Влияние нанопрепарата «Селен» на функциональное состояние клеток асцитной карциномы Эрлиха (in vivo)

Биологические науки

УДК 599.323.4:591.147.1 Е.А. Лозовская, И.И. Силкин, Б.Г. Сухов

ВЛИЯНИЕ НАНОПРЕПАРАТА «СЕЛЕН» НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ КЛЕТОК АСЦИТНОЙ КАРЦИНОМЫ ЭРЛИХА

Проведено изучение противоопухолевой активности нанопрепарата «селен», применяемого в различных дозах у 40 беспородных мышей с перевитой внутрибрюшинно-асцитной карциномой Эрлиха. Оценивали объем асцитной жидкости, количество опухолевых клеток в 1 мл, продолжительность жизни, степень торможения роста опухоли и увеличение продолжительности жизни при внутрибрюшинном введении нанокомпозита «Селен» при однократном применении через 24 часа после перепрививки. Эффекты сравнивали с асцитной карциномой Эрлиха. Отмечалось противоопухолевое действие нанопрепарата «Селен». Доказана перспективность дальнейшего изучения нанокомпозита «Селен» с целью применения в качестве противоопухолевого средства.

Ключевые слова: арабиногалактан, нанопрепарат «Селен», асцитная карцинома Эрлиха, перепрививка, мыши, клетки.

E.A. Lozovskaya, I.I. Silkin, B.G. Sukhov

THE INFLUENCE OF THE NANO-PREPARATION «SELENIUM»

ON THE FUNCTIONAL CONDITION OF CELLS OF THE EHRLICH ASCITECARCINOMA

The study of the antineoplastic activity of the nano-preparation “Selenium” applied in various doses in 40 non-purebred mice with the intertwined intra-abdominal-ascite carcinoma of Ehrlich is carried out. The ascite liquid volume, the tumor cell quantity in 1 ml, the life duration, the extent of tumor growth inhibition and the increase in life duration at the intra-abdominal introduction of the nanocomposite “Selenium” in the single introduction in 24 hours after a re-inoculation were assessed. The effects were compared to the ascite carcinoma of Ehrlich. The antineoplastic action of the nano-preparation “Selenium” was noted. The perspective of the further research of the nanocomposite “Selenium” for the purpose of application as the antineoplastic preparation is proved.

Key words:arabinogalactan, nano-preparation “Selenium”, ascite carcinoma of Ehrlich, reinoculation, mice, cells.

Введение. Арабиногалактан - вещество, относящееся к группе полисахаридов, содержащееся в хвойных видах древесины. Арабиногалактаны содержатся практически во всех видах хвойных деревьев, их объединяет то, что все они обладают галактоновым кором, включающим боковые цепи, которые представлены преимущественно галактозой и арабинозой, в некоторых случаях еще галактуроновой и глюкуроновой кислотами [1, 7, 9]. Широкая биологическая активность арабинога-лактанов связана, по-видимому, с широким спектром молекулярных масс, поскольку физиологическая активность хорошо коррелирует с величинами молекулярных масс. Например, низкомолекулярные арабиногалактаны (5000-15000) проявляют антикомплементарную активность, средней массы (15000-50000) - усиливают активность макрофагов, а высокомолекулярные полисахариды (75000-250000) стимулируют ретикулоэндотелиальную систему. Установлена противоопухолевая активность арабиногалактана. Он ингибирует рост и способствует разрушению клеток некоторых видов злокачественных опухолей [4, 5, 8].

Особый интерес представляют нанокомпозитные препараты арабиногалактана и различных химических элементов. Как правило, при лечении той или иной патологии в организм больного вводится значительно большее количество веществ, чем необходимо для данной патологии органа или ткани. Такой подход к лечению заболеваний обуславливает проникновение лекарственных веществ в здоровые органы, ткани и клетки, что зачастую вызывает токсический эффект.

