Особенности окислительной модификации белков и липидов в ткани опухоли в зависимости от гистологического варианта рака легкого

© БЕЛОНОГОВ Р.Н., ТИТОВА Н.М., ДЫХНО Ю.А., САВЧЕНКО А.А.

УДК 612.015:616-006.6 ОСОБЕННОСТИ ОКИСЛИТЕЛЬНОЙ МОДИФИКАЦИИ БЕЛКОВ И ЛИПИДОВ В ТКАНИ ОПУХОЛИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ГИСТОЛОГИЧЕСКОГО ВАРИАНТА РАКА ЛЕГКОГО Р.Н. Белоногов, Н.М. Титова, Ю.А. Дыхно, А.А. Савченко Красноярский государственный медицинский университет им. проф. В.Ф.

Войно-ясенецкого, ректор - д.м.н., проф. И. П. Артюхов; Сибирский федеральный университет, ректор - акад. РАН Е.А. Ваганов; НИИ медицинских проблем Севера СО РАМН, Красноярск, директор - член-корр. РАМН,

В. Т. Манчук.

Резюме. С целью определения уровня показателей окислительной модификации белков и липидов в опухолевой ткани при различных гистологических вариантах рака легкого обследовано 87 человек. В гомогенатах тканей оценивалось содержание карбонильных производных белков, диеновых конъюгатов, ТБК-активных продуктов. В ткани опухоли происходит снижение содержания исследованных показателей, что свидетельствует об уменьшении интенсивности свободно-радикального окисления и высокой резистентности опухолевых клеток к окислительному стрессу. Наименьшее снижение степени окислительного повреждения белков и липидов наблюдается при мелкоклеточном раке, характеризующимся наибольшей злокачественностью, быстрым ростом и наименьшей устойчивостью к химио- и радиотерапии.

Ключевые слова: рак легкого, перекисное окисление липидов, окислительная модификация белков.

Белоногов Роман Николаевич - ассистент каф. патологической физиологии с курсом клинической патофизиологии им. В.В. Иванова КрасГМУ; e-mail: ro-x@ya.ru.

Титова Надежда Митрофановна - к.б.н., проф. каф. медицинской биологии Института фундаментальной биологии и биотехнологии Сибирского федерального университета; e-mail: tinami@mail.ru.

Дыхно Юрий Александрович - д.м.н., проф., зав. каф. онкологии и лучевой терапии с курсом ПО КрасГМУ; тел. 8(391)2671710.

Злокачественные новообразования легкого отличаются чрезвычайным разнообразием гистологических вариантов. Многие биологические особенности опухоли в значительной мере зависят от ее гистологической структуры. В клинической практике выделяют следующие основные гистологические варианты опухоли: плоскоклеточный рак легкого (ПКРЛ), аденокарцинома, (АКЛ) и мелкоклеточный рак легкого (МКРЛ). Активные формы кислорода (АФК) участвуют в регуляции клеточной пролиферации и апоптоза, индуцируют синтез ростовых факторов и играют важную роль в росте опухоли и инвазивных процессах [2]. Дисбаланс уровня АФК в клетке и антиокислительных систем, очевидно, играют роль и в инициации, и в прогрессировании злокачественных новообразований легкого. Измененная прооксидантная внутриклеточная среда способствует возникновению мутаций и/или инактивации антионкогенов и активации проонкогенов с последующими изменениями клеточного роста, выживания и апоптоза [3]. Нарушения соотношения про- и антиоксидантных систем клеток отражаются на интенсивности процессов окислительной модификации белков и липидов, изменение уровня которых в опухолевой ткани в зависимости от гистологической структуры рака легкого может иметь свои особенности. Тем не менее, характер и выраженность окислительных процессов при данной патологии практически не изучены.

В связи с этим, целью настоящего исследования явилось определение уровня показателей окислительной модификации белков и липидов в

немалигнизированной и опухолевой ткани больных раком легкого при различных гистологических вариантах заболевания.

