Продолжительность жизни онкологических больных с разным уровнем окислительного стресса в крови в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Давыденко, Дина Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Продолжительность жизни онкологических больных с разным уровнем окислительного стресса в крови в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания
ВАК РФ 03.02.08, Экология (по отраслям)

Автореферат диссертации по теме "Продолжительность жизни онкологических больных с разным уровнем окислительного стресса в крови в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания"

На правах рукописи

Давыденко Дина Владимировна

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В КРОВИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ РАЙОНОВ ПРОЖИВАНИЯ

03.02.08 - экология (биология)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

0050592»*»

16 МАЙ ¿013

Нижний Новгород - 2013

005059294

Работа выполнена на кафедре биомедицины Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского» Национальный исследовательский университет (ННГУ)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой биологии ГБОУ ВПО НижГМА Минздрава России

Щербатюк Татьяна Григорьевна

доктор биологических наук, профессор кафедры физиологии и биохимии животных и человека ННГУ Корягин Александр Сергеевич

доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой физики ФГОУ ВПО НГСХА Чурмасов Александр Васильевич

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН», г. Пущино

Защита диссертации состоится «22» мая 2013 г. в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.166.12 при Нижегородском государственном университете им. Н.И. Лобачевского по адресу: 603950, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, д. 23, корп. 1, биологический факультет

e-mail: dis212.166.12@gmail.com

тел. (831)462-30-85

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ННГУ, с авторефератом - в сети Интернет па сайте ННГУ по адресу: http://www.unn.ru, на сайте ВАК России -http://vak2.ed.gov.ru/catalogue.

Автореферат разослан «19» апреля 2013 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук

М.С. Снегирева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В условиях антропотехногенного пресса организм человека задействует свои компенсаторно-приспособительные механизмы, резервы которых ограничены и со временем истощаются (Хныченко, Сапронов, 2003; Гичев, 2007). Это приводит к развитию экологически обусловленных патологий, к числу которых относят и злокачественные новообразования (ЗНО) (Зербино, 1993; Boffetta, Nyberg, 2003). Эпидемиологические исследования свидетельствуют, что причиной 90-95% заболеваемости ЗНО в России и зарубежных странах являются: антропогенная нагрузка, канцерогенные факторы окружающей среды, и образ жизни человека (Заридзе, Земляная, 1987; Заридзе, 2002; Zahm, 1995; Skakkebaek, 2001; Boffetta, 2002; Howard, Newby, 2004; Higginson, 2005).

Одним из эффектов воздействия на организм канцерогенных веществ является активация свободнорадикаяьного окисления, что связано с механизмом токсического действия веществ и с истощением ресурсов эндогенных протекторов (Куценко, 2002). В процессах детоксикации участвуют антиоксидантные ферменты, образующие комплексы с канцерогенами, обеспечивающие включение в клетке механизмов трансформации энергетических ресурсов с участием молекулярного кислорода (Зенков и др., 2001). В результате образуются свободные радикалы, стимулирующие процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), являющиеся универсальными механизмами в интоксикации химической этиологии (Общая токсикология, 2002). Поэтому длительное проживание в условиях повышенных концентраций техногенных веществ вызывает окислительный стресс (Соцкова, Камилов, 2007),

Нарушение про-антиоксидантного равновесия влияет на регуляторные механизмы физиологических реакций. Активные формы кислорода (АФК) выступают в качестве вторичных мессснджеров, участвуя в регуляции внутриклеточных редокс-систем, клеточной пролиферации и дифференцировки, регуляции механизмов апоптоза и стресс-реакций в реализации общего адаптационного синдрома (Зенков и др., 2001; Скулачев, 2001 ;Тодоров, 2003).

Установлено регулирующее влияние окислительного стресса на активность многих транскрипционных факторов (NF-kB, c-Fos, c-Jun, АР-1 и др.), которые выступают в качестве сенсоров АФК за счет изменения состояния собственных редокс-цепей (Дубинина, 2006; Молекулярные механизмы..., 2009; Bromme, Holz, 1996). Через дозозависимый эффект АФК на цитокиновую активность опосредуются сигналы гипофизарно-надпочечниковой системы в стресс-реакциях организма (Чечина и др., 2009; Chrousos, 1992; Smith, 1997; Kelly, Fryer et al., 1998; Turnbull, 1999).

Таким образом, о параметрах про-антиоксидантного баланса в организме можно судить как о важных медиаторах межклеточных взаимодействий, реализующих адаптационные механизмы в конкретных экологических условиях. Поиск и изучение таких маркеров является актуальной биомедицинской проблемой и имеет важное практическое значение при их оценке в организме онкологических больных с целью определения групп риска, а также прогнозирования продолжительности жизни пациентов.

В связи с этим представляется целесообразным рассмотреть особенности дисбаланса про-антиоксидантной активности в организме пациентов и эффект экологического неблагополучия районов проживания с целью выявления их значения в прогнозе продолжительности жизни.

Цель работы. Изучить особенности дисбаланса про-антиоксидантной системы в крови онкологических больных, проживающих на территории Нижегородской области в районах с разным уровнем антропогенной нагрузки^ а также определить роль экологического неблагополучия и параметров окислительного гомеостаза в прогнозировании продолжительности жизни.

Задачи исследования:

1. Исследовать состояние основных показателей про-антиоксидантной системы в крови пациентов с опухолями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии в зависимости от экологического неблагополучия района проживания,

2. Определить, наличие и выраженность взаимосвязей между экологическим неблагополучием районов проживания онкологических больных и параметрами про-антиоксидантнбго баланса, концентрацией фактора некроза опухоли в крови пациентов. ...

3. Оценить значимость параметров про-антиоксидантной системы и , степени экологического неблагополучия районов проживания в прогнозе продолжительности жизни пациентов с опухолями орофарингеальной зоны ДНУ стадаи после лечения.

Научная новизна. Впервые на основании результатов, корреляционного и регрессионного анализов показано, что экологическое неблагополучие районов проживания является фактором, влияющим на. окислительный. гомеостаз и продолжительность жизни больных с опухолями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии. По результатам регрессионного анализа установлено, что продолжительность жизни пациентов после химиолучевой терапии в 77,2% случаев описывается, уравнением регрессии; переменными "которого являются индекс антропогенной нагрузки района проживания больного и определяемые до лечения активность СОД, максимальная интенсивность хемилюминесценции, концентрация а-ФНО и МДА, уровень кетондинитрофенилгидразонов регистрируемых при металл-индуцированном окислении.

Научно-пракгическая значимость работы. Полученные данные свидетельствуют о высокой значимости экологического фактора окружающей среды и параметров окислительного гомеостаза в прогнозе продолжительности жизни, онкологических больных с опухолями орофарингеальной зоны Ш-ГУ стадии после . лечения. По результатам работы получен патент «Способ индивидуального прогнозирования исходов, лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны» № 2371724, зарегистрированный в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2009г. . .

Положения, выносимые на защиту:

1. Подтвержден индивидуальный характер , активности свободнорадикальных процессов ¡в организме. Пациенты, составляющие по морфо-клинико-анатомическими харак*ёристикам заболевания однородную группу, разделяются на две соответственно с

высоким и низким уровнем интенсивности липидной и белковой пероксидации.

2, В плазме крови пациентов со злокачественными . новообразованиями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии, проживающих в. критических экологических условиях, статистически значимо снижены уровень фактора некроза опухоли, активность СОД и концентрация кетонных группировок, образующихся при металл-индуцированном окислении, по сравнению с больными, проживающими в относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районах Нижегородской области. - . ■

3. Выживаемость больных со злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны III-IV стадии, проживающих в критических экологических условиях, после проведенной стандартной химиолучевой терапии на 55% меньше, по сравнению с пациентами из относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районов Нижегородской области.