56

Вестпик.'КрасГАУ. 2015. №9

В связи с этим в медицине все большую популярность приобретают разработки адресной системы доставки лекарственных веществ с помощью наночастиц, вирусных частиц, липосом и т. п. [2, 3]. Данная идея новой системы доставки лекарственных веществ принадлежит онкологам. Известно, что препараты, применяемые для лечения онкологических заболеваний, характеризуются высокой степенью токсичности, а молекулы - высокой реакционной способностью. Поэтому стало необходимым создание особых систем направленной доставки, обеспечивающих, с одной стороны, физическую изоляцию активного начала от внешней среды на пути к мишени, а с другой - его высвобождение в пораженном участке или внутри него [6]. Положительные результаты показали нанокомпозитный препарат арабиногалактана и селена при токсическом повреждении печени [2].

Цель исследования: явилось комплексное изучение биологического действия нанопрепарата «Селен» на культуру клеток асцитной карциномы Эрлиха для возможного использования в будущем данного препарата при лечении онкологических заболеваний у животных.

Материал и методы исследования. Эксперименты были проведены в осенне-зимний период на белых нелинейных мышах массой тела 20 г, разводимых в питомнике Федерального государственного учреждения науки «Государственный научный центр вирусологии и биотехнологии «Вектор» (Россия, Новосибирская область, поселок Кольцово), ветеринарный сертификат 254 № 0336050 от 28 июля 2010 г.

Животные были разделены на 4 группы. Всем животным внутрибрюшинно вводили культуру перепрививаемого штамма асцитной карциномы Эрлиха в дозе 3*108 клеток в 0,2 мл физиологического раствора. Первой контрольной группе вводили только культуру перепрививаемого штамма асцитной карциномы Эрлиха. Второй группе после перепрививки через 24 ч вводили внутрибрюшинно наноселен (нано-Se) однократно в дозе 2,5 мг Se на 1 кг живой массы из расчета 9,7 % содержания Se в нанокомпозитном препарате. Третьей группе животных вводили наноселен в дозе 5 мг селена на 1 кг живой массы, четвертой опытной группе вводили нанокомпозит в дозе 7,5 мг селена на 1 кг живой массы.

Положительный эффект лечения оценивали по снижению обьема асцитной жидкости, увеличению продолжительности жизни лабораторных животных и уменьшению количества клеток карциномы Эрлиха в асцитной жидкости. Подсчет клеток вели в камере Горяева в пяти больших квадратах, предварительно асцитную жидкость разводили в 0,9 %-м растворе натрия хлорида в соотношении 1:25.

Все исследования выполнены в соответствии с этическими требованиями по работе с экспериментальными животными, которые изложены в следующих регламентирующих документах: «Хельсинская декларация всемирной медицинской ассоциации»

Результаты исследований. Существующие литературные данные и собственные исследования in vitro, свидетельствующие о цитотоксическом действии Se и арабиногалактана, позволили нам выдвинуть гипотезуотом, что позитивный эффект при введении нанокомозитного препарата селена определяется адресной доставкой Se в онкоклетки при помощи арабиногалактана, что и определяет цитотоксическую активность.

День взятия материала определяли периодом логарифмического увеличения числа клеток (лог-фаза роста опухоли - 7-12-й день) после появления опухоли в организме, которым явился 10-й день с момента прививки.

Из результатов, представленных в таблице 1, можно видеть, что наблюдается тенденция к снижению объема асцитной жидкости и количества клеток карциномы в опытных группах по сравнению с контрольной группой (рис. 1, 2). Также отмечается увеличение продолжительности жизни онкобольных мышей. Другими словами, нанокомпозитный препарат селена обладает цитотоксиче-

57

Биологические науки

скими свойствами по отношению к клеткам перепрививаемой асцитной карциномы Эрлиха, не давая интенсивно развиваться раковому процессу.

Сравнительный анализ между контрольными группами показывает, что при введении нанопрепарата селена в дозе 5 мг селена на 1 кг массы наблюдается самый высокий уровень продолжительности жизни мышей. В опытной группе № 4 с дозой препарата 7,5 мг селена на 1 кг массы показаны очень хорошие результаты по уменьшению асцитной жидкости и наивысшей степени торможения роста опухоли, но продолжительность жизни у животных данной группы наименьшая по сравнению с другими опытными группами.