Материалы и методы

На базе Красноярского краевого онкологического диспансера обследовано 87 больных мужского пола с раком легкого в возрасте 35-70 лет (средний возраст 53,4±2,4 года). У 35 больных диагностирован плоскоклеточный рак легкого, у 30 - аденокарцинома легкого, у 22 - мелкоклеточный рак легкого. Окончательный диагноз устанавливался после оперативного вмешательства и гистологического исследования образцов опухоли врачами онкологического диспансера. Образцы опухолевой ткани были отобраны в процессе хирургического вмешательства. Для измерения контрольных показателей исследовали образцы гомологичной немалигнизированной ткани легкого этих же больных. В гомогенатах тканей определяли содержание карбонильных производных белков (КПБ), диеновых конъюгатов (ДК) и активных продуктов перекисного окисления липидов, реагирующих с тиобарбитуровой кислотой (ТБК-АП).

Об уровне КПБ судили по реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием 2,4-динитрофенилгидразонов. Оптическую плотность

образовавшихся производных динитрофенилгидразонов регистрировали спектрофотометрически при длине волны 370 нм [9]. Для определения ДК липиды экстрагировали гептан-изопропанольной смесью. В гептановом экстракте исследовали содержание сопряженных диенов, которые определяли спектрофотометрически при 233 нм [5]. Содержание ТБК-АП определяли по реакции с 2-тиобарбитуровой кислотой, в результате которой образуется окрашенный комплекс с максимумом поглощения при длине волны 532 нм [8]. Содержание белка в пробах определяли микробиуретовым методом.

Для всех данных определяли медиану (Ме) и интерквартильный разброс в виде подсчета 25- (С25) и 75-процентилей (С75). Проверку гипотезы о

статистической достоверности величин, исследуемых показателей несвязанных выборок, проводили с помощью критерия Манна-Уитни. Статистический анализ осуществлялся с помощью пакетов прикладных программ Statistica версия 7,0 (StatSoft Inc., 2004).

Результаты и обсуждение

При всех гистологических вариантах в опухолевой ткани наблюдается снижение интенсивности окисления белков и липидов относительно немалигнизированной ткани.

Содержание карбонильных производных ниже на 40%, 48% и 28% при ПКР, АКЛ и МКРЛ соответственно по сравнению с клетками немалигнизированной ткани легкого (рис. 1).

Концентрация диеновых конъюгатов при ПКРЛ, АКЛ и МКРЛ снижается примерно в одинаковой степени - на 27%, 28% и 25% соответственно по сравнению с контролем (рис. 2).

Уровень ТБК-активных продуктов при ПКРЛ снижается на 37%, при АКЛ -на 31%, при МКРЛ - на 25% по сравнению с немалигнизированной тканью (рис. 3).

Полученные результаты согласуются с данными литературы, в которых сообщается о возрастании антиоксидантного статуса опухоли [1, 6]. Одной из основных причин таких разнонаправленных изменений можно назвать поглощение опухолевыми клетками антиоксидантов из окружающей среды, что приводит к увеличению их уровня в опухоли и снижению в организме. Помимо этого, в различных исследованиях сообщается об увеличении активности антиоксидантных ферментов в опухолевых клетках [6, 7]. Активные формы кислорода играют определенную роль в развитии апоптоза, следовательно, можно предположить, что снижение их уровня является одним из вероятных механизмов избегания апоптоза у раковых клеток. Поскольку липоперекиси способны положительно влиять на хемотаксис фагоцитирующих клеток и распознаваться их скевенджер-рецепторами, пониженная интенсивность

процессов перекисного окисления липидов может также приводить к уменьшению способности макрофагов и нейтрофилов находить и поглощать опухолевые клетки [2].

Различия в содержании ТБК-активных продуктов между клетками опухолей различных гистологических вариантов, в отличие от ДК, гораздо более выражены, что может быть обусловлено изменением активности ферментов, участвующих в устранении промежуточных продуктов окисления биологических молекул, в частности таких, как глутатионпероксидаза, которая участвует в устранении липопероксидов [2, 10]. Процесс перекисного

окисления липидов является цепным, и промежуточными продуктами, между этапами образования диеновых конъюгатов и ТБК-АП, представляющих из себя низкомолекулярные альдегиды, являются липопероксиды, которые устраняются глутатионпероксидазами, снижение активности которых может вести к соответствующим изменениям.