4. В результате регрессионного анализа установлено, что продолжительность жизни обратно пропорционально связана с индексом антропогенной нагрузки районов проживания, концентрациями молекулярных.продуктов перекисного окисления липидов в плазме крови больных и прямо пропорционально связана с концентрацией фактора некроза опухоли-а, продуктов окислительной модификации белков и активностью супероксиддисмутазы в плазме крови больных.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационного исследования были доложены на научно-практических конференциях: «Симбиоз-Россия 2010» (III Всероссийский с международным участием конгресс студентов и аспирантов-биологов, Н.Новгород, 2010); «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (IX и X научной сессии, Н.Новгород, 2010, 2011); 15-я и 16-я Нижегородская сессия молодых учёных (Н.Новгород, 2010, 2011). Проект "Способ прогнозирования результатов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны" стал финалистом (II место) областного конкурса молодежных инновационных команд "Россия - Ответственность - Стратегия —' Технологии" (Н. Новгород, 2008). Проект «Прогнозирование эффективности химиолучевого лечения больных со злокачественными новообразованиями» занял II место в номинации «Современное здравоохранение» на конкурсе молодежных инновационных команд РОСТ (Н. Новгород, 2010), стал победителем конкурса инновационных молодежных проектов по Нижегородской области, на основании чего участвовал в окружном молодежном инновационном конвенте Приволжского федерального округа в рамках конкурса «Зворыкинский проект» (Пермь, 2010).

Патент «Способ индивидуального прогнозирования исходов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны» №2371724. Приоритет от 3.04.2008 № 2008112741. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2009 г.

По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 3 - в журналах, рекомендованных ВАК.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов и списка цитированной литературы. Диссертация иллюстрирована 22 рисунком и 14 таблицами. Основной текст изложен на 125 страницах. Библиографический указатель включает 250 источников литературы (147 отечественных и 103 иностранных).

Личный вклад автора. Автор выполняла все этапы обработки клинического материала, методики исследования, проводила статистическую обработку полученных данных. Рассчитывала прогностическую модель, применяя многофакторный регрессионный анализ. Обсуждала и описывала полученные результаты.

ФНО-а. Автор признателен д.б.н„ проф., зав. каф. экологии ННГУ им. Н.И. Лобачевского Д.Б. Гелашвили и к.б.н., доц. кафедры экологии A.A. Радаеву за консультативную помощь в проведении статистического анализа. Особая благодарность д.м.н, проф. каф. лучевой диагностики и лучевой терапии A.B. Масленниковой и врачу НООД, к.м.н. В.АЛазаревой за предоставление клинических материалов и оказание консультативной помощи при формировании групп исследования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассмотрены проблемы адаптации, живых организмов к антропогенным факторам окружающей среды. Описана рег)«ляторная роль активных форм кислорода в реализации адаптационных механизмов в норме и при злокачественных новообразованиях и их роль в стресс-реакциях организма. В главе на основе данных отечественной' и зарубежной литературы приведены сведения о влияние факторов среды обитания на заболеваемость злокачественными новообразованиями.

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 2.1. Материалы исследования

Объектом исследования послужили образцы крови и данные амбулаторных карт пациентовj предоставленные врачом ГУЗ Нижегородского областного онкологического диспансера, к.м.н. В.А. Лазаревой.

Группа онкологических больных включала 80 мужчин, проживающих в различных районах Нижегородской области и поступивших в Нижегородский областной онкологический диспансер с опухолями орофарингеальной зоны (полости рта, ротоглотки) III-IV стадии. Морфологический вид новообразований - ороговевающий и неороговевающий плоскоклеточный рак. Средний возраст больных составил 58,63±0,68 лет. Формирование группы пациентов осуществлялось под руководством лечащего врача, основными критериями для этого служили следующие показатели: отсутствие отдаленных метастазов; удовлетворительные гематологические и биохимические показатели; отсутствие специфического лечения по поводу данного заболевания. На момент исследования курили 100% обследованных больных. По клиническим и морфологическим характеристикам заболевания, по социально-адаптивным критериям все больные относились к однородной группе. Медиана срока наблюдения - 21 месяц. В качестве критерия отдаленного прогноза заболевания был выбран показатель продолжительности жизни после химиолучевого лечения. .

Группа контроля включала 10 мужчин из различных районов Нижегородской области, не имеющих в анамнезе онкологического заболевания (средний возраст 56,21 ±0,93 лет), страдающих бронхитом курильщиков и обратившихся в поликлиническое отделение Нижегородской областной клинической больницы им. H.A. Семашко по поводу хронических воспалительных заболеваний верхних дыхательных путей. По социально-адаптивным критериям пациенты группы контроля были сопоставимы с онкологическими больными.

Степень экологического неблагополучия районов проживания больных оценивали по "индексу антропогенной нагрузки" (Jan), рассчитанному в 2003 году д.б.н., профессором Д.Б.Гелашвили и соавторами (Гелашаили и др., 2003). Данный показатель учитывает основные факторы, деформирующие окружающую среду, и характеризует

состояние социо-эколого-экономических систем. По значению индекса антропогенной нагрузки районы Нижегородской области разделены на 4 кластера: кластер А -относительно удовлетворительная ситуация (Дан < 0,6); кластер В - умеренно напряженная (0,6 < Дан < 1,1); кластер С - напряженная (1,1 < Дан < 1,7); кластер Б -критическая экологическая ситуация (Дан > 1,7).

Районы проживания больных были сопоставлены с кластерным делением по индексу антропогенной нагрузки. На основании экологического зонирования всех обследуемых пациентов разделили на 4 группы (табл. 1).

Таблица 1

Группы онкологических больных

Группа больных Экологическая ситуация Районы Нижегородской области

1 Относительно , удовлетворительная Ардатовский, Варнавинский, Ковернинский, Краснобаковский, Кулебакский, Лукояновский, Первомайский, Сокольский, Семеновский, Шарангский, Шахунский

2 Умеренно напряженная Борский, Выксунский, Дальнеконстантиновский, Лысковский, Починковский, Уренский, Шатковский

3 Напряженная Арзамасский, Балахнинский, Богородский, Большемурашкинский, Вадский, Дивеевский, Княгининский

4 Критическая Городецкий, Кстовский, Сеченовский

В работе были использованы данные, опубликованные в Государственном докладе "О санитарно-эпидемиологической обстановке в Нижегородской области в 2010 году" (О санитарно-эпидемиологической..., 2011), о состоянии атмосферного воздуха и качестве воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения в районах проживания больных, с учетом года поступления в стационар (2005-2009гг).

2.2. Методы исследования

Для оценки особенностей окислительного гомеостаза в организме пациентов использовались биохимические методы, отражающие интенсивность свободнорадикального окисления (СРО) и состояние антиоксидантной системы защиты организма, а также метод определения концентрации фактора некроза опухоли в крови больных. Всего было обработано 720 образцов крови.

Методом индуцированной перекисью водорода и сульфатом железа хемилюминесценции в плазме крови оценивали интегральные показатели свободно-радикальной активности: lmax (mV) - максимальную интенсивность хемилюминесценции (ХЛ) исследуемых проб, характеризующую потенциальную способность ткани к свободно-радикальному окислению, и показатель 1/S (отн. ед.), обратно пропорциональный светосумме ХЛ за 30 секунд измерения и, соответственно, содержанию радикалов в исследуемой системе (Кузьмина и др., 1983). Измерения проводились на биохемилюминометре БХЛ 06-М (Ермолин и др., 1990).

В плазме крови определяли содержание первичных продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) - диеновых конъюгатов (ДК), вторичных - триеновых конъюгатов (ТК) по методу (Fletcher et al„ 1973) и концентрацию третичного продукта

ПОЛ - малонового диальдегида (МДА) по методу (Smith, 1976). Концентрацию ДК, ТК и МДА выражали в единицах оптической плотности относительно количества общих липидов. Общие липиды определяли по методу (Folch, 1957) с помощью стандартного набора реактивов «Lachema» (Чехия).

В плазме измеряли степень окислительной модификации белков (ОМБ) по уровню карбонильных производных, основанному на реакции взаимодействия окисленных аминокислотных остатков белков с 2,4-динитрофенилгидразином с образованием альдегид- и кетон- динитрофенилгидразонов (АДНФГ, КДНФГ) (Levine, 1990; Дубинина, 1995). Образовавшиеся соединения регистрировали при длинах волн 270 нм и 363 нм, выражали в единицах оптической плотности, отнесенных к 1 г белка. Общий белок определяли с помощью набора реагентов фирмы «Vital diagnostic» (г. Санкт-Петербург) спектрофотометрически (Genesis-10UV, Thermo Scientific, USA).

По реакции с ннтросиним тетразолием определяли активность супероксидцисмутазы (Nishicimi et al., 1972) и каталазы (Aebi, 1970) - по скорости разрушения Н2О2 в нейтральной среде в эритроцитах крови. Результаты представлены в единицах активности, отнесенной к 1 мг гемоглобина в минуту (ед.акт./мг Hb мин).

Определение человеческого а-ФНО в плазме крови больных проводили с использованием набора реагентов "альфа-ФНО-ИФА-БЕСТ", регистрация результатов велась с помощью спектрофотометра TECAN (Австрия). Результаты выражали в пг/мл.