Влияние нанокомпозита селена на развитие асцитной карциномы Эрлиха

Срок забора материала Группа экспериментальных животных Исследуемый параметр

Объем асцитной жидкости, мл Кол-во клеток карциномы Эрлиха в 1 мл асцитной жидкости Торможение роста опухоли, % Продолжительность жизни, дней Увеличение продолжительности жизни, %

10-й день с момента прививки АКЭ Опытная группа № 1 (контрольная группа) 5,5 ± 0,58 52537,5 ±7073,87 - 15,6±0,67 -

Опытная группа № 2 (доза селена -2,5 мг на 1 кг) 1,8±0,31* 14175 ±2058,94* 73 22,6±1,53* 44,9

Опытная группа № 3 (доза селена -5 мг на 1 кг) 1,3±0,31* 17118,8 ±3382,06* 67,4 22,9±1,35* 47

Опытная группа № 4 (доза селена -7,5 мг на 1 кг) 0,8±0,26* 7837,5 ±1281,11* 85 20,2±1,26** 29,5

Примечание. Разница с контролем статистически значима: *при Р < 0,001; *при Р < 0,01.

Рис. 1. Контрольная группа. Камера Горяева. Клетки асцитной карциномы Эрлиха

(разведение *50). Об. 10*, ок. 10*

58

Вестпик.'КрасГАУ. 2015. №9

Рис. 2. Опытная группа № 3. Камера Горяева. Клетки асцитной карциномы Эрлиха

(разведение *50). Об. 10*, ок. 10*

Выводы. Нанокомпозит селена обладает противоопухолевым действием на рост карциномы Эрлиха, перепривитой внутрибрюшинно мышам-самцам. Противоопухолевые эффекты при однократном введении были значительными, но не полными. Нанокомпозит селена перспективен для

дальнейшего изучения с целью клинического применения в качестве противоопухолевого средства.

Литература

1. Галактаны и галактансодержащие полисахариды высших растений / А.Г. Арбузов [и др.] // Химия природных соединений. - 2000. - № 3. - С. 185-197.

2. Карпова Е.А. Морфофункциональные изменения в печени при токсическом поражении и при его коррекции: дис. ... канд. вет. наук. - Иркутск, 2014. - 133 с.

3. Ламажапова Г.П. Морфология органов иммуногенеза нерпы байкальской и экспериментальная оценка эффективности ее липидов при различных патологиях: дис. . д-ра биол. наук. -Улан-Удэ, 2011. - 209 с.

4. Медведев Ю.В., Толстой А.Д. Гипоксия и свободные радикалы в развитии патологических состояний организма. - М.: Терра-Календер и Промоушн, 2000. - 232 с.

5. Медведева С.А., Александрова Г.П., Танцырев А.П.Гель-проникающая хроматография араби-ногалактана // ИВУЗ. Лесной журнал. - 2002. - № 6. - С. 108-114.

6. Новый биологически активный препарат на основе наночастиц селена / А.Г. Храмцов [и др.] II Вестн.СевКавГТУ. - 2010. - № 4 (25). - С. 122-125.

7. Ponder G.R. Arabinogalactan from Western larch. Part III. Alkaline degeneration revisited, with novel conclusions on molecular structure // Carbohydrate Polymers. - 1997. - Vol. 34. - № 4. - P. 251-261.

8. Ueda H.A, Yamazaki C., YamazakiM. Hydroxyl group of flavonoids affect oral anti-inflammatory activity and inhibition of systemic tumor necrosis factor-alpha production II Biosci. Biothechnol. Biochem. -2004. - Vol. 68. - № 1. - P. 119-125.

9. Willfor S., Holmbon B.Isolation and characterization of water-soluble arabinogalactans from the heartwood of Norway spruce and Scots pine // Proc. 10 Int. Symp. Wood Pulp. Chem., Yokohama, Japan. - 1999 - Vol. 2. - P. 32-34.

59