Таким образом, отмеченное нами снижение содержания КПБ, ДК и ТБК-АП в опухоли свидетельствует об уменьшении интенсивности свободнорадикального окисления и высокой резистентности опухолевых клеток к окислительному стрессу. Наименьшее снижение степени окислительного повреждения белков и липидов наблюдается при МКРЛ, характеризующегося наибольшей злокачественностью, быстрым ростом и относительно более высокой чувствительностью к химио- и радиотерапии [4].

PEPTIDE AND LIPID OXIDATION MODIFICATION IN TUMOR TISSUE DEPEND ON HISTOLOGICAL VARIANT OF LUNG CANCER

R.N. Belonogov, N.M. Titova, J.A. Dychno, A.A. Savchenko Krasnoyarsk State Medical University named after prof. V.F. Voino-Yasenetsky

Siberian federal university, Krasnoyarsk, Russia Institute of medical problems of North, Krasnoyarsk, Russia Abstract. We examined 87 patients with different histological variants of lung cancer to study the rate of peptide and lipid oxidation modification indicators in

tumor tissue. Carbonyl derivates of peptides, dye conjugates and thiobarbituric acid rates were estimates in the tissue homogenates. Decrease of research indicators were revealed in tumor tissue. This may show the decrease of free radical oxidation intensity and high resistance of tumor cells to oxidative stress. The less decrease of oxidative peptide’s and lipid’s damage was found out in small cell lung carcinoma, which characterized by major malignancy, fast growth and less resistance to chemo and radiotherapy.

Key words: lung cancer, lipid oxidation, oxidative peptide modification.

Литература

1. Антонеева И.И. Фенотип опухоли в динамике ее прогрессии при раке яичников в репродуктивном периоде и постменопаузе // Клиническая геронтология. - 2007. - Т. 13, №10. - С. 7-11.

2. Болдырев А.А., Кяйвяряйнен Е.И., Илюха В.А. Биомембранология. -Петрозаводск: Изд-во Кар НЦ РАН, 2006.- 226 с.

3. Дубинина Е.Е., Пустыгина А.В. Свободнорадикальные процессы при старении, нейродегенеративных заболеваниях и других патологических состояниях // Биомедицинская химия. - 2007. - Т. 53, №4. - С. 351-372.

4. Имянитов Е.Н. Эпидемиология и биология нейроэндокринных опухолей //Практич. онкология. - 2005. - Т.6, № 4. - С. 202-205.

5. Каган В.Е., Орлова О.Н., Прилипко Л.Л. Проблемы анализа эндогенных продуктов перекисного окисления липидов. - М.: Изд-во ВИНИТИ АН СССР, 1986. - 136 с.

6. Kinnulla V.L., Crapo J.D. Superoxide dismutases in malignant cells and human tumors // Free Radical Biology & Medicine. - 2004. - Vol. 36, № 6. - P. 718-744.

7. Kinnula V. L., Paakkó P., Soini Y. Antioxidant enzymes and redox regulating thiol proteins in malignancies of human lung // FEBS Letters. - 2004. - Vol. 569, № 1. - P. 1-6.

8. Ko K.M., Godin D.V. Ferric ion-induced lipid peroxidation in erythrocyte membranes: effects of phytic acid and butylated hydroxytoluene//Mol. Cell. Biochem. - 1990. - Vol. 95, № 2. - Р. 125-131.

9. Levine L. R., Williams J. A., Stadtman E. R. et al. Carbonyl assay for determination of oxidatively modified proteins // Methods in enzymology. - 1994. -Vol.233, №37. - P. 346-357.

10. Park E., Ramnath N., Yang G. Y. et al. High superoxide dismutase and low glutathione peroxidase activities in red blood cells predict susceptibility of lung cancer patients to radiation pneumonitis // Free Radical Biology & Medicine. - 2007. - Vol. 42, № 2. - P. 280-287.