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с использованием программ ME и Statistica 8.0. Было установлено нормальное распределение полученных данных, поэтому оценку результатов проводили методами параметрической статистики. Для установления различий между группами применяли критерий Ньюмана-Кейлса. При представлении результатов использованы графики, отражающие средние значения (М) исследуемых признаков в группах и ошибки среднего (т), а также стандартное отклонение. Анализ выживаемости проведен по методу Каплана-Мейера. Для поиска комбинаций независимых признаков, влияющих на прогноз заболевания, применен регрессионный анализ. Степень согласованности изменений исследуемых параметров определялась по коэффициенту корреляции Пирсона г

ГЛАВА 3. АКТИВНОСТЬ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ В КРОВИ ПАЦИЕНТОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ РАЙОНОВ ПРОЖИВАНИЯ

Проведенное исследование было направлено на оценку состояния про-антиоксидантного гомеостаза в организме онкологических больных, проживающих в условиях с разной степенью экологического неблагополучия.

3.1. Интенсивность радикалообразования и формирования молекулярных продуктов перекисного окисления липидов в крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Изучению окислительного гомеостаза в организме онкологических больных посвящены многочисленные исследования, в результате которых показано, что окислительный стресс нарастает постепенно в процессе прогрессии злокачественного новообразования (Лебедева, 2007, Кузьмичева и др., 2007; Gerova et al., 2006).

Оценка максимальной интенсивности хемилюминееценции позволила определить интенсивность свободнорадикапьных реакций в крови больных. В плазме крови

пациентов, проживающих в относительно удовлетворительных и напряженных районах, были установлены значения 1тах, не отличающиеся от контроля (рис. 1 а).

° Mean

_ . ______0 Mean±SE

контроль t 2 3 4 контроль 1 2 3 4 X MearuSO

группы больных группы больны*

Я Диеноаые коньюгаты щ Триеновые коньюгаты

а б

Рис. 1. Максимальная интенсивность хемилюминесценции (а) и концентрация диеновых и триеновых конъюгатов (б) в плазме крови пациентов до лечения.

В плазме крови онкологических больных, проживающих в умеренно напряженных и критических районах Нижегородской области, были установлены сниженные значения Imax, как по сравнению с контролем, так и по сравнению с пациентами из относительно удовлетворительных и напряженных районов (табл. 2).

Таблица 2

Процент снижения максимальной интенсивности хемилюминесценции в плазме крови

пациентов 2 и 4 групп

Группы сравнения / экологическая ситуация 2/ Умеренно напряженная 4/ Критическая

Контроль 22,5%; р=0,023 22,9%, р= 0,001

1 / Относительно удовлетворительная 16,8%; р=0,016 17,1%, р= 0,001

3/ Напряженная 6,8%; р= 0,026 7,1%, р= 0,003

Известно, что торможение процессов свободно-радикального окисления, как и их гиперактивация в тканях ниже нормальных величин, также является неблагоприятным фактором, так как приводит к изменению проницаемости мембран, нарушению рецепции (Говорова, 2002). Поэтому сниженный уровень 1шах в крови пациентов, проживающих в районах с умеренно напряженной и критической экологической обстановкой, предположительно отражает стойкие нарушения регуляторных механизмов.

При анализе доступной литературы были найдены данные о диссоциации показателей СРО у здоровых лиц. Авторами было показано, что у 7% обследованных лиц уровни ХЛ гшазмы ниже, либо выше средних величин. Низкий уровень ХЛ ассоциировался с развитием осложнений и хронизацией нейроинфекционного процесса. При активации СРО наблюдался достаточно быстрый выход из болезни, а при

гиперактивации наблюдалось неблагоприятное течение заболевания (Иванова и др., 2003; Иванова и др., 2004).

Оценка максимальной интенсивности хемилюминесценции позволила выявить неоднородность среди онкологических больных с опухолями орофарингеальной зоны. В группе пациентов, проживающих в критических и умеренно напряженных экологических условиях, сниженные значения ХЛ характеризуют особенности метаболической адаптации в данных группах больных и могут быть использованы для последующего прогнозирования их продолжительности жизни.

Радикалообразование, которое мы косвенно определяли методом индуцированной хемилюминесценции, является начальным этапом ПОЛ, инициирующим образование широкого спектра молекулярных продуктов: первичных продуктов ПОЛ - диеновых коньюгатов, вторичных - триеновых коньюгатов и малонового диальдегида.

В организме всех обследованных онкологических больных процессы перекисного окисления липидов значительно превышали их интенсивность у пациентов группы контроля (рис. 1 б).

Таблица 3

Сравнение концентраций триеновых коньюгатов в плазме крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Группы сравнения/ экологическая ситуация ! / Относительно удовлетворительная 2/ Умеренно напряженная 3/ Напряженная 4/ Критическая

Контроль 89.7%, р=0,001 90,8%, р=0,002 87,2%, р=0,016 95,6%, р=0,016

1 10,4%, р=0,442 20,2%, р=0,253 25,9%, р=0,046

2 10,4%, р=0,444 28,5%, р=0,019 17,3%, р-0,045

3 20,2%, р=0,250 28,5%, р=0,019 40,9%, р=0,006

Межгрупповой анализ выявил максимальные концентрации ТК в группе пациентов, проживающих в критических экологических условиях. Отличия статистически значимы по сравнению с больными из 1, 2 и 3 группы (табл. 3).

Контроль 12 3

группы больных

Рис. 2. Концентрация малонового диальдегида в плазме крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.

В плазме крови обследованных лиц концентрация одного из конечных продуктов ПОЛ - малонового диальдегида имеет максимальные значения у пациентов из относительно удовлетворительных и напряженных районов (на фоне выявленного ранее сниженного СРО) (рис. 2). Отличия статистически значимы относительно больных из удовлетворительных и напряженных районов Нижегородской области (табл. 4).

Высокие концентрации ТБК-реактивных продуктов на фоне сниженного уровня максимальной интенсивности хемилюминесценции свидетельствуют о том, что уровень АФК в организме больных не всегда был на низком уровне. Вероятно, длительное воздействие на организм неблагоприятных факторов среды повлияло на выраженность окислительного стресса, «являющегося универсальным механизмом клеточных повреждений и общим патогенетическим звеном в механизме воздействия на организм факторов среды» (Владимиров, Арчаков, 1972).

Таблица 4

Сравнение концентраций малонового диальдегида в плазме крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Группы сравнения/ экологическая ситуация 1 / Относительно удовлетворительная 2/ Умеренно напряженная ■ 3/ Напряженная 4.1 Критическая

Контроль 55,5%, р=0,016 62,6%, р=0,002 44,6%, р=0,004 63,1%, р=0,001

1 15,9%, р=0,275 19,7%, р=0,750 16,9%, р=0,089

2 15,9%, р=0,275 32,5%, р=0,039 1,14%, р=0,842

3 19,7%, р=0,750 32,5%, р=0,039 33,3%, р=0,006

Парадоксально, но концентрации ТК и МДА в крови пациентов 1 и 3 групп статистически не отличаются. Это явление может быть связано с особенностями промышленности в экологически напряженных районах Нижегородской области и со спектром загрязняющих веществ. Например, известно, что полициклические ароматические углеводороды и атомы тяжелых металлов способны активировать антиоксидант респонзивные элементы, расположенные в генах большинства ферментов, поддерживающих окислительно-восстановительный гомеостаз (Зенков и др., 2001). С другой стороны, определенную роль играет неспецифическая реактивность организма при действии факторов внешней среды (Владимиров, Арчаков, 1972). Теория «Неспецифических адаптационных реакций организма» отечественных учёных Л.Х. Гаркави и Е.Б. Квакиной гласит, что применение более мягких, чем стрессовые, физиологических воздействий, способно значительно повышать адаптационные возможности организма (Гаркави, Квакина, 1996).

3.2. Анализ содержания продуктов окислительной модификации белков в крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Оценка состояния окислительной модификации белков показала, что уровень альдегидных группировок, при металл-катализируемом окислении значительно повышен в плазме крови пациентов, проживающих под влиянием умеренно напряженных и критических экологических условий в среднем на 39,1% по сравнению с больными из относительно удовлетворительных и напряженных районов Нижегородской области (рис. 3 б). Между пациентами не установлено различий по уровню АДНФГ, регистрируемых в крови при спонтанном окислении (рис. За).

