, отграничению зоны повреждения в ткани легкого с последующей элиминацией M. tuberculosis [11, 12, 13, 14, 15].

В результате оценки секреции Th17-ассоци-ированных цитокинов in vitro у больных ТЛ зарегистрировано повышение концентрации IL-17A и IL-22 по сравнению с аналогичными показателями в группе здоровых добровольцев (табл. 2).

Таблица 2

Концентрация И-17А, 11-22 и 1Шу в супернатантах культуральных суспензий мононуклеарных лейкоцитов крови у больных

туберкулезом легких, Ме

Группы обследованных лиц

Исследуемые цитокины, пг/мл Здоровые доноры Больные инфильтративным ТЛ

Без индукции (базальная) 21,11 (18,86-24,85) 35,89 (25,22-49,58) p1=0,013 26,72 (22,79-32,33) p1=0,043 63,58 (46,43-101,82) p1<0,001 209,11 (57,87-322,89) p1<0,001 p21=0,001

IL-17A При индукции ВСв 27,09 (25,22-30,08) Р4=0,015 34,57 (26,71-37,57) 32,89 (21,86-34,01) 57,09 (40,24-69,04) p1=0,009 292,79 (89,54-324,85) p1<0,001 p21=0,001 p32=0,004

IL-22 Без индукции (базальная) 21,04 (10,71-30,29) 44,32 (21,71-55,78) p1=0,049 55,36 (33,87-71,00) p1=0,021 43,33 (32,39-51,75) p1=0,021 42,87 (36,34-66,48) p1=0,008

При индукции ВСв 62,16

IFNy Без индукции (базальная) 30,20 (26,75-37,18) 122,10 (75,82-140,03) p1<0,001 120,86 (98,17-147,30) p1<0,001 139,69 (108,22-168,53) p1<0,001 p21=0,043 145,60 (111,13-163,20) p1<0,001 p21=0,037

При индукции ВСв 60,86 (53,55-68,37) p4<0,001 192,80 (163,95-245,75) p1<0,001 p41=0,008 156,91 (142,40-203,30) p1<0,001 P4= 0,035 134,82 (96,11-164,59) p1=0,005 p21=0,016 147,18 (111,43-195,12) p1<0,001

Примечание: р - уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у здоровых доноров; р2 - уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у больных с инфильтративным ТЛ; р3 -уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями у больных с лекарственно-чувствительным ТЛ; р4 - по сравнению с базальным уровнем секреции; ТЛ - туберкулез легких; ЛЧ - лекарственно-чувствительный; ЛУ -лекарственно-устойчивый.

При этом наиболее значительное увеличение секреции в случае IL-17A в культуре мононуклеарных лейкоцитов крови отмечалось у пациентов с диссеми-нированным ЛУ ТЛ (в 9,9 раза, p1<0,001) (табл. 2). Индукция клеток вакцинным штаммом BCG сопровождалась повышением секреции IL-17A и IL-22 in vitro лишь в группе здоровых доноров (табл. 2). Отсутствие увеличения секреции данных цитокинов на действие BCG у пациентов с ТЛ свидетельствует об истощении функционального резерва иммунокомпетентных клеток и снижении их антиген-индуцированной реактивности (табл. 2). Вместе с тем, BCG-стимулированная секреция IL-17A мононуклеарными лейкоцитами периферической крови у пациентов с диссеминирован-ным ТЛ оказалась выше таковой в группе здоровых

лиц, а при лекарственно-устойчивом варианте заболевания также превышала значения у пациентов с лекарственно-чувствительной формой заболевания и с инфильтративным ЛУ ТЛ (табл. 2).

При исследовании базальной секреции мононуклеарными лейкоцитами крови одного из ключевых про-воспалительных цитокинов - - у пациентов с ТЛ отмечалось значительное ее повышение (наиболее выраженное при диссеминированной форме заболевания) в среднем в 4,4 раза (р1<0,001) относительно соответствующего показателя у здоровых добровольцев (табл. 2). Индукция клеток вакцинным штаммом BCG сопровождалась повышением секреции у здоровых доноров и пациентов с инфильтративным ТЛ (р4<0,001 и р4<0,001 соответственно) (табл. 2).

Опосредованный Th-лимфоцитами иммунный ответ является необходимой составляющей эффективного контроля над туберкулезной инфекцией. Снижение количества Th1-лимфоцитов способствует патологическому течению противоинфекционного иммунитета и экспансии M. tuberculosis. В этой связи, повышение содержания Th17- и (у больных ин-фильтративным ТЛ) ^1/^17-лимфоцитов при туберкулезной инфекции может рассматриваться как реакция, направленная на компенсацию нарушений ^1-иммунного ответа. Происходящие под действием цитокинов, секретируемых этими лимфоцитами, процессы - привлечение в очаг воспаления иммуноком-петентных клеток, стабилизация структуры гранулемы, активация регенерации ткани легкого и элиминация M. tuberculosis - являются важным механизмом защиты бронхоальвеолярного тракта и поддержания его барьерных функций.

Заключение

1. Содержание ^17-лимфоцитов (CD4+CD161+IL-17A+) в крови у пациентов с инфильтративным туберкулезом легких повышается в разной степени в зависимости от лекарственной чувствительности возбудителя, достигая максимальных значений при лекарственно-устойчивом варианте заболевания.

2. Течение инфильтративного туберкулеза легких сопровождается повышением количества CD4+IFNy+IL-17A+ ^1/^17-лимфоцитов в крови.

3. Гиперсекреция in vitro IL-17A, IL-22 и IFNy в сочетании с увеличением IL-17A+ и IFNy+IL-17A+ лимфоцитов свидетельствует об активации Th17- и Th1/ ^17-клеток при туберкулезе легких. При этом наиболее высокий уровень секреции IL-17A в условиях in vitro обнаруживается у пациентов с лекарственно-устойчивым диссеминированным туберкулезом легких, а IFNy - с диссеминированным туберкулезом легких независимо от варианта заболевания.

Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-7906.2016.7.

Литература

1. Uplekar M, Weil D, Lonnroth K, Jaramillo E, Lienhardt C, Dias HM, Falzon D, Floyd K, Gargioni G, Getahun H, Gilpin C, Glaziou P, Grzemska M, Mirzayev F, Nakatani H, Raviglione M. WHO's Global TB Programme. WHO's new end TB strategy. Lancet. 2015;2(385):1799-1801. DOI: 10.1016/S0140-6736(15)60570-0.

2. Равильоне МК, Коробицын АА. Ликвидация туберкулеза - новая стратегия ВОЗ в эру целей устойчивого развития, вклад Российской Федерации. Туберкулёз и болезни лёгких. 2016;94(11):7-15. DOI: 10.21292/2075-1230-2016-94-11-7-15.

3. Kamath AT, Mastelic B, Christensen D, Rochat AF,

Agger EM, Pinschewer DD, Andersen P, Lambert PH, Siegrist CA. Synchronization of Dendritic Cell Activation and Antigen Exposure Is Required for the Induction of Th1/Th17 Responses. The Journal of Immunology. 2012(188):4828-37. DOI: 10.4049/jimmunol.1103183.

4. Кононова ТЕ, Уразова ОИ, Новицкий ВВ, Чури-на ЕГ. Опосредованная Т-лимфоцитами-хелперами типа 17 регуляция антибактериального (противотуберкулезного) иммунитета. Молекулярная биология. 2013;47(6):883-90. DOI: 10.1134/S0026893313050087.

5. Li Q, Li J, Tian J, Zhu B, Zhang Y, Yang K, Ling Y, Hu Y. IL-17 and IFN-y production in peripheral blood following BCG vaccination and Mycobacterium tuberculosis infection in human. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2012;16(14):2029-36.

6. Zheng SG. Regulatory T cells vs Th17: differentiation of Th17 versus Treg, are the mutually exclusive? American Journal of Clinical and Experimental Immunology. 2013;2(1):94-106.

7. Bystrom J, Taher TE, Muhyaddin MS, Clanchy FI, Mangat P, Jawad AS, Williams RO, Mageed RA. Harnessing the Therapeutic Potential of Th17 Cells. Mediators of Inflammation. 2015(2015):205156. DOI: 10.1155/2015/205156.

8. Lyadova IV, Panteleev AV. Th1 and Th17 Cells in Tuberculosis: Protection, Pathology, and Biomarkers. Mediators of Inflammation. 2015(2015):854507. DOI: 10.1155/2015/854507.

9. Trentini MM, de Oliveira FM, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. The Role of Neutrophils in the Induction of Specific Th1 and Th17 during Vaccination against Tuberculosis. Frontiers of Microbiology. 2016;(7):898. DOI: 10.3389/fmicb.2016.00898.

10. Nanke Y, Kobashigawa T, Yago T, Kawamoto M, Yamanaka H, Kotake S. Detection of IFN-y+IL-17+ cells in salivary glands of patients with Sjogren's syndrome and Mikulicz's disease: Potential role of Th17 Th1 in the pathogenesis of autoimmune diseases. Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi. 2016;39(5):473-77. DOI: 10.2177/ jsci.39.473.

11. Martinez NE, Sato F, Kawai E, Omura S, Chervenak RP, Tsunoda I. Regulatory T cells and Th17 cells in viral infections: implications for multiple sclerosis and myocarditis. Future Virology. 2012(7):593-608. DOI: 10.2217/fvl.12.44.

12. Basu R, Hatton RD, Weaver CT. The Th17 family: flexibility follows function. Immunological Reviews. 2013;252(1):89-103. DOI: 10.1111/imr.12035.

13. Inoue N, Akazawa T. IL17A (interleukin 17A). Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology Haematology. 2014;19(1):18-27. DOI: 10.4267/2042/55373.

14. Heidarnezhad F, Asnaashari A, Rezaee SA, Ghezelsofla R, Ghazvini K, Valizadeh N, Basiri R, Ziaeemehr A, Sobhani S, Rafatpanah H. Evaluation of

Interleukin17and Interleukin 23 expression in patients with active and latent tuberculosis infection. Iranian Journal of Basic Medical Sciences. 2016;19(8):844-50.

15. Mourik BC, Lubberts E, de Steenwinkel JEM, Ottenhoff THM, Leenen PJM. Interactions between Type 1 Interferons and the Th17 Response in Tuberculosis: Lessons Learned from Autoimmune Diseases. Frontiers in Immunology. 2017(8):294.DOI: 10.3389/ fimmu.2017.00294.

References

1. Uplekar M, Weil D, Lonnroth K, Jaramillo E, Lienhardt C, Dias HM, Falzon D, Floyd K, Gargioni G, Getahun H, Gilpin C, Glaziou P, Grzemska M, Mirzayev F, Nakatani H, Raviglione M. WHO's Global TB Programme. WHO's new end TB strategy. Lancet. 2015;2(385):1799-1801. DOI: 10.1016/S0140-6736(15)60570-0.

2. Raviglione MK, Korobytsin AA. TB liquidation - new WHO strategy in the sustainable development goals era and the contribution of the Russian Federation. Tuberculosis and Lung Diseases. 2016;94

3. Kamath AT, Mastelic B, Christensen D, Rochat AF, Agger EM, Pinschewer DD, Andersen P, Lambert PH, Siegrist CA. Synchronization of Dendritic Cell Activation and Antigen Exposure Is Required for the Induction of Th1/Th17 Responses. The Journal of Immunology. 2012;(188):4828-37. DOI: 10.4049/jimmunol.1103183.

4. Kononova TE, Urazova OI, Novitskiy VV, Churina EG. Regulation of antibacterial

5. Li Q, Li J, Tian J, Zhu B, Zhang Y, Yang K, Ling Y, Hu Y. IL-17 and IFN-y production in peripheral blood following BCG vaccination and Mycobacterium tuberculosis infection in human. European Review for Medical and Pharmacological Sciences. 2012;16(14):2029-36.

6. Zheng SG. Regulatory T cells vs Th17: differentiation of Th17 versus Treg, are the mutually exclusive? American Journal of Clinical and Experimental Immunology. 2013;2(1):94-106.

7. Bystrom J, Taher TE, Muhyaddin MS, Clanchy FI, Mangat P, Jawad AS, Williams RO, Mageed RA. Harnessing the Therapeutic Potential of Th17 Cells. Mediators of Inflammation. 2015(2015):205156. DOI: 10.1155/2015/205156.

8. Lyadova IV, Panteleev AV. Th1 and Th17 Cells in Tuberculosis: Protection, Pathology, and Biomarkers. Mediators of Inflammation. 2015(2015):854507. DOI: 10.1155/2015/854507.

9. Trentini MM, de Oliveira FM, Kipnis A, Junqueira-Kipnis AP. The Role of Neutrophils in the Induction of Specific Th1 and Th17 during Vaccination against

Tuberculosis. Frontiers of Microbiology. 2016(7):898. DOI: 10.3389/fmicb.2016.00898.

10. Nanke Y, Kobashigawa T, Yago T, Kawamoto M, Yamanaka H, Kotake S. Detection of IFN-y+IL-17+ cells in salivary glands of patients with Sjogren's syndrome and Mikulicz's disease: Potential role of Th17 Th1 in the pathogenesis of autoimmune diseases. Nihon Rinsho Meneki Gakkai Kaishi. 2016;39(5):473-77. DOI: 10.2177/ jsci.39.473.

11. Martinez NE, Sato F, Kawai E, Omura S, Chervenak RP, Tsunoda I. Regulatory T cells and Th17 cells in viral infections: implications for multiple sclerosis and myocarditis. Future Virology. 2012(7):593-608. DOI: 10.2217/fvl.12.44.

12. Basu R, Hatton RD, Weaver CT. The Th17 family: flexibility follows function. Immunological Reviews. 2013;252(1):89-103. DOI: 10.1111/imr.12035.

13. Inoue N, Akazawa T. IL17A (interleukin 17A). Atlas of Genetics and Cytogenetics in Oncology Haematology. 2014;19(1):18-27. DOI: 10.4267/2042/55373.

14. Heidarnezhad F, Asnaashari A, Rezaee SA, Ghezelsofla R, Ghazvini K, Valizadeh N, Basiri R, Ziaeemehr A, Sobhani S, Rafatpanah H. Evaluation of Interleukin 17and Interleukin 23 expression in patients with active and latent tuberculosis infection. Iranian Journal of Basic Medical Sciences. 2016;19(8):844-50.

15. Mourik BC, Lubberts E, de Steenwinkel JEM, Ottenhoff THM, Leenen PJM. Interactions between Type 1 Interferons and the Th17 Response in Tuberculosis: Lessons Learned from Autoimmune Diseases. Frontiers in Immunology. 2017(8):294.DOI: 10.3389/ fimmu.2017.00294.

Сведения об авторах

Кононова Татьяна Евгеньевна, Сибирский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2; тел: +7(923)4038005; e-mail: kononova.te@gmail.com

Уразова Ольга Ивановна, Сибирский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2; тел: +7(903)9131483; e-mail: urazova72@yandex.ru

Новицкий Вячеслав Викторович, Сибирский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2; тел: +7(906)9513837; e-mail:patfizssmu@yandex.ru.

Захарова Пелагея Анатольевна, Сибирский государственный медицинский университет; адрес: Российская Федерация, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2; тел: +7(906)9513837; e-mail:polina_zaharova@mail.ru

Author information

Tatyana E. Kononova, Siberian State Medical University; Address: 2, Moskovsky trakt, Tomsk, Russian Federation, 634050; Phone: +7(923)4038005; e-mail: kononova.te@gmail.com

Olga I. Urazova, Siberian State Medical University; Address: 2, Moskovsky trakt, Tomsk, Russian Federation, 634050; Phone: +7(903)9131483; e-mail: urazova72@yandex.ru

Vycheslav V. Novitskii, Siberian State Medical University; Address: 2, Moskovsky trakt, Tomsk, Russian Federation, 634050; Phone: +7(906)9513837; e-mail:patfizssmu@yandex.ru

Pelagey A. Zakharova, Siberian State Medical University; Address: 2, Moskovsky trakt, Tomsk, Russian Federation, 634050; Phone: +7(906)9513837; e-mail:polina_zaharova@mail.ru

© СТЕПАНОВА Л. В., ВЫШЕДКО А. М., КОЛЕНЧУКОВА О. А., ЖУКОВА Г. В., КРАТАСЮК В. А. УДК 796.015.132:591.131.3:577.151.6 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-63-69

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОЛЮМИНЕСЦЕНТНОГО ТЕСТИРОВАНИЯ СЛЮНЫ В ОЦЕНКЕ ФИЗИЧЕСКОЙ ПОДГОТОВЛЕННОСТИ СПОРТСМЕНОВ РАЗНОЙ КВАЛИФИКАЦИИ

Л. В. Степанова1, А. М. Вышедко1, О. А. Коленчукова3, Г. В. Жукова1, В. А. Кратасюк1,2 1Сибирский федеральный университет, Красноярск 660041, Российская Федерация Обособленное подразделение Институт биофизики СО РАН, Красноярск 660036, Российская Федерация 3Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера, Красноярск 660022, Российская Федерация

Цель исследования. Выявление влияния слюны спортсменов разной квалификации на интенсивность биолюминесцентного свечения ферментативной тест - системы для оценки их физической подготовленности.

Материал и методы. Исследована слюна нетренированных студентов и спортсменов разной спортивной квалификации. Функциональное состояние испытуемых оценивали по показателям ФЖЕЛ, ортостатической пробы, ЧСС за минуту в покое и после физической нагрузки. Тестирование слюны проводили до и после тренировок биолюминесцентным методом на основе биферментной системы НАДН:ФМ-оксидоредуктаза+люцефераза и методом Н2О2-люминол-зависимой хемилюминесценции.

Результаты. Снижение ингибирования интенсивности свечения биолюминесценции и повышение активности антиоксидантной системы слюны зависело от уровня тренированности спортсмена. Выявлено снижение величины остаточного свечения после тренировки при низкой физической нагрузке и возрастание - при большой нагрузке на организм. Наибольшие значения изменения остаточного свечения коррелируют с высокими значениями ЧСС. Спортсмены высокой квалификации, отличающиеся высокими показателями функционального состояния, такими как ФЖЕЛ и ЧСС после тренировки, имели наибольшее изменение остаточного свечения в день большой физической нагрузки, что свидетельствовало об их хорошей физической подготовленности. Максимальное значение изменения остаточного свечения у спортсменов средней квалификации достигалось в середине тренировочного процесса и ниже, чем у высококвалифицированных спортсменов, что характеризовало их физическую подготовленность невысокой.

Заключение. Биолюминесцентное ферментативное тестирование слюны спортсменов можно считать перспективным направлением в спортивной медицине в качестве тест - контроля в тренировочном процессе с целью его коррекции.

Ключевые слова: слюна, биолюминесцентное тестирование, хемилюминесцентный анализ, спортсмены, спортивная квалификация, физическая подготовленность, спортивная медицина.

Для цитирования: Степанова ЛВ, Вышедко АМ, Коленчукова ОА, Жукова ГВ, Кратасюк ВА. Использование биолюминесцентного тестирования слюны в оценке физической подготовленности спортсменов разной квалификации. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 63-69. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-63-69

USE OF BIOLUMINESCENT SALIVA TESTING IN EVALUATING OF PHYSICAL PREPAREDNESS OF ATHLETES WITH DIFFERENT QUALIFICATIONS

L. V. Stepanova1, A. M. Vyshedko ', O. A. Kolenchukova 3, G. V. Zhukova1, V. A. Kratasyuk1,2 Siberian Federal University, Krasnoyarsk 660041, Russian Federation

2 Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS, Krasnoyarsk 660036, Russian Federation 3Scientific Research Institute of Medical Problems of the North, Krasnoyarsk 660022, Russian Federation

The aim of the research. To identify the influence of athletes saliva of different qualifications on the intensity of bioluminescent glow at the enzymatic test system for assessing their physical preparedness.

Material and methods. The saliva of untrained students and athletes of different sports qualifications has been studied. Functional status of the subjects was assessed by FVC, orthostatic test, HR for one minute at rest and after exercise. Saliva testing was performed before and after training by bioluminescent method based on bifermental NADH system: FM- oxidoreductase+luciferase and by H2O2 of luminol-dependent chemiluminescence method. Results. The reduction in inhibition of the luminescence intensity of bioluminescence and the growth the activity of the antioxidant system of saliva depended on the level of the athlete's fitness. A decrease in residual glow after training at a low physical activity and an increase in the case of the intensive physical activity are revealed. The highest values of the change in the residual luminescence correlate with high values of heart rate. Highly qualified athletes with high functional status, such as FVC and heart rate after training had the greatest change in residual glow in the day of intensive physical activity, which indicated their good physical fitness. The maximum value of the change in the residual luminescence in mid-level athletes was achieved in the middle of the training process and lower than that of highly qualified athletes, which characterized their physical preparedness to be low.

The conclusion. Bioluminescent fermentative testing of athlete's saliva can be considered a perspective direction in sports medicine as a test - control in the training process with the aim of correcting it.

Key words: saliva, bioluminescent testing, chemiluminescence analysis, athletes, sports qualification, physical fitness, sports medicine.

Citation: Stepanova LV, Vyshedko AM, Kolenchukova OA, Zhukova GV, Kratasyuk VA. Use of bioluminescent saliva testing in evaluating of physical

preparedness of athletes with different qualifications. Siberian Medical Review. 2017;(6):63-69. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-63-69

Введение

Постоянно возрастающие нагрузки в тренировочном процессе спортсменов обуславливают необходимость ускорения процессов восстановления работоспособности спортсмена в разные периоды их подготовки к соревнованиям. Наблюдения за текущим состоянием здоровья спортсменов проводят систематически с помощью стандартных спортивных и медицинских тестов [1, 2, 3].

Ежегодно технологии лабораторной и функциональной диагностики дополняются альтернативными методиками, которые позволяют безболезненно и в короткие сроки проводить исследование состояния спортсменов по анализу их биологических жидкостей [4, 5, 6, 7, 8]. Для неинвазивного анализа в качестве биологической жидкости используется слюна, быстро реагирующая изменением своего состава на состояние организма спортсмена, легкодоступная и позволяющая проводить мониторинг, как во время тренировки, так и на соревнованиях [9, 10, 11].

К настоящему времени разработан и используется в спортивной медицине хемилюминесцентный метод измерения активности антиоксидантных ферментов (су-пероксиддисмутазы, пероксидазы, каталазы) в слюне [4, 5, 6]. Эффективное экспрессное лабораторное диагностирование влияния физической нагрузки на организм спортсмена можно проводить по слюне с использованием биолюминесцентного метода. Биолюминесцентный метод, основанный на изменении (уменьшении или увеличении) интенсивности свечения биолюминесцентной ферментативной реакции в ответ на добавление анализируемых образцов, разработан для оценки качества, загрязнения образцов и апробирован нами ранее для выявления степени эндотоксикоза у пациентов при различных заболеваниях [12, 13, 14, 15]. Предварительные исследования показали, что биолюминесцентый метод может быть использован также для мониторинга биохимических изменений в слюне спортсменов, как во время физических нагрузок, так и в восстановительный период, и позволяет оптимизировать тренировочный процесс, предупреждать перегрузки для достижения спортсменами рекордных результатов [16]. Однако при этом не были выявлены закономерности и факторы влияния физической нагрузки на результаты биолюминесцентного анализа, такие как, например, зависимость от спортивной квалификации испытуемых спортсменов.

Поэтому целью настоящего исследования явилось выявление влияния слюны спортсменов разной квалификации на биолюминесцентное свечение ферментативной тест-системы для оценки их физической подготовленности.

Материал и методы

В исследовании принимало участие 12 студентов, составляющие учебную группу для занятий физической культурой и не занимающиеся спортом (контрольная группа) и 26 спортсменов (экспериментальная группа). Спортсмены профессионально занимались спортом и имели спортивные разряды кандидата в мастера спор-

та (КМС), мастера спорта (МС), заслуженного мастера спорта (ЗМС) согласно международной спортивной квалификации. Исследуемые были в возрасте от 20 до 30 лет. Все исследования выполнены с информированного согласия испытуемых.

Исследования проводили в течение 5 дней, входящих в микроцикл тренировочного процесса для экспериментальной группы и на занятиях физической культуры для контрольной группы. В тренировочный график входило 3 дня с возрастающей скоростно-силовой нагрузкой, день длительной объемной нагрузки и восстановительный день. Продолжительность тренировочного дня составляло 90 минут. Испытуемые экспериментальной группы на тренировках получали одинаковую физическую нагрузку, также как участники контрольной группы на тренировочных занятиях.

Материалом исследования служила слюна. Сбор слюны проводили сплевыванием до и после каждого тренировочного дня. Образцы слюны перед исследованием центрифугировали в течение 15 минут при частоте 5000 об/мин на центрифуге Eppendorf Centrifuge 5810 r (Eppendorf, Германия) и для анализа использовали надо-садочную жидкость

Функциональные показатели организма, такие как функциональная жизненная емкость легких (ФЖЕЛ) и ортостатическая проба, измерялись до начала тренировок в течение всех тренировочных дней. Активную ор-тостатическую пробу испытуемые проводили самостоятельно: утром после сна, лежа на спине, считали пульс за 1 минуту, далее, встав и отдохнув, стоя одну минуту, считали пульс в положении стоя за 1 минуту, затем вычисляли разницу между первым и вторым измерением пульса. ФЖЕЛ определяли по максимальному объему воздуха, выдыхаемого из легких после максимального вдоха. Измерения проводили на спирометре. Отклонение ФЖЕЛ от должной жизненной емкости легких (ДЖЕЛ) составляло не более ±15 %. ДЖЕЛ рассчитывали по формулам Болдуина, Курнана и Ричардсона: для мужчин ДЖЕЛ=(27,63-0,112В)-Н, для женщин ДЖЕЛ = (21,78 - 0,101 В)-Н, где В - возраст в годах, Н - рост в см. Частоту сердечных сокращений (ЧСС) за минуту измеряли до тренировок и сразу после физической нагрузки.

Биолюминесцентное тестирование проводили на основе биферментной системы NADH: FMN-оксидоредуктаза+люцифераза, входящей в комплект реактивов КРАБ (ИБФ СО РАН, Красноярск), который содержал лиофилизованные препараты высоко-очищенных ферментов люциферазы EC 1.14.14.3 (0,4 мг/ мл) из рекомбинантного штамма E.coli и NADH:FMN-оксидоредуктазы EC 1.5.1.29 (Ph. leiognathi) (0,18 ед. активности).

Для приготовления реакционной смеси использовали 80 мкл 0,05 М калий - фосфатного буфера (рН 6,8-7), 5 мкл раствора КРАБ, 10 мкл 0,032% раствора тетрадекана-ля (Merck, Германия), 50 мкл 0,07 мМ раствора никотина-мидадениндинуклеотида (NADH) (Sigma, США), 10 мкл

0,16 мМ раствора флавинмононуклеотида (FMN) (Serva, Германия).

Биолюминесцентное тестирование проводили на планшетном люминометре TriStar LB 941 (TriStar LB 941, Германия). В ячейку планшета последовательно вносили реакционную смесь с добавлением 40 мкл буфера (контрольное измерение) или 40 мкл слюны (экспериментальное измерение) и регистрировали величину максимальной интенсивности свечения биолюминесцентной реакции. По отношению максимальных интенсивностей биолюминесценции опытного измерения ( I) к контрольному (I0) рассчитывали величину остаточного свечения (T, %).

Т=|х100%

о

Для регистрации скорости образования активных форм кислорода (АФК) использовали метод Н2О2-люминол-зависимой хемилюминесценции, основанный на фиксации потока фотонов, образующихся при окислении химического активатора реакции - люминола [6]. Реакционная смесь для измерения свечения содержала 25 мкл люминола (AppliChem, Германия), 25 мкл 3 % пе-роксид водорода (H2O2) (MCD Chemical, Москва), 200 мкл нецентрифугированной слюны.

Хемилюминесцентное тестирование проводили на планшетном люминометре TriStar LB 941 (Berthold Technologies, Германия). Регистрировали динамики свечения реакционной смеси в присутствии слюны в течение 5 мин. Для анализа АФК использовали время начала хемилюминесцентной реакции в слюне (t0), максимальную интенсивность хемилюминесцентной реакции (Imax), максимальную площадь хемилюминесцетной кривой (Smx), скорость снижения хемилюминесцентной кривой (U), амплитуду свечения (А), угол снижения кривой хе-милюминесценции (к).

Статистическую обработку данных проводили в программе Statistica 10 (StatSoft Inc., США). Распределение исследуемых величин проходило проверку на нормальность Шапиро-Вилка. Показатели функционального состояния организма за исследуемый период соответ-

Показатели функционального состояния организма студ

квалификации до и по

ствовали нормальному распределению. Для данных показателей определяли средние значения (М) и стандартное отклонение (8). Для оценки степени достоверности различий между группами использовали критерий Стьюдента (1). Данные ежедневных тестирований ЧСС, биолюминесцентного и хемилюминесцентного анализов не соответствовали нормальному распределению. Статистическая обработка этих данных проводилась с подсчетом медианы (Ме) и интерквартильных разбросов (С25-С75 перцентили). Различия между показателями независимых выборок оценивали по непараметрическому критерию Манна-Уитни, корреляционную связь - по критерию Спирмена. Уровень статистической значимости считали достоверными при р<0,05.

Результаты и обсуждение Результаты тестирования функционального состояния организма испытуемых (табл.) показали, что контрольная группа имела более низкие показатели ФЖЕЛ, чем экспериментальная. Достоверно повышенные показатели ФЖЕЛ спортсменов высшей квалификации (со спортивными разрядами МС и ЗМС) вызваны высокими функциональными возможностями системы дыхания.

Низкие показатели ортостатической пробы контрольной группы свидетельствовали о наличии хорошего адаптационного потенциала к нагрузкам. Показатели ортостатической пробы экспериментальной группы превышены от уровня восстановления. Видимо, организм спортсменов испытывал большие тренировочные нагрузки, после которых не успевал восстанавливаться.

Показатели ЧСС в покое выше в контрольной группе по сравнению с экспериментальной, что характеризует низкую физическую подготовленность контрольной группы. Известно, что квалифицированные спортсмены имеют низкие показатели ЧСС в покое [1, 3]. Однако после физической нагрузки показатели ЧСС возрастали у всех испытуемых, но значения ЧСС у спортсменов были выше. Возможно, что студенты, не имеющие спортивного разряда, достигая высоких для себя показателей ЧСС, самопроизвольно снижали нагрузку. Спортсмены же тренировались на грани возможностей, испытывая и преодолевая большие нагрузки на организм.

Таблица

ентов, не занимающихся спортом, и спортсменов разной сле тренировок

Испытуемые группы ФЖЕЛ, л Ортостатическая проба ЧСС в покое, уд/мин ЧСС после тренировки, уд/мин

Контрольная группа 3,3±1,2* 10,0±4,8* 79,6±8,9* 130±12,8*

Экспериментальная группа со спортивным разрядом KMC 4,5±1,3*** 15,1±4,6* ** 66,1±4,9* ** 142±11,6*

Экспериментальная группа со спортивным разрядом МС, ЗМС 5,6±1,2*** 21,2±7,3*** 62,0±4,1* ** 147±8,4*

Примечание: * статистически значимое различие между показателями экспериментальных групп и контрольной группой при р<0,05; ** статистически значимое различие между показателями экспериментальных групп со спортивными разрядами КМС и МС, ЗМС при р<0,05.

Таким образом, функциональное состояние организма спортсменов различимо от нетренированных студентов в показателях ФЖЕЛ и ЧСС в покое, а также в достижении высоких значения ЧСС после тренировок, что характеризовало их хорошую физическую подготовленность. Наибольшие показатели выявлены у спортсменов высшей квалификации, что указывало на их высокий уровень тренированности.

Биолюминесцентное тестирование слюны испытуемых показало, что величина ингибирования биолюминесцентного свечения тест-системы зависело от уровня тренированности.

Показано, что слюна экспериментальных групп после тренировок меньше ингибировала свечение биолюминесцентной тест-системы, чем в контрольной группе (рис. 1). Достоверного различия между величинами оста-

Рисунок 1. Изменение остаточного свечения бифермент-ной системы в присутствии слюны контрольной группы и экспериментальных групп с разными спортивными квалификациями до и после тренировок.

точного свечения спортсменов и нетренированных студентов до и после тренировок не выявлено. Однако при увеличении выборки статистических данных биолюминесцентный метод тестирования слюны мог бы быть пригодным для выявления тренированного спортсмена по величине остаточного свечения биферментной системы.

Биолюминесцентное тестирование слюны испытуемых на протяжении 5-и тренировочных дней показало, что характер физической нагрузки по-разному влиял на изменение величины остаточного свечения. Величина остаточного свечения после тренировки уменьшалась при низкой физической нагрузке (1, 2 дни тренировок) и увеличивалась - при высоких нагрузках (3, 4 дни тренировок) (рис.2). По величине изменения остаточного свечения биферментной системы можно полагать, что

Рисунок 2. Изменение остаточного свечения в тренировочных днях с увеличивающейся физической нагрузкой в контрольной группе и экспериментальных группах с разной спортивной квалификацией.

экспериментальная группа испытывала большую физическую нагрузку на организм, чем контрольная.

Спортсмены высшей квалификации имели наибольшие показатели изменения остаточного свечения бифер-ментной системы (рис.2) и изменения ЧСС в 4-ый тренировочный день (рис. 3). Изменение остаточного свечения

tiàtià AiáM

контр олънаягруппа

спортсмены с квалификацией KMC

спортсмены с квалификацией МС и ЗМС

4 5

тренировочные дни

Рисунок 3. Изменение ЧСС в тренировочных днях с увеличивающейся физической нагрузкой в контрольной Группе и экспериментальной группе с разной спортивной квалификацией.

у спортсменов средней квалификации (со спортивным разрядом КМС) достигало максимума на 3-ий тренировочный день с меньшей величиной, чем у высококвалифицированных спортсменов. При этом изменение ЧСС в этот день для спортсменов средней квалификации также была максимальной. В контрольной группе наблюдали низкую величину изменения остаточного свечения во всех тренировочных днях при высоких изменениях ЧСС для этой группы.

При этом ежедневные показатели ЧСС после физических нагрузок достоверно коррелировали с изменением остаточного свечения в экспериментальной группе (г=0,48, р<0,05) и не выявлена корреляция в контрольной группе (г=0,21, р<0,05).

Достоверное высокое значение изменения остаточного свечения, наблюдаемое у спортсменов высшей квалификации в день наибольшей физической нагрузки (4-ый день) с высоким значением ЧСС, свидетельствовало об их хорошей физической подготовленности. Максимальное значение изменения остаточного свечения бифер-ментной системы у спортсменов средней квалификации достигалось в середине тренировочного микроцикла (3-ий день) и ниже на 5,9 %, чем у спортсменов с высшей квалификацией, что характеризовало их физическую подготовленность не высокой. Контрольная группа хоть и тренировалась с высоким для себя ЧСС, но с незначительным повышением изменением остаточного свечения, что характеризовало отсутствие у них физической подготовленности.

Хемилюминесцентное тестирование слюны в течение 5-ти дневных физических нагрузок подтвердило различия уровня тренированности между спортсменами разной спортивной квалификации по показателям антиок-сидантного статуса.

Хемилюминесценция в экспериментальной группе, представленной спортсменами со средней квалификацией, проходила с одинаковым временем начала реакции и

амплитудой свечения в сравнении с контрольной группой. Регистрировали повышение максимальной интенсивности свечения и уменьшение площади под кривой по отношению к контрольной группе. При этом угол и скорость снижения хемилюминесцентной кривой были низкими.

Следовательно, антиоксидантная система низкоквалифицированных спортсменов и нетренированных студентов начинала процесс утилизации АФК в одинаковое время и характеризовалась одинаковой по величине работой. Однако количество обезвреженных свободных радикалов было меньше у спортсменов со средней квалификацией. При этом их антиоксидантная система слюны обладала меньшей скоростью обезвреживания свободных радикалов и снижением скорости нейтрализации АФК.

Хемилюминесцентная реакция в экспериментальной группе, представленной высококвалифицированными спортсменами, начиналась раньше и имела достоверно повышенное значение амплитуды свечения в сравнении с контрольной группой и экспериментальной группой с низкоквалифицированными спортсменами. Хемилюми-несценция имела достоверно низкую максимальную интенсивность свечения. Показатель площади под хемилю-минесцентной кривой достоверно возрастал. Наблюдали большой угол снижения хемилюминесцентной кривой при высокой скорости.

Следовательно, антиоксидантная система слюны высококвалифицированных спортсменов работала очень активно: процесс утилизации АФК начинала быстро и характеризовалась наибольшей по величине работой, чем в других группах. Количество обезвреженных свободных радикалов у высококвалифицированных спортсменов было также наибольшим. При этом снижение нейтрализации АФК и обезвреживание свободных радикалов происходило с высокими скоростями.

Таким образом, антиоксидантная система слюны спортсменов работала активнее, чем у нетренированных студентов. С повышением уровня тренированности спортсменов интенсивность реакций возрастала. В слюне высококвалифицированных спортсменов наблюдали снижение обеззараживания продуктов свободноради-кального окисления при высокой скорости реакции, у спортсменов средней квалификации - показатели работы антиоксидантной системы были достоверно ниже.