группы больных

Контроль

2 3

группы вольны*

Рис. 3. Концентрация апьдегидаинитрофенилгидразонов, регистрируемых при спонтанном (а) и металл-индуцированном (б) окислении в плазме крови пациентов, в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.

Контроль

1 2 3 группы больных

Контроль

1 2 г группы больных

= Меап в Меап*8Е I МеатЭО

Рис. 4. Концентрация кетондинитрофенилгидразонов, регистрируемых при спонтанном (а) и метапл-индуцированном (б) окислении в плазме крови пациентов, в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.

Анализ содержания в плазме крови пациентов КДНФГ, регистрируемых при спонтанном окислении, выявил межгрупповые особенности в зависимости от степени экологического неблагополучия районов проживания (рис. 4).

Важно, что результаты согласуются с данными, полученными при оценке СРО и уровня ТБК реактивных продуктов (рис. 1 а, рис. 2). Так, концентрации КДНФГсп были статистически значимо выше более чем на 23% (р<0,05) в плазме крови больных, экологическая ситуация мест проживания которых характеризовалось как умеренно напряженная, и более чем на 51% (р<0,05) у пациентов из критических районов по сравнению с 1 и 3 группой больных (рис. 4 а).

В плазме крови пациентов из критических районов содержание КДНФГинд было снижено на 12% (р=0,0130) по сравнению с больными, проживающими в относительно

удовлетворительных экологических условиях, и более чем на 40% (р=0,0025) относительно пациентов из умеренно напряженных и напряженных районов (рис. 4 б).

По данным Ю.И. Губского и Е.Е. Дубининой содержание в плазме крови спонтанно окисленных карбонильных производных характеризует окислительный потенциал организма, а применение катализаторов ОМБ позволяет стимулировать реакцию окисления, но результатам которой судят о резервно-адаптационных возможностях организма (Губский, 2005; Дубинина, 2006).

Для онкологических больных, проживающих под действием максимального для Нижегородской области уровня антропогенной нагрузки, высокое содержание в плазме крови КДНФГсп и сниженное КДНФГинд стало показателем, свидетельствующим об истощении их адаптивных возможностей.

3.3. Состояние антиоксидантной системы защиты пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

В физиологических условиях окислительные процессы в организме контролируются системой антиоксидантной защиты (Меныцикова, Зенков, 1993).

Состояние антиоксидантной системы в организме онкологических больных, о которой мы судили по ОАА, активности ферментов СОД и каталазы имеет свои особенности в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания пациентов

Межгругщовой анализ показал, что среди всех пациентов ОАА повышена более чем на 20% (р<0,05) в плазме крови больных, проживающих в умеренно напряженных районах Нижегородской области. Отличия статистически значимы по сравнению с лицами, проживающими под действием относительно удовлетворительных, напряженных и критических экологических условий.

Состояние системы антиоксидантной защиты в крови больных характеризовалось сниженной, по сравнению с контролем активностью основных ферментов: СОД на 80,0% и каталазы на 40% (р<0,05).

г з « группы больных

контроль

2 3 4

группы больных

Рис. 5. Активность СОД (а) и каталазы (б) в крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.

Межгрупповое сравнение показало, что активность СОД статистически значимо снижена у больных из критических районов по сравнению с пациентами, проживающими

в умеренно напряженных и напряженных районах (р2^=0,000!; р34=0,0026) (рис. 5 а), при этом активность каталазы у данных лиц повышена (pi.3=0,0149, Pm=0,0360) (рис. 5 б). Данный факт свидетельствует о разной степени истощения не только антиоксидантного, но и адаптационного потенциала организма больных.

Широкое участие супероксидных радикалов в ферментативных реакциях синтеза простагландинов, метаболизме ксенобиотиков, в экспрессии генов позволяет рассматривать СОД как фермент, выполняющий регуляторные функции (Меерсон, 1981; Биоантиокислители..., 1982; Зенков и др., 1993).

Различия в функциональной активности ферментов в условиях различной степени экологического неблагополучия могут быть связаны со спектром загрязняющих веществ в районе проживания. Например, известно, что продукты фенольной природы, являющиеся компонентами сточных вод, способны ингибировать развитие процессов ПОЛ, проявляя антиоксидантные свойства (Зайко и др., 1996; Зенков и др., 2001).

Г ЛАВА 4. ОЦЕНКА РЕГУЛЯТОРНОЙ РОЛИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНОГО ОКИСЛЕНИЯ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ РАЙОНОВ ПРОЖИВАНИЯ

В настоящей главе рассмотрена взаимосвязь параметров про-антиоксидантного баланса и одного из показателей цитокиновой активности - а-ФНО в кроии обследованных больных. Данный подход позволил выявить нарушения регуляторных механизмов, реализующихся в условиях с различной степенью экологического неблагополучия. Анализ исследуемых параметров сопоставлен с показателем продолжительности жизни обследованных лиц.

4.1. Анализ содержания а-ФНО в крови онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Одна из важнейших функций АФК заключается в эффектах инициации редокс-сишализации и АФК-опосредованной передачи сигнала при активации ядерных факторов транскрипции. Они принимают участие в активации генов, кодирующих белки различных защитных систем - антиоксидантную, стресс-белков (Omar, Pappolla, 1993). С активными формами кислорода связан дозозависимый характер цитокиновой активности (Скулачев, 2001; Чечина и др., 2009). Активацию экспрессии цигокинов связывают с гиперактивностью симпатоадреналовой системы (Mann, Vonng, 1999). О роли провоспалительных цитокинов в развитии депрессии, снижении физической и социальной активности у онкологических больных свидетельствуют корреляционные связи между уровнем ФНО-а и показателями личностной тревожности, установленные в исследованиях Прохач Н. Э. и соавторов (Прохач и др., 2009).

На основании этого в нашей работе была проведена оценка уровня а-ФНО в плазме крови онкологических больных, как одного из факторов, косвенно отражающих адаптационные возможности организма (рис. 6).

Анализ концентрации а-ФНО показал, что в организме пациентов, проживающих в относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районах Нижегородской области, его уровень был повышен по сравнению с пациентами из контрольной группы более чем на 30% (табл. 5). Важно, что в плазме крови больных, из критических районов концентрации а-ФНО не отличались от значений в группе контроля.

Контроль 12 3

группы больных

Рис. 6. Концентрация а-ФНО в плазме крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.

Таблица 5

Сравнение концентраций а-ФНО в плазме крови пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Группы сравнения / экологическая ситуация 1 / Относительно удовлетворительная 2/ Умеренно напряженная 3/ Напряженная 47 Критическая

Контроль 48,2%, р—0,015 32,6%, р=0,029 43,0%, р=0,023 10,1%, р=0,667

1 23,2%, р=0,002 9,1%, р=0,691 53,5%, р=0,007

2 23,2%, р=0,002 15,4%, р=0,442 39,5%, р=0,003

3 9,1%, р=0,416 15,4%, р=0,201 48,8%, р=0,006

Индекс антропогенной нагрузки коррелирует с уровнем фактора некроза опухоли в организме больных г = - 0,51; р=0,0290. Согласованность между уровнем а-ФНО и свободнорадикальной активностью отражается в умеренных корреляционных связях: 1тах/а-ФНО г =-0,59; р=0,0054, что свидетельствует о редокс-зависимой регуляции активации компонентов противоопухолевого иммунитета.

4.2. Аналмз выживаемости пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания

Развитие злокачественного новообразования ведет к появлению выраженных нарушений в системах гомеостаза больного. Длительное проживание под влиянием характерных для определенной местности факторов среды обитания, вероятно, формируют различные типы нарушений регуляторных механизмов. ХимколучеваЙ терапия углубляет этих нарушения, что может сказываться на переносимости противоопухолевой терапии и продолжительности жизни больных.

На основании данных, предоставленных врачом НООД В.А.Лазаревой, о продолжительности жизни онкологических больных после стандартного курса химиолучевого лечения, был проведен анализ выживаемости пациентов.

Построены кривые трехлетней выживаемости больных в зависимости от уровня экологического неблагополучия в районах их проживания, показанные на рисунке 7, где

«Complete» - законченное наблюдение с летальным исходом, a Censored -не законченное наблюдение, где больной на протяжении трех лет наблюдался по поводу перенесенного злокачественного новообразования.

1 группа 3 группа

2 группа

4 группа

12 24 36

Время наблюдения, длес. о Complete » Censored

Рис. 7. Продолжительность жизни онкологических больных, проживающих в районах с разной степенью антропогенной нагрузки.

Анализ продолжительности жизни больных после лечения, показал, что летальность пациентов, проживающих в критических экологических условиях после проведенной стандартной химиолучевой терапии на 55% больше, по сравнению с лицами из относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районов Нижегородской области.

Значение индекса антропогенной нагрузки районов проживания больных коррелирует с продолжительностью жизни пациентов после химиолучевой терапии г = -0,89, р=0,0021.

4.4. Согласованность параметров свободнорадикалыюго гомеостаза и индекса антроногснной нагрузки районов проживания онкологических больных Результаты проведенного нами исследования показали разную степень выраженности окислительного стресса среди пациентов, составляющих однородную по клинико-морфо-анатомическим и социально-адаптивным критериям группу.

Учитывая регуляторный эффект редокс-составляющей в реализации адаптации, про-антиоксидантный баланс на наш взгляд, можно считать одним из ключевых звеньев, связующих такие явления, как стресс, изменение функционального состояния нервной и иммунной систем. Поэтому длительное проживание под влиянием характерных для определенных районов Нижегородской области антропогенных факторов среды, вероятно, формируют различные типы нарушений регуляторных механизмов.

На рисунке 8 представлены многовекторные диаграммы, демонстрирующие нарушения в про-антиоксидантной системе и конкретные параметры, наиболее ярко отражающие ее дисбаланс в организме онкологических больных, проживающих в районах с разным уровнем антропогенной нагрузки. Длина луча каждого вектора соответствует проценту отклонения от группы контроля, которая приведена на графике как нулевая точка отсчета.

МДА

КДНФГсп

а-фно

КДНФГинд .¿е

СОД

КДНФГсп

- а-фно

Каталэза

- контроль 1 группа МДА

Каталаза ,

■ контроль -в-2группа МДА

КДНФГинд

СОД-

КДНФГсп

а-фно

СОД

КДНФГсп

— а-фно

Кзтэлаза

контроль -в-Згруппэ

Каталаза

■■ контроль -Ш-- 4 группа

Рис. 8. Многовекторные диаграммы, отражающие параметры про-антиоксидантного дисбаланса в четырех группах пациентов.

Диаграммы наглядно демонстрируют смещение про-антиоксидантного равновесия в сторону свободнорадикального окисления. Важно, что в группе пациентов, проживающих под действием критических экологических условий, уровень параметров, отражающих регуляторный потенциал: [гпах, ФНО-а, КДНФГинд, не превышает значения в группе контроля. На основании статистического анализа из комплекса исследуемых показателей выделены те, которые на фоне мощного окислительного стресса в организме онкологических больных вносят наибольший дисбаланс в про-антиоксидантный профиль.

Наиболее значимые из них: 1шах, ФНО-а, МДА, КДНФГ, активность СОД и каталазы. Статистический анализ показал, что степень экологического неблагополучия района проживания имеет умеренные корреляционные связи с уровнем КДНФГсп и КДНФГинд (рис. 8).

Согласованность между функциональной активностью антиоксидантных ферментов, уровнем фактора некроза опухоли в крови онкологических больных и степенью экологического неблагополучия районов их проживания так же выражается в умеренных корреляционных взаимосвязях (рис. 9).

В результате проведенного анализа было установлено, что в крови пациентов, проживающих в критических экологических условиях, нарушен баланс про-актиоксидантной системы, а именно:

1. Снижена максимальная интенсивность хемилюминесценции, уровень фактора некроза опухоли, концентрация которого, принято считать, имеет прямую зависимость от редокс-составляющей в метаболизме;

2. Высокие концентрации конечного продукта ПОЛ - малонового диальдегида, на фоне сниженной 1гаах свидетельствуют об истощении липидного профиля;

3. Дисбаланс между уровнем котонных группировок, образующихся при спонтанном и индуцированном окислении белков, отражает нарушения белкового метаболизма, который считается показателем резервно-адаптационного потенциала в организме.

МДА

Рис. 9. Корреляционные связи меду индексом антропогенной нагрузки районов проживания и параметрами про-антиоксидантного гомеостаза в крови больных.

Итак, очевидна роль экологического неблагополучия мест проживания, как фактора, вносящего дисбаланс в работу компонентов прооксидантно-антиоксидантной системы организма больных.

ГЛАВА 5. ВОЗМОЖНОСТЬ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ЖИЗНИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ в ЗАВИСИМОСТИ ОТ АКТИВНОСТИ СВОБОДНОРАДИКАЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ И ИНДЕКСА АНТРОПОГЕННОЙ НАГРУЗКИ

Несмотря на определенные успехи методов лучевой и химиотерапии лечение онкологических больных носит эмпирический характер. Появление новых противоопухолевых препаратов за последние 10 лет не привело к повышению выживаемости онкологических больных. Цитируя зав. отделением химиотерапии и инновационных технологий ФГБУ "НИИ онкологии им.Н.Н. Петрова", д.м.н. С.А. Проценко: «На сегодняшний день отсутствуют надежные прогностические факторы эффективности и токсичности лечения». Терапия проводится по стандартным схемам на основании группового прогноза (возраст, стадия, гистология опухоли). При этом выживаемость пациентов на 3-4 стадиях опухолевого процесса составляет 60%. Поэтому вопросы индивидуализации лечения и поиска прогностических факторов его эффективности актуален (Проценко, 2007).

Длительный окислительный стресс снижает резервно-адаптационные возможности организма. Путем индукции повышенного радикалообразования химиолучевая терапия усиливает оксидантную нагрузку, обусловленную опухолевым процессом (Магйоуат, 2002). Процессы перекисного окисления липидов и антиоксидантную

активность исследователи соотносят с продолжительностью жизни онкологических больных и рассматривают как маркеры переносимости и токсичности лечения (Лебедева, 2007). В 2003 году Третьяк и соавторы выявили корреляционные связей между выживаемостью больных с множественной миеломой и показателями процессов ПОЛ. Эти данные согласуется с результатами собственных исследований. В главе 3.1. показано, что наибольший про-антиоксиданткый дисбаланс, выявлен в группе пациентов, проживающих в критических экологических условиях, которая характеризуется 93% одногодичной летальностью после противоопухолевой терапии.

Применение многофакторного регрессионного анализа позволило выявить параметры окислительного гомеостаза, статистически значимо оказывающие влияние на продолжительность жизни.

Мы учитывали: 1) стандартные клинические показатели - гистологическая характеристика и локализация опухоли, стадия заболевания, возраст пациента; 2) параметры про-антиоксидантной системы в крови обследованных лиц; 3) и индекс антропогенной нагрузки районов проживания больных. . ,

Расчеты показали, что значимыми независимыми. факторами прогноза при опухолях орофарингеальной зоны являются: индекс антропогенной нагрузки, максимальная интенсивность хемилюминесценции, концентрация МДА, КДНФГинд, уровень а-ФНО в плазме крови и активность СОД в эритроцитах больных.

Величины Beta коэффициентов показывают относительный вклад каждого фактора в предсказание продолжительности жизни. Регрессионный коэффициент для индекса антропогенной нагрузки отрицателен, чем меньше экологическое неблагополучие, тем благоприятнее прогноз для пациентов исследованной группы.

Таблица 6

Весовая значимость факторов, влияющих на прогноз заболевания

N=80 Beta Р N=80 Beta Р

Достоверность теста - 0,04864 Достоверность теста - 0,04877

Jan -0,3238 0,00205 Атмосферный воздух (% проб с превышением ПДК) -0,2921 0,00245

Вода (% проб с превышением ПДК) -0,2433 0,00125

КДНФГинд -0,1816 0,00165 КДНФГинд -0,1715 0,00114

МДА -0,2318 0,00005 МДА -0,2231 0,00004

СОД j 0,1767 0,00020 СОД 0,1867 0,00016

Imax 0,2215 0,00015 1тах 0,2312 0,00022

а-ФНО 0,2124 0,00000 а-ФНО 0,2212 0,00023

11=0,85677-коэф. множественной корреляции RI=0,772704 - коэф. детерминаций Я=0,86233 - коэф. множественной корреляции R1=0,78776 - коэф. детерминации

Продолжительность жизни пациентов, после химиолучевой терапии описывается уравнением регрессии: ПЖ = 1,420 - 0,090.1ан - 0.004СОД - 4,058КДНФГинд + 0,3281гаах -0,056М ДА + 0,081 а-ФНО.