Заключение

Использование биолюминесцентного метода является приемлемым для оценки физической подготовленности спортсменов разной спортивной квалификации. По изменению остаточного свечения биферментной системы после тренировок можно определить характер физической нагрузки на организм спортсменов. Снижение величины остаточного свечения после тренировки происходило при низкой физической нагрузке, возрастание -при большой нагрузке на организм. Выявленные измене-

ния остаточного свечения биферментной тест-системы хорошо коррелируют с изменением ЧСС и согласуются с результатами хемилюминесцентного анализа. Выявлено повышение интенсивности работы антиоксидантной системы слюны в зависимости от уровня тренированности спортсмена. Величина изменения остаточного свечения биферментной системы при больших нагрузках на организм позволила выявить разную физическую подготовленность спортсменов. Высококвалифицированные спортсмены, отличающиеся высокими показателями функционального состояния, ФЖЕЛ и ЧСС, после тренировки, имели наибольшее изменение остаточного свечения в день высокой физической нагрузки на организм, что свидетельствовало об их хорошей физической подготовленности. Mаксимальное значение изменения остаточного свечения биферментной системы у спортсменов низкой квалификации достигалось в середине тренировочного микроцикла и ниже на 5,9 %, чем у спортсменов с высшей квалификацией, что характеризовало их физическую подготовленность невысокой.

Биолюминесцентный метод по оценке физической подготовленности спортсменов по слюне хорошо коррелирует с функциональными показателями организма, потому имеет преимущество перед стандартными спортивными тестами по неинвазивности, скорости, простоте проведения анализа и возможность многократного проведения тестирования, как во время тренировки, так и на соревновании. Биолюминесцентное тестирование слюны для определения физической подготовленности спортсмена можно применять в качестве тест - контроля в тренировочном процессе с целью его коррекции и может являться перспективным направлением в спортивной медицине.

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ (проект 16-06-00439) и КГАУ «Красноярский краевой фонд поддержки научной и научно-технической деятельности» (проект КФ-537).

Литература

1. Mатвеев ЛП. Теория и методика физической культуры (общие основы теории и методики физического воспитания; теоретико-методические аспекты спорта и профессионально-прикладных форм физической культуры). Учебник для ин-тов физ. культуры. M.: Физкультура и спорт; 1991. 543с.

2. Mодельные характеристики спортсменов высокого класса. В кн: Mедико-биологические аспекты спортивной ориентации и отбора. M.: Физкультура и спорт; 1984:15110.

3. Янсен П. ЧСС, лактат и тренировки на выносливость. Mурманск: Издательство Тулома; 2006.160с.

4. Papacosta E. Saliva as a tool for monitoring steroid, peptide and immune markers in sport and exercise science. Journal of Sports Science and Medicine. 2011;14(5):424-34.

5. Cavas L. Possible interactions between antioxidant

enzymes and free sialic acids in saliva: a preliminary study on elite judoists. International Journal of Sports Medicine. 2005;26(10):832-35.

6. Винник ЮС, Савченко АА, Перьянова ОВ, Тепляко-ва ОВ, Якимов СВ, Тепляков ЕЮ, Мешкова ОС. Клинические аспекты хемилюминесцентных анализов. Сибирское медицинское обозрение. 2006;(3):3-6.

7. Karatosun H. Blood and saliva lactate levels during recovery from supramaximal exercise. Saudi Medical Journal. 2005;26(11):1831-32.

8. Базарин КП. Метаболические механизмы хемилюми-несцентной активности нейтрофильных гранулоцитов у квалифицированных спортсменов. Бюллетень Восточно-Сибирского научного центра Сибирского отделения Российской академии медицинских наук. 2015;6(106):7-10.

9. Бельская ЛВ. Перспективы использования результатов анализа слюны при планировании тренировочного режима спортсменов. Омский научный вестник. 2011;102(6):175-78.

10. Розенгарт ЕВ. Слюна как объект биохимического контроля в спорте. Ученые записки университета имени П.Ф. Лесгафта. 2008;6(40):57-61.

11. Хаустова СА. Перспективы использования молекулярной оптоволоконной спектроскопии при оценке метаболических изменений состава биологических жидкостей при воздействии физической нагрузки. Медицинская физика. 2009;44(4):80-5.

12. Esimbekova E. Application of enzyme bioluminescence in ecology. Advances in Biochemical Engineering/ Biotechnology. 2014;(144):67-109. DOI: 10.1007/978-3-662-43385-0_3.

13. Kratasyuk V. Applications of luminous bacteria enzymes in toxicology. Combinatorial Chemistry and High Throughput Screening. 2015;18(10):952-59.

14. Воеводина ТВ. Биолюминесцентный метод оценки степени тяжести состояния больных с выраженной эндогенной интоксикацией организма. Лабораторное дело. 1990;(9):23-5.

15. Гриценко ЕВ. Биолюминесцентный контроль тренировочного процесса: сборник материалов 7 Всероссийской конференции по гомеостазу. 1996;232-33.

References

1. Matveyev LP. Theory and methods of physical training

2. Model characteristics of high-class athletes. In: Medico-Biological Aspects of Sports Orientation and Selection. Moscow: Physical Culture and Sports; 1984: 151-10.

3. Yansen P. HR, lactate and endurance training. Murmansk: Tuloma Publishing House; 2006. 160 р.

4. Papacosta E. Saliva as a tool for monitoring steroid,

peptide and immune markers in sport and exercise science. Journal of Sports Science and Medicine. 2011;14(5):424-34.

5. Cavas L. Possible interactions between antioxidant enzymes and free sialic acids in saliva: a preliminary study on elite judoists. International Journal of Sports Medicine. 2005;26(10):832-35.

6. Vinnik YuS, Savchenko AA, Peryanova OV, Teplyakova OV, Yakimov SV, Teplyakov EYu, Meshkova OS. The clinical aspects of chemiluminescent analysis. Siberian Medical Review. 2006;

7. Karatosun H. Blood and saliva lactate levels during recovery from supramaximal exercise. Saudi Medical Journal. 2005;26(11):1831-32.

8. Bazarin KP. Metabolic mechanisms of chemiluminescent activity of neutrophilic granulocytes in qualified athletes. Bulletin of the East Siberian Scientific Center of the Siberian Branch of the Russian Academy of Medical Sciences. 2015;6

9. Bel'skaya LV. Prospects of using the results of saliva analysis in planning the training regime of athletes. Omsk Scientific Bulletin. 2011;102

10. Rosengart EV. Saliva as an object of biochemical control in sports. Uchenye zapiski universiteta imeni P.F. Lesgatha 2008;6

11. Haustova SA. Prospects for the use of molecular optical fiber spectroscopy in the evaluation of metabolic changes in the composition of biological fluids under the influence of physical exertion. Medical Physics. 2009;44

12. Esimbekova E. Application of enzyme biol umines-cence in ecology. Advances in Biochemical Engineering/ Biotechnology. 2014;(144):67-109. DOI: 10.1007/978-3-662-43385-0_3.

13. Kratasyuk V. Applications of luminous bacteria enzymes in toxicology. Combinatorial Chemistry and High Throughput Screening. 2015;18(10):952-59.

14. Voevodina TV. Bioluminescent method for assessing the severity of the condition of patients with severe endogenous intoxication of the body. Laboratornoe delo. 1990;

15. Gritsenko EV. Bioluminescent control of the training process: collection of materials of the 7-th all-Russian conference on homeostasis. 1996:232-33.

Сведения об авторах

Степанова Людмила Васильевна, Сибирский федеральный университет; адрес: Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, проспект Свободный, д.79; тел.: +7(391) 2062072; e-mail: slyudmila@mail.ru

Вышедко Александра Михайловна, Сибирский федеральный университет; адрес: Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, проспект Свободный, д.79б; тел.: +7 (391) 2062069; e-mail: sever_sasha@list.ru

Коленчукова Оксана Александровна, Научно-исследовательский институт медицинских проблем Север; адрес: Российская Федерация, 660022, г. Красноярск, ул. Партизана Железняка, д. 3Г., тел.: +7(391)2280683; e-mail: kalina-chyikova@mail.ru

Жукова Галина Викторовна, Сибирский федеральный университет; адрес: Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, проспект Свободный, д.79; тел.: +7(391) 2062072; e-mail: galchonokbio@mail.ru

Кратасюк Валентина Александровна, Сибирский федеральный университет; адрес: Российская Федерация, 660041, г. Красноярск, проспект Свободный, д.79;

Обособленное подразделение Институт биофизики СО РАН, адрес: Российская Федерация, 660036, г. Красноярск, Академгородок, 50, стр. 50; тел.: +7 (391) 2062072; e-mail: valkrat@mail.ru

Author information

Lyudmila V. Stepanova, Siberian Federal University; Address: 79, Svobodny Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660041; Phone: +7 (391) 2062072; e-mail: slyudmila@mail.ru

Alexandra M. Vyshedko, Siberian Federal University; Address: 79 b, Svobodny Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660041; Phone: +7 (391) 2062069; e-mail: sever_sasha@list.ru

Oksana A. Kolenchukova, Research Institute of Medical Problems of the North, Address: 3G,

Partizan Zheleznyak Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660022; Phone: +7 (391) 2280683; e-mail: kalina-chyikova@mail.ru

Galina V. Zhukova, Siberian Federal University; Address: 79, Svobodny Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660041; Phone: +7 (391) 2062072; e-mail: galchonokbio@mail.ru

Valentina A. Kratasyuk, Siberian Federal University; Address: 79, Svobodny Str., Krasnoyarsk, Russian Federation, 660041; Krasnoyarsk Scientific Center of the Siberian Branch of the RAS; Address: Akademgorodok, Krasnoyarsk, Russian Federation, 660032; Phone: 50,+7(391)2062072; e-mail: valkrat@mail.ru

Поступила 23.04.2017 г. Принята к печати 10.10.2017 г.

© ТЕРЕХИНА Н. А., ЖИДКО Е. В., ТЕРЕХИН Г. А., ОРБИДАНС А. Г. УДК 616-099-02:615.917:547.262].015.4 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-69-76

ВЛИЯНИЕ СОРБЕНТОВ НА ПОКАЗАТЕЛИ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ И СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ ПРИ АЛКОГОЛЬНОЙ ИНТОКСИКАЦИИ

Н. А. Терехина ', Е. В. Жидко ', Г. А. Терехин 2, А. Г. Орбиданс 2

'Пермский государственный медицинский университет имени академика Е. А. Вагнера, Пермь 614990, Российская Федерация 2 Пермская государственная фармацевтическая академия, Пермь 614990, Российская Федерация

Цель исследования. Оценить и сравнить влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты в эритроцитах и плазме периферической крови крыс при острой алкогольной интоксикации.

Материал и методы. Исследование выполнено на 150 белых крысах. Острое отравление интактных животных вызывали внутрижелудочным введением 40 % раствора этанола в дозе 0,5 LD50. Сорбенты однократно вводили в дозе 3000 мг/кг через 30 минут после введения этанола. Моделировали острую интоксикацию этанолом и на фоне предварительной алкоголизации, которую осуществляли путем ежедневного внутри-желудочного введения 40 % раствора этанола в дозе 1/3 LD50 в течение месяца. С 15 дня исследования в течение двух недель животным с предварительной алкоголизацией вводили сорбенты в дозе 3000 мг/кг. Проведен хемилюминесцентный анализ эритроцитов и плазмы крови крыс при острой интоксикации этанолом. В эритроцитах определяли содержание восстановленного глутатиона и карбонильных производных белков, а в плазме крови — содержание церулоплазмина, трансферрина и цинка.

Результаты. При острой алкогольной интоксикации изменяются показатели хемилюминесценции эритроцитов и плазмы крови, усиливается окислительная модификация белков в эритроцитах крови, в плазме увеличивается содержание церулоплазмина, снижается уровень трансферри-на и цинка. Содержание глутатиона в эритроцитах крови увеличивается при остром отравлении этанолом, но значительно снижается при острой интоксикации на фоне предварительной алкоголизации. Полисорб, литовит и сапропель способствовали нормализации показателей антиокси-дантной защиты в эритроцитах и плазме крови при острой алкогольной интоксикации.

Заключение. При острой алкогольной интоксикации в эритроцитах крови усиливается окислительная модификация белков. Антиоксиданты глутатион, церулоплазмин и трансферрин являются мишенью для действия этанола. Выявлено нормализующее влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты в эритроцитах и плазме крови крыс при острой алкогольной интоксикации.

Ключевые слова: острая алкогольная интоксикация, глутатион, церулоплазмин, трансферрин, цинк, окислительная модификация белков, сорбенты.

Для цитирования: Терехина НА, Жидко ЕВ, Терехин ГА, Орбиданс АГ. Влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты и свободно-радикального окисления при алкогольной интоксикации. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 69-76. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-69-76

INFLUENCE OF SORBENTS ON INDICATORS OF ANTIOXIDANT PROTECTION AND FREE RADICAL OXIDATION AT ALCOHOL INTOXICATION

N. A. Terekhina >, E. V. Zhidko >, G. A. Terekhin 2, A. G. Orbidans 2

1 Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner, Perm 614070, Russian Federation

2 Perm State Pharmaceutical Academy, Perm 614990, Russian Federation

The aim of the research. To evaluate and compare the effect of sorbents on antioxidant protection indicators in erythrocytes and plasma of rats peripheral blood at acute alcohol intoxication

Material and methods. The study was performed on 150 white rats. Acute poisoning of intact animals was caused by intragastric injecting of 40% solution of ethanol at a dose of 0.5 LD50. Sorbents were injected once at a dose of 3000 mg / kg in 30 minutes after the injecting of ethanol. Acute intoxication with ethanol and against a background of preliminary alcoholization, which was carried out by daily intragastric injecting of 40 % solution of ethanol at a dose of 1/3 LD50 was modeled for a month. From the 15th day of the study for two weeks, the animals with preliminary alcoholization were injected sorbents in a dose of 3000 mg / kg. Chemiluminescent analysis of erythrocytes and blood plasma of rats with acute intoxication with ethanol was carried out. In eryth-rocytes, the content of reduced glutathione and carbonyl derivatives of proteins was determined, and in the blood plasma - the content of ceruloplasmin, transferrin and zinc.

Results. In acute alcohol intoxication, the chemiluminescence of erythrocytes and blood plasma indicators changes, oxidative modification of proteins in erythrocytes of blood intensifies, plasma ceruloplasmin content increases, transferrin and zinc levels decreases. The content of glutathione in blood erythrocytes increases at acute ethanol poisoning, but it significantly decreases at acute intoxication against a background of pre-alcoholization. Polisorb, lithovit and sapropel contributed to normalization of antioxidant protection indicators in erythrocytes and blood plasma in acute alcohol intoxication. The conclusion. In acute alcohol intoxication in blood erythrocytes the oxidative modification of proteins is intensified. Antioxidants glutathione, ceruloplasmin and transferrin are the targets for the action of ethanol. The normalizing effect of sorbents on antioxidant protection in erythrocytes and blood plasma of rats at acute alcohol intoxication was revealed.

Key words: acute alcohol intoxication, glutathione, ceruloplasmin, transferrin, zinc, oxidative modification of proteins, sorbents.

Citation: Terekhina NA, Zhidko EV, Terekhin GA, Orbidans AG. Influence of sorbents on indicators of antioxidant protection and free radical oxidation at

alcohol intoxication. Siberian Medical Review. 2017;(6): 69-76. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-69-76

Введение

В России показатель смертности от отравлений этиловым спиртом является одним из самых высоких в мире [1, 2, 3, 4]. В формировании цитотоксических эффектов этанола особое место занимает окислительный стресс [5, 6, 7, 8]. Хроническое поражение органов и систем при длительном употреблении этанола значительно отягощает течение, влияя на исход острого отравления этанолом [9,10,11]. Этанол изменяет физико-химические свойства биологических мембран, в том числе мембран эритроцитов и гепато-цитов [12, 13]. Показатели антиоксидантной защиты чувствительны к действию ксенобиотиков [14, 15]. Сорбенты обладают избирательной антитоксической активностью к липофильным ксенобиотикам [15, 16], оказывают корригирующее влияние на показатели ан-тиоксидантной защиты [14, 17, 18]. Было установлено, что при острой алкогольной интоксикации полисорб обладает наиболее выраженным антитоксическим эффектом [14]. Достоверное уменьшение токсичности этанола наблюдали при введении не только поли-сорба [14, 19], но и других сорбентов [16, 20].

Цель работы - оценить и сравнить влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты в эритроцитах и плазме периферической крови крыс при острой алкогольной интоксикации.

Материал и методы

Объектом исследования явилась кровь 150 белых крыс, масса которых составляла 150-220 г. Соблюдались требования Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным. Животные были разделены на группы. В первую контрольную группу были включены 32 здоровые крысы. Вторую группу составили животные с острым отравлением этанолом (ООЭ). Острую интоксикацию этанолом моделировали на интактных животных и на фоне предварительной алкоголизации. Острое отравление вызывали внутри-желудочным введением 40 % раствора этанола в дозе 0,5 LD50. Животным с третьей по пятую группу через 30 минут после введения этанола внутрижелудочно однократно вводили сорбенты в дозе 3000 мг/кг. При этом крысам третьей группы однократно вводили полисорб, животным четвертой группы - литовит, а животным пятой группы - сапропель. Шестую группу

составили крысы с острым отравлением этанолом на фоне предварительной алкоголизации, которую проводили в течение месяца путем ежедневного внутри-желудочного введения этанола в дозе 1/3 LD50. Седьмую группу составили крысы с острым отравлением этанолом на фоне предварительной алкоголизации, которым вводили полисорб, крысам восьмой группы вводили литовит, животным девятой группы -сапропель. Животным с седьмой по девятую группу сорбенты начинали вводить с 15 дня исследования и вводили в течение двух недель в дозе 3000 мг/кг. Кровь для исследования получали через 24 часа после введения этанола. Животных выводили из эксперимента под кратковременным эфирным наркозом путем декапитации. Для предотвращения свертывания крови в пробирки добавляли гепарин в дозе 10 ед/мл. Кровь центрифугировали при 3000 оборотах в минуту в течение 10 мин. После удаления плазмы крови в пробирку с оставшейся эритроцитарной массой добавляли физиологический раствор хлорида натрия, перемешивали и центрифугировали вновь, затем удаляли надосадочную жидкость. Процедуру отмывания эритроцитов физиологическим раствором повторяли трижды. Эритроцит - удобный и доступный объект для исследования. Состояние его плазматической мембраны адекватно отражает процессы в мембранах клеток различных тканей и органов [15, 21]. Хемилю-минесцентный анализ эритроцитов и плазмы крови проводили по стандартоной методике [22]. В отмытых эритроцитах периферической крови крыс спектрофо-тометрически определяли содержание карбонильных производных белков [23] и уровень восстановленного глутатиона [24]. В плазме крови определяли содержание церулоплазмина [25], трансферрина [26] и цинка [27]. Обработку полученных результатов проводили с применением методов вариационной статистики. После проверки нормальности распределения изучаемых параметров в сравниваемых группах определяли средние величины (М), ошибку средних величин (т). Оценку достоверности проводили с помощью критерия Стьюдента (1). Минимальный уровень статистической значимости различий верифицировали при р<0,05. Математическую обработку результатов исследования выполняли на компьютере с применени-

ем программы Statistica 10.0 и пакета Microsoft Office 2007.

Результаты и обсуждение

При остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации в плазме крови крыс снижается показатель максимальной интенсивности хемилюминесценции (Imax), в эритроцитах крови снижаются по сравнению с контролем светосумма (S) и светосумма после максимального значения хемилюминесценции (Simax) (табл. 1).

вается по сравнению с контролем (3,69 + 0,81 мМоль/ мл эритроцитов) в 5 раз как при остром отравлении этанолом (18,85 + 2,73 мМоль/мл эритроцитов), так и при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации (17,55 + 5,54 мМоль/мл эритроцитов), что свидетельствует об усилении окислительной модификации белков (рис. 1).

Не установлено статистически значимых отличий в содержании карбонильных производных окисленных белков в эритроцитах крыс при введении иссле-

Таблица 1

Хемилюминесцентный анализ эритроцитов и плазмы периферической крови крыс при остром отравлении этанолом

Эритроциты Плазма

Исследуемая группа Imax (мВ) S (мВ*сек) Simax (мВ*сек) tg 2 Imax (мВ) S (мВ*сек) Simax (мВ*сек) tg 2

Контроль 50,75 ± 7,63 252,5 ± 27,38 217,88 ± 31,34 -21.94 ± 4,78 726,25 ± 57,56 5436,88 ± 293,38 4863,75 ± 267,75 -163,5 ± 77,25

ООЭ на фоне предварительной алкоголизации 40,25 ± 7,81 162,33 ± 26,67* 133,0 ± 28,29* -15.64 ± 3.8 496,14 ± 82,45* 4298,25 ± 494,06 3887,38 ± 431,72 -112,29 ± 32,33

ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + полисорб 51,8 ± 5,84 232,2 ± 36,32 207,6 ± 24,3 -20.2 ± 2,76 808,6 ± 23,92 5544,4 ± 207,12 4887,4 ± 190,88 -235,3 ± 21,08

ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + литовит 39,4 ± 2,48 231,2 ± 5,84 201,8 ± 9,04 -13.6 ± 1.32 628,6 ± 80,32 4871,2 ± 641,36 4360,4 ± 562,32 -176,5 ± 25,8

ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + сапропель 51,0 ± 2,4 288,8 ± 18,96 243,4 ±15,28 -17.3 ± 2,44 952,8 ± 24,24* 6216,00 ± 374,8 5564,4 ± 291,28 -289,0 ± 30,2

Примечание:* - уровень статистической значимости различий по сравнению с показателями контроля (р<0,05).

При изучении показателя хемилюминесценции tg 2, отражающего антиоксидантный потенциал, в эритроцитах и плазме крови при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации не установлено статистически значимых отличий по сравнению с контролем. Интенсификация хемилю-минесценции различных биологических жидкостей свидетельствует об усилении свободнорадикального окисления, а хемилюминесцентный анализ позволяет судить о тяжести заболевания [28]. Через 24 часа после введения животным этанола в дозе 0,5 LD50 не выявлено достоверных изменений интенсивности хемилюминесценции эритроцитов и плазмы крови [14].

Введение животным этанола в сочетании с энтеро-сорбентами не оказало влияния на показатели хеми-люминесценцентного анализа крови при остром отравлении этанолом [29]. При введении полисорба, ли-товита или сапропеля животным при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации показатель 1тах нормализуется в плазме крови, показатели Б, Б1тах и tg 2 не отличаются от контроля как в эритроцитах, так и в плазме крови (табл. 1).

В гемолизате эритроцитов крови крыс уровень карбонильных производных белков достоверно увеличи-

дуемых сорбентов животным с острым отравлением этанолом. После введения полисорба либо литовита при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации уровень карбонильных производных белков в эритроцитах крови снижался в 2 раза, но не достигал контрольных значений (рис. 1).

Рисунок 1. Уровень карбонильных производных окисленных белков в гемолизате эритроцитов крови крыс при остром отравлении этанолом. По оси абсцисс: К - контроль, 1 -ООЭ, 2 - ООЭ + полисорб, 3 - ООЭ + литовит, 4 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации, 5 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + полисорб, 6 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + литовит, 7- ООЭ на фоне предварительной алкоголизации + сапропель.

Таблица 2

Содержание восстановленного глутатиона в эритроцитах и белков-антиоксидантов в плазме крови крыс при острой

алкогольной интоксикации

Исследуемая группа Глутатион

Контроль 2,47 i 0,43 219,41 i 14,42 46,2 i 5,36

Острое отравление этанолом 4,38i 0,13* 282,48 i 10,32* 30,08 i 3,79*

Острое отравление этанолом + полисорб 4,29 i 0,1* 267,8 i 11,3 58,6 i 4,48

Острое отравление этанолом + литовит 4,31 i 0,1* 227,5 i 10,3 50,2 i 2,56

Острое отравление этанолом + сапропель 4,02 i 0,2* 250,3 i 13,2 53,4 i 4,08

Острое отравление этанолом на фоне предварительной алкоголизации 1,43 i 0,19* 294,38 i 19,68* 22,33 i 5,33*

Острое отравление этанолом на фоне предварительной алкоголизации + полисорб 1,57 i 0,1* 207,6 i 18,43 30,80 i 1,84*

Острое отравление этанолом на фоне предварительной алкоголизации + литовит 1,81 i 0,15 218,82 i 12,52 32,00 i 1,6*

Острое отравление этанолом на фоне предварительной алкоголизации + сапропель 1,99 i 0,06 256,38 i 18,25 19,4 i 2,24*

Примечание- уровень статистической значимости раз

При введении сапропеля уровень карбонильных производных белков в эритроцитах крови крыс при этом оставался повышенным.

Система глутатиона является естественной цито-протекторной системой при острых интоксикациях [30, 31] и занимает особое место в антиоксидантной защите организма. Содержание восстановленного глу-татиона в эритроцитах крови крыс при остром отравлении этанолом статистически значимо увеличилось почти в 2 раза (табл.2), что, вероятно, связано с компенсаторной активацией антиоксидантной защиты.

Введение сорбентов при этом не привело к нормализации содержания глутатиона. Известно, что в эритроцитах крови подростков в течение первых трех суток после острой алкогольной интоксикации увеличивается уровень восстановленного глутатио-на [32]. Содержание восстановленного глутатиона в эритроцитах периферической крови крыс при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации оказалось сниженным почти в 2 раза по сравнению с контролем (табл.2). Двухнедельное введение сорбентов литовита или сапропеля привело к нормализации содержания глутатиона в эритроцитах крови животных при острой интоксикации этанолом на фоне предварительной алкоголизации. Введение полисорба при этом не привело к нормализации содержания глутатиона в эритроцитах крови крыс.

Известно, что при использовании высоких доз ксенобиотика возникает истощение системы глутати-она, а при введении меньших доз наблюдается адаптивная ее активация [31]. Срыв функциональных воз-

чий по сравнению с показателями контроля (р<0,05).

можностей системы глутатиона может быть связан с истощением запасов этого антиоксиданта при осуществлении глутатионовой конъюгации.

Как при острой интоксикации этанолом интактных животных, так и на фоне предварительной алкоголизации содержание основного антиоксиданта плазмы крови - церулоплазмина - увеличилось почти в 1,5 раза по сравнению с контролем (табл.2). Введение сорбентов способствовало нормализации содержания церулоплазмина при обеих экспериментальных моделях острой алкогольной интоксикации (табл.2).

Содержание белка-антиоксиданта трансферрина в плазме крови крыс статистически значимо снижалось по сравнению с контролем в 1,5 раза при остром отравлении этанолом (табл.2), что можно объяснить нарушением синтезирующей функции печени. При острой интоксикации этанолом на фоне предварительной алкоголизации содержание трансферрина в плазме крови снижалось еще сильнее (табл.2).

Введение сорбентов полисорба, литовита либо сапропеля при остром отравлении этанолом привело к нормализации содержания трансферрина в плазме крови животных (табл.2). При остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации содержание трансферрина в плазме крови при введении полисорба или литовита повышалось, но не достигало контрольных цифр. Двухнедельное введение сапропеля при этом не повлияло на содержание трансферрина в плазме крови крыс.

Содержание антиоксиданта цинка в плазме крови крыс снижалось почти в 2 раза по сравнению с кон-

Рисунок 2. Содержание цинка в плазме крови крыс при остром отравлении этанолом. По оси абсцисс: К - контроль, 1 - ООЭ, 2 - ООЭ + полисорб, 3 - ООЭ + литовит, 4 - ООЭ + сапропель, 5 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации,

6 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации+полисорб,

7 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации+литовит,

8 - ООЭ на фоне предварительной алкоголизации+сапропель.

тролем как при остром отравлении этанолом, так и при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации (рис.2). Введение литовита, либо сапропеля нормализовало содержание цинка в плазме крови животных как при остром отравлении этанолом (р>0,05), так и при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации (рис.2). Введение полисорба не привело к нормализации содержания цинка в плазме крови крыс при острой алкогольной интоксикации (р<0,05) .

Введение полисорба крысам при остром отравлении этанолом привело к нормализации в плазме крови содержания белков-антиоксидантов церулоплазмина и трансферрина, а при остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации только содержания церулоплазмина. Полисорб активно адсорбирует этанол в желудке и кишечнике, предупреждает его первичное всасывание, снижая концентрацию его в периферической крови, прерывает рециркуляцию этанола в желудочно-кишечном тракте, сокращая почти в 2 раза период его полувыведения [14]. Использование сорбентов при остром отравлении этанолом не привело к нормализации содержания глутатиона. Введение литовита либо сапропеля при этом нормализовало содержание в плазме крови церулоплазми-на, трансферрина и цинка. При остром отравлении этанолом на фоне предварительной алкоголизации литовит и сапропель нормализовали в эритроцитах крови содержание глутатиона, в плазме крови - церу-лоплазмина и цинка. Нормализующее влияние сапропеля [34, 35] и литовита [36] на показатели антиокси-дантной защиты и минерального обмена объясняется их минеральным составом и способностью выступать в качестве энтеродоноросорбентов [37].

Заключение

При острой алкогольной интоксикации в эритроци-

тах крови усиливается окислительная модификация белков. Антиоксиданты глутатион, церулоплазмин и трансферрин являются мишенью для действия этанола. Выявлено нормализующее влияние сорбентов на показатели антиоксидантной защиты в эритроцитах и плазме крови крыс при острой алкогольной интоксикации.

Литература

1. Лужников ЕА, Суходолова ГН. Клиническая токсикология. М.: Медицинское информационное агентство; 2008.576 с.

2. Панченко ЛФ, Давыдов БВ, Теребилина НН, Ба-ронец ВЮ, Журавлева АС. Окислительный стресс при алкогольной болезни печени. Биомедицинская химия. 2013;(4):452-58.

3. Das SK, Mukherjee S, Vasudevan DM. Effects of long term ethanol consumption on cell death in liver. Indian Journal of Clinical Biochemistry. 2011;26(1):84-7.

4. Metha P Mechanisms of alcohol induced liver injury in rats and treatments. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences. 2016;(2):72-84.

5. Долго-Сабуров ВБ, Петров АН, Беляев ВА. Роль окислительного стресса в формировании цито-токсических эффектов этанола. Токсикологический вестник. 2010;(1): 6-10.

6. Albano E. Oxidative mechanisms in the pathogenesis of alcoholic liver disease. Molecular Aspects of Medicine. 2008;(29):9-16.

7. Li S, Tan HY, Wang N, Zhang ZJ, Lao L, Wong CW, Feng Y. The Role of Oxidative Stress and Antioxidants in Liver Diseases. International Journal of Molecular Science. 2015;(11):26087-124.

8. Zima T, Kalousova M. Oxidative stress and signal transduction pathways in alcoholic liver disease. Alcoholism, clinical and experimental research. 2005;(11):110-15.

9. Батоцыренов БВ, Сергеев ОА, Ливанов ГА, Ло-дягин АН, Шикалова ИА, Шестова ГВ. Хроническая алкогольная патология как фоновый фактор в клиническом течении острых тяжелых этанолом: тезисы Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы наркологической токсикологии: от токсикологической реанимации до наркологической ре-абилитации».СПб.; 2016;(4-2):10-11.

10. Ливанов ГА, Лодягин АН, Лубсанова СВ, Коваленко АЛ, Батоцыренов БВ, Сергеев ОА, Лоладзе АТ, Андрианов АЮ. Метаболические нарушения у больных с острыми отравлениями этанолом на фоне хронического алкоголизма и пути их фармакологической коррекции. Журнал неврологии и психиатрии им. C.C. Корсакова. 2015;(4-2):64-8.

11. Сергеев ОВ, Ливанов ГА, Ту Ши Ин ПВ, Мирошниченко ВН, Бучко ВМ. Хроническая алкогольная интоксикация как фактор, отягощающий течение

острых отравлений. Скорая медицинская помощь. 2008;(2):53-5.

12. Панченко ЛФ, Глушков ВС, Сторожок СА, Филиппович ЮД. Изменения физико-химических свойств биологических мембран при развитии толерантности к этанолу. Вопросы медицинской химии. 2001;(2):198-207.

13. Терехина НА, Терехин ГА, Жидко ЕВ, Орбиданс АГ, Горячева ОГ. Анализ проницаемости эритроци-тарных мембран и активности ферментов холестаза при острой алкогольной интоксикации и обострении хронического панкреатита. Клиническая лабораторная диагностика. 2014;(9):132.

14. Орбиданс АГ, Терехин ГА, Владимирский ЕВ, Терехина НА. Экспериментальное обоснование использования энтеросорбентов при остром отравлении этанолом. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2009;(4):29-30.

15. Терехина НА, Зорин МГ, Терехин ГА. Влияние сапропелевых грязей на показатели окислительного стресса и антиоксидантной защиты при остром отравлении карбофосом. Патологическая физиология и экспериментальная терапия. 2007;(1):6-8.

16. Терехин ГА, Орбиданс АГ, Терехина НА. Антитоксическая активность сорбентов при остром отравлении этанолом. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2012;(5):67.

17. Орбиданс АГ, Терехин ГА, Терехина НА. Экспериментальная оценка влияния сорбентов на активность лейцинаминопептидазы и показатели антиоксидантной защиты при остром отравлении этанолом: материалы Всероссийской научно-практической конференции биохимиков и специалистов по лабораторной медицине «Медицинская биохимии и клиническая лабораторная диагностика в аспекте модернизации системы научных исследований»,Омск;2011:218-21.

18. Терехина НА, Орбиданс АГ, Терехин ГА. Экспериментальная оценка влияния сорбентов на показатели антиоксидантной защиты при остром отравлении этанолом. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2009;(1):25.

19. Терехин ГА, Вишневецкий МК, Орбиданс АГ, Терехина НА. Влияние полисорба на эффективность комплексной терапии больных с острой алкогольной интоксикацией. Эфферентная терапия. 2015;(5):52-3.

20. Орбиданс АГ, Терехин ГА, Терехина НА. Сравнительный анализ антитоксической активности сорбентов при острых отравлениях этанолом и метанолом: материалы V международной научно-практической конференции «Фармация и общественное здоровье», Екатеринбург;2012:49-51.

21. Терехина НА, Караваев ВГ. Активность анти-оксидантных ферментов эритроцитов при герпети-

ческом кератите. Клиническая лабораторная диагностика. 2003;(7):38-40.

22. Кузьмина ЕИ, Нелюбин АС, Щенникова МК. Применение индуцированной хемилюминесценции для оценки свободнорадикальных реакций в биологических субстратах. Биохимия и биофизика микроорганизмов: межвузовский сборник. Горь-кий;1983:179-83.

23. Дубинина ЕЕ. Продукты метаболизма кислорода в функциональной активности клеток (жизнь и смерть, созидание и разрушение). Физиологические и клинико-биохимические аспекты. СПб.: Издательство Медицинская пресса;2006: 272-73.

24. Beutler E. Red cell metabolism a manual of biochemical methods. Grune and Stration, Orlando. 1990:131-34.

25. Камышников ВС. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика: справочник.Минск: Интер-прессервис;2003.463с.

26. Dati F, Schumann G, Thomas L. Consensus of a group of professional societies and diagnostic companies on guidelines for interim reference ranges for 14 proteins in serum based on the standardization against the IFCC/ BCR/CAP Reference Material (CRM 470). European Journal of Clinical Chemistry and Clinical Biochemistry. 1996;(6):517-520.

27. Homsher R, Zak B. Spectrophotometric investigation of sensitive complexing agents for the determination of zinc in serum. Clinical Chemistry. 1985;(8):1310-1313.

28. Терехина НА, Ненашева ОЮ. Хемилюминес-центный анализ биологических жидкостей больных сахарным диабетом. Клиническая лабораторная диагностика. 2004;(11):38.

29. Орбиданс АГ, Терехина НА, Терехин ГА. Влияние сорбентов на показатели свободнорадикального окисления при остром отравлении этанолом. Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, коло-проктологии.2013;(1):58.

30. Высокогорский ВЕ, Ефременко ЕС, Быков ДЕ, Жукова ОЮ, Лопухов ГА. Нарушение обмена глу-татиона при алкоголизме. Омский научный вест-ник.2011;(1):9-12.

31. Глушков СИ, Куценко СА. Система глутатиона как естественная цитопротекторная система в условиях острых интоксикаций. Медико-биологические проблемы противолучевой и противохимической защиты. СПб.: ООО «Издательство Фолиант»; 2004:67-8.

32. Щеглова ЕЛ, Высокогорский ВЕ, Долгих ВТ, Титов ДС. Показатели системы глутатиона в крови подростков, злоупотребляющих алкоголем. Наркология. 2015;(8):41-4.

33. Терехина НА, Жидко ЕВ, Терехин ГА, Орбиданс

АГ. Влияние сорбентов на содержание меди, железа и транспортирующих их белков при алкогольной интоксикации. Казанский медицинский журнал. 2015;(5):868-71.

34. Зорин МГ, Терёхин ГА, Решетников ВИ. Адсорбционные свойства и антитоксическая активность сапропеля. Вятский медицинский вестник. 2007;(4):101-2.

35. Карелина ОА, Джабарова НК, Тронова ТМ, Левицкий ЕФ. Биохимические свойства грязевых отложений некоторых минерализованных озёр Сибири. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физкультуры. 2005;(1):31-3.

36. Герасёв АД, Луканина СН, Корощенко ГА, Ефимов СВ, Панин ЛЕ, Айзман РИ. Влияние природных цеолитов на макро- и микроэлементный состав организма. Вестник Новосибирского государственного педагогического университета. 2011;(4):104-16.

37. Ефремов АВ, Антонов АР, Литвинова ТА. Системные нарушения метаболизма при остром инфаркте миокарда и методы его коррекции. Патологическая физиология и экспериментальная тера-пия.2006;(2):27-8.

References

1. Luzhnikov EA, Sukhodolova GN. Clinical toxicology. Мoscow:MIA;2008.576 p.

2. Panchenko LF, Davydov BV, Terebilina NN, Baronets VYu, Zhuravleva AS. Oxidative stress at the alcoholic liver disease. Biomedical Chemistry. 2013;

3. Das SK, Mukherjee S, Vasudevan DM. Effects of long term ethanol consumption on cell death in liver. Indian Journal of Clinical Biochemistry. 2011;26(1):84-7.

4. Metha P Mechanisms of alcohol induced liver injury in rats and treatments. International Journal of Advanced Research in Biological Sciences. 2016;(2):72-84.

5. Dolgo-Saburov VB, Petrov AN, Belyayev VA. The part played by oxidative stresses in the formation of ethanol cytotoxic effects. Toxicological Review. 2010;

6. Batotsyrenov BV, Sergeev OA, Livanov GA, Lodyagin AN, Chikalova IA, Shestova GV. Chronic alcoholic pathology as a background factor in the clinical course of acute severe poisoning with ethanol: abstracts of All-Russian Scientific-Practical Conference «Problems of Drug Toxicology: from Toxicological Intensive Care to Drug Rehabilitation».SPb.; 2016;

7. Livanov GA, Lodyagin AN, Lubsanova SV, Kovalenko AL, Batotsyrenov BV, Sergeev OA, Loladze AT, Andrianov AYu. Metabolic disturbances and ways of their pharmacological correction in acute poisoning with ethanol in patients with chronic alcoholism. S.S. Korsakov Journal of Neurology and Psychiatry. 2015;

8. Sergeev OV, Livanov GA, Tu Shi Ying PV, Miroshnichenko VN, Buchko VM. Chronic alcoholic intoxication as a factor aggravating the course of acute poisoning. Skoraya Meditsinskaya Pomosch. 2008;

9. Panchenko LF, Glushkov VS, Storozhok SA, Filippovich YuD. Changes in physico-chemical properties of biological membranes at the development of tolerance to ethanol. Problems of Medical Chemistry. 2001;

10. Terekhina NA, Terekhin GA, Zhidko EV, Orbidans AG, Goryacheva OG. Analysis of the permeability of erythrocyte membranes and the activity of enzymes of cholestasis in acute alcohol intoxication and chronic pancreatitis exacerbation. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2014;

11. Orbidans AG, Terekhin GA, Vladimirsky EV, Terekhina NA. Experimental rationale for the use of enterosorbents in acute ethanol intoxication. Pathological Physiology and Experimental Therapy. 2009;

12. Terekhina NA, Zorin MG, Terekhin GA. Effect of sapropel muds on the parameters of oxidative stress and antioxidative defense in acute carbofos poisoning. Pathological Physiology and Experimental Therapy. 2007;

13. Terekhin GA, Orbidans AG, Terekhina NA. Antitoxic activity of the sorbents in acute poisoning with ethanol. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2012;

14. Orbidans AG, Terekhin GA, Terekhina NA. Experimental evaluation of the effect of sorbents on the activity of leucine aminopeptidase and indicators of antioxidant protection in acute ethanol intoxication: materials of All-Russian Scientific-Practical Conference of Biochemists and Specialists in Laboratory Medicine «Medical Biochemistry and Clinical Laboratory Diagnostics in the Aspect of Modernization of the System of Scientific Research», Omsk. 2011;218-21.

15. Terekhina NA, Orbidans AG, Terekhin GA. Experimental evaluation of the effect of sorbents on the indices of antioxidant defense in acute ethanol intoxication. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2009;

16. Terekhin GA., Vishnevetsky MK, Orbidans AG, Terekhina NA. Influence of polysorb on the efficiency of complex therapy of patients with acute alcohol intoxication. Efferent Therapy. 2015;

17. Orbidans AG, Terekhin GA, Terekhina NA. A comparative analysis of the antitoxic activity of the sorbents in acute poisoning with ethanol and methanol: materials of V International Scientific-Practical Conference «Pharmacy and Public Health», Ekaterinburg. 2012:49-51.

18. Terekhina NA, Karavaev VG. The activity of anti-oxidant enzymes of red blood cells in herpetic keratitis. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2003;

19. Kuz'mina EI, Nelyubin AC, Shchennikova MK. The use of induced chemiluminescence to assess free radical reactions in biological substrates. Biochemistry and Biophysics of Microorganisms: Interuniversity Collection, Gorky. 1983:179-83.

20. Dubinina EE. Products of oxygen metabolism in the functional activity of cells

21. Albano E. Oxidative mechanisms in the pathogenesis of alcoholic liver disease. Molecular Aspects of Medicine. 2008;(29):9-16.

22. Li S, Tan HY, Wang N, Zhang ZJ, Lao L, Wong CW, Feng Y. The Role of Oxidative Stress and Antioxidants in Liver Diseases. International Journal of Molecular Science. 2015;(11):26087-124.

23. Zima T, Kalousova M. Oxidative stress and signal transduction pathways in alcoholic liver disease. Alcoholism, clinical and experimental research. 2005;(11):110-15.

24. Beutler E Red cell metabolism a manual ofbiochemical methods. Grune and Stration, Orlando.1990:131-34.

25. Kamyshnikov VS. Clinical-biochemical laboratory diagnosis: reference. Minsk: Interpresservis;2003:463p.

26. Dati F, Schumann G, Thomas L. Consensus of a group of professional societies and diagnostic companies on guidelines for interim reference ranges for 14 proteins in serum based on the standardization against the IFCC/ BCR/CAP Reference Material (CRM 470). European Journal of Clinical Chemistry and Clinical Biochemistry. 1996;(6):517-520.

27. Homsher R, Zak B. Spectrophotometric investigation of sensitive complexing agents for the determination of zinc in serum. Clinical Chemistry. 1985;(8):1310-1313.

28. Terekhina NA, Nenasheva OYu. Chemiluminescence analysis of biological fluids in patients with diabetes mellitus. Russian Clinical Laboratory Diagnostics. 2004;

29. Orbidans AG, Terekhina NA, Terekhin GA. The effect of sorbents on indicators of free radical oxidation in acute poisoning with ethanol. Russian Journal of Gastroenterology, Hepatology, Coloproctology. 2013;

30. Vysokogorsky VE, Efremenko ES, Bykov DE, Zhukova OYu, Lopukhov GA. The metabolic disturbance of glutathione at alcoholism. Omsk Scientific Bulletin. 2011;

31. Glushkov SI, Kutsenko SA. Glutathione system as a natural cytoprotective system in the context of acute intoxication. Medical-biological problems of radioprotective and chemical protection. SPb.: ООО «Izdatelstvo Foliant»;2004:67-8.

32. Shcheglova EL, Vysokogorskiy VE, Dolgikh VT, Titov DS. Indicators of blood glutathione system in blood of adolescents abusing alcohol. Narcology. 2015;

33. Terekhina NA, Zhidko EV, Terekhin GA, Orbidans AG. The effect of sorbents on the serum levels of copper, iron and their transporting proteins at alcohol intoxication. Kazan Medical Journal. 2015;

34. Zorin MG, Terekhin GA, Reshetnikov VI. Adsorption properties and antitoxic activity of sapropel. Vyatka Medical Bulletin. 2007;

35. Karelina OA, Dzhabarova NK, Tronova TM, Levitsky EF. Biochemical properties of mud sediments of some saline lakes of Siberia. Problems of Balneology, Physiotherapy, and Exercise Therapy. 2005;

36. Gerasyov AD, Lukanina SN, Koroshchenko GA, Efimov SV, Panin LE, Aizman RI. The influence of natural zeolites on macro - and microelement composition of the organism. Novosibirsk State Pedagogical University Bulletin. 2011;

37. Efremov AV, Antonov AR, Litvinova TA. Systemic metabolic disorders in acute myocardial infarction and methods of its correction. Pathological Physiology and Experimental Therapy.2006

Сведения об авторах

Терехина Наталья Александровна, Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера; адрес: Российская Федерация, 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 44; тел: +7 (342)2824636; e-mail: terekhina@list.ru

Жидко Екатерина Викторовна, Пермский государственный медицинский университет имени академика Е.А. Вагнера, адрес: Российская Федерация, 614070, г. Пермь, ул. Крупской, 44; тел: +7 (952)6443044; e-mail: kotyalll@bk.ru

Терехин Георгий Анатольевич, Пермская государственная фармацевтическая академия; адрес: Российская Федерация, 614990, г. Пермь, ул. Полевая, д. 2; тел: +7 (912) 7896669; e-mail: terehin-ga@yandex.ru

Орбиданс Анастасия Георгиевна Пермская государственная фармацевтическая академия; адрес: Российская Федерация, 614990, г. Пермь, ул. Полевая, д.; тел: +7 (919) 7029886; e-mail: orbidans.anastasia@yandex.ru

Author information

Natalya A. Terekhina, Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner; Address: 44, Krupskoy Str., Perm, Russian Federation 614070; Phone: +7 (342)2824636; e-mail: terekhina@list.ru

Ekaterina V. Zhidko, Perm State Medical University named after academician E.A. Wagner; Address: 44, Krupskoy Str., Perm, Russian Federation 614070; Phone: +7 (952)6443044; e-mail: kotya111@bk.ru

Georgiy A. Terekhin, Perm State Pharmaceutical Academy; Address: 2, Polevaja Str., Perm, Russian Federation 614990; Phone: +7 (912) 7896669; e-mail: terechin@pfa.ru

Anastasiya G. Orbidans, Perm State Pharmaceutical Academy; Address: 2, Polevaja Str., Perm, Russian Federation 614990; Phone: +7 (919) 7029886; e-mail: orbidans.anastasia@yandex.ru.

© РАХМАНОВ Р. С., БЛИНОВА Т. В., СТРАХОВА Л. А., КОЛЕСОВ С. А., ПОТАПОВА И. А., ОРЛОВ А. Л., ЧУМАКОВ Н. В.

УДК 664:613.2:797.1

Б01: 10.20333/2500136-2017-6-77-85

КОРРЕКЦИЯ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СТАТУСА СПОРТСМЕНОВ СПЕЦИАЛЬНЫМ ПРОДУКТОМ ПИТАНИЯ, ОЦЕНКА ЕГО ЭФФЕКТИВНОСТИ

Р. С. Рахманов, Т. В. Блинова, Л. А. Страхова, С. А. Колесов, И. А. Потапова, А. Л. Орлов, Н. В. Чумаков

Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии, Нижний Новгород 603950, Российская Федерация

Цель исследования. Обосновать способ разработки специальных продуктов для питания спортсменов, оценить эффективность натурального концентрированного пищевого продукта, произведенного по криогенной технологии, в рационе лиц, занимающихся циклическими видами спорта.

Материал и методы. Для обоснования способа, позволяющего разрабатывать специальные продукты питания, в рацион спортсменов-гребцов ввели пищевые продукты, произведенные по криогенной технологии. Оценили исходную, после приема в течение 15 дней и еще через 30 дней обеспеченность организма рядом витаминов и минералов. Определили содержание этих нутриентов в использованных продуктах. С помощью оригинальной методики разбиения диапазона доз указанных веществ на зоны с разным числом измеренных значений в каждой формировали таблицу средних частот эффектов, данные которой представлены графически на плоскости «доза - эффект». Массив точек аппроксимировали по методу наименьших квадратов. Это позволило определить потребность витаминов и минералов на 1 кг массы тела. Разработали многокомпонентный продукт спортивного питания, ввели в рацион питания пловцов, который принимали от 20 до 27 гр. ежедневно 15 дней. Результаты. На фоне значительных нагрузок показаны достоверные различия по сравнению с группой контроля по влиянию на сердечно-сосудистую систему, белковый, липидный обмены, эритропоэз, ферментные системы, витаминно-минеральную насыщенность, динамику масса тела и мышечной силы, спортивные результаты: время заплыва кролем, которое затрачено на преодоление дистанции 100 м у спортсменов основной группы снизилось на 0,442 сек, контрольной - на 0,168 сек; через 30 и 40 дней после его приема - на 0,952-0,506 сек и 1,459-0,786 сек соответственно. Заключение. Использованный подход применим для разработки специальных продуктов питания для спортсменов различных видов спорта. Они влияют на метаболические процессы организма и способствуют повышению спортивных результатов.

Ключевые слова: способ разработки продуктов питания для спортсменов, криогенная технология переработки, значительные физические нагрузки, циклические виды спорта, витаминно-минеральная насыщенность, метаболические реакции организма, спортивная результативность. Для цитирования: Рахманов РС, Блинова ТВ, Страхова ЛА, Колесов СА, Потапова ИА, Орлов АЛ, Чумаков НВ. Коррекция метаболического статуса спортсменов специальным продуктом питания, оценка его эффективности. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 77-85. Б01: 10.20333/2500136-2017-6-77-85

CORRECTION OF THE ATHLETES METABOLIC STATUS BY SPECIAL FOODSTUFF, EVALUATION OF ITS EFFECTIVENESS

R. S. Rakhmanov, T. V. Blinova, L. A. Strakhova, S. A. Kolesov, I. A. Potapova, A. L. Orlov, N. V. Chumakov

Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology, Nizhny Novgorod 603950, Russian Federation

The aim of the research. To substantiate the way of developing special products for the nutrition of athletes, to evaluate the effectiveness of a natural concentrated food product, produced by cryogenic technology in the diet of athlets, involved in cyclic sport.

Material and methods. To substantiate the way that allows the development of special food products, in the ration of athletes-rowers were added food products produced by cryogenic technology. Were evaluated the baseline, after taking 15 days and after another 30 days, providing the body with a number of vitamins and minerals. The content of these nutrients in the used products was determined. Using the original technique of dividing the range of doses of these substances into zones with different number of measured values, a table of the average frequency of the effects was formed, the data was presented graphically on the "dose-effect" plane. The array of points was approximated by the method of least squares. It allowed to determine the need for vitamins and minerals per 1 kg of body weight. It was developed a multi-component product of sports nutrition, introduced into the diet of swimmers, took from 20 to 27 grams daily during 15 days.

Results. On the background of significant activity, there are reliable differences in comparison with the control group for effects on the cardiovascular system, protein, lipid metabolism, erythropoiesis, enzyme systems, vitamin-mineral saturation, dynamics of body weight and muscle strength, sport results: spent to overcome the distance of 100 m in athletes of the main group decreased by 0.442 seconds, control - by 0.168 seconds; in 30 and 40 days - by 0.952-0.506 seconds and 1.459-0.786 seconds, respectively.

The conclusion. The used approach is applicable for the development of special food products for athletes of various sports. It influences to the metabolic processes of the body and contribute to improving sports results.

Key words: method of developing food products for athletes, cryogenic processing technology, considerable physical activity, cyclic sports, vitamin-mineral saturation, metabolic reactions of the organism, athletic results.

Citation: Rakhmanov RS, Blinova TV, Strakhova LA, Kolesov SA, Potapova IA, Orlov AL, Chumakov NV. Correction of the athletes metabolic status by special foodstuff, evaluation of its effectiveness. Siberian Medical Review. 2017;(6): 77-85. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-77-85

Введение

Рацион питания человека должен быть не только сбалансированным по количеству пищевых веществ, но и иметь количественную характеристику в зависимости от возраста, пола, физической активности, физического состояния, условий проживания и труда [1, 2].

Среди факторов риска здоровью населения большое значение имеет недостаточная витаминно-минераль-ная насыщенность организма, следствием которой являются серьезные нарушения в обмене веществ. Потребность в витаминах возрастает при систематических физических нагрузках. По наблюдениям ряда авторов, на каждую дополнительную тысячу килокалорий потребность в витаминах увеличивается на 33 %. Причем у спортсменов при длительных тренировках в аэробном режиме заметно растет потребность в витаминах С и В1. При интенсивной тренировке, связанной с накоплением мышечной массы, организму требуется больше витамина В6 [3]. При выраженном нервно-эмоциональном напряжении и специфических гормональных сдвигах у спортсменов значительно повышается потребность в минеральных веществах [4]. Поэтому, как во время тренировок и соревнований, так и в периоде отдыха спортсменов, необходимо проводить коррекцию компонентов, входящих в рацион. Имеющиеся данные о влиянии питания на физическую форму спортсменов свидетельствуют о том, что при нормальной обеспеченности организма микронутриентами достигается максимальный уровень работоспособности и выносливости атлетов. Недостаточная обеспеченность витаминами организма спортсмена может снизить физическую работоспособность и препятствовать достижению высоких результатов. Компенсировать недостаток витаминов и минералов с помощью традиционного рациона питания, в котором нередко отмечается недостаток ми-кронутриентов, очень трудно, поскольку увеличение объема потребляемой пищи для спортсменов часто не является полезным. В связи с выше изложенным, рекомендуется дополнительно применять различные продукты для спортивного питания с учетом вида спортивной деятельности, тренированности спортсменов, степени их физической нагрузки [5].

Одним из основных факторов, определяющих повышенную потребность организма спортсменов в ряде витаминов и минеральных веществах, является их участие в ферментных системах, обусловливающих процессы энергообеспечения при мышечной деятельности, в поддержании структурной и функциональной целостности клеточных и субклеточных мембран. Витаминно-минеральные вещества (ВМВ) способствуют уменьшению повреждения клеток мышечной ткани продуктами окислительного стресса, улучшают восстановление мышц после нагрузок [4, 6].

Прием витаминов с антиоксидантными свойствами уменьшает экспрессию генов Н8РЛ1Л и НБРВ1 в лейкоцитах, и таким образом снижает уровень психоэмоционального и физиологического стресса у спортсменов в предсоревновательный и соревновательный периоды [7]. Недостаточная обеспеченность ВМВ организма спортсмена может снизить физическую работоспособность, влиять на его функциональное состояние [8, 9, 10, 11, 12]. Напротив, высокие дозы витаминов и антиоксидантов оказывают отрицательные эффекты на процессы адаптации организма спортсмена при физической нагрузке [13].

Методические рекомендации «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ (МР 2.3.1.243208)» регламентируют для взрослого населения в зависимости от возраста, физической активности, пола, физического состояния только количество потребляемых белков, жиров и углеводов. Нормы витаминов, минеральных веществ, минорных компонентов пищи и других биологически активных веществ не дифференцированы. Отмечено, что для лиц, работающих в условиях Крайнего Севера, энерготраты увеличиваются на 15 % и пропорционально возрастает потребность в белках, жирах и углеводах [1]. Дифференциация потребности ВМВ в зависимости от физической активности не установлена.

Для спортсменов, занимающимися различными видами спорта, в настоящее время не существует рекомендаций, обоснованных в соответствии с последними достижениями науки о питании, в отношении потребности организма в витаминах и минеральных веществах [3]. Имеется лишь ряд рекомендаций по назначению тех или иных витаминов. Так, в 1985г. в Институте питания РАМН были разработаны и обоснованы величины суточной потребности в витаминах в зависимости от вида спорта. Ряд авторов предлагает расчет потребности в витаминах производить исходя из энергетической ценности суточного рациона и энергетического баланса белков в рационе с использованием соответствующей формулы [14].

Цель исследования - обоснование способа разработки специальных продуктов для питания спортсменов, оценить эффективность натурального концентрированного пищевого продукта, произведенного по криогенной технологии, в рационе лиц, занимающихся циклическими видами спорта.

Материал и методы

Объектом наблюдения были спортсмены, занимающиеся циклическими видами спорта: академическая гребля и плавание. Все лица принимали участие в исследованиях на основе информированного добровольного согласия. Первый этап работы был проведен

среди лиц мужского пола 16,1±0,4 лет, занимающихся академической греблей (п=27).

Учитывая повышенную потребность в период значительных физических нагрузок организма в белках, витаминах и минеральных веществах к их организованному рациону питания гребцов добавили натуральные концентрированные пищевые продукты из растительного (НКПП РС) и белково-растительного сырья (НКПП БРС). Их производили по криогенной технологии. Рецептура НКПП РС - красный виноград, топинамбур, свекла, зелень петрушки. Рецептура НКПП БРС - мясо кролика, сельдерей, лук, тыква, шиповник. Дополнительные пищевые продукты принимались под наблюдением медицинского работника 15 дней во время обеда по 10,0 гр.

В НКПП РС и НКПП БРС нами было определено содержание витаминов А, Е, В2 и минеральных веществ - цинка, меди, железа, марганца, хрома, определены пищевая и энергетическая ценность.

Первый этап работы завершался определением выбора доз микронутриентов для восполнения потребности организма в витаминах и минеральных веществах, исходя из массы тела человека. Он осуществлен на примере витаминов А, Е, В2 и минералов - цинка, меди, железа. Для этого исходно и после курса профилактического приема НКПП определяли насыщенность организма витаминами и минеральными веществами.

Результаты данного этапа работы легли в основу создания рецептуры многокомпонентного натурального продукта, предназначенного для коррекции индивидуального витаминно-минерального баланса организма спортсменов. Продукт также готовили по криогенной технологии.

На втором этапе работы участие в исследовании принимали спортсмены-пловцы (п=30, возраст 21,3±0,8 лет). Лица наблюдаемой группы в течение учебного года дважды принимали участие в межвузовских и внутривузовских соревнованиях.

Произведенный продукт для спортсменов циклического вида спорта запатентован [15]. НКПП назначали с учетом массы тела человека. Он принимался лицами основной группы под контролем медицинского работника однократно в день 15 суток. Контрольная группа пловцов данный продукт, либо другие продукты, содержащие витаминно-минеральные комплексы, в это время не принимали.

Исходные регулярные физические нагрузки пловцов состояли из трех тренировок в бассейне и одного занятия в тренажерном зале каждую неделю. В период приема НКПП интенсивность физических нагрузок была увеличена: добавилось одно занятие в бассейне и два занятия в «сухом зале»: гимнастическом и тре-

нажерном. После курса приема НКПП объем и интенсивность физических нагрузок были снижены до исходных величин.

В ходе исследования у спортсменов была проведена оценка массы тела (МТ), мышечной силы ведущей кисти, параметров сердечно-сосудистой системы: частота сердечных сокращений (ЧСС), систолическое и диастолическое артериальное давление (САД и ДАД) в покое, при выполнении нагрузки и после периода отдыха.

Критерием эффективности спортивных результатов стало время заплывов на дистанцию 100 м кролем. Оно определялось до приема НКПП, через 15 суток приема НКПП (на 16 день от начала наблюдения) и через 30 суток после приема НКПП (на 46 день от начала наблюдения) и через 40 суток после приема НКПП (на 56 день от начала наблюдения).

Перечень клинико-лабораторных исследований спортсменов включал: общий анализ крови, показатели белкового, жирового и углеводного обменов, показатели функции печени. [16]. Санитарно - химические исследования включали определение микроэлементов и витаминов А, Е в сыворотки крови, В2 - в цельной крови. Все исследования проведены с использованием стандартных методов диагностики на сертифицированном оборудовании. Определение витаминов в исходных НКПП РС и НКПП БРС, НКПП, а также в крови проводили на анализаторе биожидкостей «Флюо-рат 02-АБЛФ-Т» (Госреестр № 15696-07) по методикам и Методическим рекомендациям, разработанным и утвержденным НПФ «Люмэкс» (СПб) [17, 18], микроэлементов - на атомно-абсорбционном спектрометре «Квант-2А» [19]. Содержание микроэлементов в сыворотке крови проводили по МУК 4.1.777-99 [20].

Статистическая обработка данных осуществлялась с использованием программы статистической обработки данных Б1а1ЕХ-2004.2. Достоверность различий определялась для зависимых парных выборок по критерию Вилкоксона.

Результаты и обсуждение

Как оказалось, с концентрированными пищевыми продуктами из растительного и белково-растительно-го сырья ежедневно спортсмены дополнительно принимали биологически активные вещества и основные нутриенты в дозах, указанных в таблице 1.

Однако спортсмены имели различную массу тела -от 65,0 до 93,0 кг, то есть на её единицу приходились различные дозы и витаминов и минеральных веществ; различными были дозы потребленных белков, жиров, углеводов, общая калорийность дополнительного питания. Отсюда можно было полагать, что и насыщенность организма, в частности витаминами и минеральными веществами (ВМВ), после приема НКПП

Таблица 1

Пищевая, энергетическая ценность, содержание некоторых витаминов и минеральных веществ, получаемых дополнительно с концентрированными пищевыми продуктами

№ п/п Содержание в суточной дозе

Витамины, мг

1 А 0,2

2 Е 0,5

3 В2 0,03

Минералы, мг:

4 Медь 0,09

5 Цинк 0,7

6 Железо 6,8

Основные нутриенты, г:

7 Белки 3,47

8 Жиры 1,41

9 Углеводы 12,86

Энергетическая ценность, ккал

10 77,93

РС и НКПП БРС каждого спортсмена была различной: спортсмен с меньшей массой тела получил большее количество микронутриентов, чем спортсмен с большей МТ. При этом эффект (ответная реакция) -показатели витаминно-минеральной насыщенности организма у каждого спортсмена, вероятно, были различными и характеризовались как положительное, отрицательное или нулевое значение эффекта. То есть ожидаемый эффект (ответная реакция) зависел от массы тела каждого спортсмена.

С помощью оригинальной методики разбивки диапазона доз ВМВ на зоны с разным числом измеренных значений были рассчитаны средние частоты эффектов и определены оптимальные дозы нутриентов, необходимых для каждого спортсмена на 1 кг его массы тела: для витамина А - 0,009 мг/кг, Е - 0,0064 мг/кг, цинка - 0,015 мг/кг, железа - 0,17 мг/кг, меди - 0,002 мг/кг.

Была проведена оценка содержания ВМВ в значительном количестве монопродуктов, произведенных по криогенной технологии. Это позволило создать многокомпонентную рецептуру белково-раститель-ного продукта, включение которого в рацион питания позволило бы компенсировать индивидуальную вита-минно-минеральную потребность спортсмена (табл. 2). Состав продукта был запатентован под названием «Продукт спортивного питания» [15].

В зависимости от исходной массы тела пловца «Продукт спортивного питания» назначили в дозах от 20,0 до 27,0 гр, соответственно дозы ВМВ были различными. Однако на 1 кг массы тела человека они были равными (табл. 3).

Таблица 2

Рецептура функционального продукта спортивного питания

№ Продукт Содержание нутриентов, мг

п/п Си Fe Zn A E B2

1 Арбузное семечко 0,32 3,16 0,9424 0,608 0,512 0,024

2 Шиповник 0,0429 1,846 0,884 0,0546 0,988 0,208

3 Овес 0,031 0,77 0,34 2,73 5,02 0,007

4 Шпинат 0,0901 4,826 0,445 0,153 0,629 0,102

6 Яичный белок 0,0093 0,045 - 0,0044 0,051 0,192

8 Морская капуста 0,19 44,931 0,3876 1,292 1,088 0,051

Итого 0,6833 55,578 2,999 4,842 8,288 0,584

Для оценки эффективности НКПП было проведено сравнение объема выполненных физических нагрузок у пловцов до и после приема НКПП. Было отмечено, что до приема НКПП дистанция заплывов за две недели тренировок достигала 15 км, в период приема НКПП - дистанция заплыва увеличилась до 22 км и в два раза увеличилось количество тренировок в спортивном зале.

Несмотря на повышенные физические нагрузки, к концу приема НКПП у лиц основной группы было отмечено увеличение активной МТ: с 78,61 ±1,69 кг до 78,93±1,70 кг, р=0,0006; силы ведущей кисти (с 55,0±1,37 кг до 56,0±1,40 кг, р=0,0009), в контрольной группе позитивной динамики данных показателей не наблюдалось. В состоянии покоя у спортсменов

Таблица 3

Показатели содержания нутриентов в НКПП из расчета на 1 кг массы тела спортсменов

№ п/п Биологически активное вещество абс. вел., мг % от рекомендуемой нормы*

1 Медь 0,09-0,12 9,0-12,15

2 Цинк 0,7-0,95 5,83-7,92

3 Железо 10,51-14,19 105,1-141,9

4 Витамин А 1,24-1,67 123,6-167,0

5 Витамин Е (альфа - токоферол) 1,98-2,67 13,2-17,8

6 Витамин В2 0,13-0,18 7,4-10,0

Примечание: * - нормы согласно Методическим рекомендациям МР 2.3.1.2432 -08.

основной группы урежалась частота сердечных сокращений (ЧСС), систолическое артериальное давление сохранялось в нормальных пределах, в контрольной группе - отмечена тенденция к учащению ЧСС и возрастание САД. Диастолическое давление в динамике наблюдения у лиц обеих групп не изменялось. В основной группе в восстановительный период отмечено снижение коэффициента экономичности кровообращения (КЭК), что свидетельствовало о меньшем минутном объеме крови, необходимого для процесса восстановления организма после выполнения нагрузки (2840,80±72,7 - до приема НКПП, 2779,20±67,69 (р=0,0515) - через 15 суток приема НКПП и 2761,60±61,56 (р=0,0366) - через 30 суток после приема НКПП). В контрольной группе КЭК не изменялся.

В пределах референсных границ у спортсменов основной группы снижалась активность аланинами-нотрансферазы (АЛАТ) у 60,0 %, аспартаимнотрнас-феразы (АСАТ) и гамма-глютамилтранспептидзы (ГГТ) у 66,7 %. В контрольной группе было отмечено увеличение уровней АЛАТ и АСАТ у 60,0 % обследованных лиц. К концу усиленных тренировок у лиц контрольной группы достоверно снизился уровень общего холестерина (ОХ) - с 4,33±0,15 до 4,01±0,12 ммоль/л (р=0,005), в основной группе содержание ОХ не изменялось. Уровень триглицеридов у лиц основной группы возрос с 0,72±0,08 до 0,83±0,07 (р=0,0296) - 0,87±0,07 (р=0,0267) ммоль/л; в контрольной группе имел тенденцию к снижению: с 0,91±0,26 до 0,80±0,06 (р=0,116) - 0,76±0,06 (р=0,32) ммоль/л. Достоверных различий уровней липопротеидов высокой и низкой плотности на различных этапах наблюдения в группах сравнения не было установлено.

До приема НКПП уровни общего белка в сыворотке крови лиц обеих групп не отличались, однако к концу периода усиленных тренировок (через 15 суток приема НКПП) у лиц основной группы его уровень оставался прежним, а у лиц контрольной группы был достоверно ниже, чем в основной группе (68,20±0,6 против 71,80±1,38 г/л, р=0,05).

Уровень лактатдегидрогеназы у лиц основной группы не изменился, в контрольной группе - достоверно снизился на 11,9 %.

У лиц основной группы было отмечено достоверное увеличение количества эритроцитов в крови (на 5,7 %), в контрольной - их количество не изменялось. У лиц группы контроля уровень гемоглобина достоверно снижался на 5,6 %, в основной группе оставался без изменений и был достоверно выше, чем у лиц контрольной группы на 6,7 %.

При изучении динамики витаминно-минеральной насыщенности организма были получены следующие

результаты. Уровень витамина Е при значительных физических нагрузках снизился в обеих группах: в основной - на 24,8 %, в контрольной - на 49,6 %. При снижении интенсивности физических нагрузок уровень витамина Е в крови повышался в обеих группах, но у лиц основной группы он был достоверно выше, чем в контрольной на 24,7 %. Уровень витамина В2 у лиц основной группы по этапам наблюдения достоверно не отличался, в контрольной группе при увеличении объема нагрузок его уровень был на 25,9 % ниже, чем в исходном состоянии. В основной группе в период дополнительных физических нагрузок насыщенность организма витамином А не изменилась, в контроле - достоверно снизилась, как относительно исходной величины (на 23,3 %), так и относительно величины (на 15,6 %) в группе сравнения. В контрольной группе было отмечено достоверное снижение насыщенностью медью на 23,8 %. В период интенсивных физических нагрузок у лиц обеих групп достоверно снижался уровень селена, соответственно на 25,2 % и 26,8 %. При снижении физических нагрузок уровень селена у лиц основной группы восстанавливался, в контроле - не изменялся (был на 30,0 % ниже исходной величины и на 52,2 % - ниже, чем у лиц основной группы).

Сравнительные результаты по спортивной результативности в основной и контрольной группах представлены в таблице 4.

Время, затраченное на заплыв дистанции 100 м кролем, после приема НКПП (16 - ый день) в основной группе снизилось на 0,442 сек, в контрольной - на 0,168 сек. Через 45 суток (46-ой день) после приема НКПП время заплывов снизилось в основной и контрольной группах на 0,952-0,506 сек и 1,459-0,786 сек соответственно.

Таблица 4

Сравнительные показатели результативности заплывов при участии в спортивных соревнованиях, М±т

Периоды наблюдения Время заплыва

Основная группа Контрольная группа

До приема НКПП 68,619±1,08 70,161±0,55

Через 15сутокприема НКПП (16-ый день) 68,177±1,05 р=0,000327 69,993±0,552 р=0,00918

Через 30 суток после приема НКПП (46-ой день) 67,667±1,05 р=0,000135 69,655±0,57 р=0,00918

Через 40 суток после приема НКПП Соревнование (56-ой день) 67,16±1,05 р=0,000402 69,375±0,55 р=0,00449

Заключение

Проведенные исследования показали, что прием НКПП дополнительно к основному рациону питания спортсменов оказывает положительное влияние на физическую выносливость и работоспособность спортсменов циклического вида спорта, повышая устойчивость организма к физическому напряжению. Об этом свидетельствуют данные об улучшении показателей результативности заплывов у спортсменов основной группы, сбалансированности у них некоторых функциональных показателей состояния ССС, минутного объема крови, увеличение активной МТ и силы ведущей кисти. Анализ биохимических показателей выявил достоверные различия в их количественной характеристике у спортсменов основной и контрольной групп. Так в основной группе пловцов, несмотря на увеличение физической нагрузки содержание белка, общего холестерина, ТГ в сыворотке крови было выше их количества в контрольной группе. То есть, расход энергетических субстратов и пластического материала является более экономным и сбалансированным, а, следовательно, процессы адаптации к физическим нагрузкам и восстановительные процессы после интенсивных физических нагрузок более эффективны относительно лиц контрольной группы. Белок необходим работающим мышцам, его постоянный синтез поддерживает адекватный распад белка до необходимых аминокислот. Если синтез белка нарушен, а снижение общего белка и увеличение активности АЛАТ и АСАТ наблюдались у спортсменов контрольной группы, то восстановление тканей замедляется [21]. Это может привести к перенапряжению и утомлению при физических нагрузках, ухудшению физических показателей. Это подтверждается уменьшением активности лактатдегидрогеназы, то есть свидетельствовало о недостаточности процессов энергообеспечения [22]. Известно, что холестерин, являющийся важным компонентом биомебран, может использоваться в качестве пластического материала работающими мышцами. При интенсивной физической нагрузке содержание общего холестерина в сыворотке может увеличиться за счет его свободной фракции, что указывает на усиление синтетических процессов в организме при физических нагрузках. Триглицериды и свободные жирные кислоты выполняют, прежде всего, энергетическую функцию, обеспечивая работу мышечных волокон. В период отдыха они являются главным субстратом аэробного окисления и способствуют быстрому восстановлению организма [23, 24, 25, 26].

Увеличение количества эритроцитов и сохранение уровня гемоглобина свидетельствовало о более адекватном обеспечении кислородом клеток и тканей организма лиц основной группы.

Необходимо отметить, что все позитивные изменения в организме лиц основной группы происходили на фоне приема продукта, обусловливающего насыщение организма витаминами и минералами. Краткосрочная адаптация к усилению физических нагрузок у спортсменов основной группы была более выражена относительно лиц контрольной группы, в которой витаминно-минеральная насыщенность была менее выражена. Следует отметить важность индивидуального подхода к назначению НКПП дополнительно к основному рациону питания спортсмена. Данный подход дает возможность максимального насыщения организма спортсмена необходимыми биологически активными веществами.

Таким образом, показана возможность создания натуральных продуктов питания по криогенной технологии для включения в рацион питания спортсменов. Предложенный нами продукт спортивного питания положительно влияет на метаболические процессы организма и позволяет повысить спортивную результативность. Наше мнение созвучно с другими авторами: «для решения проблемы оптимального сбалансированного питания спортсменов необходимы разработки и внедрение в производство отечественных специализированных продуктов заданного состава, которые должны способствовать повышению работоспособности, выносливости, быстрейшему восстановлению организма спортсменов после физической нагрузки и, в конечном итоге,-улучшению спортивных достижений [3].

Выводы:

1. Индивидуальный подход к приему витаминов и минералов у спортсменов циклического вида спорта, основанный на ответной реакции «доза-эффект», дает возможность обеспечения необходимой насыщенности организма различных когорт спортсменов данными микронутриентами.

2. Разработанный продукт спортивного питания, полученный по криогенной технологии, оказывает положительное воздействие на физиологические, функциональные и биохимические показатели у спортсменов циклического вида спорта и может быть применен для коррекции метаболического статуса спортсменов в качестве добавки к основному рациону питания.

Литература

1. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432 -08.

2. Приказ Минздравсоцразвития РФ от 16 февраля 2009 г. № 46н «Об утверждении перечня произ-

водств, профессий и должностей, работа в которых дает право на бесплатное получение лечебно-профилактического питания в связи с особо вредными условиями труда, рационов лечебно - профилактического питания, норм бесплатной выдачи витаминных препаратов и правил бесплатной выдачи лечебно-профилактического питания».

3. Воробьева ВМ, Шатнюк ЛН, Воробьева ИС, Михеева ГА, Муравьева НН, Зорина ЕЕ, Никитюк ДБ. Роль факторов питания при интенсивных физических нагрузках спортсменов. Вопросы питания. 2011;80 (1):70-8.

4. Скальный АВ. Химические элементы в физиологии и экологии человека. М.: «ОНИКС 21 век»: Мир; 2004. 216 с.

5. Азизбекян ГА, Никитюк ДБ, Поздняков АЛ, Зи-лова ИС, Выборная КВ. Принципы оптимального питания спортсменов различных специализаций. Вопросы питания. 2010;79 (4):67-71.

6. Спиричев ВБ. Научное обоснование применения витаминов в профилактических и лечебных целях. Сообщение 1. Недостаток витаминов в рационе современного человека: причины, последствия и пути коррекции. Вопросы питания. 2010;79 (5):4-15.

7. Zychowska M, Jastrz^bski Z, Chruscinski G, Michaiowska-Sawczyn M, Nowak-Zaleska A. Vitamin C, A and E supplementation decreases the expression of HSPA1A and HSPB1 genes in the leukocytes of young polish figure skaters during a 10-day training camp. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2015;(12):9.

8. Manore MM. Effect of physical activity on thiamine, riboflavin and vitamin B6 require ments. The American Journal of Clinical Nutrition. 2000;72,(2):598-606.

9. Закревский ВВ, Гончарова ТА, Макарова ГГ. Питание спортсменов, подвергающихся преимущественно аэробным физическим нагрузкам. Питание и здоровье: материалы IX Всерос. конгр. диетологов и нутрициологов. М.; 2007:38.

10. Коденцова ВМ, Вржесинская ОА, Никитюк ДБ. Обеспеченность витаминами спортсменов. Лечебная физкультура и спортивная медицина. 2010;3(75):36-43.

11. Рахманов РС, Блинова ТВ, Страхова ЛА, Кузнецова ЛВ, Царяпкин ВЕ. Экологозависимая витамин-но-минеральная недостаточность организма спортсменов. Гигиена и санитария. 2014;(2):70-3.

12. Филиппова ОН, Рахманов РС. Оценка связи между работоспособностью спортсменов и витамин-но-минеральной насыщенностью организма. Современные проблемы науки и образования. 2014;6 [Интернет]. URL: http://www.science-education.ru/120-15888.

13. Коденцова ВМ, Вржесинская ОА, Мазо ВК. Ви-

тамины и окислительный стресс. Вопросы питания. 2013;82 (3):11-18.

14. Богдан АС, Еньшина АН, Ивко НА. Подходы к разработке дифференцированных норм потребления витаминов спортсменами. Вопросы питания. 2007;76(4):49- 53.

15. Рахманов РС, Белоусько НИ, Грездева АЕ. Состав продукта спортивного питания. Изобретения. Полезные модели. М.: ФИПС. 20.11.2014;32 [Интернет]. URL: http:// www1.fips.ru/Archive/ PAT/2014FULL/ 2014.11.20 / Index_ru.htm. № 2533002.

16. Карпищенко АИ. Медицинские лабораторные технологии. Справочник. СПб.: Интермедика. 2002;2. 354 с.

17. Методические указания по измерению массовой концентрации витамина А в сыворотке крови на анализаторе биожидкости «Флюорат-02-АБЛФ». Методика М 07-02-2001. СПб.; 2001.

18. Методические указания по измерению массовой концентрации витамина Е в сыворотке крови на анализаторе биожидкости «Флюорат-02-АБЛФ». Методика М 07-02-2001. СПб.; 2001.

19. Руководством Р 4.1.1672-03 «Руководство по методам контроля качества и безопасности биологически активных добавок к пище».

20. Определение химических соединений в биологических средах. Сборник методических указаний. МУК 4.1.777-99. М.: Минздрав России.2000:128-135.

21. Горохов НМ, Тимощенко Л В. Изменение активности отдельных ферментов сыворотки крови у спортсменов разных специализаций при выполнении кратковременной физической нагрузки. Теория и практика физической культуры. 2007;10:26-8.

22. Каунина ДВ, Викулов АД. Физическая работоспособность и липидный обмен спортсменов-пловцов высокой квалификации. Ярославский педагогический вестник. 2012;(4,3):141-144.

23. Горчакова НА, Гудивок ЯС, Гунина ЛМ, Олей-ник СА, Гунина ЛМ, Сейфулла РД. Фармакология спорта. К.: Олимп. Л-ра; 2010. 640 с.

24. Мельников АА, Викулов АД. Возрастной состав эритроцитов и реологические свойства крови у спортсменов. Физиология человека. 2002;28(2):83-9.

25. Климов АН, Никульчева НГ. Обмен липидов и липопротеидов и его нарушения: руководство для врачей. СПб.: ПитерКом; 1999. 512 с.

26. Тютюнников БН, Бухштаб ЗИ, Гладкий ФФ. Химия жиров. М.: Колос; 1992.448 с.

References

1. Standards of physiological needs in energy and nutrients for different groups of population in Russian Federation. Methodical Recommendations MR 2.3.1.2432 -08.

2. Order of Minzdravsotsrazvitiya RF dd. 16 February 2009. № 46n «On approval of list of productions, occupations and positions, in which workers have right on gratuitous medicinal-preventive nutrition due to extreme hazardous working conditions, medicinal-preventive food allowances, standards of gratuitous vitamin administration and rules on gratuitous medicinal-preventive nutrition».

3. Vorob'eva VM, Shatnyuk LN, Vorob'eva IS, Mikheeva GA, Murav'eva NN, Zorina EE, Nikityuk DB. The role of nutritional factors in intensive physical activities of sportsmen. Problems of Nutrition. 2011;80

4. Skal'nyy AV. Chemical elements in human physiology and ecology. Moscow: «ONIKS 21 vek»: Mir;2004.216 p.

5. Azizbekyan GA, Nikityuk DB, Pozdnyakov AL, Zilova IS, Vybornaya KV. Principles of optimal nutrition of sportsmen in various kinds of sport. Problems of Nutrition. 2010;79

6. Spirichev VB. Scientific rationale for the use of vitamins in the prophylactic and therapeutic purposes. Report 1. Lack of vitamins in the diet of modern human: reasons, consequences and correction. Problems of Nutrition. 2010;79

7. Zychowska M, Jastrz^bski Z, Chruscinski G, Michalowska-Sawczyn M, Nowak-Zaleska A. Vitamin C, A and E supplementation decreases the expression of HSPA1A and HSPB1 genes in the leukocytes of young polish figure skaters during a 10-day training camp. Journal of the International Society of Sports Nutrition. 2015;(12):9.

8. Manore MM. Effect of physical activity on thiamine, riboflavin and vitamin B6 require ments. The American Journal of Clinical Nutrition. 2000;72,(2):598-606.

9. Zakrevskiy VV, Goncharova TA, Makarova GG. Nutrition of sportsmen mainly exposed to aerobic physical activity. Nutrition and Health: materials of IX All-Russian Congress of Dietitians and Nutritionists. M.; 2007. 38p.

10. Kodentsova VM, Vrzhesinskaya OA, Nikityuk DB. Provision of sportsmen with vitamins. Lechebnaya phiskultura I sportivnaya meditsina. 2010;3

11. Rakhmanov RS, Blinova TV, Strakhova LA, Kuznetsova LV, Tsaryapkin VE. Ecologically-dependent vitamin - minerals insufficiency in the sportsmen's organism. Hygiene and Sanitation 2014;

12. Filippova ON, Rakhmanov RS. Evaluation of connection between exercise performance of sportsmen and vitamin-mineral deficiency in human organism. Modern Problems of Science and Education. 2014;6 [Internet]. URL: http://www.science-education.ru/120-15888.

13. Kodentsova VM, Vrzhesinskaya OA, Mazo VK. Vitamins and oxidative stress. Problems of Nutrition. 2013;82

14. Bogdan AS, En'shina AN, Ivko NA. Approach to of the development of differenciated norms of vitamins consumption by athletes. Problems of Nutrition. 2007;76

15. Rakhmanov RS, Belous'ko NI, Grezdeva AE. Composition of sport nutrition product. Invention. Useful Models. M.: FIPS. 20.11.2014;32 [Internet]. URL: http:// www1.fips.ru/Archive/ PAT/2014FULL/ 2014.11.20 / Index_ru.htm. № 2533002.

16. Karpishchenko AI. Medical laboratory technologies. Manual. SPb.: Intermedika. 2002;2. 354 р.

17. Methodical instructions on measurement of mass concentration of vitamin A in blood serum with the use of biological fluid analyzer «Flyuorat-02-ABLF». Method M 07-02-2001. SPb.; 2001.

18. Methodical instructions on measurement of mass concentration of vitamin E in blood serum with the use of biological fluid analyzer «Flyuorat-02-ABLF». «Flyuorat-02-ABLF». Method M 07-02-2001. SPb.; 2001.

19. Manual R 4.1.1672-03 « Manual on methods for control of quality and security of biological active food supplements»

20. Detection of chemicals in biological environment. Collection of Methodical Instructions. MUK 4.1.777-99. M.: Minzdrav Rossii. 2000:128-135.

21. Gorokhov NM, Timoshchenko LV. Activity changes of single enzymes of blood serum in athletes of various specialization at short-term physical activity. Theory and Practice of Physical Culture. 2007;

22. Kaunina DV, Vikulov AD. The Physical Working Capacity and Blood Lipids Composition of Highly Qualified Swimmers' Blood Plasma. Yaroslavl Pedagogical Bulletin. 2012;4,3:141-44.

23. Gorchakova NA, Gudivok YaS, Gunina LM, Oleynik SA, Gunina LM, Seyfulla RD. Pharmacology of Sport. K.: Olimp. L-ra; 2010. 640р.

24. Mel'nikov AA, Vikulov AD. Age of erythrocytes and rheological peculiarities of blood at sportsman. Human Physiology. 2002; 28(2):83-9.

25. Klimov AN, Nikul'cheva NG. Metabolism of lipids and lipoproteins and its disorders: manual for physicians. SPb.: PiterKom; 1999. 512р.

26. Tyutyunnikov BN, Bukhshtab ZI, Gladkiy FF. Chemistry of fats. M.: Kolos; 1992. 448р.

Сведения об авторах

Рахманов Рофаиль Сальаович, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Блинова Татьяна Владимировна, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Страхова Лариса Анатольевна, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Колесова Сергей Алексеевич, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Потапова Ирина Алексадровна, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Орлов Андрей Львович, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 419-61-94; e-mail: recept@nniigp.ru

Чумаков Никита Викторович, Нижегородский научно-исследовательский институт гигиены и профпатологии; адрес: Российская Федерация, 603950, г. Нижний Новгород, ул. Семашко, д. 20; тел.: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Author information

Rofail' S. Rakhmanov, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Tatyana V. Blinova, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology;

Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Larisa A. Strakhova, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone:+7 (831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Sergey A. Kolesov, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone:+7 (831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Irina A. Potapova, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Andrey L. Orlov, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Nikita V. Chumakov, Nizhny Novgorod research institute for hygiene and occupational pathology; Address: 20, Semashko Str., Nizhny Novgorod, Russian Federation, 603950; Phone: +7(831) 4196194; e-mail: recept@nniigp.ru

Поступила 25.05.2017 г. Принята к печати 10.10.2017 г.

© АНТОНОВА Л. В., КРИВКИНА Е. О., СЕВОСТЬЯНОВА В. В., ВЕЛИКАНОВА Е. А., МАТВЕЕВА В. Г., МИРОНОВ А. В., БУРАГО А. Ю., БАРБАРАШ Л. С.

УДК: 616.13-77:615.461:577.11]-092.9 DOI: 10.20333/2500136-2017-6-85-93

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОАКТИВНЫХ МОЛЕКУЛ В СОЗДАНИИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ БИОДЕГРАДИРУЕМЫХ СОСУДИСТЫХ ГРАФТОВ МАЛОГО ДИАМЕТРА

Л. В. Антонова, Е. О. Кривкина, В. В. Севостьянова, Е. А. Великанова, В. Г. Матвеева, А. В. Миронов, А. Ю. Бураго, Л. С. Барбараш Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний, Кемерово 650002, Российская Федерация

Цель исследования. Провести сравнительную оценку ремоделирования in vivo сосудистой ткани на основе графтов малого диаметра, изготовленных из полигидроксибутирата/валерата и поликапролактона, немодифицированных и модифицированных комплексом ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул - сосудистым эндотелиальным фактором роста, основным фактором роста фибробластов и стромальным фактором SDF-1a (GFmix).

Материал и методы. Биодеградируемые графты изготавливали методом электроспиннинга. Комплекс ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул инкорпорировали в состав графтов в процессе двухфазного электроспиннинга. Графты имплантировали в брюшную часть аорты крыс на 1, 3, 6 и 12 месяцев. После эксплантации исследование образцов проводили гистологическим, иммуногистохимическим и иммунофлуорес-центным методами

Результаты. Сосудистые графты с GFmix были полностью проходимы как через 1 месяц, так и 12 месяцев имплантации, что в 2 раза превышало проходимость немодифицированных образцов. На внутренней поверхности графтов с GFmix через 1 месяц имплантации образовывалась тонкая неоинимальная выстилка, покрытая монослоем эндотелиальных клеток, состоявшем из зрелых (CD31+/CD34-) и прогениторных (CD31+/CD34+) эндотелиальных клеток, синтезировавших факитор фон Виллебрандта (vWF+). Эндотелиальный монослой в графтах сохранялся до конца эксперимента. Количество фибробластоподобных и гладкомышечных клеток в толще стенок и коллагена IV на внутренней поверхности сосудистых графтов с GFmix превышали данные показатели немодифицированных графтов на всех этапах эксперимента.

Заключение. Послойное инкорпорирование биологически активных молекул в биодеградируемые сосудистые графты способствовало не только ускорению образования на месте графтов ткани de novo, но и стимулировало формирование структурных элементов, схожих по строению с на-тивным сосудом.

Ключевые слова: поликапролактон, полигидроксибутират/валерат, электроспиннинг, сосудистый графт, сосудистый эндотелиальный фактор роста, основной фактор роста фибробластов, стромальный фактор 1 альфа.

Для цитирования: Антонова ЛВ, Кривкина ЕО, Севостьянова ВВ, Великанова ЕА, Матвеева ВГ, Миронов АВ, Бураго АЮ, Барбараш ЛС. Эффективность использования биоактивных молекул в создании функциональных биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 85-93. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-85-93

EFFICIENCY OF USING BIOACTIVE MOLECULES IN CREATION OF FUNCTIONAL BIODEGRADATED VASCULAR GRAFTS OF SMALL DIAMETER

L. V. Antonova, E. O. Krivkina, V. V. Sevostyanova, E. A. Velikanova, V. G. Matveeva, A. V. Mironov, A. Yu. Burago, L. S. Barbarash Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases, Kemerovo 650002, Russian Federation

The aim of the research. To conduct a comparative evaluation of vascular tissue remodeling in vivo based on small-diameter grafts made from

polyhydroxybutyrate / valerate and polycaprolactone, unmodified and modified by a complex of growth factors and chemoattractant molecules - vascular endothelial growth factor, the main fibroblast growth factor and the stromal factor SDF-1a (GFmix) .

Material and methods. Biodegradable grafts were made by the method of electrospinning. A complex of growth factors and chemoattractant molecules were incorporated into the graft composition during the two-phase electrospinning process. Grafts were implanted into the abdominal part of the aorta of rats at 1, 3, 6 and 12 months. After the explantation, the samples were examined by histological, immunohistochemical and immunofluorescent methods. Results. Vascular grafts with GFmix were completely passable as in 1 month so in 12 months of implantation, which was 2 times greater than the passability of unmodified samples. On the inner surface of grafts with GFmix, after 1 month of implantation, a thin neoiminal lining was formed, covered with a monolayer of endothelial cells consisting of mature (CD31 + / CD34-) and progenitor (CD31 + / CD34 +) endothelial cells synthesizing von Willebrandt's phaketter (vWF +). The endothelial monolayer in the grafts was preserved until the end of the experiment. The number of fibroblast-like and smooth muscle cells in the wall thickness and collagen IV on the inner surface of vascular grafts with GFmix exceeded these indices of unmodified grafts at all stages of the experiment. The conclusion. The layered incorporation of biologically active molecules into biodegradable vascular grafts not only facilitated the formation of de novo tissue in situ, but also stimulated the formation of structural elements similar in structure to the native vessel.

Key words: polycaprolactone, polyhydroxybutyrate / valerate, electrospinning, vascular graft, vascular endothelial growth factor, main fibroblast growth factor, stromal factor 1 alpha.

Citation: Antonova LV, Krivkina EO, Sevostyanova VV, Velikanova EA, Matveeva VG, Mironov AV, Burago AYu, Barbarash LS. Efficiency of using bioactive molecules in creation of functional biodegradated vascular grafts of small diameter. Siberian Medical Review. 2017;(6): 85-93. DOI: 10.20333/2500136-20176-85-93

Введение

Одной из нерешенных проблем в кардиохирургии является отсутствие протезов для замещения артерий малого диаметра [1]. Возможный путь решения данной проблемы - создание сосуда непосредственно в организме на основе биодеградируемого сосудистого графта, обладающего высокой биосовместимостью, гемосовместимостью и атромбогенностью [2]. Существует дополнительная возможность инкорпорировать в состав сосудистого графта биологически активные вещества, способствующие ранней эндоте-лизации внутренней поверхности и скорейшему формированию новообразованной ткани в зоне локации графта.

Метод электроспиннинга - универсальный метод для изготовления нано/микромасштабных волокон, которые обладают большим потенциалом для имитации микроархитектоники природного внеклеточного матрикса. К достоинствам метода электроспиннинга относятся относительная простота технологического процесса и эффективный контроль над его ключевыми параметрами, а также возможность инкорпорировать в матриксы, изготавливаемые методом электроспиннинга, биологически активные компоненты без изменения структуры и функциональной активности последних [3, 4,5].

Общепринятой является точка зрения, что полноценная адгезия эндотелиальных клеток к полимерному каркасу является важной стадией раннего образования эндотелиального монослоя, что в последующем предотвращает гиперплазию интимы и тромбоз [7, 8]. В последние годы было разработано множество стратегий для улучшения или придания полимерным поверхностям способности селективно адгезировать эн-дотелиальные клетки с целью ускорения эндотелиза-ции. Большинство из них заключаются в иммобилизации или фиксации на поверхность специфических белков клеточной адгезии и биоактивных пептидов

[7, 9]. Для стимуляции эндотелизации графтов используют сосудистый эндотелиальный фактор роста (vascular endothelial growth factor, VEGF), так как он является важнейшим регулятором развития сосудов в эмбриогенезе, а также их формирования во взрослом организме [10, 11, 12]. VEGF индуцирует миграцию, пролиферацию и выживание эндотелиальных клеток, выработку оксида азота, сосудистую проницаемость и модулирует экспрессию генов [7, 13]. Признанным является постулат, что эндотелизация сосудистых графтов именно in situ, а не in vitro, обеспечивает функциональную полноценность формирующегося эндотелиального монослоя и, как следствие, проходимость сосудистых графтов [9, 14].

Тем не менее, в управлении процессами ремодели-рования тканей в целом, и поддержания жизнеспособности и метаболической активности эндотелиаль-ных клеток в частности, участвуют различные диф-ференцировочные молекулы. Основной фактор роста фибробластов (basic fibroblast growth factor, bFGF) ответственен за стимуляцию роста эндотелиальных клеток и организацию их в трубчатую структуру. bFGF ускоряет ангиогенез за счёт роста новых кровеносных сосудов из уже существующей сосудистой сети, а также осуществляет хемотаксис, активацию и пролиферацию фибробластов, участвующих в репарации в очаге воспаления [15, 16, 17]. Стромальный фактор (stromal cell-derived factor 1 alpha, SDF-1a) является хемоаттрактантной молекулой, привлекающей эндотелиальные прогениторные клетки из костного мозга, участвует в различных этапах пролиферации эндотелиальных клеток, препятствуя их апоптозу и стимулируя формирование капиллярной трубки [18, 19, 20]. Помимо этого, SDF-1a способствует миграции мезенхимальных стромальных клеток костного мозга, которые экспрессируют CXCR4 (рецептор для SDF-1a/CXCL12) и могут дифференцироваться в глад-комышечные клетки внутри стенки графта [21, 22].

Поэтому совместная доставка нескольких ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул с различными свойствами в зону имплантации сосудистого протеза может обеспечить полноценность стимуляции и регуляции формирования тканей стенки кровеносного сосуда на месте временного биодеградируемого каркаса.

Целью исследования явилась сравнительная оценка ремоделирования in vivo сосудистой ткани на основе графтов малого диаметра, изготовленных из полиги-дроксибутирата/валерата и поликапролактона, немо-дифицированных и модифицированных комплексом ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул - сосудистым эндотелиальным фактором роста, основным фактором роста фибробластов и хемоаттрак-тантной молекулой SDF-1a.

Материал и методы

Изготовление графтов. Сосудистые графты с внутренним диаметром 2 мм изготавливали методом электроспиннинга на установке NANON-OIA (MECC, Япония) из смеси 10 %-го поликапролактона (poly(e-caprolactone), PCL, Sigma-Aldrich, США) и 5 %-го поли-гидроксибутирата/валерата (poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate), PHBV, Sigma-Aldrich, США) в хлороформе. Полученный раствор использовали для изготовления графтов при следующих условиях электроспиннинга: игла для подачи раствора - 22 G, напряжение - 20 кВ, скорость подачи раствора - 0,3 мл/ч, расстояние до коллектора - 150 мм, коллектор -штифт диаметром 2 мм.

Функционально активные графты (PHBV/PCL/ GFmix) изготавливали с послойным введением ре-комбинантного VEGF (Sigma-Aldrich, США) во внутреннюю 1/3 стенки, а также смеси рекомбинантного bFGF крысы (Sigma-Aldrich, США) и рекомбинантно-го SDF-1a крысы (Sigma-Aldrich, США) во внешние 2/3 стенки графта. Для этого вутреннюю 1/3 стенки графта изготавливали из суспензии PHBV/PCL с раствором 10 мкг/мл VEGF в фосфатно-солевом буфере (PBS, Invitrogen, США) в соотношении 20:1 методом электроспиннинга при напряжении 23 кВ, с использованием иглы 27G и остальных условиях как описано выше. При изготовлении внешних 2/3 стенки электроспиннинг продолжали на игле 22G с эмульсией (20:1) из раствора PHBV/PCL со смесью 20 мкг/мл bFGF и 20 мкг/мл SDF-1a в PBS. Конечная концентрация каждого вида биомолекул составила 500 нг/мл полимерного раствора.

PHBV/PCL графты, не содержащие ростовые факторы и хемоаттрактантные молекулы, использовали в качестве контроля.

Имплантация in vivo. Графты PHBV/PCL и PHBV/ PCL/GFmix имплантировали в брюшную аорту самцов крыс популяции Wistar (n=32) на 1, 3, 6 и 12 ме-

сяцев. Все процедуры осуществляли, соблюдая принципы гуманного обращения с животными, регламентированные требованиями Европейской конвенции (Страсбург, 1986). Животных вводили в наркоз 3 % изофлюраном, во время проведения операции использовали ингаляционный наркоз 1,5 % изофлюра-на. Сосудистые графты с внутренним диаметром 2 мм и длиной 10 мм, стерилизованные этилен оксидом, имплантировали в брюшную часть аорты крыс. Для этого осуществляли срединную лапаратомию, открывали забрюшинное пространство и выделяли аорту. Далее аорту пережимали ниже почечной артерии и выше уровня бифуркации. Проксимальный анастомоз выполняли с использованием шовного материала 8-0. Графт промывали и аорту повторно пережимали. Дистальный анастомоз выполняли подобным образом. После имплантации разрез ушивали послойно.

Животных с графтами PHBV/PCL и PHBV/PCL/ GFmix выводили из эксперимента через 1, 3, 6 и 12 месяцев (n=4 в каждой группе). Графты выделяли с участками прилежащей аорты и делили на две части. Одну часть замораживали при -140 °C для последующего проведения иимунофлуоресцентного анализа. Вторую часть фиксировали в 10 % забуференном формалине (Electron Microscopy Sciences) в течение 24 часов при температуре 4 °C, после чего осуществляли гистологическое и гистохимическое исследования.

Гистологическое исследование. Эксплантированные образцы, фиксированные в формалине, дегидратировали в изопропаноле в течение 30 часов при 4 °C, далее отмывали в дистиллированной воде, заключали в парафин (Electron Microscopy Sciences, США), изготавливали поперечные срезы толщиной 5 мкм и помещали их на предметные стекла для микроскопии. Для депарафинизации срезы нагревали до 60 °C в течение 20 мин, после чего последовательно погружали в трех порциях ксилола (Electron Microscopy Sciences, США) на 10 минут, 100, 95, 70, 50, 30 % растворы этанола, в каждый по 1 минуте, физиологический раствор - 2 минуты, фосфатно-солевой буфер на две минуты, и отмывали проточной водой. Окраску гематоксилином и эозином осуществляли погружением срезов в раствор гематоксилина Харриса (Electron Microscopy Sciences, США) на 1 минуту, отмывали проточной водой и далее помещали в 1 % раствор эозина Y (Electron Microscopy Sciences, США) на 1 минуту, отмывали проточной водой, дегидратировали в растворах этилового спирта с последовательным увеличением концентрации (50, 70, 80, дважды 95 %, и дважды 100 %), и затем дважды обрабатывали ксилолом. Полученные препараты изучали методом световой микроскопии на микроскопе AXIO Imager A1 (Carl Zeiss, Германия).

Иммуногистохимическое исследование. Для проведения иммуногистохимической реакции использовали

набор Spring (Spring Bioscience, США) и кроличьи антитела к а-актину гладкомышечных клеток (a-smooth muscle actin, a-SMA) (Spring bioscience, США). Парафиновые срезы эксплантированных графтов толщиной 5 мкм монтировали на предметные стекла (Bio optica, Италия) с полилизиновым покрытием. Депа-рафинизацию срезов проводили в трех порциях ксилола в течение 10 мин при 37 °С. Далее проводили высокотемпературную демаскировку антигенов в ци-тратном буфере (0,01 М, рН 6.0). Далее на срезы наносили ингибитор эндогенной пероксидазы (Hidrogen Peroxidase Bloke) в течение 10 мин, после чего срезы промывали в 2-х порциях фосфатного буфера (0,01 М, pH 7,4) по 5 мин. Для снижения неспецифической окраски использовали полимерный блок (Protein Block) в течение 10 мин с последующей промывкой в 2-х порциях фосфатного буфера (0,01 М, pH 7,4) по 5 мин. Далее на срезы наносили по 50 мкл первичных антител к a-SMA и инкубировали во влажной камере в течение 1 часа. По завершению этапа инкубации срезы обрабатывали биотинилированными анти-кро-личьими вторичными антителами. После промывки в фосфатном буфере (0,01 М, pH 7,4) наносили стреп-тавидин-пероксидазный комплекс (Polymer Block), а также хромоген - диаминобензидин. Реакцию останавливали помещением срезов в дистиллированную прохладную воду, после чего докрашивали гематоксилином Майера и заключали в канадском бальзаме. Препараты изучали с помощью светового микроскопа AXIO Imager A1 (Carl Zeiss, Германия).

Иммунофлуоресцентное исследование. Из замороженных образцов с помощью криотома Microm HM 525 (Thermo Scientific, США) изготавливали срезы толщиной 8 мкм и на стекла, покрытые L-полилизином (Menzel, Германия). Для блокировки неспецифического связывания срезы инкубировали в 1 % растворе бычьего сывороточного альбумина (BSA, Sigma-aldrich, США) в PBS (pH 7,4; Invitrogen, США) в течение 1 часа. Далее наносили смесь неконъюгированных первичных антител: антитела мыши к CD31 крысы (ab119339, Abcam, Великбритания) и антитела кролика к CD34 крысы (ab185732, Abcam, Великобритания), или антитела мыши к коллагену I крысы (ab28028, Abcam, Великобритания) и антитела кролика к коллагену IV крысы (ab6586, Abcam, Великобритания), или антитела к фактору фон Виллебранда, конъюги-рованные с FITC (ab8822, Abcam, Великобритания). Срезы инкубировали при температуре +4 °С в течение ночи. Затем в случае неконъюгированных первичных антител на срезы наносили смесь вторичных антител: антитела козы к Ig мыши, конъюгированные с AlexaFluor568 (ab 175473, Abcam, Великобритания) и антитела осла к Ig кролика, конъюгированные с AlexaFluor488 (ab150105, Abcam, Великобритания) и

инкубировали в течение часа при комнатной температуре. Автофлуоресценцию удаляли с помощью реагента Autofluorescence Eliminator Reagent (Millipore, США) согласно инструкции производителя. Срезы докрашивали ядерным красителем DAPI (Sigma-aldrich, США) в концентрации 10 мкг/мл в течение 30 мин при комнатной температуре. Готовые срезы заключали в ProLong (Life Technologies, США) под покровное стекло. Полученные препараты анализировали с помощью конфокального лазерного сканирующего микроскопа LSM 700 (Carl Zeiss, Германия).

Вследствие небольшой выборки (по 4 графта на точку вывода) данные представлены в виде процентного соотношения. Остальные результаты имели качественный характер и не подвергались статистической обработке.

Результаты и обсуждение

Ыонослой эндотелиальных клеток, гладкомышеч-ный слой, волокна коллагена, эластина и других белков внеклеточного матрикса являются основными компонентами стенки кровеносного сосуда. Общепризнанным является то, что сформированный непрерывный эндотелиальный слой на внутренней поверхности сосудистых имплантатов препятствует тромбообразованию, в то время как слой гладкомы-шечных клеток и организованная структура межклеточного матрикса с достаточным содержанием коллагена и эластина, обеспечивают сократимость стенки и строение близкое к нативным артериям, что обеспечивает оптимальную комплаентность стенки. Следовательно, быстрая эндотелизация, формирование слоя гладкоышечных клеток, и большое количество клеток, продуцирующих межклеточный матрикс являются решающими факторами, обеспечивающими высокий уровень первичной проходимости сосудистых графтов [2, 5, 6].

Инкорпорирование ростовых факторов в полимерные тканеинженерные матриксы, методом электроспиннинга, представляет собой перспективный подход для создания материалов, способных привлекать на свою поверхности клетки, а также стимулировать их адгезию, пролиферацию и жизнеспособность. Ранее в экспериментах in vivo нами была доказана сохранность биологической активности ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул, инкорпорированных в изолированном варианте в биодеградиру-емые полимерные матриксы [23]. При создании био-деградируемых сосудистых графтов малого диаметра с целью формирования эндотелиального монослоя посредством как привлечения эндотелиальных проге-ниторных клеток из кровотока, так и усиления миграции зрелых эндотелиальных клеток из зон анастомозов, VEGF был инкорпорирован во внутреннюю треть стенки графтов. bFGF и SDF-1a в совокупности были

введены в состав наружных 2/3 стенки графтов с целью привлечения в эту зону фибробластоподобных и мультипотентных мезенхимальных стромальных клеток для формирования клеточной стенки будущего сосуда, который должен будет сформироваться после полного рассасывания полимерного каркаса (рис. 1).

Рисунок 1. Вид биодеградируемых сосудистых графтов до и после имплантации.

В ходе эксперимента с имплантацией сосудистых графтов PHBV/PCL и PHBV/PCL/GFmix в брюшную аорту крыс все животные дожили до предполагаемых контрольных точек. При эксплантации графтов через 1, 3, 6 и 12 месяцев не было обнаружено кровоизлияний, а также повреждений и аневризм стенки имплан-татов.

Гистологическое исследование эксплантированных графтов показало, что графты PHBV/PCL/GFmix были полностью проходимы как через 1, так и 12 месяцев имплантации, что в 2 раза превышало проходимость немодифицированных PHBV/PCL образцов, на внутренней поверхности которых в 50 % - 75 % случаев в зависимости от срока эксперимента выявлены пристеночные тромбы, перекрывавшие большую часть просвета графтов (рис. 2).

1 месяц | 3 месяца | 6 месяцев | 12 месяцев

PHBV/PCL/GFmix

IP 1 ,1 п ьС^Шъ^шЙ Я ifH

РНВЛ 4PCL

? 1 шшшяя V

Рисунок 2. Результаты имплантации биодеградируемых сосудистых графтов малого диаметра РНБУ/РСЬ/ОТт1х и РНБУ/РСЬ, окраска гематоксилин-эозин, ув. х 50.

О сбалансированности послойного введения ростовых факторов и хемоаттрактантных молекул и их функциональной активности в составе биодегра-дируемого трубчатого матрикса свидетельствовало ускорение образования эндотелиального монослоя на внутренней поверхности сосудистых графтов

PHBV/PCL/GFmix, который начинал активно формироваться уже через 1 месяц имплантации. При этом эндотелиальные клетки имели переходный фенотип (CD31+/CD34+), что свидетельствовало о том, что эндотелизация внутренней поверхности графтов происходила как за счет зрелых эндотелиальных клеток, так и за счет прогениторных клеток гемопоэтического происхождения, которые привлекались из кровотока, а после адгезии к поверхности графта начинали дифференцироваться в эндотелиальные клетки (рис. 3).

CD31/34+ DAPI:

внутренняя поверхность графта

vWF+ DAPI:

внутренний просвет и стенка графта

Collagen IV+ DAPI:

внутренний просвет и стенка графта

PHBV/PCL/GFmix

V г.

Рисунок 3. Результаты иммунофлуоресцентной и имму-ногистохимической окраски графтов PHBV/PCL/GFmix на разных сроках имплантации. Иммунофлуоресценция: CD31 - красное свечение цитоплазмы эндотелиальных клеток (ув. х 630); CD 34 - зеленое свечение цитоплазмы прогениторных клеток (ув. х 630); vWF - фактор фон Виллебрандта, зеленое свечение цитоплазмы клеток (ув. х 200); DAPI - окраска ядер клеток в синий цвет; Collagen IV - зеленое свечение волокон (ув. х 200). Иммуногистохимия: а- актин - коричневое окрашивание цитоплазмы клеток (ув. х 630).

Через 3 месяца имплантации на внутренней поверхности графтов с PHBV/PCL/GFmix определяли монослой зрелых эндотелиальных клеток (CD31+/CD34-), который сохранялся на протяжении 12 месяцев исследования, тогда как в немодифицированных графтах лишь спустя 3 месяца имплантации отмечено начало спонтанной эндотелизации (рис. 4).

Кроме того, фактор фон Виллебрандта (vWF+), выявлявшийся на внутренней поверхности графтов PHBV/PCL/GFmix на всех временных точках эксперимента, свидетельствовал о функциональной активности эндотелиальных клеток, выстилавших внутреннюю поверхность полимерных сосудистых графтов (рис. 3). При этом в 25 % (1 из 4) проходимых не модифицированных PHBV/PCL графтах формирование эндотелиального монослоя наблюдали лишь через 6 месяцев имплантации.

PHBV/PCL

1 месяц 3 месяца 6 месяцев 12 месяцев

CD31/34+ DAPI: внутренняя поверхность графта - -

vWF+ DAPI: внутренний просвет и стенка графта

•) ш •¡К • '

Collagen IV+ DAPI: внутренний просвет и стенка графта -1 -1

- - -

а-актин ' i Ц V - 1 JA t. ррщш •С v..; /

Рисунок 4. Результаты иммунофлуоресцентной и имму-ногистохимической окраски графтов PHBV/PCL на разных сроках имплантации. Иммунофлуоресценция: CD31 - красное свечение цитоплазмы эндотелиальных клеток (ув. х 630); CD 34 - зеленое свечение цитоплазмы прогениторных клеток (ув. х 630); vWF - фактор фон Виллебрандта, зеленое свечение цитоплазмы клеток (ув. х 200); DAPI - окраска ядер клеток в синий цвет; Collagen IV- зеленое свечение волокон (ув. х200). Иммуногистохимия: а- актин - коричневое окрашивание цитоплазмы клеток (ув. х 630).

На внутренней поверхности функционально активных графтов PHBV/PCL/GFmix через 1 месяц имплантации появлялась тонкая неоинтимальная выстилка, состоящая из вытянутых клеток, позитивных на альфа-актин, и сохранявшаяся вплоть до 12 месяцев имплантации (рис. 3). При этом ни в одном из графтов не отмечали увеличения размера неоинтимы или ее гиперплазии с течением времени. В немодифицирован-ных сосудистых графтах неоинтима начинала формироваться спустя 3 месяца имплантации, была тонкой и не всегда сохраняла свою непрерывность.

Клеточность стенок в PHBV/PCL/GFmix превышала данные показатели для PHBV/PCL во всех точках исследования. В PHBV/PCL/GFmix графтах через 1 месяц имплантации отмечали заселение стенки фибробла-стами, макрофагами и клетками инородных тел, через 3 месяца имплантации отмечали увеличение плотности клеточной популяции ближе к наружной поверхности. Максимальная клеточность зарегистрирована в графтах с GFmix во внешней 1/2 и 2/3 толщи стенок через 6 и 12 месяцев имплантации, соответственно.

В толще модифицированных графтов на ранних сроках имплантации определяли отдельные клетки, позитивные на а-актин и схожие по морфологии с гладкомышечными (а-SMA-клетки) (рис. 3). Через 3 месяца имплантации в сосудистых графтах PHBV/ PCL/GFmix a-SMA-клетки были распределены повсеместно в толще стенок или формировали группы раз-

ного размера. Также отмечали увеличение плотности a-SMA-клеток по направлению к просвету протеза. Через 12 месяцев имплантации a-SMA-клетки выявляли вдоль внутренней поверхности графтов PHBV/ PCL/GFmix, значительное количество данных клеток определяли в средней части стенки графтов, где они формировали отдельный слой (рис. 3). Образования слоя гладкомышечных клеток в стенке в немодифи-цированных PHBV/PCL графтах обнаружено не было (рис. 4).

Одним из основных признаков ремоделирования имплантированного сосудистого графта является образование элементов внеклеточного матрикса, в том числе коллагена. Формирование базальной мембраны, обязательного структурного элемента нативного сосуда, требует отложения цепей коллагена IV типа [24, 25]. Иммуноокрашивание на коллаген IV типа продемонстрировало, что слой коллагена IV типа располагался на внутренней поверхности графтов PHBV/PCL/ GFmix непосредственно под монослоем эндотелиаль-ных клеток на всех временных точках эксперимента (рис. 3). Ничего подобного не наблюдалось в немо-дифицированных графтах (рис. 4). Между волокнами полимера в толще стенок графтов также отмечали присутствие коллагена IV типа, однако его количество вновь преобладало в графтах PHBV/PCL/GFmix.

Таким образом, через 12 месяцев имплантации 100 % графтов PHBV/PCL/GFmix сохраняли свою проходимость. На внутренней поверхности графтов формировалась тонкая неоинтима, со стороны просвета выстланная эндотелиальным монослоем, образованным зрелыми эндотелиоцитами с фенотипом CD31+/ CD34-/vWF+. Клеточность стенок графтов высокая, практически равномерная на всем протяжении. Формирование в зоне локации графтов полноценной ткани de novo доказано обнаружением на внутренней поверхности графтов тонкого слоя коллагена IV типа, который формировал аналог базальной мембраны, в наружней капсуле и в толще стенки - коллагена I и IV типа, фибробластоподобных и гладкомышечных клеток.

Заключение

Послойное распределение биологически активных молекул в биодеградируемых сосудистых графтах на основе PHBV/PCL стимулирует формирование структурных элементов стенки кровеносного сосуда, схожих по своему строению с нативным сосудом. Предложенная модификация PHBV/PCL графтов улучшает клеточную интеграцию, поскольку после имплантации происходит раннее воссоздание и сохранение эндотелиальной выстилки, интенсивное заселение клетками стенки модифицированных графтов и формирование соединительнотканного компонента, содержащего белки внеклеточного матрикса.

Исследование выполнено за счет средств гранта Российского научного фонда (проект № 14-25-00050) в Федеральном государственном бюджетном научном учреждении «Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний».

Литература

1. Бокерия Л А, Гудкова РГ. Сердечно-сосудистая хирургия - 2013. Болезни и врожденные аномалии системы кровообращения. М.: НЦССХ им. А.Н. Бакулева; 2014. 220с.

2. Catto V, Fare S, Freddi G, Tanzi MC. Vascular tissue engineering: recent advances in small diameter blood vessel regeneration. ISRN Vascular Medicine. 2014;1-27. DOI: 10.1155/2014/923030.

3. Hasan A, Memic A, Annabi N, Hossain M, Haul A, Dokmeci MR. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomaterialia. 2014;10(1):11-25. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.08.022.

4. Rosic R, Pelipenko J, Kocbek P, Baumgartner S, Bester-Rogac M, Kristl J. The role ofrheology ofpolymer solutions in predicting nanofiber formation by electrospinning. European Polymer Journal. 2012;48(8):1374-84. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2012.05.001.

5. Palumbo VD, Bruno A, Tomasello G, Damiano G, Lo Monte AI. Bioengineered vascular scaffolds: the state of the art. The International Journal of Artificial Organs. 2014;37(7):503-12. DOI: 10.5301/ijao.5000343.

6. Ren X, Feng Y, Guo J, Wang H, Li Q, Yang J, Hao X, Lv J, Ma N, Li W. Surface modification and endothelialization of biomaterials as potential scaffolds for vascular tissue engineering applications. Chemical Society Reviews. 2015;44(15):5680-742. DOI: 10.1039/ c4cs00483c.

7. Antonova LV, Seifalian AM, Kutikhin AG, Sevostyanova VV, Krivkina EO, Mironov AV, Burago AY, Velikanova EA, Matveeva VG, Glushkova TV, Sergeeva EA, Vasyukov GY, Kudryavtseva YA, Barbarash OL, Barbarash LS. Bioabsorbable bypass grafts biofunctionalisedwith RGD have enhanced biophysical properties and endothelialisation tested in vivo. Frontiers in Pharmacology. 2016(7):1-10. DOI: 10.3389/fphar.2016.00136.

8. Thomas LV, Lekshmi V, Nair PD. Tissue engineered vascular grafts--preclinical aspects. International Journal of Cardiology. 2013;167(4):1091-100. DOI: 10.1016/j. ijcard.2012.09.069.

9. Kang TY, Lee JH, Kim BJ, Kang JA, Hong JM, Kim BS, Cha HJ, Rhie JW, Cho DW. In vivo endothelization of tubular vascular grafts through in situ recruitment of endothelial and endothelial progenitor cells by RGD-fused mussel adhesive proteins. Biofabrication. 2015; 7(1): 015007. DOI: 10.1088/1758-5090/7/1/015007.

10. Maes C. Impaired angiogenesis and endochondral

bone formation in mice lacking the vascular endothelial growth factor isoforms VEGF164 and VEGF188. Mechanisms of Development. 2002;111(1-2):61-73. DOI: 10.1016/s0925-4773(01)00601-3.

11. Повещенко ОВ, Повещенко АФ, Коненков ВИ. Эндотелиальные прогениторные клетки и неоваскулогенез. Успехи современной биологии. 2012;132(1):69-76.

12. Antonova LV, Seifalian AM, Kutikhin AG, Sevostyanova VV, Matveeva VG, Velikanova EA, Mironov AV, Shabaev AR, Glushkova NV, Senokosova EA, Vasyukov GYu, Krivkina EO, Burago AYu, Kudryavtseva YuA, Barbarash OL, Barbarash LS. Conjugation with RGD peptides and incorporation of vascular endothelial growth factor are equally efficient for biofunctionalization of tissue-engineered vascular grafts. International Journal of Molecular Sciences. 2016;17(11):1920. DOI: 10.3390/ijms17111920.

13. Pike DB, Cai S, Pomraning KR, Firpo MA, Fisher RJ, Shu XZ, Prestwich GD, Peattie RA. Heparin-regulated release of growth factors in vitro and angiogenic response in vivo to implanted hyaluronan hydrogels containing VEGF and bFGF. Biomaterials. 2006;27(30):5242-251. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2006.05.018.

14. Lee YB, Shin YM, Lee JH, Jun I, KangJK, Park JC, Shin H. Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials. Biomaterials. 2012;33(33):8343-52. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2012.08.011.

15. Vlodavsky CR, Brakenhielm E, Pawliuk R, Wariaro D, Post MJ, Wahlberg E, Leboulch P, Cao Y. Angiogenic synergism, vascular stability and improvement of hind-limb ischemia by a combination of PDGF-BB and FGF-2. Nature Medicine. 2003;9(5):604-13. DOI: 10.1038/ nm848.

16. Сологуб ТВ, Романцов МГ, Кремень НВ, Александрова ЛМ, Аникина ОВ, Суханов ДС. Свободно-радикальные процессы и воспаление (патогенетические, клинические и терапевтические аспекты). М.: Академия Естествознания; 2008. 162с.

17. Kano MR, Morishita Y, Iwata C, Iwasaka S, Watabe T, Ouchi Y. et al. VEGF-A and FGF-2 synergistically promote neoangiogenesis through enhancement of endogenous PDGF-B-PDGFR signaling. Journal of Cell Science. 2005;118:3759-68. DOI: 10.1242/jcs.02483.

18. Zheng H, Fu G, Dai T, Huang H. Migration of endothelial progenitor cells mediated by stromal cell-derived factor-1alpha/CXCR4 via PI3K/Akt/eNOS signal transduction pathway. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2007;50(3):274-80. DOI: 10.1097/ FJC.0b013e318093ec8f.

19. Neuhaus T, Stier S, Totzke G, Gruenewald E, Fronhoffs S, Sachinidis A, Vetter H, Ko YD. Stromal cell-derived factor 1 alpha (SDF-1 alpha) induces gene-

expression of early growth response-1 (Egr-1) and VEGF in human arterial endothelial cells and enhances VEGF induced cell proliferation. Cell Proliferation. 2003;36(2):75-86. DOI: 10.1046/j.1365-2184.2003.00262.x.

20. Lee KW, Johnson NR, Gao J, Wang Y. Human progenitor cell recruitment via SDF-1a coacervate-laden PGS vascular grafts. Biomaterials. 2013;34(38):9877-85. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.08.082.

21. Ho TK, Shiwen X, Abraham D, Tsui J, Baker D. Stromal-cell-derived factor-1 (SDF-1)/CXCL12 as potential target of therapeutic angiogenesis in critical leg ischaemia. Cardiology Research and Practice. 2012:1-7. DOI: 10.1155/2012/143209.

22. Salcedo R, Oppenheim JJ. Role of chemokines in angiogenesis: CXCL12/SDF-1 and CXCR4 interaction, a key regulator of endothelial cell responses. Microcirculation. 2003;10(3-4):359-70. DOI: 10.1080/mic.10.3-4.359.370.

23. Антонова ЛВ, Кривкина ЕО, Сергеева ЕА, Севостьянова ВВ, Бураго АЮ, Бурков НН, Шарифулин РФ, Великанова ЕА, Кудрявцева ЮА, Барбараш ОЛ, Барбараш ЛС. Тканеинженерный матрикс, модифицированный биологически активными молекулами для направленной регенерации тканей. Комплексные проблемы сердечно-сосудистых заболеваний. 2016;(1):18-25. DOI:10.17802/2306-1278-2016-1-18-25.

24. Kalluri R. Basement membranes: structure, assembly and role in tumour angiogenesis. Nature Reviews Cancer. 2003;3(6):422-433. DOI: 10.1038/nrc1094.

25. Osidak MS, Osidak EO, Akhmanova MA, Domo-gatsky SP, Domogatskaya AS. Fibrillar, fibril-associated and basement membrane collagens of the arterial wall: architecture, elasticity and remodeling under stress. Current Pharmaceutical Design. 2015;21(9):1124-33. DOI: 10.2174/1381612820666141013122906.

References

1. Boсkeria LA, Gudkova RG. Cardivascular surgery - 2013. Disease and congenital anomalies of the circulatory system. Moscow: Nauchnyy tsentr serdechno-sosudistoy khirurgii im. A.N. Bakuleva RAMS; 2014. 220р.

2. Catto V, Fare S, Freddi G, Tanzi MC. Vascular tissue engineering: recent advances in small diameter blood vessel regeneration. ISRN Vascular Medicine. 2014;1-27. DOI: 10.1155/2014/923030.

3. Hasan A, Memic A, Annabi N, Hossain M, Haul A, Dokmeci MR. et al. Electrospun scaffolds for tissue engineering of vascular grafts. Acta Biomaterialia. 2014;10(1):11-25. DOI: 10.1016/j.actbio.2013.08.022.

4. Rosic R, Pelipenko J, Kocbek P, Baumgartner S, Bester-Rogac M, Kristl J. The role of rheology of polymer

solutions in predicting nanofiber formation by electro-spinning. European Polymer Journal. 2012;48(8):1374-84. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2012.05.001.

5. Palumbo VD, Bruno A, Tomasello G, Damiano G, Lo Monte AI. Bioengineered vascular scaffolds: the state of the art. The International Journal of Artificial Organs. 2014;37(7):503-12. DOI: 10.5301/ijao.5000343.

6. Ren X, Feng Y, Guo J, Wang H, Li Q, Yang J, Hao X, Lv J, Ma N, Li W. Surface modification and endotheliali-zation of biomaterials as potential scaffolds for vascular tissue engineering applications. Chemical Society Reviews. 2015;44(15):5680-742. DOI: 10.1039/c4cs00483c.

7. Antonova LV, Seifalian AM, Kutikhin AG, Sevostyanova VV, Krivkina EO, Mironov AV, Burago AY, Ve-likanova EA, Matveeva VG, Glushkova TV, Sergeeva EA, Vasyukov GY, Kudryavtseva YA, Barbarash OL, Barbarash LS. Bioabsorbable bypass grafts biofunctionalised-with RGD have enhanced biophysical properties and endothelialisation tested in vivo. Frontiers in Pharmacology. 2016(7):1-10. DOI: 10.3389/fphar.2016.00136.

8. Thomas LV, Lekshmi V, Nair PD. Tissue engineered vascular grafts--preclinical aspects. International Journal of Cardiology. 2013;167(4):1091-100. DOI: 10.1016/j.ijcard.2012.09.069.

9. Kang TY, Lee JH, Kim BJ, Kang JA, Hong JM, Kim BS, Cha HJ, Rhie JW, Cho DW. In vivo endothelization of tubular vascular grafts through in situ recruitment of endothelial and endothelial progenitor cells by RGD-fused mussel adhesive proteins. Biofabrication. 2015;7(1): 015007. DOI: 10.1088/1758-5090/7/1/015007.

10. Maes C. Impaired angiogenesis and endochondral bone formation in mice lacking the vascular endothelial growth factor isoforms VEGF164 and VEGF188. Mechanisms of Development. 2002;111(1-2):61-73. DOI: 10.1016/s0925-4773(01)00601-3.

11. Poveshchenko OV, Poveshchenko AF, Konenkov VI. Endothelial Progenitor Cells And Neovasculogen-esis. Biology Bulletin Reviews. 2012;132

12. Antonova LV, Seifalian AM, Kutikhin AG, Sev-ostyanova VV, Matveeva VG, Velikanova EA, Mironov AV, Shabaev AR, Glushkova NV, Senokosova EA, Vasy-ukov GYu, Krivkina EO, Burago AYu, Kudryavtseva YuA, Barbarash OL, Barbarash LS. Conjugation with RGD peptides and incorporation of vascular endothe-lial growth factor are equally efficient for biofunction-alization of tissue-engineered vascular grafts. International Journal of Molecular Sciences. 2016;17(11):1920. DOI: 10.3390/ijms17111920.

13. Pike DB, Cai S, Pomraning KR, Firpo MA, Fisher RJ, Shu XZ, Prestwich GD, Peattie RA. Heparin-regulated release of growth factors in vitro and an-giogenic response in vivo to implanted hyaluronan hydrogels containing VEGF and bFGF. Biomaterials.

2006;27(30):5242-251. DOI: 10.1016/j.biomateri-als.2006.05.018.

14. Lee YB, Shin YM, Lee JH, Jun I, Kang JK, Park JC, Shin H. Polydopamine-mediated immobilization of multiple bioactive molecules for the development of functional vascular graft materials. Biomaterials. 2012;33(33):8343-52. DOI: 10.1016/j.biomateri-als.2012.08.011.

15. Vlodavsky CR, Brakenhielm E, Pawliuk R, Wari-aro D, Post MJ, Wahlberg E, Leboulch P, Cao Y. Angio-genic synergism, vascular stability and improvement of hind-limb ischemia by a combination of PDGF-BB and FGF-2. Nature Medicine. 2003;9(5):604-13. DOI: 10.1038/nm848.

16. Sologub TV, Romantsov MG, Kremen' NV, Alek-sandrova LM, Anikina OV, Sukhanov DS. Free-radical processes and inflammation

17. Kano MR, Morishita Y, Iwata C, Iwasaka S, Watabe T, Ouchi Y. et al. VEGF-A and FGF-2 synergistically promote neoangiogenesis through enhancement of endogenous PDGF-B-PDGFR signaling. Journal of Cell Science. 2005;118:3759-68. DOI: 10.1242/jcs.02483.

18. Zheng H, Fu G, Dai T, Huang H. Migration of endothelial progenitor cells mediated by stromal cell-derived factor-1alpha/CXCR4 via PI3K/Akt/eNOS signal transduction pathway. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2007;50(3):274-80. DOI: 10.1097/ FJC.0b013e318093ec8f.

19. Neuhaus T, Stier S, Totzke G, Gruenewald E, Fron-hoffs S, Sachinidis A, Vetter H, Ko YD. Stromal cell-derived factor 1alpha (SDF-1alpha) induces gene-expression of early growth response-1 (Egr-1) and VEGF in human arterial endothelial cells and enhances VEGF induced cell proliferation. Cell Proliferation. 2003;36(2):75-86. DOI: 10.1046/j.1365-2184.2003.00262.x.

20. Lee KW, Johnson NR, Gao J, Wang Y. Human progenitor cell recruitment via SDF-1a coacervate-laden PGS vascular grafts. Biomaterials. 2013;34(38):9877-85. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2013.08.082.

21. Ho TK, Shiwen X, Abraham D, Tsui J, Baker D. Stromal-cell-derived factor-1 (SDF-1)/CXCL12 as potential target of therapeutic angiogenesis in critical leg ischaemia. Cardiology Research and Practice. 2012:1-7. DOI: 10.1155/2012/143209.

22. Salcedo R, Oppenheim JJ. Role of chemokines in angiogenesis: CXCL12/SDF-1 and CXCR4 interaction, a key regulator of endothelial cell responses. Microcirculation. 2003;10(3-4):359-70. DOI: 10.1080/mic.10.3-4.359.370.

23. Antonova LV, Krivkina EO, Sergeeva EA, Sev-ostyanova VV, Burago AY, Burkov NN, Sharifulin RF, Velikanova EA, Kudryavtseva YuA, Barbarash OL, Bar-

barash LS. Tissue engineered scaffold modified by bioactive molecules for directed tissue regeneration. Complex Issues of Cardiovascular Diseases. 2016;

24. Kalluri R. Basement membranes: structure, assembly and role in tumour angiogenesis. Nature Reviews Cancer. 2003;3(6):422-433. DOI: 10.1038/nrc1094.

25. Osidak MS, Osidak EO, Akhmanova MA, Domo-gatsky SP, Domogatskaya AS. Fibrillar, fibril-associated and basement membrane collagens of the arterial wall: architecture, elasticity and remodeling under stress. Current Pharmaceutical Design. 2015;21(9):1124-33. DOI: 10.2174/1381612820666141013122906.

Сведения об авторах

Антонова Лариса Валерьевна, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 643802; e-mail antonova.la@mail.ru

Кривкина Евгения Олеговна, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 643802; e-mail: leonora92@mail.ru

Севостьянова Виктория Владимировна, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 644650; e-mail: sevostv@gmail.com Великанова Елена Анатольевна, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 644650; e-mail: telella@mail.ru

Матвеева Вера Геннадьевна, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 643802; e-mail: matveeva_vg@mail.ru

Миронов Андрей Владимирович, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 643802; e-mail: miroav@kemcardio.ru

Бураго Андрей Юрьевич, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 644317; e-mail: reception@kemcardio.ru

БарбарашЛеонид Семенович, Научно-исследовательский институт комплексных проблем сердечно-сосудистых заболеваний; адрес: Российская Федерация, 650002, г. Кемерово, Сосновый бульвар 6; тел.: +7 (3842) 643308; e-mail: reception@kemcardio.ru

Author information

Larisa V. Antonova, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 64-38-02; email: antonova.la@mail.ru

Evgeniya O. Krivkina, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Disease; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (951) 5937301; e-mail: leonora92@mail.ru

Victoria V. Sevostyanova, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 644650; e-mail: sevostv@gmail.com

Elena A. Velikanova, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 644650; e-mail: telella@mail.ru.

Vera G. Matveeva, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 643802; e-mail: matveeva_vg@mail.ru

Andrey V. Mironov, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 643802; e-mail: miroav@kemcardio.ru

Andrey Yu. Burago, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 644317; e-mail: reception@kemcardio.ru

Leonid S. Barbarash, Research Institute for Complex Issues of Cardiovascular Diseases; Address: 6, Sosnoviy blvd., Kemerovo, Russian Federation, 650002; Phone: +7 (3842) 644317; e-mail: reception@kemcardio.ru

Поступила 28.02.2017 г.

Принята к печати 10.10.2017 г.

© БОРОДИН П. Е., КАРНАУХ В. Н., БОРОДИН Е. А. УДК 616.831

DOI: 10.20333/2500136-2017-6-94-97

БИОИНФОРМАТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА БЕЛКОВ НЕРВНОЙ ТКАНИ, ВОВЛЕЧЕННЫХ В РАЗВИТИЕ НЕЙРОДЕГЕНЕРАТИВНЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ

П. Е. Бородин, В. Н. Карнаух, Е. А. Бородин

Амурская государственная медицинская академия, Благовещенск 675006, Российская Федерация

Цель исследования. В настоящей работе предпринята попытка охарактеризовать методами биоинформатики белки нервной ткани, вовлеченные в развитие нейродегенеративных заболеваний, а именно хантингтин и TRP-рецепторы.

Материал и методы. Для создания 3D-модели хантингтина использован оригинальный подход, основанный на генерации 3D-моделей отдельных участков его АМК цепи и объединении их в единую 3D-модель.

Результаты. Установлены различия АМК последовательностей и 3D-структур представителей TRP-белков, участвующих в гибели и выживании нейронов.

Заключение. Полученные результаты позволяют предполагать полифункциональность хантингтина за счет проявления различных биологических активностей отдельными доменами и могут быть использованы при создании новых лекарственных средств с использованием компьютерного дизайна, способных улучшить качество жизни пациентов, страдающих от нейродегенеративных заболеваний. Ключевые слова: нейродегенеративные заболевания, хантингтин, TRP-рецепторы, биоинформатика.

Для цитирования: Бородин ПЕ, Карнаух ВН, Бородин ЕА. Биоинформатическая характеристика белков нервной ткани, вовлеченных в развитие нейродегенеративных заболеваний. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 94-97. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-94-97

BIOINFORMATIVE CHARACTERISTICS OF NERVOUS TISSUE PROTEINS INVOLVED IN DEVELOPMENT OF NEURODEGENERATIVE DISEASES

P. E. Borodin, V. N. Karnaukh, E. A. Borodin

Amur state medical academy, Blagoveshchensk 675006, Russian Federation

The aim of the research. To characterize proteins of the nervous tissue involved in the development of neurodegenerative diseases, namely, hantingin and TRP receptors, using bioinformatics methods.

Material and methods. To create a 3D model of hantingtin, an original approach based on the generation of 3D models of individual sections of its AMC chain and the integration them into a single 3D model is used.

Results. The differences between AMK sequences and 3D structures of representatives of TRP-proteins involved in the death and survival of neurons were established.

The conclusion. The obtained results allow to assume the polyfunctionality of hantingtin due to the manifestation of various biological activities by individual domains and can be used in the creation of new medicines using computer design that can improve the quality of life of patients suffering from neurodegenerative diseases.

Key words: neurodegenerative diseases, huntingtin, TRP-receptors, bioinformatics.

Citation: Borodin PE, Karnaukh VN, Borodin EA. Bioinformative characteristics of nervous tissue proteins involved in development of neurodegenerative diseases. Siberian Medical Review. 2017;(6): 94-97. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-94-97

Введение

Нейродегенеративные заболевания связаны с изменением свойств белков нервной ткани, сопровождающимся агрегацией и выпадением их в осадок [1]. Одним из важнейших белков нервной ткани является хантингтин (Ш) [2]. Уникальной особенностью этого белка является наличие рядом с Ы-концом полипептидной цепи повторяющейся последовательности остатков глутамина. Число глутаминовых повторов в НИ здоровых людей варьирует, но не превышает 35. Развитие хореи Ген-тингтона является следствием мутации в первом экзоне (ЕХ1) по типу коротких тандемных -CAG- повторов, приводящей к увеличению числа повторяющихся остатков глутамина, число которых может достигать 250 и более. Время начала заболевания и его тяжесть напрямую зависят от числа повторов [1, 3]. Предполагается, что в мутантном белке шНИ по-лиглутаминовая область приобретает токсичную конформацию в виде Е-структуры, в результате чего белок агрегирует и выпадает в осадок в виде амилоидных фибрилл [4]. По меньшей мере десять нейродегене-ративных заболеваний вызваны полиглутаминовыми экспансиями в белках нервной ткани, включая хорею Гентингтона, спинальную и буль-барную мышечные атрофии и полиглутаминовую спиноцеребелляр-ную атаксию [5]. В связи с изложенным, НИ представляет мишень при разработке новых эффективных лекарственных средств, создаваемых с помощью компьютерного дизайна. Для создания таких средств абсолютно необходимо знание третичной структуры белка (3Б-структуры),

устанавливаемой традиционно с помощью физико-химических методов (ЯМР-спектроскопия, Rg-структурный анализ, электронная криоми-кроскопия), требующих дорогостоящего оборудования и поглощающих много времени. На сегодняшний день 3D-структура Htt не выяснена. Точнее, установлена только структура начального N-концевого фрагмента в 430 аминокислот (АМК), включающего повтор из 17 остатков глутамина [6]. Для решения изложенной задачи находят применения методы компьютерного моделирования [7, 8]. Суть их проста. В базе данных 3D-структур белков (RCSB PDB и др.) с помощью алгоритма BLAST находят белок-шаблон (template) с установленной физико-химическими методами 3D-структурой, чья АМК-последовательность (первичная структура) максимально совпадает с первичной структурой белка, 3D-структуру которого хотят смоделировать. В дальнейшем компьютер моделирует 3D-структуру интересующего исследователя белка. В случае Htt главной сложностью выступает уникально большая длина его по-липетидной цепи, включающей 3142 АМК. Для такой длинной цепи невозможно найти белки-шаблоны. Поэтому, для решения проблемы нами предложен подход, заключающийся в моделировании 3D-структур отдельных участков полипептидной цепи Htt с объединением последних в единую молекулу в конечном итоге.

К ключевым белкам нервной ткани также относятся каналы тран-зиторного потенциала (TRP-каналы), регулирующие поток катионов внутрь клетки и активирующиеся такими возбудителями как темпера-

тура, механическое воздействие, хемоаттрактанты. В организмах млекопитающих имеются 28 TRP каналов, разделенных на 6 субсемейств: TRPC1-7, TRPV1-6, TRPM1-8, TRPA1, TRPP1-3 и TRPML1-3. Все субсемейства TRP-каналов широко представлены в центральной нервной системе, в особенности, в гиппокампе, мозжечке и миндалевидном теле. В периферической нервной системе TRP локализуются в ганглиях задних корешков, где принимают непосредственное участие в температурной и болевой чувствительности [9]. На экспериментальных моделях нейродегенеративных заболеваний установлено, что TRP-каналы, относящиеся к разным субсемействам, играют различную роль в развитии этих заболеваний [10, 11, 12]. Так, в экспериментальной модели болезни Паркин-сона экспрессия TRPM2, TRPM7 индуцирует реакции окислительного стресса и возникновение гипоксического состояния, что ведет к гибели нейронов; в то время как ингибирование экспрессии замедляет процесс гибели клеток [10]. Экспрессия TRPV1, TRPV4 связана с возникновением ишемических состояний и вызывает деполяризацию нейронов гиппо-кампа, внутриклеточное накопление ионов Ca2+ с последующим апопто-зом клеток [11]. С другой стороны, в этой же модели, индуцированная сверхэкспрессия TRPC1 препятствует развитию апоптоза и способствует выживанию нейронов черной субстанции, предотвращая снижение мембранного потенциала митохондрий [12]. В настоящем исследовании предприняты попытки установить черты сходства и различий в АМК последовательностях и 3D-структурах TRP-белков методами биоинформатики. Выполнение белками определенных специфических функций зависит от пространственной конфигурации их молекул, которая, в свою очередь, обусловлена АМК последовательностью. В зарубежной литературе роль TRP-рецепторов в неврологии описана преимущественно для: TRPV1, TRPV4, TRPC1, TRPM2, TRPM7. Эти белки были выбраны для проведения сравнительного биоинформатического анализа.

Материал и методы В работе было использовано программное обеспечение для биоин-форматических исследований, находящееся в свободном доступе. Для работы с программным обеспечением ограниченного доступа Chimera 1.11.2 предварительно получали разрешение. Поиск первичных структур белков в FASTA формате осуществляли с использованием баз данных UniProt http://www.uniprot.org/ и NCBI Protein http://www.ncbi.nlm.nih. gov/protein. Для создания библиотеки белков, гомологичных исследуемому белку, проводили множественное выравнивание в UniProt, используя алгоритм BLAST, основанному на проведении локальных выравниваний участков исследуемого белка с белками, входящими в базу данных. Для выравнивания использовались параметры по умолчанию: Target database - UniProtKB, E-Threshold - 10, Matrix - Auto, Filtering - none, Gapped - yes, Hits - 250. Информацию о третичных структурах белков брали в RCSB PDB http://www.rcsb.org/pdb/home/home.do. Для белков, чья третичная структура не определена методами рентгеноструктурного анализа, осуществляли моделирование 3D-структуры по белкам-шаблонам в SWISS-MODEL https://swissmodel.expasy.org/. Выравнивание третичных структур белков проводили в RCSB PDB через онлайн-утилиту Sequence and Structure Alignment, используя алгоритм jCE (java Combination Extension) [13] с установленными по умолчанию параметрами http://www.rcsb.org/ pdb/workbench/workbench.do?action=menu. О структурном сходстве сравниваемых белков судили по таким показателям как Score, Z-score и RMSD [14]. Для объединения 3D-структур 11 фрагментов Htt в единую 3D-модель использовали Chimera 1.11.2 https://www.cgl.ucsf.edu/chimera/ Результаты и обсуждение Взятая из базы UniProt http://www.uniprot.org/ первичная структура Htt в FASTA формате, включающая 3142 АМК была условно разбита на 11 участков по ~300 АМК (142 АМК в 11 участке) в каждом (рис.1). Для каждого участка были проведены поиск белка-шаблона с известной третичной структурой по алгоритму BLAST и построение на основе шаблона 3D-модели на сервере SWISS-MODEL https://swissmodel.expasy.org/. Сгенерированные 3D-модели отдельных участков АМК цепи Htt представлены на рисунке 2.

Полученные 11 моделей были загружены в Chimera 1.11.2, где они были соединены между собой пептидными связями с образованием 3D-модели Htt. Результаты представлены в формате .pdb - файла, доступного для дальнейшего использования в любом программном обеспечении для биоинформатической работы с белками (рис.3).

>sp IP42S5B I HD H'JMAN Hunclngtin OS-Homo sapiens GK-HTT FE-1 sv-2

MATIEKIl^FESLKSFQQQQQQQQOQQGQQQSQ&SQQFPPFPFFPPFPQLPQFPFQAQF

LLPQPQPPPPPPPPPPGPAVAEEPLHRPKKELSATKKDRVNHCLTICENIVAQSVRNSPE

FQKLLGIAMLFLLCSDDAESDVRMVAEECLtKVIKAIWDSNLPRLQLELYKEIKKNGAP

RSLRAALWRFAELAñLVRPQKCRPYLVNLLPCLTRTSKRPEESVQETLAAAVPKIMASFG

MFAÍiDNEIKVLIJÍAFIAIlLKSSSPTIRRTAAGSAVSICQHSRRTQYFYSWLLMVLlGLLV

PVEDEHSTLLILGVIiTLRYLVPLLQQQVKDTSLKGSFGVTRKEMEVSPSAEQLVQVYEL TLHHTQHQDHNWTGALELLQQLERTPPPELLQTLTAVGGIGQLTAAKEESGGRSRSGSI

2 VELIAGGGSSCSPVLSRKQKGKVbLGEEEALEDDSESRSDVSSSALTASVKDEISGELAA SSGVSTPGSAGHDIITEQPRSQHTLQADSVDLASCDLTSSATDGDEEDILSHSSSQVSAV P5DPaHDLHDGTQASSPI5DSSQrTTEGPD5AVTP5DS5EIVLDGTDHQYLGLQIGQPgD EDEEATGILPDEASEAFRNSSMALQQAHLLKNMSHCRQPSDSSVDKFVLRDEAIEPGDQE NKPCRIKGDIGQSTDDD5APLVHCVRLL5ASFLI.TGGKNVLVPDRDVRV5VKALAI,SCVG

3 AAVALHPESFFSKLYKVPLDTTEYPEEQYVSDILNYIDHGDPQVRGATAILCGTLICSIL SRSRFHVGDWMGTIRTLTGNTFSLADCIPLLRKTLKDESSVTCKLACTAVIilJCVMSLCSS 5Y5ELGLQLIIDVLTLRN55YWLVRTELLETLAEIDFRLV5FLEAKAEWLHRGAJiHYTGL LKLQERVLNNWiaLLGDEDPRVRiiVAAASLIRLVPKLFYKCDQGOADPWAVARDgSSV YLKLLMHETQPPSHF5VSTITRIYRGYNLLPSITDVTMENNL5RVIAAVSHELITSTTRA

4 LTFGCCEALCLL5TAFPVCIWSLGWHCGVPPLSA5DE5RKSCTVGMATMILTLLS5AWFP J.DtSAHaDAlILAGHLUiASAPKSLRS3WA3EEEANPAAIKaEEVWPAtGDRALVPMVEa IFSHLLKVINICAHVLDDVAFGPAIKAALF5LTHPE5L5PIRRKGKEKEPGECA5VFL5F KXGSEA5AA5RQSDTSGPVTT5KS5SLGSFYHLPSYLKLHDVLKATHANYKVTLDLQN5T EKFGGFLR5ALDVLSQILELATLQDIGXCVEEII.GYLKSCFSREPMMATVCVQQLLKTI.F

5 GISLASOF!JGLSSHPSKSeGRAORI.GSSSVRPGLYHYCFMAPYIHFTQALADASLRmWO

AEQENDTSGWFDVLQKV5TQLXTNLTSVTKNRADKNAIHNHIRLFEPLVIKALKQYTTTT GVQ1QKQVLDLLAQLVQLRVMYCLLDSDQVFIGFVI.KQFEYIEVGQFRESEAIIPHIFFF LVLLSYERYHSKQIIGIPKZIQLCDGIHASGRXAVTHAIPALQPIVHDLFVLRGTHKADA GKELETQKEVWSMLLRLIQYHQVLEMFILVLQQCHKENEDKWKRLSRQIADIILPHLAK

6 aQMHIDSHEALGVtNTLFEILAPSSLRPVDMLLRSMFVIPNTMASVSIVQLMISGILAII. RVLISQSTEDIVLSRIQELSFSPYLISCTVINRLRDGDSTSTLEEHSEGKQIKKLPEETF 5RFLLQLVGILLEDIVTKQLKVEM5EQQHTFYCQELGTLLMCLIHIFK5GMFRRITAAAI RLFSSDGCGGSFYILDSLNLBARSMITIHPALVLLMCOILLLVNHIDYRWHAEVSaiPKR HSLSSTKLLSPQHSGEEEDSDLAAXLGMCireEIVRRGALILFCDYVCQNLHDSEHLTWLI

7 VNHIQDLISLSHEPPVQDFISAVHRNSAASGLFIQAIQSRCENLSTPTMLKKTLQCLEGI HLSQSGAVLXLYVDRLLCTPFRVLARMVDILACRRVEMLLAANLQSSMAQLPMEELNRIQ

VHLVXSQCmRSDSALLEGAELWRIPAEDMNAFMMNSEFNLSLLAPCLSLGMSEISGSQ KSALFEAAREVTLARVSGTVQQLPAVHHVFQPELPAEPAAYWSKLNDI,FGDAAI,YQSI.PT

8 UUWLAQYLVVVSKLPSHLHLFFEKEKDIVKFWATLEALSWHLIHEgiPLSLDLQAGLD CCCLALQLPGLWSWSSTEFVTHACSLIYCVHFILEAVAVQPGEQLLSPERRTNTPKAIS EEEEEVDPMTQNPKYITAACEMVAEMVE5LQ5VLAJ.GHKRN5GVPAFLTPLLRNIII5IA RLPLVNSYIRVPPLVWKLGWSPKPGGDFGTAFPEIPVEFLQEKEVFKEFIYRIHTLGWTS RTQFEETWATLLGVLVTQPLVMEQEESPPEEDTERTQINVLAVQAITSLVLSAMTVPVAG

9 NPAVSCLEMPRNKPLKALDTRFGRKLSIIRGIVEfiEIQAMVSKRENIAIHHLYffiAMDPV PSLSPATTGALISHEKLLLQINFERELGSMSYKLGQVSXHSVWLGNSXTFLREEEHDEEE EEEADAPAPSSPPT5PVNSRKHRAGVDIHSC5QFLLELY5RWILPSS5ARRTPAILI5EV VR5LLW5DLFIERNQFELMYVTLTELRRVHPSEDEILAQYLVPATCKAAAVLGMDKAVA EPVSRLLESTLRSSHLPSRVGALHGVLYVLECDLLDDTAKQLIPVISDYLLSHLKGIAHC

10 VNIHSQaHVLVMCATAFYLIENYPLDVGPEFSASIiaMCGVMLSGSEESTPSIIYHCALR GLERLLLSEQLSRLDAESLVRLSVDRVNVHSPHRAHAALGUILTCMYTGREKVSPGRTSD PHP&APS3ESVIVAMERV3VLFDRIRHGFPCEARWARILPQFLDDFFPPQDIMHKVIGE FLSKQQPYPQFHATWYKVFQTLHSTGQSSMVRDWVHLSLSHFTQIÍAPVAHATWSLSCFF

11 VSASTSPWVAAILPHVISRMGKLEQVDVNLFCLVATDFYRHQIEEELDRRAFQSVLEWA APGSPYHRLLTCLRNVHKVTTC

Рисунок 1. Разбивка АМК цепи Htt (Fasta формат) на 11 участков.

Использованный нами подход проливает свет на функциональную роль Htt, которая до настоящего времени не выяснена [1, 2]. На основании результатов выравнивания АМК последовательностей выявленные белки-шаблоны для каждого участка относились к различным группам по своей функциональной роли (табл.), что позволяет предположить полифункциональность Htt.. Интересно отметить, что весьма схожие результаты в отношении возможной физиологической роли отдельных сегментов полипептидной цепи Htt были получены на основе структурного выравнивания [8]. В частности, белком-шаблоном для сегмента 1-300

SWISS-MODEL https://swissmodel.expasy.org/

Рисунок 2. 3D-модели 11 участков молекулы Htt.

АМК на основании проведенного нами выравнивания АМК последовательностей и проведенного авторами упомянутой статьи структурного выравнивания были идентифицированы соответственно сигнальные белки - PDB ID 5HIU и PDB ID 3IOR, для сегмента 301-600 АМК структурный белок (PDB ID 2OF3) и сократительный белок (2ENY(A), для

v-V,

С ~

f «.» * «

Ш

¿ffb*

IMg

-ж

Рисунок 3. Сгенерированная 3В-модель Htt.

Идентичность 10%, сходство 24%, Score 769,14; Z-score 5,46; RMSD 3,04

Идентичность 3%, сходство 10%, Score 343,29; Z-score 4,07; RMSD 3,04

сегмента 601-900 АМК гидролазы PDB ГО 21АЕ и PDB ID 21В1(А). Структурные аналоги для участка цепи 901-1800 АМК в упомянутой работе не были выявлены [8]. Из возможных функциональных активностей Ш наибольший интерес представляет активность, проявляемая серин/ треониновой белковой фосфатазой 2А (РР2А) - исключительно важной фосфатазой, вовлеченной в различные аспекты работы клеток [15].

На рисунке 4 представлены результаты выравнивания АМК последовательностей и 3D-структур ТИР-белков, имеющих отношение к ише-

Сравнительная характеристика участков молекулы Htt

Рисунок 4. Структурное выравнивание TRPV1 и TRPM7 (слева) и TRPC1 и TRPV1 (справа).

мическим повреждениям нервной ткани. Экспрессия представителей субсемейства TRPV и TRPM коррелирует с индукцией апоптоза клетки, а TRPC способствует выживанию нейронов в условиях ишемического повреждения. Степени идентичности и сходства последовательностей TRPV1 и TRPM7 составили 10 % и 24 % (рис.4, слева) по отношению к 3 % и 14 % в случае TRPC1 и TRPV1 (рис.4, справа). Аналогичная закономерность установлена и при сравнении 3D-структур этих белков. Используемые при попарном выравнивании 3D-структур белков показатели, значение которых возрастает с увеличением структурного сходства сравниваемых белков (Score и Z-score), составили в первом случае 769,14 и 5,46, а во втором 343,29 и 4,07, соответственно. Для характеристики среднего расстояния между атомами аналоженных друг на друга 3D-структур белков, используется показатель root-mean-square deviation (RMSD). Чем более схожи структуры, чем плотнее они накладываются друг на друга, тем меньше величина показателя. При попарном выравнивании структур TRPV1 и TRPM7 RMSD составил 3,04, а при выравнивании TRPC1 и TRPV1 3,42. Таким образом, результаты выравнивания 3D-структур

Таблица

Номер модели Участок цепи Htt (АМК) Участок обрезанного фрагмента, доступный для моделирования Количество АМК во фрагменте Название белка-шаблона PDB ID шаблона Степень покрытия шаблона и модели (coverage) Степень идентичности шаблона и модели (seq. identity) Score Группа белка-шаблона в RSCBPDB

1 1-300 94-297 203 GTPase activator-like protein 5HIU 0,65 14,87 0,91 Signalling protein

2 301-600 309-394 85 TOG domain structure from C.elegans Zyg9 2OF3 0,21 18,75 0,31 Structural protein cell cycle

3 601-900 710-875 165 Serine/threonine-protein phosphatase 2A 65 kDa regulatory subunit A alpha isoform 2IAE 9,55 16.46 0,78 Hydrolase

4 901-1200 1157-1184 27 Ribosomal protein eL8 3J7O 0,09 25,93 0,13 Ribosome

5 1201-1500 1208-1260 52 Importin subunit beta-1 3ND2 0,17 9,8 0,24 Transport protein

6 1501-1800 1509-1598 89 Protein STU2 4U3J 0,30 8,99 0,41 Structural protein / Protein binding

7 1801-2100 2001-2044 43 DNA primase 4IM9 0,14 19,51 0,20 Transferase

8 2101-2400 2199-2263 64 Dynein heavy chain 9 2RR7 0,18 21,82 0,27 Motor protein

9 2401-2700 2440-2546 106 Hyalurononglucosaminidase 2OZN 0,32 14,74 0,44 Toxin

10 2701-3000 2714-2925 211 Putative uncharacterized protein 4XRI 0,64 11,92 0,89 Transport protein

11 3001-3142 3051-3126 75 AP-2 COMPLEX SUBUNIT ALPHA-2 2JKT 0,50 8,45 0,68 Endocytosis

выбранных представителей TRP белков свидетельствуют, что различная функциональная роль TRP-белков может быть обусловлена различиями их первичных и третичных структур.

Заключение

В настоящем исследовании с помощью методов биоинформатики охарактеризованы белки нервной ткани, вовлеченные в развитие ней-родегенеративных заболеваний - Htt и TRP-рецепторы. Для создания SD-модели Htt мы использовали оригинальный подход, основанный на генерации SD-моделей отдельных участков АМК цепи Htt и соединении их в единую SD-модель. Полученные результаты позволяют предполагать полифункциональность Htt за счет проявления различных биологических активностей отдельными доменами, в частности структурной роли, гидролазной и трансферазной активностей, участие в эндоцитозе, транспорте белков и др. Установлены существенные различия первичных и третичных структур представителей TRP-белков, участвующих в гибели (апоптозе) и выживании нейронов. Полученные результаты могут быть использованы при создании новых лекарственных средств с использованием компьютерного дизайна, способных улучшить качество жизни пациентов, страдающих от нейродегенеративных заболеваний.

Литература

1. Zoghbi HY, Orr HT. Glutamine repeats and neurodegeneration. Annual Review of Neuroscience. 2000;(23):217-47. DOI: 10.1146/annurev. neuro.23.1.217.

2. Saudou F, Humbert S. The Biology of Huntingtin. Neuron. 2016;89(5):910-26. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.003.

3. Perutz MF, Johnson T, Suzyki M. Finch JT. Glutamine repeats as polar zippers: Their possible role in inherited neurodegenerative diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1994;(91):5355-58.

4. Nagai Y, Popiel A. Conformational Changes and Aggregation of Expanded Polyglutamine Proteins as Therapeutic Targets of the Poly glutamine Diseases: Exposed p-Sheet Hypothesis. Current Pharmaceutical Design. 2008;(14):3267-79.

5. Nakamura К, Jeong SY, Uchihara Т, Anno М, Nagashima K, Nagashima Т, Ikeda S, Tsuji S, Kanazawa I. SC A17, a novel autosomal dominant cerebellar ataxia caused by an expanded polyglutamine in TATA-binding protein. Human Molecular Genetics. 2011;(10):1441-48.

6. Kim MW, Chelliah Y, Kim SW, Otwinowski Z, Bezprozvanny I. Secondary structure of Huntingtin amino-terminal region. Structure. 2009;17(9):1205-12. DOI:10.1016/j.str.2009.08.002.

7. Chaitanya K, Reddy B, Kaladhar D, Santosh G. Huntingtin protein modeling and structure alignment studies. International Journal of Pharma and Bio Sciences. 2011;2(1):B147-B152.

8. Wen J, Scoles DR, Facelli JC. Structure prediction of polyglutamine disease proteins: comparison of methods. BMC Bioinformatics. 2014;15(7):11. DOI: 1186/1471-2105-15-S7-S11.

9. Kauer JA, Gibson HE. Hot flash: TRPV channels in the brain. Trends In Neurosciences. 2009;32(4):215-24. DOI:10.1016/j.tins.2008.12.006.

10. Aarts M, Iihara K, Wei WL, Xiong ZG, Arundine M, Cerwinski W, MacDonald JF, Tymianski M. A Key Role for TRPM7 Channels in Anoxic Neuronal Death. Cell. 2003;(115):863-77

11. Ho KW, Ward NJ, Calkins DJ. TRPV1: a stress response protein in the central nervous system. American Journal of Neurodegenerative Disease. 2012;1(1):1-14

12. Selvaraj S, Watt JA, Singh BB. TRPC1 inhibits apoptotic cell degeneration induced by dopaminergic neurotoxin MPTP/MPP+. Cell Calcium. 2009;46(3):209-18. DOI: 1016/j.ceca.2009.07.008.

13. Shindyalov IN, Bourne PE. Protein structure alignment by incremental combinatorial extension (CE) of the optimal path. Protein Engineering, Design and Selection. 1998;11(9):739-47.

14. Kufareva I, Abagyan R. Methods of protein structure comparison. Methods in Molecular Biology. 2012;857:231-57. DOI:10.1007/978-1-61779-588-6_10.

15. Xu Y, Xing Y, Chen Y, Chao Y, Lin Z, Fan E, Yu JW, Strack S, Jeffrey PD, Shi Y. Structure of the protein phosphatase 2A holoenzyme. Cell. 2006;127(6):1239-51.

References

1. Zoghbi HY, Orr HT. Glutamine repeats and neurodegeneration. Annual Review of Neuroscience. 2000;(23):217-47. DOI: 10.1146/annurev. neuro.23.1.217.

2. Saudou F, Humbert S. The Biology of Huntingtin. Neuron. 2016;89(5):910-26. DOI: 10.1016/j.neuron.2016.02.003.

3. Perutz MF, Johnson T, Suzyki M. Finch JT. Glutamine repeats as polar zippers: Their possible role in inherited neurodegenerative diseases. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1994;(91):5355-58.

4. Nagai Y, Popiel A. Conformational Changes and Aggregation of Expanded Polyglutamine Proteins as Therapeutic Targets of the Poly glutamine Diseases: Exposed p-Sheet Hypothesis. Current Pharmaceutical Design. 2008;(14):3267-79.

5. Nakamura К, Jeong SY, Uchihara Т, Anno М, Nagashima K, Nagashima Т, Ikeda S, Tsuji S, Kanazawa I. SC A17, a novel autosomal dominant cerebellar ataxia caused by an expanded polyglutamine in TATA-binding protein. Human Molecular Genetics. 2011;(10):1441-48.

6. Kim MW, Chelliah Y, Kim SW, Otwinowski Z, Bezprozvanny I. Secondary structure of Huntingtin amino-terminal region. Structure. 2009;17(9):1205-12. DOI:10.1016/j.str.2009.08.002.

7. Chaitanya K, Reddy B, Kaladhar D, Santosh G. Huntingtin protein modeling and structure alignment studies. International Journal of Pharma and Bio Sciences. 2011;2(1):B147-B152.

8. Wen J, Scoles DR, Facelli JC. Structure prediction of polyglutamine disease proteins: comparison of methods. BMC Bioinformatics. 2014;15(7):11. DOI: 1186/1471-2105-15-S7-S11.

9. Kauer JA, Gibson HE. Hot flash: TRPV channels in the brain. Trends in Neurosciences. 2009;32(4):215-24. DOI:10.1016/j.tins.2008.12.006.

10. Aarts M, Iihara K, Wei WL, Xiong ZG, Arundine M, Cerwinski W, MacDonald JF, Tymianski M. A Key Role for TRPM7 Channels in Anoxic Neuronal Death. Cell. 2003;(115):863-77

11. Ho KW, Ward NJ, Calkins DJ. TRPV1: a stress response protein in the central nervous system. American Journal of Neurodegenerative Disease. 2012;1(1):1-14

12. Selvaraj S, Watt JA, Singh BB. TRPC1 inhibits apoptotic cell degeneration induced by dopaminergic neurotoxin MPTP/MPP+. Cell Calcium. 2009;46(3):209-18. DOI: 1016/j.ceca.2009.07.008.

13. Shindyalov IN, Bourne PE. Protein structure alignment by incremental combinatorial extension (CE) of the optimal path. Protein Engineering, Design and Selection.1998;11(9):739-47.

14. Kufareva I, Abagyan R. Methods of protein structure comparison. Methods in Molecular Biology.2012;857:231-57. DOI:10.1007/978-1-61779-588-6_10.

15. Xu Y, Xing Y, Chen Y, Chao Y, Lin Z, Fan E, Yu JW, Strack S, Jeffrey PD, Shi Y. Structure of the protein phosphatase 2A holoenzyme. Cell.2006;127(6):1239-51.

Сведения об авторах

Бородин Павел Евгеньевич, Амурская государственная медицинская академия, адрес: Российская Федерация, 675006, г. Благовещенск, ул. Горького 95; тел.: +7 (4162)319035; e-mail: borodin.agma@gmail.com

Карнаух Валентина Николаевна, Амурская государственная медицинская академия, адрес: Российская Федерация, 675006, г. Благовещенск, ул. Горького 95; тел.: +7 (4162)459354; e-mail v.n.karnauch@rambler.ru

Бородин Евгений Александрович, Амурская государственная медицинская академия, Российская Федерация, 675006, г. Благовещенск, ул. Горького 95; тел.: +7 (4162)319035; e-mail borodin54@mail.ru

Author information

Pavel E. Borodin, Amur State Medical Academy; Address: 95, Gorky Str., Blagoveshchensk, Russian Federation, 675006, Phone: +7 (4162)319035; e-mail borodin.agma@gmail.com

Valentina N. Karnaukh, Amur State Medical Academy; Address: 95, Gorky Str., Blagoveshchensk, Russian Federation, 675006, Phone: +7 (4162)459354; e-mail: v.n.karnauch@rambler.ru

Evgeny A. Borodin, Amur State Medical Academy; Address: 95, Gorky Str., Blagoveshchensk, Russian Federation, 675006, Phone: +7 (4162)319035; e-mail Borodin54@mail.ru

© МАЙЛЯН Э. А.

УДК 618.173:616.71-007.234]+615.356:575 Б01: 10.20333/2500136-2017-6-98-103

АССОЦИАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ LRP5 И ^-6 С ПОСТМЕНОПАУЗАЛЬНЫМ ОСТЕОПОРОЗОМ

Э. А. Майлян

Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького, Донецк 283003, Украина

Цель исследования. Изучить ассоциации полиморфизмов ге3736228, «4988321 гена 1ЯР5 и «1800795 гена ¡1-6 с развитием остеопороза и остеопении в различных участках скелета у женщин в постменопаузальном возрасте.

Материал и методы. Обследованы 483 женщины в постменопаузальный период в возрасте от 38 до 87 лет (61,0±0,50 лет). Длительность постменопаузального периода у женщин была в пределах от 1 года до 40 лет при среднем показателе 12,0±0,49 лет. Остеоденситометрия выполнялась методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии в зоне поясничных позвонков L1-L4 (п=483), проксимального отдела левой бедренной кости (п=480), шейки левого бедра (п=384), а также дистального отдела предплечья недоминантной руки (п=96). Полиморфизмы «3736228, «4988321 гена 1ЯР5 и «1800795 гена ¡1-6 изучали методом ПЦР в режиме реального времени.

Результаты. Установлено, что среди женщин, имеющих остеопороз поясничных позвонков L1-L4, проксимального отдела левой бедренной кости увеличена частота регистрации генотипа СТ и аллеля Т полиморфизма «3736228, генотипа GA и аллеля А полиморфизма «4988321 гена 1ЯР5 (р<0,05). С остеопорозом дистального отдела костей предплечья недоминантной руки обнаружена ассоциация аллеля Т полиморфизма «3736228, генотипа GA полиморфизма «4988321 (р<0,05). Следует отметить, что для полиморфизма «1800795 гена ¡1-6 не выявлено ассоциаций с остеопорозом поясничных позвонков L1-L4, проксимального отдела левой бедренной кости и дистального отдела предплечья (р>0,05). Вместе с тем установлено, что генотип GG и аллель G полиморфизма «1800795 гена ¡1-6 являются факторами риска развития остеопороза шейки левого бедра (р<0,05).

Заключение. Полученные данные свидетельствуют о важной роли полиморфизмов «3736228, «4988321 гена 1ЯР5 и «1800795 гена ¡1-6 в формировании постменопаузального остеопороза и могут быть использованы для разработки прогностических критериев с целью выявления предрасположенности к заболеванию, повышения эффективности лечебно-профилактических мероприятий. Ключевые слова: ген 1ЯР5, ген ¡1-6, полиморфизмы, остеопороз, женщины, постменопауза.

Для цитирования: Майлян ЭА. Ассоциации отдельных полиморфизмов генов 1ЯР5 и ¡1-6 с постменопаузальным остеопорозом. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 98-103. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-98-103

ASSOCIATIONS OF SEPARATE POLYMORPHISMS OF LRP5 AND IL-6 GENES WITH POSTMENOPAUSAL OSTEOPOROSIS

E. A. Maylyan

Donetsk National Medical University named after M. Gorky, Donetsk 283003, Ukraine

The aim of the research. To study the association of the rs3736228, rs4988321 polymorphisms of the gene LRP5 and rs1800795 of the IL-6 gene with the development of osteoporosis and osteopenia in various parts of the skeleton in postmenopausal women.

Material and methods. 483 women were examined in the postmenopausal period at the age from 38 to 87 years old (61.0 ± 0.50 years old). The duration of the postmenopausal period in women was in the range from 1 year to 40 years with an average of 12.0 ± 0.49 years. Osteodensitometry was performed by the method of dual-energy x-ray absorptiometry in the zone of the lumbar vertebrae L1-L4 (n = 483), the proximal left femur (n = 480), the left femoral neck (n = 384), and the distal forearm of the nondominant hand (n = 96 ). The polymorphisms rs3736228, rs4988321 of the gene LRP5 and rs1800795 of the IL-6 gene were studied by real-time PCR. Results. It was found that among women with osteoporosis of lumbar vertebrae L1-L4, the proximal part of the left femur, the frequency of registration of the CT genotype and the T allele of polymorphism rs3736228, genotype GA and allele A of polymorphism rs4988321 of the LRP5 gene (p0.05) was increased. At the same time, it was established that the GG genotype and the G allele of polymorphism rs1800795 of the IL-6 gene are risk factors for the development of left hip osteoporosis.

The conclusion. The obtained data proved important role of polymorphisms rs3736228, rs4988321 of gene LRP5 and rs1800795 of IL-6 gene in the formation of postmenopausal osteoporosis and can be used for developing prognostic criteria with the purpose to reveal predisposition to the disease, increasing the effectiveness of therapeutic and prophylactic activity.

Key words: LRP5 gene, IL-6 gene, polymorphisms, osteoporosis, women, postmenopause.

Citation: Maylyan EA. Associations of separate polymorphisms of LRP5 and IL-6 genes with postmenopausal osteoporosis. Siberian Medical Review. 2017;(6): 98-103. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-98-103

Введение

Остеопороз - широко распространенное хроническое прогрессирующее метаболическое системное заболевание скелета, которое характеризуется снижением минеральной плотности и нарушением микроархитектоники костной ткани, вследствие чего снижается ее прочность и повышается риск переломов [1]. Известно, что в этиопатогенезе остеопороза роль генетических факторов достигает 60-80 % [2, 3]. Поэтому поиск генетических предикторов заболевания является важным компонентом в совершенствовании первичной профилактики постменопаузального остеопороза.

Учитывая важную роль в регуляции остеогенеза и ремо-делирования костной ткани канонического Wnt-сигнального пути [4] и иммунных факторов [5], гены ЬЯР5 и ¡Ь-6 по праву относят генам кандидатам постменопаузального остеопоро-за. Следует отметить, что выполненные к настоящему времени исследования о роли полиморфизмов вышеуказанных генов в развитии остеопороза демонстрируют противоречивость полученных результатов [6-16], а в странах СНГ внимание данной проблеме практически не уделялось.

Цель исследования - изучение ассоциации полиморфизмов ге3736228, ге4988321 гена ЬЯР5 и ге1800795 гена ¡1-6 с

развитием постменопаузального остеопороза и остеопении в зоне поясничных позвонков L1-L4, проксимального отдела левой бедренной кости, шейки левого бедра, а также дистального отдела предплечья недоминантной руки.

Материал и методы

Обследовано 483 женщины в постменопаузальном возрасте. Возраст обследованных лиц составил от 38 до 87 лет (61,0±0,50 лет), а средняя длительность постменопаузального периода равнялась 12,0±0,49 лет при максимальном ее значении 40 лет. На момент обследования женщины имели стойкое отсутствие менструаций как минимум в течение одного года. Для выделения ДНК из периферической крови и определения полиморфизмов rs3736228, rs4988321 гена LRP5 и rs1800795 гена IL-6 использовались коммерческие наборы производства «ДНК-Технология» (Москва, РФ). Учет поли-меразной цепной реакции производился на амплификаторе ДТ-96 («ДНК-Технология», Москва, РФ).

Минеральная плотность костной ткани измерялась при помощи денситометров «Discovery W QDR Series X-Ray Bone Densitometer» (HOLOGIC Inc., США) и «Prodigy» (GE Medical Systems LUNAR, США) методом двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии на уровне поясничных позвонков L1-L4, проксимального отдела левой бедренной кости, в том числе зоны шейки бедра, а также дистального отдела костей предплечья недоминантной руки. На основании результатов

остеоденситометрии по каждому участку скелета все женщины делились на 3 группы исходя из значений Т-показателя - с остеопорозом, с остеопенией и здоровые. Женщины со значениями Т-показателя до -1,0 стандартных отклонений от пиковой костной массы были отнесены к группе здоровых. Пациенты с более низкими его уровнями составили группы с остеопенией (ниже -1,0 до -2,5 стандартных отклонений) и остеопорозом (-2,5 стандартных отклонений и ниже).

Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью программ «MedStat» и «STATISTICA for Windows 6.0» (StatSoft, Inc.). Для оценки соответствия распределения данных молекулярно-генетического тестирования закону Hardy-Weinberg использовался критерий х2. Достоверность различий в распределении генотипов и аллелей между группами оценивали при помощи х2 (анализ таблиц сопряженности - таблицы kxm) и методом углового преобразования Фишера с учетом поправки Йейтса. Степень ассоциации генотипа и аллелей с остеопенией и остеопорозом оценивалась по величине отношения шансов (OR) с учетом 95 % доверительного интервала (95 % CI). Статистически значимыми отличия считались при р<0,05.

Результаты и обсуждение

Выполненный статистический анализ полученных результатов показал, что распределение генотипов полиморфизмов rs3736228, rs4988321 гена LRP5 и rs1800795 гена IL-6 среди

Генотипы и аллели Распределение генотипов и аллелей среди женщин в группах: Р между группами OR

группа 1, остеопороз группа 2, остеопения группа 3, здоровые P

полиморфизм rs3736228 гена LRP5

СС, n

CT, n

TT, n (%) 4 (3,2) 3 (1,8) 3 (1,6) - -

С, n

Т, n

полиморфизм rs4988321 гена LRP5

GG, n

GA, n

AA, n (%) 0 (0,0) 1 (0,6) 0 (0,0) - -

G, n

A, n

полиморфизм rs1800795 гена IL-6

GG, n (%) 25 (20,0) 41 (23,8) 40 (21,5) 0,301 - -

GC, n (%) 66 (52,8) 96 (55,8) 90 (48,4) - -

CC, n (%) 34 (27,2) 35 (20,4) 56 (30,1) - -

G, n (%) 116 (46,4) 178 (51,7) 170 (45,7) 0,226 - -

C, n (%) 134 (53,6) 166 (48,3) 202 (54,3) - -

Таблица 1

Частота генотипов и аллелей полиморфизмов П3736228, п4988321 гена ЬКР5 и п1800795 гена 11-6 в постменопаузальный период у здоровых женщин и у женщин с остеопенией и остеопорозом на уровне поясничных позвонков И-Ь4

тального отдела предплечья (табл. 2). Наряду с этим, было обнаружено, что по сравнению с контрольной группой среди больных остеопорозом костей предплечья чаще выявлялись обладатели аллеля Т и реже - аллеля С полиморфизма rs3736228 (р=0,042). Кроме того, при сравнении лиц, имеющих остеопороз, с остальными женщинами (здоровые и с остеопенией) установлено, что при остеопорозе костей предплечья была повышена регистрация генотипа GA полиморфизма rs4988321 (р=0,047), тогда как частота генотипа GG, наоборот, была снижена (р=0,047).

Анализ частот изученных генетических маркеров в зависимости от состояния проксимального отдела левой бедренной кости женщин (табл. 3) также позволил выявить ассоциации остеопоротических изменений данного участка скелета с генотипами и аллелями полиморфизмов rs3736228 (р=0,008 и р=0,001 соответственно), rs4988321 (р=0,003 и р=0,001 соответственно) гена LRP5, но не rs1800795 гена IL-6 (p>0,05). По сравнению с контрольной группой среди женщин с остеопо-розом проксимального отдела левого бедра было обнаружено повышенное количество лиц с генотипом СТ (р=0,022) и аллелем Т (p=0,002) полиморфизма rs3736228, генотипом GA (р=0,002) и аллелем А (p=0,004) полиморфизма rs4988321.

Следует отметить, что распределение полиморфных вариантов гена LRP5 среди здоровых женщин и пациентов с остеопорозом и остеопенией шейки левого бедра не имело

Таблица 2

Частота генотипов и аллелей полиморфизмов rs3736228, rs4988321 гена LRP5 и rs1800795 гена IL-6 в постменопаузальный период у здоровых женщин и у женщин с остеопенией и остеопорозом на уровне дистального отдела предплечья

обследованных женщин соответствовало закону Нап!у-Weinberg (р>0,05). Удельный вес лиц, имеющих генотипы СС, СТ и ТТ полиморфизма ге3736228, составил соответственно 72,9 %, 25,0 % и 2,1 %, а женщин с генотипами ОС, ОА и АА полиморфизма ге4988321 - соответственно 87,2 %, 12,6 % и 0,2 %. Генотипы ОС, ОС и СС полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6 регистрировались соответственно у 21,9 %, 52,2 % и 25,9 % женщин.

В таблице 1 представлены данные молекулярно-генетиче-ских исследований женщин в зависимости от результатов остеоденситометрии поясничных позвонков L1-L4, свидетельствующие о существенных различиях в распределении генотипов и аллелей полиморфизма ге3736228 (р=0,018 и р=0,004 соответственно), аллелей полиморфизма ге4988321 (р=0,032). При этом наличие у женщин остеопороза поясничных позвонков L1-L4 сочеталось с повышенной встречаемостью генотипа СТ (р=0,003) и аллеля Т (р=0,002) полиморфизма ге3736228 гена ЬЯР5. Кроме того, в отличие от контрольной группы при остеопорозе чаще выявлялись генотип ОА (р=0,012) и аллель А (р=0,015) полиморфизма ге4988321. Следует отметить, что полиморфизм ге1800795 гена ¡Ь-6 не имел ассоциаций с остеопоротическими изменениями поясничных позвонков L1-L4 у обследованных женщин (р>0,05).

Не было установлено ассоциаций (р>0,05) полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6 и с результатами денситометрии дис-

Генотипы и аллели Распределение генотипов и аллелей среди женщин в группах: Р между группами OR

группа 1, остеопороз группа 2, остеопения группа 3, здоровые P

полиморфизм rs3736228 гена LRP5

СС, n (%) 15 (4б,9) 20 (52,б) 19 (73,1) 0,255 - -

CT, n (%) 14 (43,7) 15 (39,5) 7 (2б,9) - -

TT, n (%) 3 (9,4) 3 (7,9) 0 (0,0) - -

С, n

Т, n

полиморфизм rs4988321 гена LRP5

GG, n

GA, n

AA, n (%) 0 (0,0) 0 (0,0) 0 (0,0) - -

G, n (%) 55 (85,9) 75 (98,7) 47 (90,4) 0,017 - -

A, n (%) 9 (14,1) 1 (1,3) 5 (9,б) - -

полиморфизм rs1800795 гена IL-6

GG, n (%) б (18,7) 9 (23,7) 8 (30,8) 0,245 - -

GC, n (%) 19 (59,4) 15 (39,5) 8 (30,8) - -

CC, n (%) 7 (21,9) 14 (3б,8) 10 (38,4) - -

G, n (%) 31 (48,4) 33 (43,4) 24 (4б,2) 0,837 - -

C, n (%) 33 (51,б) 43 (5б,б) 28 (53,8) - -

Таблица 3

Частота генотипов и аллелей полиморфизмов rs3736228, rs4988321 гена LRP5 и rs1800795 гена IL-6 в постменопаузальный период у здоровых женщин и у женщин с остеопенией и остеопорозом на уровне всего проксимального отдела левой бедренной

кости

Генотипы и аллели Распределение генотипов и аплелей среди женщин в группах: Р между группами OR

группа 1, остеопороз группа 2, остеопения группа 3, здоровые P

полиморфизм rs3736228 гена LRP5

СС, n

CT, n

TT, n (%) 3 (6,8) 4 (2,1) 3 (1,2) - -

С, n

Т, n

полиморфизм rs4988321 гена LRP5

GG, n

GA, n

AA, n (%) 0 (0,0) 1 (0,5) 0 (0,0) - -

G, n

A, n

полиморфизм rs1800795 гена IL-6

GG, n (%) 11 (25,0) 40 (20,7) 55 (22,6) 0,950 - -

GC, n (%) 22 (50,0) 104 (53,9) 123 (50,6) - -

CC, n (%) 11 (25,0) 49 (25,4) 65 (26,8) - -

G, n (%) 44 (50,0) 184 (47,7) 233 (47,9) 0,924 - -

C, n (%) 44 (50,0) 202 (52,3) 253 (52,1) - -

статистически значимых различий (табл. 4). Вместе с тем, различия были существенны для частот генотипов (р=0,045) и аллелей (р=0,032) полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6. У женщин с остеопорозом шейки левого бедра чаще, чем у здоровых лиц регистрировались генотип ОС (р=0,035) и аллель О (р=0,040), реже - аллель С (р=0,040) вышеуказанного полиморфизма.

Полученные в исследовании данные согласуются с результатами большинства других исследований. Так, в двух выполненных мета-анализах показано, что обладатели генотипа ОО полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6 отличаются сниженными значениями минеральной плотности шейки бедра, но не поясничных позвонков [11, 14]. Вместе с тем следует отметить, что в отдельных работах при обследовании женщин в постменопаузу была обнаружена связь генотипа ОО полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6 со снижением минеральной плотности не только шейки бедра, но и поясничных позвонков [8].

Роль полиморфизма ге3736228 гена ЬЯР5 в патологии костной системы, выявленная в нашем исследовании, была установлена и другими исследователями [6, 7, 13, 15, 16], которые показали, что при генотипе СС значения минеральной плотности кости выше, чем при генотипах СТ и ТТ вышеуказан-

ного полиморфизма, а аллель Т и генотип ТТ повышают риск постменопаузального остеопороза и низкоэнергетических переломов. Наряду с этим, необходимо указать, что в некоторых работах не удалось подтвердить значение вышеуказанного полиморфизма в развитии остеопороза у женщин в постменопаузу [10, 12].

Установленные нами ассоциации генотипа GA полиморфизма rs4988321 гена LRP5 с остеопорозом согласуется с данными, свидетельствующими о более высоких значениях минеральной плотности скелета у женщин при генотипе GG, чем при генотипах GA и AA [9, 16]. Однако в работе, выполненной в Тунисе и включившей результаты обследования 566 женщин в постменопаузальном возрасте (средний возраст 59,5±7,7 лет), роли полиморфизма rs4988321 установлено не было [13].

Следует обратить внимание на имеющиеся разногласия полученных в различных исследованиях результатов изучения роли полиморфизмов rs3736228, rs4988321 и rs1800795 в формировании остеопоротических изменений костной ткани у женщин в постменопаузу. Противоречивость сделанных различными авторами выводов может быть обусловлена многофакторной природой этиопатогенеза остео-пороза, влиянием на костную систему ряда других, не всегда

Таблица 4

Частота генотипов и аллелей полиморфизмов rs3736228, rs4988321 гена LRP5 и rs1800795 гена IL-6 в постменопаузальный период у здоровых женщин и у женщин с остеопенией и остеопорозом на уровне шейки левого бедра

Генотипы и аллели Распределение генотипов и аллелей среди женщин в группах: Р между группами OR

группа 1, остеопороз группа 2, остеопения группа 3, здоровые P

полиморфизм rs3736228 гена LRP5

СС, n (%) 30 (б9,8) 158 (7б,0) 107 (80,5) 0,091 - -

CT, n (%) 11 (25,б) 48 (23,1) 2б (19,5) - -

TT, n (%) 2 (4,б) 2 (0,9) 0 (0,0) - -

С, n (%) 71 (82,б) 3б4 (87,5) 240 (90,2) 0,15б - -

T, n (%) 15 (17,4) 52 (12,5) 2б (9,8) - -

полиморфизм rs4988321 гена LRP5

GG, n (%) 35 (81,4) 179 (8б,0) 123 (92,5) 0,230 - -

GA, n (%) 8 (18,б) 28 (13,5) 10 (7,5) - -

AA, n (%) 0 (0,0) 1 (0,5) 0 (0,0) - -

G, n (%) 78 (90,7) 38б (92,8) 25б (9б,2) 0,089 - -

A, n (%) 8 (9,3) 30 (7,2) 10 (3,8) - -

полиморфизм rs1800795 гена IL-6

GG, n

GC, n (%) 19 (44,2) 11б (55,8) 72 (54,1) - -

CC, n (%) 7 (1б,3) 54 (2б,0) 33 (24,8) - -

G, n

C, n

учитываемых факторов, которые способны ослаблять или усиливать генетическую детерминированность заболевания (особенности образа жизни и питания, экологические условия проживания и работы, степень ультрафиолетового облучения и т.д.), а также нивелирующим или, наоборот, потенцирующим действием других генетических систем [2-4].

Заключение

Таким образом, установлено, что с развитием у женщин в постменопаузу остеопороза поясничных позвонков L1-L4 и проксимального отдела левой бедренной кости ассоциируются (р<0,05) генотип СТ и аллель Т полиморфизма ге3736228, генотип ОА и аллель А полиморфизма ге4988321 гена ЬЯР5. Увеличенный риск остеопороза дистального отдела костей предплечья недоминантной руки характерен для женщин, имеющих аллель Т полиморфизма ге3736228 и генотип ОА полиморфизма ге4988321 (р<0,05). Наличие генотипа ОО и аллеля О полиморфизма ге1800795 гена ¡Ь-6 является фактором риска остеопороза шейки левого бедра (р<0,05). Полученные данные могут быть использованы для разработки критериев выявления предрасположенности к развитию остеопороза у женщин постменопаузального возраста.

Литература

1. Поворознюк ВВ, Резниченко НА, Майлян ЭА. Регуляция

эстрогенами ремоделирования костной ткани. Репродуктивная эндокринология. 2014;(1):14-18.

2. Хусаинова РИ, Хуснутдинова ЭК. Mолекyлярно-генети-ческие основы остеопороза. Биомика. 2014;6(1):24-51.

3. Urano T, Inoue S. Genetics of osteoporosis. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2014;452(2):287-93. DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.07.141.

4. Mайлян ЭА. Myльтифакторность этиопатогенеза остеопороза и роль генов канонического WNT-сигнального пути. Остеопороз и остеопатии. 2015;(2):15-19.

5. Поворознюк ВВ, Резниченко НА, Mайлян ЭА. Иммунологические аспекты постменопаузального остеопороза. Боль. Суставы. Позвоночник. 2013;(3):21-6.

6. Canto-Cetina T, Polanco Reyes L, González Herrera L, Rojano-Mejía D, Coral-Vázquez RM, Coronel A, Canto P. Polymorphism of LRP5, but not of TNFRSF11B, is associated with a decrease in bone mineral density in postmenopausal Maya-Mestizo women. American Journal of Human Biology. 2013;25(6):713-18. DOI: 10.1002/ajhb.22464.

7. Chubachi S, Nakamura H, Sasaki M, Haraguchi M, Miyazaki M, Takahashi S, Tanaka K, Funatsu Y, Asano K, Betsuyaku T. Polymorphism of LRP5 gene and emphysema severity are associated with osteoporosis in Japanese patients with or at risk for COPD. Respirology. 2015;20(2):286-95. DOI: 10.1111/resp.12429.

8. Czerny B, Kaminski A, Kurzawski M, Kotrych D, Safranow K, Dziedziejko V, Bohatyrewicz A, Pawlik A. The association of IL-lbeta, IL-2, and IL-6 gene polymorphisms with bone mineral density and osteoporosis in postmenopausal women. European Journal of Obstetrics, Gynecology and Reproductive Biology. 2010;149(1):82-5. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2009.12.010.

9. Lauretani F, Cepollaro C, Bandinelli S, Cherubini A, Gozzini A, Masi L, Falchetti A, Del Monte F, Carbonell-Sala S, Marini F, Tanini A, Corsi AM, Ceda GP, Brandi ML, Ferrucci L. LRP5 gene polymorphism and cortical bone. Aging Clinical And Experimental Research. 2010;22(4):281-88.

10. Méndez JP, Rojano-Mejía D, Coral-Vázquez RM, Coronel A, Pedraza J, Casas MJ, Soriano R, García-García E, Vilchis F, Canto P. Impact of genetic variants of IL-6, IL6R, LRP5, ESR1 and SP7 genes on bone mineral density in postmenopausal Mexican-Mestizo women with obesity. Gene. 2013;528(2):216-20. DOI: 10.1016/j.gene.2013.07.008.

11. Ni Y, Li H, Zhang Y, Zhang H, Pan Y, Ma J, Wang L. Association of IL-6 G-174C polymorphism with bone mineral density. Journal of Bone and Mineral Metabolism. 2014;32(2):167-73. DOI: 10.1007/s00774-013-0477-2.

12. Peng J, Lu Y, Liu YJ, Zhan YL. Association of LRP5 Ala1330Val polymorphism with fracture risk: a meta-analysis. Genetics and Molecular Research. 2016;15(1):1-8. DOI: 10.4238/ gmr.15017552.

13. Sassi R, Sahli H, Souissi C, El Mahmoudi H, Zouari B, Ben Ammar ElGaaied A, Sellami S, Ferrari SL. Association of LRP5 genotypes with osteoporosis in Tunisian postmenopausal women. BMC Musculoskeletal Disorders. 2014;(15):144. DOI: 10.1186/1471-2474-15-144.

14. Wang Z, Yang Y, He M, Wang R, Ma J, Zhang Y, Zhao L, Yu K. Association between interleukin-6 gene polymorphisms and bone mineral density: a meta-analysis. Genetic Testing and Molecular Biomarkers. 2013;17(12):898-909. DOI: 10.1089/ gtmb.2013.0223.

15. Xu GY, Qiu Y, Mao HJ. Common polymorphism in the LRP5 gene may increase the risk of bone fracture and osteoporosis. BioMedResearch International. 2014;(2014):290531. DOI: 10.1155/2014/290531.

16. Yi J, Cai Y, Yao Z, Lin J. Genetic Analysis of the Relationship between Bone Mineral Density and Low-Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 5 Gene Polymorphisms. PLoS One. 2013;8(12):e85052. DOI: 10.1371/journal.pone.0085052.

References

1. Povoroznyuk VV, Reznichenko NA, Maylyan EA. Estrogen-associated regulation of the bone tissue remodeling. Reproductive Endocrinology. 2014;

2. Husainova RI, Husnutdinova EK. Molecular-genetic basis of osteoporosis. Biomics. 2014;6

3. Urano T, Inoue S. Genetics of osteoporosis. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2014;452(2):287-93. DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.07.141.

4. Maylyan EA. Multifactorial nature of osteoporosis etiopa-thogenesis and role of canonic of WNT-signaling pathway genes. Osteoporosis and Osteopathy. 2015;

5. Povoroznyuk VV, Reznichenko NA, Maylyan EA. Immu-nologic aspects of postmenopausal osteoporosis. Pain. Joints. Spine. 2013;

6. Canto-Cetina T, Polanco Reyes L, González Herrera L, Rojano-Mejía D, Coral-Vázquez RM, Coronel A, Canto P. Polymorphism of LRP5, but not of TNFRSF11B, is associated with a decrease in

bone mineral density in postmenopausal Maya-Mestizo women. American Journal of Human Biology. 2013;25(6):713-18. DOI: 10.1002/ajhb.22464.

7. Chubachi S, Nakamura H, Sasaki M, Haraguchi M, Miyazaki M, Takahashi S, Tanaka K, Funatsu Y, Asano K, Betsuyaku T. Polymorphism of LRP5 gene and emphysema severity are associated with osteoporosis in Japanese patients with or at risk for COPD. Respirology. 2015;20(2):286-95. DOI: 10.1111/resp.12429.

8. Czerny B, Kaminski A, Kurzawski M, Kotrych D, Safranow K, Dziedziejko V, Bohatyrewicz A, Pawlik A. The association of IL-1beta, IL-2, and IL-6 gene polymorphisms with bone mineral density and osteoporosis in postmenopausal women. European Journal of Obstetrics, Gynecology and Reproductive Biology. 2010;149(1):82-5. DOI: 10.1016/j.ejogrb.2009.12.010.

9. Lauretani F, Cepollaro C, Bandinelli S, Cherubini A, Gozzini A, Masi L, Falchetti A, Del Monte F, Carbonell-Sala S, Marini F, Tanini A, Corsi AM, Ceda GP, Brandi ML, Ferrucci L. LRP5 gene polymorphism and cortical bone. Aging Clinical And Experimental Research. 2010;22(4):281-88.

10. Méndez JP, Rojano-Mejía D, Coral-Vázquez RM, Coronel A, Pedraza J, Casas MJ, Soriano R, García-García E, Vilchis F, Canto P. Impact of genetic variants of IL-6, IL6R, LRP5, ESR1 and SP7 genes on bone mineral density in postmenopausal Mexican-Mestizo women with obesity. Gene. 2013;528(2):216-20. DOI: 10.1016/j.gene.2013.07.008.

11. Ni Y, Li H, Zhang Y, Zhang H, Pan Y, Ma J, Wang L. Association of IL-6 G-174C polymorphism with bone mineral density. Journal of Bone and Mineral Metabolism. 2014;32(2):167-73. DOI: 10.1007/s00774-013-0477-2.

12. Peng J, Lu Y, Liu YJ, Zhan YL. Association of LRP5 Ala1330Val polymorphism with fracture risk: a meta-analysis. Genetics and Molecular Research. 2016;15(1):1-8. DOI: 10.4238/ gmr.15017552.

13. Sassi R, Sahli H, Souissi C, El Mahmoudi H, Zouari B, Ben Ammar ElGaaied A, Sellami S, Ferrari SL. Association of LRP5 genotypes with osteoporosis in Tunisian postmenopausal women. BMC Musculoskeletal Disorders. 2014;(15):144. DOI: 10.1186/1471-2474-15-144.

14. Wang Z, Yang Y, He M, Wang R, Ma J, Zhang Y, Zhao L, Yu K. Association between interleukin-6 gene polymorphisms and bone mineral density: a meta-analysis. Genetic Testing and Molecular Biomarkers. 2013;17(12):898-909. DOI: 10.1089/ gtmb.2013.0223.

15. Xu GY, Qiu Y, Mao HJ. Common polymorphism in the LRP5 gene may increase the risk of bone fracture and osteoporosis. BioMed Research International. 2014;(2014):290531. DOI: 10.1155/2014/290531.

16. Yi J, Cai Y, Yao Z, Lin J. Genetic Analysis of the Relationship between Bone Mineral Density and Low-Density Lipoprotein Receptor-Related Protein 5 Gene Polymorphisms. PLoS One. 2013;8(12):e85052. DOI: 10.1371/journal.pone.0085052.

Сведения об авторах

Майлян Эдуард Апетнакович, Донецкий национальный медицинский университет им. М. Горького; адрес: Украина, 283003, г. Донецк, пр. Ильича, д. 16; тел.: +7 (903) 6603738; e-mail: mea095@yandex.ru

Author information

Edward A. Maylyan, Donetsk National Medical University named after M. Gorky; Address: 16, Illicha Ave., Donetsk, Ukraine, 283003; Phone: +7 (903) 6603738; e-mail: mea095@yandex.ru

Практическая медицина / Problems of practical health care

© ШИМАНСКИЙ В. Н., ШЕВЧЕНКО К. В., ТАНЯШИН С. В., ШУЛЬГИНА А. А., ПОШАТАЕВ В. К., ОДАМАНОВ Д. А., КАРНАУХОВ В. В. УДК 616.8

DOI: 10.20333/2500136-2017-6-104-109

ПОСЛЕОПЕРАЦИОННЫЕ ИСХОДЫ ФУНКЦИИ ЛИЦЕВОГО НЕРВА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ТОПОГРАФИИ НЕВРИНОМЫ СЛУХОВОГО НЕРВА

В. Н. Шиманский, К. В. Шевченко, С. В. Таняшин, А. А. Шульгина, В. К. Пошатаев, Д. А. Одаманов, В. В. Карнаухов

Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко, Москва 125047, Российская Федерация

Цель исследования. Целью исследования стала оценка влияния топографо-анатомических особенностей неврином слухового нерва на функциональное состояние лицевого нерва в послеоперационном периоде.

Материал и методы. Проведен анализ серии из 186 пациентов с невриномами слухового нерва. Все пациенты оперированы в Институте нейрохирургии в период с января 2012 года по январь 2017 года. Во время всех операций применялся нейрофизиологический мониторинг лицевого нерва. Проведена оценка топографии опухоли по данным предоперационных магнитно-резонансных томографии, а именно: глубина распространения невриномы во внутренний слуховой проход, преимущественное распространение опухоли оральный, либо каудальный рост относительно нормальной оси расположения лицевого нерва (оральное или каудаль-ное), а также размер опухоли. Проведен корреляционный анализ между нейровизуализационными данными и послеоперационным функциональным состоянием лицевого нерва.

Результаты. Функция лицевого нерва в послеоперационном периоде не зависела от глубины распространения опухоли в канал внутреннего слухового прохода. Выявлена статистически значимая зависимость преимущественного роста опухоли относительно канала внутреннего слухового прохода (г = 0,19, р = 0,0007). Лучший исход отмечался при более каудальном росте опухоли. Установлена прямая зависимость функции лицевого нерва от размера опухоли.

Заключение. Результаты данного исследования позволят ожидать лучший результат операции у пациентов с невриномами слухового нерва, которые имеют преимущественно каудальное распространение относительно канала внутреннего слухового прохода.

Ключевые слова: невринома слухового нерва, канал внутреннего слухового прохода, функция лицевого нерва, топография опухоли, оральный рост, каудальный рост, тотальное удаление.

Для цитирования: Шиманский ВН, Шевченко КВ, Таняшин СВ, Шульгина АА, Пошатаев ВК, Одаманов ДА, Карнаухов ВВ. Послеоперационные исходы функции лицевого нерва в зависимости от топографии невриномы слухового нерва. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 104-109. Б01: 10.20333/2500136-2017-6-104-109

POSTOPERATIVE OUTPUTS IN FUNCTION OF THE FACIAL NERVE DEPENDING ON TOPOGRAPHY OF AUDITORY NERVE NEURINOMA

V. N. Shimansky, K. V. Shevchenko, S. V. Tanyashin, A. A. Shulgina, V. K. Poshataev, D. A. Odamanov, V. V. Karnaukhov Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery

The aim of the research. To evaluate the effect of topographic and anatomical features of the neurinoma of the auditory nerve on the functional state of the facial nerve in the postoperative period.

Material and methods. A series of 186 patients with auditory nerve neurinomas was analyzed. All patients were operated at the Institute of Neurosurgery from January 2012 to January 2017. During all operations, neurophysiological monitoring of the facial nerve was used. The tumor topography was assessed according to the preoperative magnetic resonance imaging data, namely: the depth of neurinoma transmission to the internal auditory meatus, is the predominant spread of the tumor oral, or caudal growth with respect to the normal axis of the facial nerve (oral or caudal), and tumor size. A correlation analysis was performed between neuroimaging data and the postoperative functional state of the facial nerve.

Results. The function of the facial nerve in the postoperative period did not depend on the depth of the tumor in the canal of the internal auditory canal. A statistically significant dependence of the primary growth of the tumor relative to the canal of the internal auditory canal (r = 0.19, p = 0.0007) was revealed. The best outcome was observed with more caudal growth of the tumor. Direct dependence of the function of the facial nerve on the size of the tumor was established.

The conclusion. The results of this study will allow to expect the best result of the operation in patients with acoustic neurinomas that are predominantly caudal in relation to the internal auditory canal.

Key words: neurinoma of the auditory nerve, internal auditory canal, facial nerve function, tumor topography, oral growth, caudal growth, total removal. Citation: Shimansky VN, Shevchenko KV, Tanyashin SV, Shulgina AA, Poshataev VK, Odamanov DA, Karnaukhov VV. Postoperative outputs in function of the facial nerve depending on topography of auditory nerve neurinoma. Siberian Medical Review. 2017;(6): 104-109. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-104-109

Введение

Невринома слухового нерва (она же вестибулярная шваннома) (НСН) - доброкачественная опухоль, развивающаяся из леммо-цитов верхней вестибулярной порции вестибулокохлеарного нерва в месте перехода центрального миелина в периферический

(зона ОЬегеЫвт-КЫкЬ). Еще в первой половине 20-го века хирургия НСН характеризовалась высокой летальностью (более 30 %) и большим процентом инвалидизации. Наиболее частыми осложнениями были нарушения функции черепных нервов и ствола мозга. С развитием микрохирургической техники и накоплением

хирургического опыта данные показатели значительно улучшились, летальность приблизилась к нулевой отметке, а основной целью лечения стало сохранение качества жизни при тотальном удалении опухоли [1-13].

Наиболее значимым для пациента осложнением после удаления НСН сегодня становится парез лицевого нерва. Лицевой нерв анатомически располагается наиболее близко к вестибулокохлеарно-му как в интраканаликулярной его части, так и интракраниально. Увеличение объема опухоли приводит к значительному воздействию на лицевой нерв, изменению его топографии, а в далеко зашедших стадиях разрушению структуры нерва и превращению его волокон в тонкие пленки. В то же время двигательные волокна имеют достаточно высокую резистентность к компрессии со стороны опухоли, и в 95 % случаев сохраняют свою функцию в течение длительного времени. Это объясняет тот факт, что при НСН клинические признаки поражения лицевого нерва встречаются только в 5 - 15 % случаев [10]. Данная цифра значительно повышается после операции. Возникновение прозопареза или прозо-плегии в послеоперационном периоде вызвано несколькими причинами: механическим воздействием на волокна нерва во время хирургического удаления опухоли, термическим повреждением вследствие диатермокоагуляции, нарушением электрической проводимости на фоне интраоперационной стимуляции [11]. В этой связи данных приобретает первостепенное значение интраопе-рационная идентификация хода лицевого нерва, основанная на топографо-анатомических ориентирах [2, 5, 8, 10, 11, 12, 13, 14].

Целью хирургии НСН является тотальное удаление [2, 6, 9, 14, 15, 16, 17]. Общеизвестно, что исход операции, в том числе функция лицевого нерва, определяется фактором хирурга (его опытом) и фактором опухоли, в первую очередь ее размером. По результатам многочисленных исследований частота пареза лицевого нерва в послеоперационном периоде варьирует от 5 % до 85 % [6, 9-11, 13, 15-26]. Среди факторов, влияющих на функцию лицевого нерва, отмечается размер опухоли, место его расположения на поверхности невриномы [5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 14, 16, 19, 20, 22, 23, 26, 27, 28, 29].

В подавляющем большинстве случаев невринома слухового нерва смещает лицевой нерв кпереди (98 %) [19]. При этом, чаще всего, лицевой нерв располагается на передней поверхности средней трети капсулы опухоли (49,5 %), реже - на передней верхней поверхности (23,3 %), а также на передней нижней поверхности (20,4 %) [27]. Наиболее редкое расположение лицевого нерва - на задней поверхности капсулы опухоли (2-3 %) [16, 19]. По данным литературы наименее благоприятный прогноз по частоте возникновения пареза лицевого нерва имеют опухоли, при которых лицевой нерв располагается на верхней или задней поверхности капсулы опухоли [10]. Лучший исход функции лицевого нерва наблюдается при его смещении опухолью кпереди или кпереди и вверх (частота благоприятного исхода 46 % и 34 % соответственно) [19].

По мнению всех хирургов, удаляющих НСН, дооперационное знание данной топографии поможет спланировать оперативное вмешательство и спрогнозировать возможный парез лицевого нерва в послеоперационном периоде.

Таким образом, операция по удалению опухоли одного и того же размера одним и тем же хирургом может привести к разным исходам функции лицевого нерва. И именно топография расположения опухоли при этом имеет, по нашему мнению, решающее значение. Мы предположили, что главными топографическими критериями функционального исхода является характер распространения невриномы во внутренний слуховой проход (ВСП) и направление ее роста относительно нормальной оси расположения лицевого нерва.

Целью настоящего исследования стало определение корреляции между топографо-анатомическими особенностями НСН, выяв-

ленными при МРТ головного мозга, и послеоперационным функциональным состоянием лицевого нерва.

Материал и методы

Общая характеристика группы

В исследование вошли 186 пациентов со спорадическими НСН. Все пациенты были оперированы в Национальном медицинском исследовательском центре нейрохирургии (НМИЦН) в период с января 2012 года по январь 2017 года. Средний возраст составил 44,9 лет (18-74 года), соотношение мужчин и женщин - 1:2,65. Соотношение правосторонних и левосторонних неврином оказалось равным (93:93).

Для настоящего исследования была применена классификация НСН по Koos:

I стадия: опухоль находится в пределах внутреннего слухового прохода, ее диаметр составляет 1 - 10 мм (3,2 % пациентов);

II стадия: опухоль вызывает расширение канала внутреннего слухового прохода, и выходит в мостомозжечковый угол, ее диаметр составляет 11 - 20 мм (21,5 % пациентов).

III стадия: опухоль распространяется до ствола головного мозга без его компрессии, диаметр составляет 21 - 30 мм (39,8 % пациентов);

IV стадия: опухоль вызывает компрессию ствола головного мозга, ее диаметр более 30 мм (35,5 % пациентов) [30].

Функция лицевого нерва оценивалась по шкале Хауса-Брак-манна (ШХБ). До операции функция лицевого нерва была в норме у 89,8 % пациентов (n=167), легкое нарушение функции (2 балла по ШХБ) имели 5,9 % пациентов (n=11), умеренное нарушение функции лицевого нерва (3 балла по ШХБ) наблюдалось у 2,7 % пациентов (n=5), тяжелое нарушение функции (5 баллов по ШХБ) имели 1,6 % пациентов (n=3). Всем пациентам было проведено тотальное удаление опухоли через ретросигмовидный субокципи-тальный доступ. Во время всех операций применялся нейрофизиологический мониторинг для идентификации лицевого нерва. Гистологический диагноз невриномы (по классификации Всемирной организации здравоохранения - grade I) был подтвержден во всех случаях. Послеоперационная оценка функции лицевого нерва производилась по ШХБ на 7 день и спустя 1 год после операции.

Сбор данных

Были проанализированы предоперационные МРТ-изобра-жения всех пациентов, вошедших в исследование. Измерения проводились по снимкам в аксиальной проекции в Т1 режиме с контрастным усилением и Т2 режиме. Измерялся максимальный размер НСН вдоль пирамиды височной кости в мм (рис.1), глу-

Рисунок 1. Анализ предоперационных МРТ-изображений: измерялся максимальный размер опухоли по пирамиде височной кости (А), глубина распространения в канал ВСП (Б), размер опухоли кпереди от нормальной оси лицевого нерва (В), размер опухоли кзади от нормальной оси лицевого нерва (Г).

К V

Рисунок 2. А - заполнение опухолью канала ВСП: 1 - 1/3 канала, 2 - 2/3 канала, 3 - весь канал; Б - нормальная ось лицевого нерва.

бина распространения опухоли в канал ВСП, при этом учитывалась степень заполнения опухолью канала ВСП (1/3; 2/3; либо весь канал) (рис. 2А). Также измерялся размер опухоли кпереди и кзади относительно нормальной оси расположения лицевого нерва (рис. 2Б). Относительно нормальной оси лицевого нерва, которая определялась по контрлатеральной стороне, все опухоли были разделены на 3 группы: располагающиеся больше кпереди (1 группа, 67 пациентов), больше кзади (2 группа, 36 пациентов) и имеющие равнозначное распространение по отношению к лицевому нерву (3 группа, 83 пациента). Средний возраст пациентов во всех группах составил около 45 лет, а средний размер опухоли вдоль пирамиды височной кости - около 20 мм.

Максимальный размер вдоль пирамиды височной кости составил 54 мм, минимальный - 4 мм, средний - 19,6 мм. По распространению в канал ВСП: большинство опухолей занимало весь канал (44,1 %), заполнение 2/3 канала наблюдалось в 29,6 % случаев, заполнение 1/3 канала - в 26,3 %. По отношению НСН к каналу ВСП большинство опухолей относилось к 3 группе (44,6 %). Частота НСН 2 и 1 группы составила 36 % и 19,4 % соответственно.

В первые сутки после операции нормальная функция лицевого нерва (1-2 балла по ШХБ) наблюдалась у 48,4 % больных (п=90), 3 и 4 балла по ШХБ наблюдалось поровну у 14 % (п=26), 5 баллов у 15 % (п=28), 6 баллов у 8,6 % пациентов (п=16) (табл).

Катамнез был доступен в 68,3 % случаях (п=127). В катамнести-ческом периоде восстановление нормальной функции лицевого

Функция лицевого нерва на

нерва (до 1 балла) наблюдалось у 88,9 % пациентов, имевших в раннем послеоперационном периоде парез тяжестью до 2 баллов. У пациентов, имевших умеренное нарушение функции лицевого нерва в раннем послеоперационном периоде (3 балла) полное восстановление произошло в 41,2 % случаев, частичное восстановление (до 2 баллов) - в 29,4 %. Пациенты, имевшие парез лицевого нерва тяжестью до 4 баллов после операции, во всех случаях частично восстановили функцию лицевого нерва: в 53,3 % до 2 баллов, в 46,7 % - до 3 баллов. В случаях тяжелой дисфункции лицевого нерва после операции (5 баллов) частичное восстановление (до 2-3 баллов) произошло в 41,2 %, в 17,6 % случаев произошло ухудшение до паралича. Среди пациентов с параличом лицевого нерва после операции лишь у 1 (6,25 %) в катамнестическом периоде наблюдалось частичное восстановление до 4 баллов по ШХБ.

Статистический анализ

Для проверки статистических гипотез о различиях между группами использовались: точный тест Фишера, критерий Хи-квадрат, статистика Вилкоксона, критерий Краскелл-Уоллиса. Для корреляционного анализа использован коэффициент корреляции Кен-далла.

Проводилась проверка наличия корреляции между такими показателями как: возраст пациента, сторона локализации опухоли, стадия по Koos, размер вдоль пирамиды височной кости, распространение опухоли относительно лицевого нерва, глубина распространения в канал ВСП и функциональными исходами лицевого нерва в раннем послеоперационном и в катамнестическом периодах.

Результаты и обсуждение

Значимой корреляция между стадией опухоли по шкале Koos и функциональным состоянием лицевого нерва до операции не наблюдалось (p = 0,2). В исследуемой группе наблюдалась статистически значимая положительная корреляция между стадией невриномы по Koos и функциональным состоянием лицевого нерва непосредственно после операции (r = 0,31, p = 0,000003) и в отдаленном периоде (r = 0,39, p = 0,000006): чем выше степень градации опухоли по классификации Koos, тем хуже функция лицевого нерва после операции.

В предоперационном периоде корреляции между размером опухоли (вдоль пирамиды височной кости) и функцией лицевого нерва не наблюдалось (p = 0,18). Наблюдалась положительная

Таблица

первые сутки после операции

Оценка тяжести поражения лицевого нерва по ШХБ на 1-е сутки после операции

1 балл 2 балла 3 балла 4 балла 5 баллов 6 баллов

Всего 58 32 26 26 28 16

Сторона справа/слева 30/28 15/17 14/12 12/14 13/15 9/7

ПолМ/Ж 10/48 9/23 18/8 8/18 9/19 7/9

Стадия по Koos 1 5 0 0 0 0 1

2 20 6 8 2 4 0

3 21 15 13 12 11 2

4 12 11 5 12 13 13

Средний размер по пирамиде, мм 19,7 19,6 19,7 19,7 19,6 20,1

Отношение к каналу ВСП (больше кпереди / больше кзади / равнозначно) 12/13/33 14/9/9 10/4/12 13/3/10 11/3/14 7/4/5

Распространение опухоли в канал 15/17/26 9/10/13 4/9/13 9/4/13 8/8/12 4/7/5

Рисунок 4. Зависимость исхода функции лицевого нерва от глубины распространения опухоли в канал ВСП.

корреляция между размером опухоли (вдоль пирамиды височной кости) и функцией лицевого нерва непосредственно после операции (г = 0,19, р = 0,0004) и в отдаленном послеоперационном периоде (г = 0,22, р = 0,002): с увеличением размера опухоли вдоль пирамиды височной кости ухудшается функция лицевого нерва после операции.

Статистически значимых различий в функции лицевого нерва непосредственно после вмешательства в зависимости от расположения опухоли в канале ВСП выявлено не было (р = 0,13). Не наблюдалось статистически значимых различий в функциональном состоянии лицевого нерва при разном положении опухоли относительно внутреннего слухового прохода до операции (р = 0,17), непосредственно после операции (р = 0,07) и в отдаленном периоде (р = 0,052). Статистически значимой корреляции между расстоянием нормальной оси лицевого нерва до передней точки опухоли и функцией лицевого нерва до оперативного вмешательства не наблюдалось (г = 0,11, р = 0,08).

Наблюдалась положительная корреляция между расстоянием от внутреннего слухового прохода до передней точки опухоли и функцией лицевого нерва непосредственно после операции (г = 0,19, р = 0,0007) и в отдаленном периоде (г = 0,23, р = 0,0008): более оральный рост опухоли ведет к худшему исходу функции лицевого нерва после операции (рис. 3).

Рисунок 3. Зависимость послеоперационной функции лицевого нерва от расположения опухоли относительно нормальной оси лицевого нерва.

Не наблюдалось статистически значимой корреляции между расстоянием от нормальной оси лицевого нерва до каудальной точки опухоли и функцией лицевого нерва до вмешательства (г = 0,03, р = 0,60), непосредственно после вмешательства (г = 0,10, р = 0,08) и в отдаленном периоде (г = 0,12, р = 0,08).

Таким образом, выявлена зависимость худшего исхода функции лицевого нерва в послеоперационном периоде при преимущественно оральном росте опухоли (г = 0,19, р = 0,0007). Данная тенденция сохранялась также и в катамнестическом периоде наблюдения (г = 0,23, р = 0,0008).

Не наблюдалось статистически значимых различий между глубиной распространения опухоли во внутренний слуховой проход и функцией лицевого нерва до вмешательства (р = 0,61), непосредственно после вмешательства (р = 0,90) и в отдаленном периоде (р = 0,69) (рис. 4).

История лечения НСН насчитывает около 200 лет [1, 2, 3, 4]. С развитием современных методов диагностики, операционного обеспечения (анестезиологического пособия, микроинструментария, возможностей нейрофизиологического мониторинга, эндоскопической ассистенции), появления стереотаксической лучевой терапии, борьба за сохранение жизни пациента сменилась на стремление к сохранению качества жизни [1-8]. Самым частым осложнением хирургии НСН является парез лицевого нерва. Общеизвестно, что основными факторами, определяющими частоту возникновения пареза лицевого нерва, являются опыт

хирурга и размер опухоли, а также место расположения лицевого нерва на поверхности опухоли. Более благоприятным местом расположения лицевого нерва для прогноза сохранения его функции считается передняя поверхность опухоли [19]. Таким образом, операция по удалению опухоли одного и того же размера одним и тем же хирургом может привести к разным исходам функции лицевого нерва. Мы предположили, что в данном случае большое значение имеет расположения опухоли в мостомозжечковом углу, и главными топографическими критериями функционального исхода будут являться уровень заполнения опухолью канала ВСП и направление ее роста относительно нормальной оси расположения лицевого нерва. Нами было проанализировано 186 случаев тотального удаления спорадических НСН. Результаты исследования подтвердили, что факторами, влияющими на исход функции лицевого нерва после тотального удаления неврином, как в раннем послеоперационном периоде, так и в отдаленном, являются размер опухоли, а также направление ее роста. С увеличением диаметра экстраканальной части опухоли ухудшается исход функции лицевого нерва (р = 0,0004), что соответствует данным мировой литературы [5-9, 14-16, 20, 22, 23, 26-29]. Глубина заполнения опухолью канала ВСП не влияет ни на дооперационное, ни на послеоперационное состояние лицевого нерва (р = 0,90). Гораздо большее значение имеет направление роста опухоли относительно нормальной оси лицевого нерва и канала ВСП. Чем более орально растет опухоль, тем больше выражена деформация лицевого нерва. Оральное направление роста опухоли дает существенно худшие результаты исходов функции лицевого нерва по сравнению с каудальным ростом опухоли (г = 0,19, р = 0,0007). Так, функция лицевого нерва в послеоперационном периоде на уровне 1-2 баллов по ШХБ при преимущественно каудальном росте опухоли отмечена в 61 % случаев, при преимущественно оральном росте опухоли - в 38,8 %, при равнозначном росте опухоли - в 50,6 % случаев.

Таким образом, нами установлено, что помимо размера опухоли на функцию лицевого нерва в послеоперационном периоде влияет топография опухоли. Результаты исследования помогут планировать оперативное вмешательство и строить правильные прогнозы относительно функции лицевого нерва.

Заключение

Размеры опухоли достоверно влияют на исход функции лицевого нерва. С увеличением размера экстраканальной части опухоли увеличиваются частота и тяжесть пареза лицевого нерва как в раннем послеоперационном (г = 0,19, р = 0,0004), так и в отдаленном периоде после операции (г = 0,22, р = 0,002).

Глубина заполнения опухолью канала ВСП достоверно не влияет на функцию лицевого нерва в послеоперационном периоде (р = 0,61).

Оральный рост НСН достоверно дает худшие результаты исхода функции лицевого нерва в послеоперационном и в отдаленном

периодах, чем каудальный рост опухоли (p = 0,0007, p = 0,0008 соответственно).

Литература

1. Akard W, Tubbs RS, Seymour ZA, Hitselberger WE, Cohen-Gadol AA. Evolution of techniques for the resection of vestibular schwannomas: from saving life to saving function. Journal of Neurosurgery. 2009;110(4):642-47. DOI: 10.3171/2008.3.17473.

2. Anaizi AN, Gantwerker EA, Pensak ML, Theodosopoulos PV. Facial nerve preservation surgery for koos grade 3 and 4 vestibular schwannomas. Neurosurgery. 2014;75(6):671-75. DOI: 10.1227/NEU.0000000000000547.

3. Yasargil MG, Smith RD, Gasser JC. Microsurgical approach to acoustic neuromas. Advances and Technical Standards in Neurosurgery. 1977;(4):93-129.

4. Koerbel A, Gharabaghi A, Safavi-Abbasi S, Tatagiba M, Samii M. Evolution of vestibular schwannoma surgery: the long journey to current success. Neurosurgical Focus. 2005;15;18(4):e10.

5. Bloch O, Sughrue ME, Kaur R, Kane AJ, Rutkowski MJ, Kaur G, Yang I, Pitts LH, Parsa AT. Factors associated with preservation of facial nerve function after surgical resection of vestibular schwannoma. Journal Neurooncology. 2011;102(2):281-86. DOI: 1007/s11060-010-0315-5

6. Monfared A, Corrales CE, Theodosopoulos PV, Blevins NH, Oghalai JS, Selesnick SH, Lee H, Gurgel RK, Hansen MR, Nelson RF, Gantz BJ, Kutz JW Jr, Isaacson B, Roland PS, Amdur R, Jackler RK. Facial Nerve Outcome and Tumor Control Rate as a Function of Degree of Resection in Treatment of Large Acoustic Neuromas: Preliminary Report of the Acoustic Neuroma Subtotal Resection Study (ANSRS). Neurosurgery. 2016;79(2):194-203. DOI: 10.1227/NEU.0000000000001162.

7. Park CK, Jung HW, Kim JE, Son YJ, Paek SH, Kim DG. Therapeutic strategy for large vestibular schwannomas. Journal of Neurooncology, 2006;77(2):167-71.

8. Xing HS, Wang SX, Wang Z, Cao PC, Ma YQ, Wang ZW. Protection of Facial Nerves During Acoustic Neuroma Surgery. Cell Biochemistry and Biophysics. 2015;72(1):73-76. DOI: 10.1007/s12013-014-0406-6.

9. Kunert P, Dziedzic T, Podgorska A, Czernicki T, Nowak A, Marchel A. Surgery for sporadic vestibular schwannoma. Part III: Facial and auditory nerve function. Neurolosia i Neurochirurgia Polska. 2015;49(6):373-80. DOI: 10.1016/j.pjnns.2015.08.008

10. Arnoldner C, Mick P, Pirouzmand F, Houlden D, Lin VY, Nedzelski JM, Chen JM. Facial nerve prognostication in vestibular schwannoma surgery: the concept of percent maximum and its predictability. Laryngoscope. 2013;123(10):2533-38. DOI: 10.1002/lary.24083

11. Zou P, Zhao L, Chen P, Xu H, Liu N, Zhao P, Lu A. Functional outcome and postoperative complications after the microsurgical removal of large vestibular schwannomas via the retrosigmoid approach: a meta-analysis. Neurosurgical Review. 2014;37(1):15-21.

12. Liu SW, Jiang W, Zhang HQ, Li XP, Wan XY, Emmanuel B, Shu K, Chen JC, Chen J, Lei T. Intraoperative neuromonitoring for removal of large vestibular schwannoma: Facial nerve outcome and predictive factors. Clinical Neurology and Neurosurgery. 2015;(133):83-9. DOI: 10.1016/j.clineuro.2015.03.016.

13. Sughrue ME, Yang I, Rutkowski MJ, Aranda D, Parsa AT. Preservation of facial nerve function after resection of vestibular schwannoma. British Journal of Neurosurgery. 2010;24(6):666-671. DOI: 10.3109/02688697.2010.520761.

14. Nonaka Y, Fukushima T, Watanabe K, Friedman AH, Sampson JH, Mcelveen JT Jr, Cunningham CD 3rd, Zomorodi AR. Contemporary surgical management of vestibular schwannomas: analysis of complications and lessons learned over the past decade. Neurosurgery. 2013;72 (2):103. DOI: 10.1227/NEU.0b013e3182752b05.

15. Arlt F, Trantakis C, Seifert V, Bootz F, Strauss G, Meixensberger J. Recurrence rate, time to progression and facial nerve function in microsurgery of vestibular schwannoma. Neurological Research. 2011;33(10):1032-37. DOI: 10.1179/1743132811Y.0000000027.

16. Seo JH, Jun BC, Jeon EJ, Chang KH. Predictive factors influencing facial nerve outcomes in surgery for small-sized vestibular schwannoma. Acta Otolaryngologica. 2013;133(7):722-27. DOI: 10.3109/00016489.2013.776178.

17. Seol HJ, Kim CH, Park CK, Kim CH, Kim DG, Chung YS, Jung HW. Optimal extent of resection in vestibular schwannoma surgery:

relationship to recurrence and facial nerve preservation. Neurologia Medico-Chirurgica (Tokyo). 2006;46(4):176-180.

18. Carlstrom LP, Copeland WR 3rd, Neff BA, Castner ML, Driscoll CL, Link MJ. Incidence and Risk Factors of Delayed Facial Palsy After Vestibular Schwannoma Resection. Neurosurgery. 2016;78(2):251-55. DOI: 10.1227/NEU.0000000000001015

19. Esquia-Medina GN, Grayeli AB, Ferrary E, Tubach F, Bernat I, Zhang Z, Bianchi C, Kalamarides M, Sterkers O. Do facial nerve displacement pattern and tumor adhesion influence the facial nerve outcome in vestibular schwannoma surgery? Otology and Neurotology. 2009;30(3):392-97. DOI: 10.1097/MA0.0b013e3181967874.

20. Koos WT, Day JD, Matula C, Levy DI. Neurotopographic considerations in the microsurgical treatment of small acoustic neurinomas. Journal of Neurosurgery. 1998;88(3):506-12.

21. Morton RP, Ackerman PD, Pisansky MT, Krezalek M, Leonetti JP, Raffin MJ, Anderson DE. Prognostic factors for the incidence and recovery of delayed facial nerve palsy after vestibular schwannoma resection. Journal of Neurosurgery. 2011;114(2):375-80.

22. Nadol JB Jr, Chiong CM, Ojemann RG, McKenna MJ, Martuza RL, Montgomery WW, Levine RA, Ronner SF, Glynn RJ. Preservation of hearing and facial nerve function in resection of acoustic neuroma. Laryngoscope. 1992;102(10):1153-1155.

23. Sughrue ME, Kaur R, Rutkowski MJ, Kane AJ, Yang I, Pitts LH, Parsa AT. A Critical Evaluation of Vestibular Schwannoma Surgery for Patients Younger Than 40 Years of Age. Neurosurgery. 2010;67(6):1646-53. DOI: 10.1227/NEU.0b013e3181f8d3d3.

24. Zhang Z, Wang Z, Huang Q, Yang J, Wu H. Analysis of surgical outcomes in large acoustic neuroma]. Zhonghua Er Bi Yan Hou Tou Jing Wai Ke Za Zhi. 2014;49(3):191-95.

25. Yang X, Zhang Y, Liu X, Ren Y. Microsurgical treatment and facial nerve preservation in 400 cases of giant acoustic neuromas. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi, 2014;28(1):79-84.

26. Lei T, Li L. Prevention of facial nerve injury in acoustic neuroma microsurgery. Zhonghua Wai Ke Za Zhi. 2008;1;46(1):58-60.

27. Chen L, Chen L, Liu L, Ling F, Yuan X, Fang J, Liu Y. Vestibular schwannoma microsurgery with special reference to facial nerve preservation. Clinical Neurology and Neurosurgery. 2009;111(1):47-53. DOI: 10.1016/j.clineuro.2008.07.012

28. Gormley WB, Sekhar LN, Wright DC, Kamerer D, Schessel D. Acoustic neuromas: results of current surgical management. Neurosurgery. 1997;41(1):50-58.

29. Fenton JE, Chin RY, Fagan PA, Sterkers O, Sterkers JM. Predictive factors of long-term facial nerve function after vestibular schwannoma surgery. Otology and Neurotology. 2002;23(3):388-92.

30. Koos W, Lang J, Matula C, Kitz K, Day J. Color Atlas of Microneurosurgery of Acoustic Neurinomas. Stuttgart-New York:Thieme; 2002. 280p.

References

1. Akard W, Tubbs RS, Seymour ZA, Hitselberger WE, Cohen-Gadol AA. Evolution of techniques for the resection of vestibular schwannomas: from saving life to saving function. Journal of Neurosurgery. 2009;110(4):642-47. DOI: 10.3171/2008.3.17473.

2. Anaizi AN, Gantwerker EA, Pensak ML, Theodosopoulos PV. Facial nerve preservation surgery for koos grade 3 and 4 vestibular schwannomas. Neurosurgery. 2014;75(6):671-75. DOI: 10.1227/NEU.0000000000000547.

3. Yasargil MG, Smith RD, Gasser JC. Microsurgical approach to acoustic neuromas. Advances and Technical Standards in Neurosurgery. 1977;(4):93-129.

4. Koerbel A, Gharabaghi A, Safavi-Abbasi S, Tatagiba M, Samii M. Evolution of vestibular schwannoma surgery: the long journey to current success. Neurosurgical Focus. 2005;15;18(4):e10.

5. Bloch O, Sughrue ME, Kaur R, Kane AJ, Rutkowski MJ, Kaur G, Yang I, Pitts LH, Parsa AT. Factors associated with preservation of facial nerve function after surgical resection of vestibular schwannoma. Journal Neurooncology. 2011;102(2):281-86. DOI: 1007/s11060-010-0315-5

6. Monfared A, Corrales CE, Theodosopoulos PV, Blevins NH, Oghalai JS, Selesnick SH, Lee H, Gurgel RK, Hansen MR, Nelson RF, Gantz BJ, Kutz JW Jr, Isaacson B, Roland PS, Amdur R, Jackler RK. Facial Nerve

Outcome and Tumor Control Rate as a Function of Degree of Resection in Treatment of Large Acoustic Neuromas: Preliminary Report of the Acoustic Neuroma Subtotal Resection Study (ANSRS). Neurosurgery. 2016;79(2):194-203. DOI: 10.1227/NEU.0000000000001162.

7. Park CK, Jung HW, Kim JE, Son YJ, Paek SH, Kim DG. Therapeutic strategy for large vestibular schwannomas. Journal of Neurooncology, 2006;77(2):167-71.

8. Xing HS, Wang SX, Wang Z, Cao PC, Ma YQ, Wang ZW. Protection of Facial Nerves During Acoustic Neuroma Surgery. Cell Biochemistry and Biophysics. 2015;72(1):73-76. DOI: 10.1007/s12013-014-0406-6.

9. Kunert P, Dziedzic T, Podgorska A, Czernicki T, Nowak A, Marchel A. Surgery for sporadic vestibular schwannoma. Part III: Facial and auditory nerve function. Neurolosia i Neurochirurgia Polska. 2015;49(6):373-80. DOI: 10.1016/j.pjnns.2015.08.008

10. Arnoldner C, Mick P, Pirouzmand F, Houlden D, Lin VY, Nedzelski JM, Chen JM. Facial nerve prognostication in vestibular schwannoma surgery: the concept of percent maximum and its predictability. Laryngoscope. 2013;123(10):2533-38. DOI: 10.1002/lary.24083

11. Zou P, Zhao L, Chen P, Xu H, Liu N, Zhao P, Lu A. Functional outcome and postoperative complications after the microsurgical removal of large vestibular schwannomas via the retrosigmoid approach: a meta-analysis. Neurosurgical Review. 2014;37(1):15-21.

12. Liu SW, Jiang W, Zhang HQ, Li XP, Wan XY, Emmanuel B, Shu K, Chen JC, Chen J, Lei T. Intraoperative neuromonitoring for removal of large vestibular schwannoma: Facial nerve outcome and predictive factors. Clinical Neurology and Neurosurgery. 2015;(133):83-9. DOI: 10.1016/j.clineuro.2015.03.016.

13. Sughrue ME, Yang I, Rutkowski MJ, Aranda D, Parsa AT. Preservation of facial nerve function after resection of vestibular schwannoma. British Journal of Neurosurgery. 2010;24(6):666-671. DOI: 10.3109/02688697.2010.520761.

14. Nonaka Y, Fukushima T, Watanabe K, Friedman AH, Sampson JH, Mcelveen JT Jr, Cunningham CD 3rd, Zomorodi AR. Contemporary surgical management of vestibular schwannomas: analysis of complications and lessons learned over the past decade. Neurosurgery. 2013;72 (2):103. DOI: 10.1227/NEU.0b013e3182752b05.

15. Arlt F, Trantakis C, Seifert V, Bootz F, Strauss G, Meixensberger J. Recurrence rate, time to progression and facial nerve function in microsurgery of vestibular schwannoma. Neurological Research. 2011;33(10):1032-37. DOI: 10.1179/1743132811Y.0000000027.

16. Seo JH, Jun BC, Jeon EJ, Chang KH. Predictive factors influencing facial nerve outcomes in surgery for small-sized vestibular schwannoma. Acta Otolaryngologica. 2013;133(7):722-27. DOI: 10.3109/00016489.2013.776178.

17. Seol HJ, Kim CH, Park CK, Kim CH, Kim DG, Chung YS, Jung HW. Optimal extent of resection in vestibular schwannoma surgery: relationship to recurrence and facial nerve preservation. Neurologia Medico-Chirurgica (Tokyo). 2006;46(4):176-180.

18. Carlstrom LP, Copeland WR 3rd, Neff BA, Castner ML, Driscoll CL, Link MJ. Incidence and Risk Factors of Delayed Facial Palsy After Vestibular Schwannoma Resection. Neurosurgery. 2016;78(2):251-55. DOI: 10.1227/NEU.0000000000001015

19. Esquia-Medina GN, Grayeli AB, Ferrary E, Tubach F, Bernat I, Zhang Z, Bianchi C, Kalamarides M, Sterkers O. Do facial nerve displacement pattern and tumor adhesion influence the facial nerve outcome in vestibular schwannoma surgery? Otology and Neurotology. 2009;30(3):392-97. DOI: 10.1097/MAO.0b013e3181967874.

20. Koos WT, Day JD, Matula C, Levy DI. Neurotopographic considerations in the microsurgical treatment of small acoustic neurinomas. Journal of Neurosurgery. 1998;88(3):506-12.

21. Morton RP, Ackerman PD, Pisansky MT, Krezalek M, Leonetti JP, Raffin MJ, Anderson DE. Prognostic factors for the incidence and recovery of delayed facial nerve palsy after vestibular schwannoma resection. Journal of Neurosurgery. 2011;114(2):375-80.

22. Nadol JB Jr, Chiong CM, Ojemann RG, McKenna MJ, Martuza RL, Montgomery WW, Levine RA, Ronner SF, Glynn RJ. Preservation of hearing and facial nerve function in resection of acoustic neuroma. Laryngoscope. 1992;102(10):1153-1155.

23. Sughrue ME, Kaur R, Rutkowski MJ, Kane AJ, Yang I, Pitts LH,

Parsa AT. A Critical Evaluation of Vestibular Schwannoma Surgery for Patients Younger Than 40 Years of Age. Neurosurgery. 2010;67(6):1646-53. DOI: 10.1227/NEU.0b013e3181f8d3d3.

24. Zhang Z, Wang Z, Huang Q, Yang J, Wu H. Analysis of surgical outcomes in large acoustic neuroma]. Zhonghua Er Bi Yan Hou Tou Jing Wai Ke Za Zhi. 2014;49(3):191-95.

25. Yang X, Zhang Y, Liu X, Ren Y. Microsurgical treatment and facial nerve preservation in 400 cases of giant acoustic neuromas. Zhongguo Xiu Fu Chong Jian Wai Ke Za Zhi, 2014;28(1):79-84.

26. Lei T, Li L. Prevention of facial nerve injury in acoustic neuroma microsurgery. Zhonghua Wai Ke Za Zhi. 2008;1;46(1):58-60.

27. Chen L, Chen L, Liu L, Ling F, Yuan X, Fang J, Liu Y. Vestibular schwannoma microsurgery with special reference to facial nerve preservation. Clinical Neurology and Neurosurgery. 2009;111(1):47-53. DOI: 10.1016/j.clineuro.2008.07.012

28. Gormley WB, Sekhar LN, Wright DC, Kamerer D, Schessel D. Acoustic neuromas: results of current surgical management. Neurosurgery. 1997;41(1):50-58.

29. Fenton JE, Chin RY, Fagan PA, Sterkers O, Sterkers JM. Predictive factors of long-term facial nerve function after vestibular schwannoma surgery. Otology and Neurotology. 2002;23(3):388-92.

30. Koos W, Lang J, Matula C, Kitz K, Day J. Color Atlas of Microneurosurgery of Acoustic Neurinomas. Stuttgart-New YorkThieme; 2002. 280p.

Сведения об авторах

Шиманский Вадим Николаевич, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: +7(499)9728642, e-mail: vadim@shimansky.ru

Шевченко Кирилл Викторович, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: +7(499)9728684, e-mail: kshevchenko25@gmail.com Таняшин Сергей Владимирович, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: +7(499)9728642, e-mail: stanyashin@gmail.com

Шульгина Анна Алексеевна, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: +7(499)9728684, e-mail: ashulgina@nsi.ru

Пошатаев Владимир Кириллович, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: +7(499)9728684, e-mail: vposhataev@nsi.ru Одаманов Джемиль Ахметович, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: 8(499)972-86-84, e-mail: dodamanov@nsi.ru

Карнаухов Василий Витальевич, Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко; адрес: Российская Федерация, 125047, г. Москва, ул. 4-я Тверская-Ямская 16; тел.: 8(499)972-86-42, e-mail: vkarnayhov@nsi.ru

Author information

Vadim N. Shimansky, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address: 16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728642; e-mail: vadim@shimansky.ru

Kirill V. Shevchenko, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address 16,: 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728684; e-mail: kshevchenko25@gmail.com

Sergey V. Tanyashin, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address:16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728642; e-mail: stanyashin@gmail.com

Anna A. Shulgina, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address: 16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728684; e-mail: ashulgina@nsi.ru

Vladimir K. Poshataev, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address:16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728684; e-mail: vposhataev@nsi.ru

Dzhemil' A. Odamanov, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address:16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728684; e-mail: dodamanov@nsi.ru

Vasily V. Karnaukhov, Academician N.N. Burdenko National Medical Research Center of Neurosurgery; Address:16, 4-ya Tveskaya-Yamskaya Str., Moscow, Russian Federation, 125047; Phone: +7(499)9728684; e-mail: vkarnayhov@nsi.ru

Экология человека / Human ecology

© ШЖОМРЬ K. Г., УРВАНЩВА И. А., HИKОЛАEВ K. Ю.

УДK 616.13.002.2-004.6

DOI: 10.20333/2500136-2017-6-110-115

АНАЛИЗ ПСИХОСОЦИАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАЦИЕНТОВ С ОСТРЫМ КОРОНАРНЫМ СИНДРОМОМ, ПРОЖИВАЮЩИХ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРА

К. Г. Кожокарь1,2, И. А. Урванцева1,2, К. Ю. Николаев2,3

'Окружной кардиологический диспансер «Центр диагностики и сердечно-сосудистой хирургии», Сургут 628400, Российская Федерация 2Сургутский государственный университет ХМАО-Югры, Сургут 628400, Российская Федерация

3Научно-исследовательский институт терапии и профилактической медицины, Новосибирск 630089, Российская Федерация

Цель исследования. Провести анализ психосоциальных характеристик и их ассоциации с острым коронарным синдромом у лиц, проживающих в условиях Севера.

Материал и методы. Обследовано 269 пациентов (женщины n=57, мужчины n=212) с острым коронарным синдромом, средний возраст 56,0±6,1 лет (45-64 лет). Выполнялся комплекс диагностических исследований и анкетирование пациентов по специально разработанному опроснику, состоящему из общих вопросов, теста «AUDIT»; оценки психологического состояния личности.

Результаты. Выявлен более высокий уровень потребления алкоголя по шкале AUDIT у пациентов с коротким стажем проживания в условиях Севера (3,91±2,75, p<0.001). Инверсия эмоционального отражения ассоциирована у пациентов, госпитализированных в стационар с диагнозом инфаркт миокарда (r=0,33, p<0,05). Проявление алекситимии коррелирует с развитием инфаркта миокарда у пациентов с высоким уровнем инвертированности (r=0,26, p<0,05). Уровень эмоциональной поддержки достоверно выше в группе пациентов с низкой и умеренной частотой инверсий (37 (33;41), p<0,01). Обнаружены ассоциации показателей социальной поддержки с развитием инфаркта миокарда в группе лиц с высокой частотой инверсий эмоционального отражения (r=0,30, p<0,05 и r=0,30, p<0,05). Выявлены прямые ассоциации ситуативной тревожности с тяжестью поражения коронарного русла по шкале SYNTAX (r=0,26, p<0,05) и вероятной госпитальной летальностью по шкале Grace (r=0,41, p<0,01) в группе лиц с высокой частотой инверсий.

Заключение. Полученные результаты дают основание полагать, что инверсия эмоционального отражения как психосоциальный фактор в совокупности с высоким уровнем ситуативной тревожности может рассматриваться в качестве фактора риска, оказывающего влияние на развитие острого коронарного синдрома у лиц, длительно проживающих в условиях Севера. Прямо определяющими факторами высокого уровня инверсий эмоционального отражения являются мужской пол, низкие значения социальной интеграции и общего показателя социальной поддержки. Высокий уровень ситуативной тревожности является предиктором возрастания вероятной госпитальной летальности у лиц с длительным стажем проживания на Севере.

Ключевые слова: острый коронарный синдром, психосоциальные факторы, инверсия эмоционального отражения, социальная поддержка, стаж проживания в условиях Севера.

Для цитирования: Кожокарь КГ, Урванцева ИА, Николаев КЮ. Анализ психосоциальных характеристик пациентов с острым коронарным синдромом, проживающих в условиях Севера. Сибирское медицинское обозрение. 2017;(6): 110-115. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-110-115

ANALYSIS OF PSYCHOSOCIAL CHARACTERISTICS OF PATIENTS WITH ACUTE CORONARY SYNDROME LIVING IN THE CONDITIONS OF THE NORTH

K. G. Kozhokar1,2, I. A. Urvantceva1,2, K. Yu. Nikolaev2,3

'District Cardiology Clinic «Centre of Diagnostics and Cardiovascular Surgery», Surgut 628400, Russian Federation 2Surgut State University, Surgut 628400, Russian Federation

3Research Institute of Therapy and Preventive Medicine, Novosibirsk 630089, Russian Federation

The aim of the research. To carry out an analysis of psychosocial characteristics and its association with acute coronary syndrome in persons living in the North. Material and methods. 269 patients (women n = 57, men n = 212) with acute coronary syndrome, mean age 56.0 ± 6.1 years old (45-64 years old) were examined. A complex of diagnostic studies and questioning of patients was carried out according to a specially developed questionnaire consisting of general questions, the "AUDIT" test; assess the psychological state of the individual.

Results. A higher level of alcohol consumption on the AUDIT scale was revealed in patients with short residence time in the North (3.91 ± 2.75, p <0.001). The inversion of emotional reflection is associated in patients hospitalized in a hospital with diagnosis of myocardial infarction (r = 0.33, p <0.05). The manifestation of alexithymia correlates with the development of myocardial infarction in patients with a high level of inverting (r = 0.26, p <0.05). The level of emotional support is significantly higher in the group of patients with low and moderate frequency of inversions (37 (33; 41), p <0.01). Associations of indicators of social support with the development of myocardial infarction in a group of persons with a high frequency of inversion of emotional reflection were found (r = 0.30, p <0.05 and r = 0.30, p <0.05). Direct associations of situational anxiety with the severity of coronary lesion by the scale SYNTAX (r = 0.26, p <0.05) and the probable hospital mortality rate by the Grace scale (r = 0.41, p <0.01) in the group of persons with high frequency of inversions were revealed.

The conclusion. The obtained results give the reason to believe that the inversion of emotional reflection as a psychosocial factor in combination with a high level of situational anxiety can be considered as a risk factor that influences to the development of acute coronary syndrome in persons living in the North for a long time. Directly determining factors of high level of emotional reflection inversions are male gender, low values of social integration and general indicator of social support. A high level of situational anxiety is a predictor of the increase in the probable hospital mortality in persons with a long stay in the North.

Key words: acute coronary syndrome, psychosocial factors, inversion of emotional reflection, social support, length of stay in the North.

Citation: Kozhokar KG, Urvantceva IA, Nikolaev KYu. Analysis of psychosocial characteristics of patients with acute coronary syndrome living in the conditions of the North. Siberian Medical Review. 2017;(6): 110-115. DOI: 10.20333/2500136-2017-6-110-115

Введение

Повсеместная распространенность и взаимосвязь острого коронарного синдрома со значительным риском смерти и других неблагоприятных исходов, а также с существенным социально-экономическим ущербом, несмотря на значительные достижения в области совершенствования подходов к лечению, остается одной из наиболее актуальных проблем здравоохранения [1]. Предупреждение развития острых коронарных событий имеет важную медицинскую и социальную значимость практически для всех стран с высоким уровнем экономического развития. Основной научной базой профилактики сердечно-сосудистых заболеваний остается концепция факторов риска - выявление и коррекция факторов, способствующих развитию и прогрессированию заболевания. Среди всех факторов риска особо выделяются психосоциальные, или неконвенционные, факторы, которые относятся к шести важнейшим, определяющим вероятность развития острых коронарных событий [2, 3]. Необходимо подчеркнуть, что большое количество работ, проведенных в течение последних 20 лет, свидетельствует о значительном интересе исследователей к проблеме влияния данных факторов риска на развитие и течение острого коронарного синдрома [3, 4]. На Европейском Севере России, в регионе с дискомфортным климатом и напряженной экологической обстановкой, проблема профилактики сердечно-сосудистых заболеваний приобретает особую актуальность в связи с интенсивным освоением районов, приравненных к условиям Крайнего Севера, к которым относится Ханты-Мансийский автономный округ - Югра (ХМАО-Югра) [5]. Мигранты сталкиваются с экстремальными условиями среды, среди которых наибольшее значение имеют: длительная и суровая зима, значительный размах колебания температур, короткое и холодное лето, повышенная активность космических излучений и магнитного поля земли, специфичность питания. Адаптация мигрантов к условиям жизни сопровождается значительным напряжением регуляторных систем, где одной из первых страдает сердечно-сосудистая система [6]. Исследователи процесса адаптации подчеркивали, что перенапряжение адаптивных механизмов обнаруживается в появлении невротических реакций. Учитывая эти данные, в нашем исследовании мы применили тест инверсии эмоционального отражения, позволяющий выявлять именно острые, ранние невротические реакции, а не затяжные процессы. Тест инверсии эмоционального отражения, являющийся проективным тестом, а не опросником, позволяет эффективно выделить группу риска в отношении срыва процесса адаптации [7]. В изученной литературе в настоящее время не представлены данные об эффективности применения теста у данной категории пациентов, равно как и полной характеристики связей стажа проживания в условиях Севера с психосоциальными факторами у лиц с острой коронарной патологией. Целью настоящего исследования явилось проведение анализа психосоциальных характеристик и их взаимосвязи с течением острого коронарного синдрома у лиц, проживающих в условиях Севера.

Материал и методы

В исследование включено 269 последовательных пациентов (n=57, 21,2 % женщины, n=212, 78,8 % - мужчины), поступивших в БУ ХМАО-Югры «Окружной кардиологический диспансер «Центр диагностики и сердечно-сосудистой хирургии» в 2015-2016г. с острым коронарным синдромом (при поступлении пациентам в соответствии с общепринятыми критериями были диагностированы нестабильная стенокардия или инфаркт миокарда). Средний возраст пациентов составил 56,0±6,1 лет (45-64 лет). Исследование включало в себя комплекс диагностических манипуляций: выполнение лабораторных и инструментальных методов обследования (общий анализ крови, развернутый биохимический анализ крови, коронарография, эхокардиография, холтеровское мониторирование ЭКГ). На основании данных ко-ронарографии проводилась оценка тяжести поражения коронарного русла по шкале SYNTAX - Synergy between Percutaneous Coronary Intervention with TAXUS and Cardiac Surgery Score [8] (поражение коронарного русла по шкале SYNTAX рассчитывалось ретроспективно по результатам проведенной ранее коронарографии двумя независимыми специалистами в соответствии с алгоритмом расчета этого показателя) [9]; производился расчёт оценки вероятной госпитальной летальности по шкалам TIMI (Thrombolysis in Myocardial Infarction Score) и Grace (Global Registry of Acute Coronary Events Score), для оценки применялись стандартные калькуляторы данных шкал [10, 11]. Анализировалось время поступления пациента в стационар с момента возникновения болевого синдрома. Выполнялось анкетирование пациентов по специально разработанному опроснику, состоящему из нескольких блоков: общих вопросов (возраст, пол, длительность проживания в условиях Севера, семейное положение, образование, характер занятости, уровень доходов); теста «AUDIT» [12, 13], использовавшегося для оценки употребления алкоголя; оценки психологического состояния личности (применялись валидизированный опросник социальной поддержки F-SOZU-22 (авт. Г. Зоммер и Т. Фюдрик в адаптации А. Б. Холмогоровой); согласно опроснику целесообразно выделять следующие показатели социальной поддержки: 1) эмоциональная, связанная с переживанием позитивного чувства близости, доверия и общности; 2) инструментальная поддержка (практическая или материальная поддержка): деньги или вещи, помощь в выполнении тяжелой работы или другая практическая помощь, освобождение

от нагрузок; 3) удовлетворенность социальной поддержкой, связанная с решением проблем: (возможность обсуждать проблему, получать нужную информацию, одобрение и обратную связь о собственном поведении и переживаниях); 4) поддержка в форме социальной интеграции (включенность в определенную сеть социальных интеракций, в рамках которых отмечается совпадение ценностей и представлений о жизни); 5) общий уровень социальной поддержки (поддержка в виде стабильности отношений, дающая чувство уверенности в них и чувство доверия) [14, 15]; шкала тревожности Спилбергера-Ханина, определяющая уровни личностной и ситуативной тревожности [16]; тест инверсии эмоционального отражения [7]). Статистическая обработка полученных данных проводилась с использованием параметрических и непараметрических методов статистики в программах Microsoft Excel и SPSS версии 13. Определялся характер распределения количественных признаков методом Колмогорова-Смирнова, при анализе распределения количественных признаков выявлено отсутствие нормального распределения. Учитывая отсутствие нормального распределения признаков, вычислялись медиана (Me), нижний и верхний квартили (LQ, UQ). Для оценки межгрупповых различий количественных признаков использовали критерий Манна-Уитни. Связи между признаками оценивались путем вычисления коэффициента корреляции Спирмена (r). Межгрупповое сравнение по распределению качественных признаков проводилось с помощью критерия х2. Для многофакторного анализа применялись бинарная логистическая регрессия и парциальный корреляционный анализ. В рамках процедуры логистического регрессионного анализа определялось отношение шансов. Во всех процедурах статистического анализа критический уровень значимости для отклонения нулевой статистической гипотезы (р) принимался равным 0,05. Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом по месту его проведения.

Результаты и обсуждение

Вся группа пациентов (n=269) была разделена на квартили в соответствии с уровнем показателей по стажу проживания в условиях Севера и с наличием у них инверсий эмоционального отражения, выявленных по специализированному опроснику. Определено, что верхнему квартилю стажа проживания в условиях Севера соответствуют значения 35 и более лет, а верхнему квартилю частоты встречаемости инверсий в опросниках пациентов соответствуют значения 14 и более. На основании данного разделения были сформированы группы пациентов: с коротким и умеренно длительным стажем проживания (от 0 до 34 лет проживания в условиях ХМАО-Югры) и длительным стажем проживания в условиях Севера (более 35 лет проживания на территории ХМАО-Югры); с низкой и умеренной частотой инверсий эмоционального отражения (0-13 инверсий) и высокой частотой инверсий эмоционального отражения (более 14 инверсий). Клиническая характеристика обследованных пациентов, разделенных по стажу проживания в условиях Севера представлена в таблице 1.

Достоверных различий между группами пациентов, оцененных в зависимости от уровня инверсии эмоционального отражения, по возрасту, времени с момента возникновения болевого синдрома до поступления в стационар, не было выявлено (р>0,05). В группе пациентов с низкой и умеренной частотой инверсий эмоционального отражения было 82,2 % (n=171) мужчин в сравнении с 67,2 % (n=41) мужчин (p<0,05) в группе больных с высокой частотой инверсий эмоционального отражения.

В сравниваемых группах проводился анализ распространённости психосоциальных факторов риска, их характеристика представлена в таблицах 2 и 3.

Низкая и высокая личностная тревожность (до 30 баллов - низкая, более 45 баллов - высокая личностная тревожность по шкале Спилбергера-Ханина) в группах оказалась сопоставимой, различия были выявлены при оценке среднего уровня личностной тревожности (от 30 до 45 баллов): достоверно чаще регистрировалась тревожность у пациентов с высокой частотой инверсии эмоционального отражения (57,4 % и 50,9 % соответственно, p<0,05) и у лиц с длительным стажем проживания на Севере (9,1 % в сравнении с 4, %, <0,05). Получены достоверные различия по уровню образования, занятости и уровню доходов в сравниваемых группах (р <0,05, табл. 1,2). Выявлен более высокий уровень потребления алкоголя по шкале AUDIT у пациентов с коротким стажем проживания в условиях Севера в сравнении с длительным (4 (Ме), 3 и 6 (LQ, UQ) и 3 (Ме), 2 и 5 (LQ, UQ) соответственно, р<0,001). Уровень социальной интеграции и удовлетворенности социальной поддержкой оказался достоверно выше у пациентов, длительно проживающих в условиях Севера (р=0,016 и р=0,001 соответственно). Выявлены достоверные различия по уровню эмоциональной поддержки (показателю, связанному с переживанием позитивного чувства близости, доверия и общности) в группе пациентов с низкой и умеренной частотой инверсий 37(Ме), 33 и 41 (LQ, UQ), p<0,01) (табл. 3). Был проведен корреляционный анализ в двух парах сравниваемых групп. По результатам корреляционного анализа обнаружены положительные ассоциации женского пола с ситуативной и личностной тревожностью у пациентов в обеих подгруппах; определены обратные корреляции тревожности и наличия высшего образования в группах (табл. 4, 5).

Мужской пол прямо ассоциирован с уровнем потребления алкоголя по шкале

Таблица 1

Клиническая характеристика пациентов

Показатель Пациенты с коротким и умеренным стажем проживания на Севере

Возраст Me (LQ, UQ), лет 57 (52; 61) 57 (52; 61) >0,05

Мужчины,п (%) 170 (78,8) 42 (70,0) >0,05

CK s i Si " ° § В первые 2 часа, п (%) 144 (68,9) 38 (63,3) >0,05

° 5 œ я ц =E ° £ (D О 1- s g I В течение 7-24ч, п (%) 27 (12,9) 9 (15,0) >0,05

* %a CK Ю m Позднее 24 ч, п (%) 38 (18,2) 13 (21,7) >0,05

Нестабиль-

s о j= E ^ 5 Ö ная стенокардия, п (%) 118 (56,5) 34 (56,7) >0,05

â 1 s Инфаркт миокарда, п (%) 91 (43,5%) 26 (43,3) >0,05

AUDIT в группах сравнения у лиц с высокой частотой инверсий эмоционального отражения (r=0,34, p<0,001 и r=0,26, p<0,05) и у пациентов с высоким и умеренным атеросклеротическим поражением (r=0,27, p<0,05 и r=0,33, p<0,01 соответственно). Обнаружена прямая корреляция потребления алкоголя по шкале AUDIT и вероятности госпитальной летальности по шкале TIMI (r=0,39, p<0,05). Инверсия эмоционального отражения ассоциирована у пациентов, длительно проживающих в условиях Севера и госпитализированных в стационар с диагнозом инфаркт миокарда (r=0,33, p<0,05). Обнаружены прямые связи низкого уровня инструментальной поддержки, низкого уровня общего показателя социальной поддержки с развитием инфаркта миокарда в группе лиц с высокой частотой встречаемости инверсий эмоционального отражения (r=0,30, p<0,05 и r=0,30, p<0,05 соответственно). Проявление алекситимии (затруднение в различении эмоций и телесных ощущений, снижении способности к символизации) также коррелирует с развитием инфаркта миокарда у пациентов с высоким уровнем инвертированности (r=0,26, p<0,05). Выявлены прямые ассоциации ситуативной тревожности с тяжестью поражения коронарного русла по шкале SYNTAX (r=0,26, p<0,05) и вероятной госпитальной летальностью по шкале Grace (r=0,41, p<0,01) в группе лиц с высокой частотой инверсий. Уровень доходов прямо коррелирует с уровнем вероятной госпитальной летальности по шкале TIMI (r=0,31, p<0,05) и обратно ассоциирован с удовлетворенностью социальной поддержкой (r=-0,32, p<0,05) в группе лиц, длительно проживающих в ХМАО-Югре.

С помощью бинарной логистической регрессии было получено, что прямо определяющими факторами высокой встречаемости инверсий эмоционального отражения (характеристики, ассоциированной с развитием острого коронарного синдрома), являются мужской пол (ОШ=0,056; 95 % ДИ 0,025-0,200; р=0,043), низкий уровень социальной интеграции (ОШ=0,357; 95 % ДИ 0,107-0,524; р=0,031) и общего показателя социальной поддержки (ОШ=0,096; 95 % ДИ 0,017-0,368; р=0,028); также с помощью регрессии было выявлено, что определяющими факторами высокого потребления алкоголя по шкале AUDIT, прямо коррелирующего с частотой наступления острого коронарного события у лиц с коротким у умеренным стажем проживания в условиях Севера, являются возраст (ОШ=0,946; 95 % ДИ 0,896-0,998; р=0,044), мужской пол (ОШ=0,194; 95 % ДИ 0,268-0,553; р=0,002) и холостое положение при оценке семейного статуса (ОШ=0,504; 95 % ДИ 0,316-0,804; р=0,004). В выборке определено, что возраст, стаж проживания в условиях Севера и другие показатели социальной поддержки существенно не влияли на вышеуказанную зависимую переменную.

В исследованиях, проведенных в течение последних десятилетий, обнаружены убедительные данные влияния психологических факторов на течение и прогноз сердечно-сосудистых заболеваний. Установлено, что патофизиологические механизмы факторов риска реализуются прямым (физиологическим) и косвенным (поведенческим) путем. В проведенном нами ранее исследовании подтверждена возможность реализации поведенческого пути посредством обнаружения значимой связи уровня потребления алкоголя (оцениваемого на основании шкалы AUDIT) с выраженностью коронарного атеросклероза, выявлена значимая корреляция

низкого уровня инструментальной поддержки с наличием тяжелого коронарного атеросклероза [17]. Острый коронарный синдром сопровождается развитием психопатологических нарушений и снижением качества жизни. Российские ученые обнаружили, что высокий уровень тревожности распространен в популяции мужчин 25-64 лет Западной Сибири (распространенность составляет 50,9 %); высокий уровень тревожности у данной группы пациентов дает максимальный риск развития ИМ в течение 10 лет, минимальный - в течение первых 5 лет [18]. В нашем исследовании обнаружены более высокие показатели ситуативной тревожности в целом, при этом в группе лиц с длительным стажем проживания выявлен больший уровень социальной интеграции и удовлетворенности социальной поддержкой. В ряде российских исследований отмечается, что такие психологические особенности, как агрессия, враждебность, депрессия, чувство обиды, у большинства пациентов с ИБС возрастают соответственно увеличению тяжести клинической формы болезни, одновременно являясь следствием тяжелой соматической патологии (соматоп-сихические влияния) и психологическими факторами риска развития негативной клинической динамики заболевания (психосоматические влияния) [19]. Инверсия эмоционального отражения является одним из наиболее ранних свидетельств нарушения психосоциальной адаптации. Влияя на восприятие и осознание вербальной эмоциогенной информации, она может приводить к дальнейшей актуализации психологических проблем. По мнению авторов данного теста, он обладает высокой дифференцирующей способностью: его показания не меняются у здоровых людей при утомлении и в процессе адаптации к новым климатогеографическим условиям [7]. Действительно, при изучении полученных данных нами было определено, что стаж проживания в условиях Севера существенно не влияет на число инверсий эмоционального отражения у лиц с острым коронарным синдромом; в то же время высокий уровень ситуативной тревожности и выявление большого количества инвертированных ассоциаций у данной категории пациентов коррелирует с возрастанием вероятной госпитальной летальности и увеличением тяжести коронарного атеросклероза.

Многие исследователи в своих работах отмечают четкую связь между социальной поддержкой и прогнозом сердечно-сосудистых заболеваний [20]. Психопатологические состояния в большинстве случаев могут являться пусковыми факторами для формирования нездоровых поведенческих стереотипов, социальной изоляции, нарушения социальной адаптации и поддержки [21, 22]. Согласно современным представлениям, одним из важных факторов соматических и психических нарушений являются подавленные, не переработанные и не выраженные во внешнем плане эмоции. Если алекситимия (данный термин характеризует проблему трудностей в осознании и описании своих эмоциональных переживаний, а также определения их у других людей) справедливо считается фактором риска возникновения психических и соматических расстройств, то защитную функцию - роль фактора-протектора в предупреждении тех же заболеваний - играет феномен социальной поддержки [15]. Социальная поддержка является важной характеристикой функционирования личности, представляя собой сеть социальных контактов, систему межличностных отношений, выступающих в роли ресурса для личности в трудных жизненных ситуациях. В публикациях зарубежных и российских авторов отмечена четкая связь между социальной поддержкой и прогнозом сердечно-сосудистых заболеваний, в том числе ассоциация социальной поддержки с повышенным риском инфаркта миокарда [23, 24]. В нашем исследовании низкий уровень показателей социальной поддержки у пациентов с высокой частотой выявления инвертированных ассоциаций положительно коррелирует с развитием инфаркта миокарда, в сравнении с этим в незначительно меньшей степени развитие данного заболевания ассоциировано с выявлением алекситимии. Полученные результаты согласуются с литературными данными, согласно которым в структуре личности и эмоциональной сфере больных ИБС с болевым вариантом течения отмечаются эмоциональная неустойчивость, лабильность, а также склонность к «уходу» в болезнь, ипохондричность [25]. Повышенный уровень дефицитарной агрессии, т.е. склонности подавлять свои агрессивные побуждения, либо недостаточно их реализовать в связи с отсутствием соответствующих поведенческих навыков или возможностью получить поддержку извне в виде стабильности межличностных отношений, на наш взгляд, может проявляться развитием острых невротических реакций, приводящих к развитию острых коронарных событий.

Заключение

Полученные результаты дают основание полагать, что инверсия эмоционального отражения как психосоциальный фактор в совокупности с высоким уровнем ситуативной тревожности может рассматриваться в качестве фактора риска, оказывающего влияние на развитие острого коронарного синдрома у лиц, длительно проживающих в условиях Севера. Выявлено, что прямо определяющими факторами высокого уровня инверсий эмоционального отражения являются мужской пол, низкие значения социальной интеграции и общего показателя социальной поддержки. Высокий уровень ситуативной тревожности является предиктором возрастания вероятной госпитальной летальности по шкале Grace у лиц с длительным стажем проживания на Севере. Уровень потребления алкоголя у обследованных