Значения коэффициента детерминации R1 говорят о том, что указанные факторы прогноза описывают 77,2% вариаций зависимой переменной, которой является показатель продолжительность жизни, что говорит о хорошем приближении линии регрессии к наблюдаемым данным и о возможности построения прогноза.

Индекс антропогенной нагрузки, отражает экологическое неблагополучие, являясь расчетным параметром (для 47 административных районов Нижегородской области) в узкой временной динамики (1997-2000 гг.). Такая узкая специфичность не позволяет широко применять JaH для других территорий и временных промежутков и требует индивидуального расчета для каждого региона.

Поэтому мы провели регрессионный анализ (табл. 6), используя в качестве альтернативы индекса антропогенной нагрузки данные, о состоянии атмосферного воздуха и качестве воды источников хозяйственно-питьевого водоснабжения в районах проживания больных, с учетом года поступления в стационар (2005-2009 гг.) (О санитарно-эпидемиологической..., 201 Г).

Результаты регрессионного анализа показали, что замена индекса антропогенной нагрузки на показатели загрязнения воды и воздуха в районах проживания больных не влияет на уровень значимости коэффициентов Beta как для параметров, характеризующих экологическое неблагополучие, так и для показателей активности про-антиоксидантной системы. Значения коэффициентов детерминации и множественной корреляции так же не меняются в пределах десятых долей значений (табл. 6). Это подтверждает взаимосвязь продолжительности жизни больных с опухолями орофарингеальной зоны со степенью экологического неблагополучия районов проживания.

Мы сравнили фактическую продолжительность жизни больных с расчетной, вычисленной по уравнению регрессии (рис. 10).

Анализ показал возможность оценки продолжительности жизни по данному методу.

Номер наблюдения

— "фактическая продолжительность жизни

прогнозируемая продолжительность жизни

1- пациенты, проживших менее 12 месяцев после химиолучевой терапии 2 -пациенты, прожившие более 12 месяцев после химиолучевой терапии

Рис. 10. Фактическая и прогнозируемая продолжительность жизни онкологических больных после лечения.

Таким образом, среди пациентов с опухолями орофарингеальной зоны с помощью про-антиоксидантных показателей, и при учете экологического неблагополучия районов проживания больных, возможно прогнозирование продолжительность жизни. Гак, если расчетный коэффициент был >1,5 единиц - все пациенты переживали срок наблюдения 12 месяцев; снижение коэффициента <1,5 единиц было ассоциировано с показателями выживаемости менее 12 месяцев. При исключении из анализа индекса антропогенной нагрузки ошибка увеличивается до 15,6%, а, игнорируя МДА, СОД, АДНФГинд ошибка будет варьировать от 6,1% до 7,3%.

В наблюдениях вне зоны прогнозирования оказалось 5 человек, что мы связываем с развитием у данных лиц на фоне лечения мукозита 3 степени.

Итак, только комплексное использование параметров про-антиоксидантного гомеостаза с учетом экологического неблагополучия районов проживания больных позволяет индивидуально прогнозировать результаты лечения больных с опухолями орофарингеальной зоны.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Установлено, что компоненты про-антиоксидантной системы являются маркерами скрытой неоднородности в группе пациентов с опухолями орофарингеальной зона Ш-1У

В крови пациентов с одинаковыми клинико-морфо-анатомическими характеристикам заболевания уровень окислительного стресса различен и связан с реализацией окислительного гомеостаза в условиях с различной степенью антропогенной нагрузки в районах проживания больных. Проведенные исследования впервые показали взаимосвязь экологического фактора окружающей среды и параметров окислительного гомеостаза и их комплексное влияние на продолжительность жизни онкологических больных.

Оценка параметров про-антиоксидантного равновесия с учетом экологического неблагополучия районов проживания пациентов демонстрирует возможность индивидуального прогнозирования продолжительности жизни онкологических больных с опухолями орофарингеапьной зоны. Поэтому разработанная прогностическая модель дает возможность повысить качество мониторинга больных для прогнозирования выживаемости после стандартной химиолучевой терапии и может быть применена для оптимизации лечебной тактики в клинической онкологии (например, отказ от заведомо неэффективной стандартной схемы химиолучевого лечения, корректировка стандартной схемы).

Получены новые, сведения, которые показывают важность оценки влияния экологического фактора в реализации биохимических реакций.

ВЫВОДЫ

1. Установлено, что в группе пациентов, составляющих однородную группу по основным морфо-клинико-анатомическими характеристикам заболевания, существует неоднородность, заключающаяся в различной интенсивности свободнорадикальных процессов.

2. Выживаемость больных со злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии, проживающих в критических экологических условиях после проведенной стандартной химиолучевой терапии, на 55% меньше, по сравнению с пациентами из относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районов Нижегородской области.

3. Значимыми факторами прогноза продолжительности жизни при злокачественных новообразованиях орофарингеальной зоны являются: индекс антропогенной нагрузки, максимальная интенсивность хемилюминесцеНиии, концентрация МДА, КДНФГинд, уровень а-ФНО в плазме крови и активность СОД в эритроцитах больных.

4. Установлено, что продолжительность жизни пациентов после химиолучевой терапии в 77,2 % случаев зависит от экологического неблагополучия района проживания и состояния про-антиоксидантной системы в крови больных и описывается уравнением регрессии: ПЖ = 1,420 - 0,090.1ан - 0.004СОД - 4,058КДНФГинд + 0,3281тах - 0.056МДА + 0,081 а-ФНО. При исключении из анализа индекса антропогенной нагрузки ошибка увеличивается на 15,6 %.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Работы, опубликованные в ведущих рецензируемых научных журналах и изданиях, определенных ВАК:

1. Кулакова, К.В. Исследование свободнорадикальных процессов в организме иптактных крыс на фоне изменения состояния внешней среды / К.В. Кулакова,

Д.В. Давыдепко, Т.Г. Щербатюк, В.В. Чернов, М.А. Макушева // Вестник ННГУ. Серия биология. - 2010. - №4. - С. 100-107.

2. Давыдепко, Д.В. Особенности окислительного стресса в организме онкологических больных в зависимости от степени экологического неблагополучия мест проживания I Д.В. Давыденко, Т.Г. Щербатюк, В.А. Лазарева // Известия Самарского научного центра РАН,-2011.-№1 (7).-С. 1690-1693.

3. Некрасова, Т.А. Особенности перекисного окисления липидов и белков при аутоиммунном тиреоидите без и с минимальной тиреоидной дисфункцией / Т.А. Некрасова, Т.Г. Щербатюк, Д.В. Давыденко, О.В. Леденцова, Л.Г. Стронгин /I Клиническая и эксперйментальнаятиреоидология. -2011. -№4(7). -С.38-43.

Патент

4. Щербапок Т.Г, Масленникова A.B., Лазарева В.А., Давыденко Д.В. Способ индивидуального прогнозирования исходов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны. Патент № 2371724 Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2009г.

Статьи, тезисы и материалы докладов региональных и всероссийских конференций и семинаров:

5. Т.Г. Щербатюк, Зависимость исхода заболевания у больных злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны от уровня активности процессов перекисного окисления липидов / Т.Г. Щербатюк, В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко, A.B. Масленникова, // Материалы ХШ Нижегородской сессии молодых ученых. Естественные дисциплины. -Нижний Новгород, 2008 - С. 22.

6. Щербатюк, Т.Г. Прогностическое значение процессов перекисного окисления липидов у больных злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны / Т.Г. Щербатюк, A.B. Масленникова, В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко II Труды межгородской конференций молодых' ученых «Актуальные проблемы патофизиологии», Санкт-Петербург. - 2008. - 360 с.

7. Щербатюк, Т.Г. Динамика окислительной модификации белков в плазме крови онкологических больных с опухолями орофарингеальной зоны на фоне химиолучевой терапии / Т.Г. Щербатюк, Д.В. Давыденко, В.А. Лазарева, М.А. Макушева // Материалы конференции «Вопросы экспериментальной и клинической медицины», посвященной 90-летию со дня рождения заслуженного деятеля науки РФ и 4P, д.м.н., профессора Амосовой В.В. Чебоксары. - 2009. - 266 с.

8. Щербатюк, Т.Г. Перекисное окисление липидов и вязкость крови в оценке прогноза исходов заболевания у пациентов местно-распространенными злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны / Т.Г. Щербатюк, В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко, A.B. Масленникова // Материалы 6 Международного симпозиума «Актуальные проблемы биофизической медицины». - Киев. - 2009. - 475 с.

9. Лазарева, В.А. Проантиоксидантная активность и вязкость плазмы крови больных с местнораспространеннымн опухолями головы и шеи в процессе химиолучевого лечения / В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко, Мельникова И.В. // Современные технологии в медицине.-№1.-2009.-С. 112-114.

10. Лазарева, В.А. Прогностическое значение состояния антиоксидантно-прооксидантного статуса больных местно-распространенным плоскоклеточным раком головы и шеи / В.А. Лазарева, Т.Г. Щербатюк Д.В. Давыденко, A.B. Масленникова,

А.В. Герасимова // Материалы Невского радиологического форума. - 2009. - СПб: издательство СПбГМУ. - 2009. - 628 с.

11. Maslennikova, A. Prognostic value of prooxidant and antioxidant status in patients with locally advanced head-and-neck squamous cell carcinoma / A. Maslennikova, T, Scherbatyuk, A. Gerasimova, V. Lazareva, D. Davydenko // Radiotherapy & Oncology. - 2010. - V.10 (suppl.).-273 p.

12. Щербатюк, Т.Г. Индивидуальное прогнозирование исходов заболевания у больных с местнораспространенными опухолями головы и шеи / Т.Г. Щербатюк, А.В. Масленникова, В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко // Тезисы докладов IX юбилейной научной сессии молодых ученых и студентов, посвященная 90-летию Нижегородской государственной медицинской академии «Современное решение актуальных научных проблем в медицине». - Н.Новгород. -2010. -283 с.

13. Давыденко, Д. В. Окислительная модификация белков в оценке прогноза исхода заболевания у пациентов с опухолями орофарингеальной зоны / Д.В. Давыденко, М.А. Макушева, Т.Г. Щербатюк, В. А Лазарева // Материалы III Всероссийского с международным участием конгресса студентов и аспирантов-биологов «Симбиоз-Россия 2010», - Н.Новгород. - 2010. - С. 172.

14. Давыденко, Д.В. Окислительная модификация белков и активность супероксиддисмутазы в оценке прогноза исхода заболевания у пациентов с опухолями головы и шеи / Д.В. Давыденко, М.А. Макушева, Т.Г. Щербатюк, В.А. Лазарева // Труды XV Нижегородской сессии молодых ученых по естественнонаучным дисциплинам. -Н.Новгород 19-23 апреля. - 2010.-153 с.

15. Щербатюк, Т.Г. Значение параметров перекисного окисления, липидов в прогнозировании исходов заболевания у больных злокачественными опухолями орофарингеальной зоны / Т.Г. Щербатюк, В.А. Лазарева, Д.В. Давыденко, А.В. Масленникова // Российский биотерапевтический журнал. -№1(10). -2011. - С. 72.

Подписано в печать 17.04.2013 г. Формат 60x90/16. Бумага офсет. Усл. п. л. 1. Тираж 100. Заказ 158

Отпечатано в типографии НГСХА 603107, г. Нижний Новгород, пр. Гагарина, 97

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Давыденко, Дина Владимировна, Нижний Новгород

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Нижегородский государственный университет

им. Н. И. Лобачевского» Национальный исследовательский университет

ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ЖИЗНИ ОНКОЛОГИЧЕСКИХ БОЛЬНЫХ С РАЗНЫМ УРОВНЕМ ОКИСЛИТЕЛЬНОГО СТРЕССА В КРОВИ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО НЕБЛАГОПОЛУЧИЯ

РАЙОНОВ ПРОЖИВАНИЯ

На права: и

04201357846

ДАВЫДЕНКО Дина Владимировна

Специальность: 03.02.08 - экология (биология)

Диссертация на соискание учёной степени кандидата биологических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор Т.Г. Щербатюк

Нижний Новгород 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ........................................................................... 6

Глава 1. Обзор литературы. Современные проблемы влияния

факторов окружающей среды на здоровье человека.... 12

1.1. Современное состояние среды обитания человека............ 12

1.1.1. Влияние факторов окружающей среды на заболеваемость злокачественными новообразованиями........................ 14

1.1.2. Адаптация живых организмов к антропогенным факторам окружающей среды................................................... 26

1.2. Регуляторная роль активных форм кислорода в реализации адаптационных механизмов в норме и при злокачественных новообразованиях............................ 35

1.2.1. Роль про-антиоксидантной системы в стресс-реакциях организма............................................................... 40

1.2.2. Особенности окислительного гомеостаза при злокачественных новообразованиях............................ 46

СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

Глава 2. Материалы и методы.............................................. 52

2.1. Материалы исследования............................................ 52

2.2. Методы исследования............................................... 57

2.2.1. Определение свободнорадикальной активности методом индуцированной хемилюминесценции........................... 57

2.2.2. Метод определения концентрации диеновых и триеновых коньюгатов............................................................ 58

2.2.3. Метод определения концентрации малонового диальдегида 58

2.2.4. Метод определения общих липидов............................. 59

2.2.5. Метод определения окислительной модификации белков

по уровню карбонильных производных....................... 59

2.2.6. Метод определения активности супероксиддисмутазы....... 60

2.2.7. Метод определения активности каталазы........................ 60

2.2.8. Метод определения содержания а-ФНО......................... 61

2.2.9. Метод определения уровня эндогенной интоксикации....... 61

2.3. Методы статистической обработки............................... 62

Глава 3. Активность свободнорадикальных процессов в крови

онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания 64

3.1. Интенсивность радикалообразования и формирования молекулярных продуктов перекисного окисления липидов в крови больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.......................... 64

3.2. Анализ содержания продуктов окислительной модификации белков в крови онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания............................................................ 71

3.3. Состояние антиоксидантной системы защиты онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания........................... 73

Глава 4. Оценка регуляторной роли свободнорадикального окисления в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания....................... 78

4.1. Анализ содержания ФНО-а в крови онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания............................................... 78

4.2. Оценка уровня эндогенной интоксикации в крови онкологических больных в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания.......................... 80

4.3. Анализ выживаемости пациентов в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания..... 83

4.4. Согласованность параметров свободнорадикального гомеостаза и индекса антропогенной нагрузки районов проживания онкологических больных......................... 85

Глава 5. Возможность прогнозирования продолжительности жизни онкологических больных в зависимости от активности свободнорадикальных процессов и индекса

антропогенной нагрузки.......................................... 90

ЗАКЛЮЧЕНИЕ..................................................................... 96

ВЫВОДЫ........................................................................... 98

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ........................ 99

СОКРАЩЕНИЯ И УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

АДНФГ - альдегиддинитрофенилгидразоны

АОА - антиоксидантная активность

АОС - антиоксидантная система защиты

АФК - активные формы кислорода

ДК - диеновые коньюгаты

КДНФГ - кетондинитрофенилгидразоны

МДА - малоновый диальдегид

ОМБ - окислительная модификация белков

ПОЛ - перекисное окисление липидов

СОД - супероксиддисмутаза

СР - свободные радикалы

СРО - свободнорадикальное окисление

ФНО-а - фактор некроза опухоли-а

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы. В условиях антропотехногенного пресса организм человека задействует свои компенсаторно-приспособительные механизмы, резервы которых ограничены и со временем истощаются (Хныченко, Сапронов, 2003; Гичев, 2007). Это приводит к развитию экологически обусловленных патологий, к числу которых относят и злокачественные новообразования (ЗНО) (Зербино, 1993; Boffetta, Nyberg, 2003). Эпидемиологические исследования свидетельствуют, что причиной 90-95% заболеваемости ЗНО в России и зарубежных странах являются антропогенная трансформация биосферы, канцерогенные факторы окружающей среды и образ жизни человека (Заридзе, Земляная, 1987; Заридзе, 2002; Zahm, 1995; Skakkebaek, 2001; Boffetta, 2002; Howard, Newby, 2004; Higginson, 2005).

Одним из эффектов воздействия на организм канцерогенных веществ является активация реакций свободнорадикального окисления, что связано с механизмом токсического действия веществ и с истощением ресурсов эндогенных протекторов (Куценко, 2002). В процессах детоксикации участвуют антиоксидантные ферменты, образующие комплексы с канцерогенами, обеспечивающие включение в клетке механизмов трансформации энергетических ресурсов с участием молекулярного кислорода (Зенков и др., 2001). В результате образуются свободные радикалы, стимулирующие процессы перекисного окисления липидов (ПОЛ), являющиеся универсальными механизмами в интоксикации химической этиологии (Общая токсикология, 2002). Поэтому длительное проживание в условиях повышенных концентраций техногенных веществ вызывает окислительный стресс (Соцкова, Камилов, 2007).

Нарушение про-антиоксидантного равновесия влияет на регуляторные

механизмы физиологических реакций. Активные формы кислорода (АФК)

выступают в качестве вторичных мессенджеров, участвуя в регуляции

внутриклеточных редокс-систем, клеточной пролиферации и

дифференцировки, регуляции механизмов апоптоза и стресс-реакций в реализации общего адаптационного синдрома (Зенков и др., 2001; Скулачев, 2001; Тодоров, 2003).

В связи с этим представляется целесообразным рассмотреть особенности состояния про-антиоксидантной активности в организме пациентов и эффект экологического неблагополучия районов проживания с целью выявления их значения в прогнозе продолжительности жизни.

Цель работы. Изучить особенности дисбаланса про-антиоксидантной системы в крови онкологических больных, проживающих на территории Нижегородской области в районах с разным уровнем антропогенной нагрузки, а также определить роль экологического неблагополучия и параметров окислительного гомеостаза в прогнозировании продолжительности жизни.

Задачи исследования:

2. Определить наличие и выраженность взаимосвязей между экологическим неблагополучием районов проживания онкологических больных и параметрами про-антиоксидантного баланса, концентрацией фактора некроза опухоли в крови пациентов.

3. Оценить значимость параметров про-антиоксидантной системы и степени экологического неблагополучия районов проживания в прогнозе продолжительности жизни пациентов с опухолями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии после лечения.

Научная новизна работы. Впервые на основании результатов корреляционного и регрессионного анализов показано, что экологическое неблагополучие районов проживания является фактором, влияющим на окислительный гомеостаз и продолжительность жизни больных с опухолями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии. По результатам регрессионного анализа установлено, что продолжительность жизни пациентов после химиолучевой терапии в 77,2% случаев описывается уравнением регрессии, переменными которого являются индекс антропогенной нагрузки района проживания больного и определяемые до лечения активность СОД, максимальная интенсивность хемилюминесценции, концентрация а-ФНО и МДА, уровень кетондинитрофенилгидразонов регистрируемых при металл-индуцированном окислении.

Научно-практическая значимость работы. Полученные данные

свидетельствуют о высокой значимости экологического фактора

окружающей среды и параметров окислительного гомеостаза в прогнозе

продолжительности жизни онкологических больных с опухолями

орофарингеальной зоны Ш-1У стадии. По результатам работы получен

патент «Способ индивидуального прогнозирования исходов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны» № 2371724, зарегистрированный в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2009г.

Положения, выносимые на защиту:

1. Подтвержден индивидуальный характер активности свободнорадикальных процессов в организме. Пациенты, составляющие по морфо-клинико-анатомическими характеристикам заболевания однородную группу, разделяются на две соответственно с высоким и низким уровнем интенсивности липидной и белковой пероксидации.

2. В плазме крови пациентов со злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны ПЫУ стадии, проживающих в критических экологических условиях, статистически значимо снижены уровень фактора некроза опухоли, активность СОД и концентрация кетонных группировок, образующихся при металл-индуцированном окислении, по сравнению с больными, проживающими в относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районах Нижегородской области.

3. Выживаемость больных со злокачественными новообразованиями орофарингеальной зоны Ш-1У стадии, проживающих в критических экологических условиях, после проведенной стандартной химиолучевой терапии на 55% меньше, по сравнению с пациентами из относительно удовлетворительных, умеренно напряженных и напряженных районов Нижегородской области.

4. В результате регрессионного анализа установлено, что продолжительность жизни обратно пропорционально связана с индексом антропогенной нагрузки районов проживания, концентрациями молекулярных продуктов перекисного окисления липидов в плазме крови больных и прямо пропорционально связана с концентрацией фактора некроза опухоли-а, продуктов окислительной модификации белков и активностью

супероксиддисмутазы в плазме крови больных.

Апробация работы и публикации. Материалы диссертационного исследования были доложены на научно-практических конференциях: «Симбиоз-Россия 2010» (III Всероссийский с международным участием конгресс студентов и аспирантов-биологов, Н.Новгород, 2010); «Современное решение актуальных научных проблем в медицине» (IX и X научной сессии, Н.Новгород, 2010, 2011); 15-я и 16-я Нижегородская сессия молодых учёных (Н.Новгород, 2010, 2011). Проект «Способ прогнозирования результатов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны» стал финалистом (II место) областного конкурса молодежных инновационных команд "Россия -Ответственность - Стратегия - Технологии" (Н. Новгород, 2008). Проект «Прогнозирование эффективности химиолучевого лечения больных со злокачественными новообразованиями» занял II место в номинации «Современное здравоохранение» на конкурсе молодежных инновационных команд РОСТ (Н. Новгород, 2010), стал победителем конкурса инновационных молодежных проектов по Нижегородской области, на основании чего участвовал в окружном молодежном инновационном конвенте Приволжского федерального округа в рамках конкурса «Зворыкинский проект» (Пермь, 2010).

Патент «Способ индивидуального прогнозирования исходов лечения у больных местно-распространенными злокачественными опухолями орофарингеальной зоны» № 2371724. Приоритет от 3.04.2008 №2008112741. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений РФ 10 ноября 2009 г.

По материалам диссертации опубликовано 15 научных работ, из них 3 - в журналах, рекомендованных ВАК.

изложен на 125 страницах. Библиографический указатель включает 250 источников литературы (147 отечественных и 103 иностранных).

Личный вклад автора Автор выполняла все этапы обработки клинического материала, методики исследования, проводила статистическую обработку полученных данных. Рассчитывала прогностическую модель, применяя многофакторный регрессионный анализ. Обсуждала и описывала полученные результаты.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность своему научному руководителю зав. каф. биологии НижГМА, д.б.н., проф. Т.Г. Щербатюк за поддержку и координацию проводимых исследований, д.б.н. зав. лабораторией НИИ ПФМ И.П. Ивановой за предоставленную возможность работы с измерительным оборудованием при выполнении методики определения ФНО-а. Автор признателен д.б.н., проф., зав. каф. экологии ННГУ им. Н.И. Лобачевского Д.Б. Гелашвили и к.б.н., доц. кафедры экологии ННГУ им. Н.И. Лобачевского A.A. Радаеву за консультативную помощь в проведении статистического анализа. Особая благодарность д.м.н, проф. кафедры лучевой диагностики и лучевой терапии A.B. Масленниковой и врачу НООД, к.м.н. В. А. Новиковой за предоставление клинических материалов и оказание консультативной помощи при формировании групп исследования.

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ВЛИЯНИЯ ФАКТОРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА ЗДОРОВЬЕ

ЧЕЛОВЕКА

1.1. Современное состояние среды обитания человека

В 1994 г Межведомственная комиссия Совета безопасности Российской Федерации по охране здоровья населения в Федеральных концепциях «Охрана здоровья населения» и «К здоровой России» выделила четыре группы факторов, влияющих на здоровье современного человека и их соотношение: генетические факторы - 15-20%; состояние окружающей среды - 20-25%; медицинское обеспечение - 10-15%; условия и образ жизни людей - 50-55% (рис. 1) (Калабеков, 2007).

СОСТОЯНИЕ ЗДОРОВЬЯ НАСЕЛЕНИЯ

Рисунок 1. Основные факторы, оказывающие влияние на здоровье населения (О санитарно-эпидемиологической..., 2010).

Организм человека, являясь открытой системой, подвержен воздействию экологических факторов, поэтому «жизнедеятельность человека - это постоянный информационно-материальный обмен с окружающей средой, и процветание человечества зависит от защищенности и

стабильности функционирования всех систем организма при изменении внешних условий» (Стрельцов и др., 2003).

Еще в 90-х годах 20 века директор Института Географии РАН, доктор географических наук, профессор В.М. Котляков сообщал о причинах ухудшения здоровья населения России, которыми, прежде всего, считал нарастающее экологическое неблагополучие и нищенский уровень финансового и материального обеспечения лечебных и профилактических учреждений (Котляков, 1994). На основании этого и, принимая во внимание прогрессирующий экологический кризис, в настоящее время все больше исследователей признают более справедливыми расчеты, определяющие долевой вклад экологич

Информация о работе

Давыденко, Дина Владимировна
кандидата биологических наук
Нижний Новгород, 2013
ВАК 03.02.08

Диссертация

Продолжительность жизни онкологических больных с разным уровнем окислительного стресса в крови в зависимости от экологического неблагополучия районов проживания - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы