Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Распределение в организме и воздействие на опухоль лабораторных животных иттрия-90Y и ультрадисперсного железа

ВАК РФ 03.01.01, Радиобиология

Автореферат диссертации по теме "Распределение в организме и воздействие на опухоль лабораторных животных иттрия-90Y и ультрадисперсного железа"

На правах рукописи

005019579

Волконский Михаил Викторович

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ И ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОПУХОЛЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ИТТРИЯ -90У И УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ЖЕЛЕЗА

03.01.01 - Радиобиология 06.02.01 - Диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1-9 АПР 2012

Москва - 2012

005019579

Работа выполнена на кафедре радиобиологии, рентгенологии и ГО им. А.Д. Белова в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (ФГБОУ ВПО МГАВМиБ)

Научные руководители: доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой радиобиологии, рентгенологии и ГО им. А.Д. Белова ФГБОУ ВПО МГАВМиБ

Лысенко Николам Петрович Доктор биологических наук, доцент кафедры анатомии и гистологии животных им. А.Ф. Климова ФГБОУ ВПО МГАВМиБ

Гореликов Петр Леонидович Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор кафедры радиационной гигиены, РБОУ ДПО «Российской медицинской академии последипломного образования» министерства здравоохранения и социального развития

Котов Николай Николаевич

Доктор медицинских наук, профессор, заведующий лабораторией молекулярно-биологических методов исследования НИИ канцерогенеза ГУ РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН

Ягубов Аркадий Сергеевич

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Нижегородская государственная

сельскохозяйственная академия»

> Защита диссертации состоится «11» мая 2012 г. в 12:30 часов на заседании

диссертационного совета Д 220.042.04 при ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина» (109472, г. Москва, ул. Академика Скрябина, 23; тел. 377-93-98)

С диссертацией и авторефератом можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И. Скрябина»

Автореферат разослан «_» апреля 2012 г. и размещен на сайте

http://www. vak.ed.gov.ru/ и http://www.mgavm.ru/

Ученый секретарь

диссертационного совета Фомина В.Д.

1. Общая характеристика работы Актуальность темы. Одним из основных направлений в современной онкологии стала антиангиогенная терапия, которая обладает целенаправленным действием на злокачественный ангиогенез - основой опухолевого роста. Одним из способов, который позволил бы блокировать ангиогенез, является его эмболизация с целью создания ишемического некроза опухоли (Гарин A.M., с соавт., 2005). В этой связи актуально исследование ультрадисперсных частиц железа (УЖ). Весь комплекс патологических изменений вызываемых злокачественным ангионеогенезом создает хорошие условия для эффективной противоопухолевой терапии с помощью селективной ферроэмболизацией УЖ и радиоэмболизацией 90Y. Существенно ограничивают возможность радикального лечения у всех видов животных метастатические поражения печени, наиболее частое место распространения практически любой первичной опухоли. При меетно распространенном нерезектабельном раке печени эффективность консервативной терапии не высока. Низкий показатель резектабельности злокачественных опухолевых поражений печени обуславливает необходимость разработки консервативных методов лечения (Корман, Д.Б., 2006). Механизм внутриартериалыюй терапии основан на том факте, что питание опухоли осуществляется из артериального русла, а питание опухолей печени на 90-95% осуществляется за счет артериальной крови, в то время как нормальная паренхима имеет двойное кровоснабжение: 70% из воротной вены и лишь 30% из печеночной артерии (Таразов, П.Г., 2005). В этих условиях артериальная окклюзия вызывают значительное воздействие на опухоль при относительно не большом повреждении здоровой ткани печени. Поскольку ткани печени имеют высокую чувствительность к радиационному воздействию, внешнее облучение этого органа может производиться только невысокими дозами лучевой терапии и не обеспечивают должного эффекта. Использование радиоэмболизации

микросферами '"У, позволит повысить дозу избирательного внутреннего облучения в комплексе с эмболией сосудов питающих опухоль печени.

Цель и задачи исследований. Целыо работы заключалось экспериментальное обоснование использования УЖ в качестве магнитоуправляемого ферроэмболизанта и микросфер 50У в качестве радиоэмблизанта в терапии злокачественных новообразований.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи: 1. Провести Р и у спектрометрический анализ микросфер и внутренних органов после введения 90У.

2. Изучить общие и клинико-физиологические параметры здоровья животных при введении УЖ и микросфер 90У.

3. Изучить локализацию УЖ при внутриартериальном и внутривенном введении в сочетании с внешним источником магнитного поля.

4. Изучить влияние внутриартериального, внутривенного и интратуморального введения микросфер 90У и УЖ.

5. Провести морфологический, рентгенологический и масс-спектрометрический анализ опухолевой ткани и внутренних органов после введения УЖ.

6. Сравнить воздействие УЖ и 90У на рост перевиваемой опухоли.

Научная новизна. Впервые в ветеринарной медицине предложены новые методы лечения злокачественных поражений у животных с помощью ферро - и радиоэмболизации. Изучены свойства УЖ с размером частиц 1-15 мкм в качестве селективного эмболизирующиего и прямого цитотоксического препарата в терапии опухолей. Проведено исследование влияния внутривенного, внутриартериального введения отечественного препарата микросфер 90У с размером частиц 20-30 мкм на развитие злокачественного опухолевого штамма рака печени.

Теоретическая и практическая значимость работы. Результаты радиобиологических исследований используются в учебном процессе при

чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий на кафедре радиобиологии, рентгенологии и ГО ФГБОУ ВПО МГАВМиБ. Теоретически обоснованно и экспериментально доказана возможность селективной внутриартериальной ферроэмболизации УЖ и радиоэмболизации 90У. Предложен метод лечения с помощью радиоэмболизации 90У злокачественных поражений печени у животных. Метод лечения любых локализованных злокачественных образований с помощью ферроэмболизации. Данные о содержании железа во внутренних органов в контрольной группе крыс, изученных методом масс-спектрометрии, могут использоваться в последующих работах в качестве нормы содержания железа.

Положения, выносимые на защиту.

1. Предложен способ селективной ферроэмболизации, в том числе и с применением внешнего источника магнитного поля подтвержденные результатами морфологического, масс-спектрометрического, рентгенологического исследования органов и тканей лабораторных животных, доказывающие высокие противоопухолевые и низкую транзиторную токсичность при введении УЖ.

2. Результаты селективной радиоэмболизации и хемоэмболизации микросферами 90У подтвержденные р и у - спектрометрией, у - томографии животных при внутрисосудистом введении, определяющие высокую дозу облучения опухоли и избирательное накопление в печени У, что приводило к снижению роста опухоли.

Апробация работы. Материалы диссертации доложены и обсуждены на заседании секции по радиобиологии отделения ветеринарной медицины РАСХН 20 июня и 26 октября 2011 г (Москва).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 5 научных статей, 4 из которых в журналах рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 181 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы,

описания материалов и методов исследования, трех глав результатов собственных исследований, заключения с обсуждением полученных результатов, выводов и списка литературы. Работа иллюстрирована 26 таблицами и 71 рисунком. Список литературы включает 229 источников, из них 71 зарубежных авторов.

2. Материалы и методы исследований Работа выполнена на кафедре радиобиологии рентгенологии и ГО им. Белова ФГБОУ ВПО МГАВМиБ им. К.И. Скрябина. Эксперименты проводили на 315 крысах самцах и самках линии Wistar, беспородных крысах массой тела от 80 до 200 г и на 60 мышах-самцах линии BALB/CaLac массой тела 25-35 г и 5 кроликах-самцах породы Шиншилла массой тела 3000 г. Животных содержали в виварии кафедры радиобиологии ФГБОУ ВПО МГАВМиБ при температуре 20-22°С, влажности не более 50%, в стандартных железных клетках с мелкой древесной стружкой. Содержание и кормление осуществляли по «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ МЗ СССР № 755 от 12.08.1977). Манипуляции с экспериментальными животными выполнялись в соответствии с положениями Хельсинской декларации о гуманном отношении к животным, методическими рекомендациями по их выведению из опыта и эвтаназии (Guiding principles for research., 2002).

В экспериментах на животных использовали ультрадисперсные частицы железа, полученные с помощью плазменного способа, который широко используется в порошковой металлургии при температуре в 100 тыс. °С в атмосфере аргона из частиц восстановленного железа, с исходным размером 50-100 мкм. В процессе поверхностной пассивации углекислым газом в целях исключения практически мгновенного сгорания частиц при контакте с кислородоям воздуха. Частицы УЖ представляют собой химически чистое металлическое железо с размером частиц 1-15 мкм. Полученный порошок представляет собой пудрообразную сыпучую массу серого цвета без запаха, притягивающуюся магнитом на расстоянии до 26,5

см. Методика получения УЖ обеспечивает его исходную стерильность. В экспериментах с применением внешнего источника магнитного поля, использовался сомарий-кобальтовый магнит с мощностью 6,0 Эрстед.

Микросферы, содержащие 90 У, с плотностью 3,29 г/см3, изготовленные в ОАО «Институт реакторных материалов» из алюмосиликатного стекла, на которое наноситься атомы 90У, полученная композиция покрывается стеклянным покрытием, не позволяющим У покидать микросферы. Период полураспада 90У - 64,1 часа. Энергия бета-частиц: максимальная - 2,27 МэВ, средняя - 0,93 МэВ. Пробег: максимальный в воздухе - 9621 мм, в мягких тканях - 11 мм, средний в воздухе - 3724 мм, в мягких тканях - 2,5 мм, эффективное время воздействия - 92,4 ч. Появление у - излучения (90У обладают только р спектром) говорит о появлении наведенной у активности. Выявленная нами у активность вероятно связанна с несовершенной системой очистки алюмосиликатного стекла, из которого выполнены сферы. Микросферы 90У с активностью 3 ГБк ± 10%, расфасованы в стеклянные флаконы. Флакон с микросферами помещен в защитный контейнер КТ-15, который находиться во вторичной емкости (герметичная металлическая банка).

Проводились дозиметрические измерения микросфер 90У, определившие расстояние, время работы с препаратом, степень защищенности персонала и пациента (животного). Мощность экспозиционной дозы от неразведенных источников измерялась прибором ДКС-96 с детектором БДНГ-96.

Для измерения р и у активности сфер 90У и внутренних органов использовали р и у спектрометрический анализ. Для преобразования аналогового спектрометрического сигнала, поступающего с выхода детектора, в цифровой применяется амплитудно-цифровой преобразователь, встроенный в ПЭВМ. Измерение р и у - фона в течение 1800 сек. Непосредственное измерение счетного образца в течение 1800 сек. Расчет

значений активности и погрешности производится на ПЭВМ с помощью программного пакета «Прогресс 3.2».

Расчет поглощенных доз (D) проводился по формулам на момент времени t: Е>р=73,8 х А х Еь х Тэфф / га. х 100 х (1-е 0-693х'/Гэфф)! где: D -поглощенная доза от р - частиц (Гр), 73,8 - коэффициент перехода к поглощенной дозе в единицах Гр при указанных размерностях, АО -активность 90Y в ткани на момент введения (мКи), Ё. - средняя энергия Р частиц '"Y, равная 0,94 МЭв, Тэф - эффективный период полувыведения ®°Y из опухоли (сутки), m - масса опухоли (г), е - основание натуральных логарифмов, 2,27, t - время, истекшее с момента введения радиоколлоида до расчета (сутки). На момент времени t по формуле: DY = 0,032 х Kg х g х А х ТЭфф / m х 100 х (1-е"0'693 х 1 ' Тэфф), где (остальные обозначения приведены выше): Dy — поглощенная доза за счет ^-компонента, g - коэффициент, исчисляемый по формуле: g = Зп- R, где: R-радиус опухоли (см).

Эквивалентная доза (Ht) = D х взвешивающий коэффициент для Р и у равный 1, (Зв). Эффективная доза (Е,ф) = Ht х Wt , для легких 0,12, для остальных тканей 0,05, (Зв) (Скоропад, Ю.Д., 2010; Александров, Ю.А., с соавт., 2003; Брусиловский, М.И., с соавт., 1981, Волкова, М.А., с соавт., 1961). Программы расчета доз внутреннего облучения доз были реализованы в Microsoft Excel.

Для определения гематологических показателей кровь брали под наркозом Золетила в дозе 25 мг/кг из сердца и исследовали на ветеринарном автоматическом анализаторе PCE-90-Vet, биохимическом анализаторе Random Access А-15 (Bio Systems), контроль качества по Humatrol (Human) Easy QC (Medica). В биохимических показателях мочи, определяли удельную плотность, содержание белка, рН, проводили микроскопию осадка.

Для суспензирования ультрадисперсного железа и 90Y использовали фармакопейный препарат Гелофузин, коллоидный плазмозамещающий препарат 4% раствора сукцинилированного желатина и физиологический раствор натрия хлорид.

Селективное внутриартериальное (в/а) введение крысам проводили по методике разработанной совместно с к.м.н. Андроновой Н.В. («РОНЦ им.Н.Н. Блохина РАМН»). На предварительно наркотизированной крысе, начиная от паховой складки на внутренней поверхности бедра, скальпелем выполняли кожный разрез длиной 2 см, затем с помощью глазных ножниц с закругленными краями и малых хирургических глазных пинцетов выделяется, и легируется бедренная артерия (Андронова, Н.В., с соавт., 2012). В шприц объемом 5-10 мл, набирали инфузионный раствор Гелофузина. Затем шприц соединяли с канюлей с размером иглы 240 или катетером типа «бабочка», с загнутой под 100° иглой, через которую вводили раствор со скоростью 1,5 мл/мин. Появление алой крови в канюле, осветление цвета крови в бедренной вене и небольшое увеличение объема лапки служило контролем успешного введения. После завершения инфузии иглу извлекали из артерии, операционную рану ушивали непрерывным швом, а лигатура максимально укорачивали. Стерилизацию инструментов пройодили кипячением в дистиллированной воде.

Для внутривенного (в/в) введения в хвостовую вену на предварительно наркотизированную крысу с нагретым хвостом в 37°С воде и пережатым жгутом под контролем зрения вводили иглу или канюлю до появления капли крови в пунктирующей игле, после чего жгут снимали и проводили инфузию со скоростью 1 мл/мин.

Для введения микросфер 90У в печень кролика, использовали каудальную вену кишечника. Данный способ введения был выбран потому, что, основываясь на данных анатомического строения, кровь из кишечника попадает в печень, что и позволяет ввести микросферы Ч0У в орган.

Для оценки противоопухолевого эффекта исследуемых препаратов использованы стандартные показатели - коэффициенты изменения средней продолжительности жизни (Дт) и торможения роста опухоли (ТРО%), характеризующие изменение соответствующего показателя - среднего объема опухоли под влиянием испытуемого препарата у леченных животных

(Т) по сравнению с контролем (С) и определяемые как ТРО%=(РС-РТ)/РС. Объем опухоли рассчитывали по формуле У=а х Ь х с. Терапию проводили в день вычисления У0. В период опыта у всех крыс многократно вычисляли средний объем опухоли VI и соотношение У1/Уо, определяли время дорастания опухоли до 2-х кратного объема «т». Об эффективности судили по коэффициенту эффективности (К), который рассчитывали по соотношению «т» в леченой и контрольной группах. Одновременно следили за побочными реакциями, которые оценивали по развитию отека и местно-воспалительной реакции на введение.

Для подготовки клинического изучения новых схем ферро - и радиоэмболизации выбран холангиоцеллюлярный рак печени РС1 (опухолевый банк лаборатории комбинированной терапии опухолей НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей ФБГУ «РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН») на крысах-самцах массой тела 80 г. разведения РОНЦ. Перевивку проводили 25% взвесью клеток опухоли в питательной среде 199, прививочная доза составила 50 мг/крысу (Трещалина, Е.М., с соавт., 2001). После перевивки наблюдали за ростом опухоли, в опыт отбирали крыс с развившимися опухолями, достигшими среднего объема У0=3-5 см3 (12-13 сутки после прививки). Отобранных крыс с измеренными опухолями распределяли по группам терапии.

В опытах на лабораторных мышах линии ВАЬВ/СаЬас массой тела 2535 г в качестве опухолевой модели использовали асцитную карциному Эрлиха (АКЭ), как быстро растущий штамм из железистого эпителия. Штамм пассировали в брюшной полости мышей. После отмывки клеток АКЭ их инъецировали на мышцу правого бедра в количестве 3 х 106 клеток на мышь. На 8 сутки после перевивки опухоли, когда объем достигал У0=3,1±0,73 см3 проводили терапию.

Рис 1. Схема проведения исследований (*-проведение масс-спектрометрии для данных групп исследования)

В экспериментах с применением внешнего источника магнитного поля использовали постоянный сомарий-кобальтовый магнит с напряженностью магнитного поля 6,0 Эрстед.

Степень локализации УЖ в заданной области оценивали с помощью рентгенограмм получаемых на микрофокусном рентгеновском аппарате 12П6 завода «Актюбрентген», кассет типа ЭУИ-1 с усиливающими экранами, при

следующих режимах съемки: фокусное расстояние 40-80см, интенсивность 60 мА, жесткость 42-48 kV, экспозиция 6-30 мА. с.

Определение концентрации железа в тканях организма проводили методом масс-спектрометрирования. Пробоподготовка осуществлялась при помощи системы микроволнового разложения SPEEDWAVE MW S-2. Количественное содержание железа в образцах проводили на масс-спектрометре Perkin-Elmer ELAN DRC-II, который обрабатывал аналитические сигналы при помощи программного обеспечения и основываясь на построенных калибровочных линейных регрессиях, рассчитанных методом наименьших квадратов, с учетом коррекции фона, сигнала внутренних стандартов, а также с учетом влияния изобарных и полиатомных спектральных сигналов.

Для гистологических исследований образцы опухолевой ткани и внутренних органов фиксировали в забуферном 10% нейтральном формалине по Лили. Материал по спиртам возрастающей концентрации и заливали в парафин по общепринятой в гистологической технике методике. Гистологическое изучение опухолевой ткани, печени, почек, селезенки проводили в серийных парафиновых срезах, окрашенных гематоксилин-иозином. Для выявления соединений железа использовалась окраска по методу Перлса. Срезы просматривали и фотографировали на микроскопе Поливар (Австрия).

Статистическую обработку полученных данных проводили с помощью программы Statistica for Windows 5.0 и методом вариационной статистики с использованием t-критерия Стьюдент-Фишера в модификации Стелькова на персональном компьютере с помощью пакета программ Microsoft Office ХР. и XSTAT 2007. Различия считали значимыми, если вероятность случайности не превышала 5%.

3. Результаты и обсуждения собственных исследований 3.1. Влияние на организм здоровых животных микросфер S0Y и УЖ

Общее состояние опытных крыс, после в/м введения 100 мг микросфер 90У и УЖ было удовлетворительным на протяжении всего опыта (30 суток). Особенности в поведении, расстройства координации движений, неадекватные реакции на внешние раздражители - отсутствовали. Волосяной покров во всех опытных группах - гладкий, окраска слизистых оболочек полости рта - розовая, движения координированы. Тонус скелетных мышц -сохранен, фекальные массы — оформлены. Характер мочеиспускания на всем протяжении эксперимента был в пределах физиологической нормы. Реакция на тактильные, звуковые и световые раздражители была в пределах допустимых показателей. Частота дыхательных движений находилась в пределах от 93 до 116 уд/мин (контроль 110-126). Частота пульса в опытных группах 124-138 уд/мин (контроль 118-129). Температура тела лабораторных животных находилась в пределах 37,6-38,8°С (контроль 37,9 - 38,2°С).

Из изменений отмечено в клиническом анализе крови в группе в/в введения УЖ в дозе 500 мг/кг: повышение моноцитов (предшественников макрофагов) - 11,0±0,1% (контроль - 2,3±0,4). В других исследуемых группах УЖ 100 мг/кг и 90У 100 мг/кг статистически значимых отклонений в OAK, БХ крови и мочи обнаружено не было.

При изучении железосодержащих ферментов биохимии крови крыс после однократного внутривенного введения УЖ в дозе 500 мг/кг снизился уровень трансферрина - 0,8±0,19 г/л (контроль - 2,5±0,13) и увеличился уровень ферритина - 275±34 мкг/л (контроль - 150±23), а также железа -39±3,4 мкм/л (контроль - 19,4±3,7). Данные изменения, не соответствуют введенной дозе, что может быть связано с активизацией системы макрофагов и лимфоцитов, а так же детоксицирующей функции печени. Увеличение ферритина как основного показатель уровня железа в организме, повышается при вторичных гемохроматозах, что и наблюдалось в данном опыте. Известно, что ультрадисперсные частицы железа обладают свойством

проникать через цитоплазматические мембраны в клетки кроветворной ткани и гепатоциты и тем самым стимулируют специфическую функциональную активность этих клеток. Наряду с этим, образующиеся в организме продукты деградации частиц железа так же могут выступать в роли активаторов (Кудрин, А.А., с соавт., 2000; Назаров, Т.А., 1984). Эти явления имеют дозозависимый характер и введение частиц железа в более высокой дозе миут оказывать супрессивный эффект.

3.2. Воздействие и дозы микросфер 90У на опухоль и распределение

После изучения биологической безопасности микросфер 90У, для работы персонала, после у - спектрометрического анализа микросфер 90У обнаружено 34 у - излучающих радионуклида: 6 долгоживущие, 28 короткоживущие. Из 28 короткоживущих: 7 с периодом полураспада несколько часов, 6 с периодом полураспада от 1 секунды до 60 минут, 15 с периодом полураспада от нескольких суток до нескольких месяцев. Большинство радионуклидов имеют низкую энергию выхода - от 100 до 700 кэВ. Перед использованием микросфер 90У на биологических объектах провели изучение их экстрагирования в различных средах, поскольку в развитии злокачественного процесса и в процессе циркуляции 90У в организме микросферы могут оказываться в различных условиях рН. Полученные результаты показали, что микросферы 90У экстрагируются физиологическим на 11% и плазмозамещающим раствором на 1%, кислотой на 8% и щелочью на 24%.

Изучение хемоэмболизирующих свойств микросфер 90У проводили на кроликах, путем введения их в печень через каудальную вену кишечника, в результате было установлено, что все кролики оставались живыми в период срока наблюдения, и не имели осложнений.

При вскрытии макроскопических патологий внутренних органов не выявлено. Измерения р - спектрометрии, у - томографии проводились спустя неделю после операции и установили, что весь Y находился в печени, а значение Ауд р по Y = 0,9 МБк/кг. Dp=51,2±7,5 Гр, Dy=50,3±9,l Гр. £у+Р=Ю1,5±8,2 Гр (р.<0,05), 1Е,Ф у+р =6,07 Зв, £Htp+r= 101,5±8,2 Зв, спустя 168 часов после введения. В других паренхиматозных органах и органах лимфатической системы ®°Y обнаружен не был.

Проведение экспериментов с селективной внутриартериалыюй радиоэмболизацией микросферами 90Y в количестве 100 мг крысам с привитым альвеолярным раком печени РС1, развившимся в зоне магистрального кровоснабжения из бедренной артерии, показали эффективность, т.к. ТРО=60%, коэффициент эффективности (К)=2,0, т=15 суток. IDy+p=212±8,3 Гр (р.<0,001) на опухоль, что составляет 81,5% от введенной дозы 2^^=261,5±1,83в (р.<0,05). При этом в опухоли сосредоточилось 85,46 мг, в печени 6,6 мг, легких 5,28 мг и в почках 2,64 мг препарата. ХЕэфу+р=13,9 Зв. Полученные данные позволяют рекомендовать микросферы 90Y как радиоэмболизирующее средство у животных со злокачественными поражениями печени в качестве паллиативного или предоперационного метода лечения.

Учитывая, что при проведении радиоэмболизации есть опасность «утекания» микросфер 90Y из очага введения, то необходимо провести исследования с системным внутривенным введение 90Y. В результате проведенных экспериментов на животных было установлено, что EDy+p=26±2,9 Гр (р.<0,001) на опухоль. EDy+p=85,3±6,9 Гр на печень. £Еэфу+р=10,3 Зв, SHtp+T=147,3±2,2 Зв. SDy+p = 147,3±2,2 Гр (р.<0,05) из них 17,8% пришлось на опухоль, что позволяет сделать вывод о том, что микросферы 90Y являются гепатотропными, по-видимому, связанно с их размером.

200 -175 -150 -с, 125-и 100 -75 -50 -25 -0 -

Рис 3. Дозовые нагрузки на организм и опухоль при различных способах введения микросфер 90 Y

3.3. Воздействие ультрадисперсного железа на опухоли и распределение

Частицы ультрадисперсного железа изучались в качестве универсального ферроэмболизанта в терапии локализованных злокачественных поражений, которые можно концентрировать в любой области с помощью внешнего источника магнитного поля. При этом необходимо изучить прямое влияние частиц УЖ на опухолевые клетки путем его интратуморального введения на в/м перевиваемую (АКЭ) у мышей. В результате было обнаружено, что однократное и/т введение УЖ в оптимальной дозе (500 мг/кг), дает выраженный противоопухолевый эффект: Дт = на 180 сут., ТРО=63%. Данный результат по-видимому связан с активацией перекисного окисления липидов (ПОЛ). Закисление опухолевой

16

I

jJi

Опухоль

101.5

20-8Э 9

( 1311.9 JE^KSSL-

0 2.2 1.5

Печень Почки

:ИВ печень Ов/в Дв/а~]

Лекие

Остальные органы

ткани, безусловно усугубляя процесс альтерации в опухолевых клетках, вместе с тем, могло само по себе стимулировать реакции ПОЛ в мембранах злокачественных клеток (Hess, M.L., et al., 1982). На 89 сутки после перевивки опухоли в группе введения УЖ на месте её локализации образовывался соединительно-тканный рубец.

Оценку концентрации УЖ проводили в экспериментах на крысах с однократным внутривенным введением в вентральную хвостовую вену хвоста УЖ в дозе 100 мг в 3 мл. Установлено, что инъецируемые феррочастички фиксируются в венозной стенке на всем участке — от места введения до области нахождения внешнего магнита, от 3 до 14 суток, подтвержденные рентгенограммами в динамике. Это явления, обусловлено намагничиванием частиц железа находящихся в зоне действия магнитного поля. Причем первые частицы железа, попадающие, в зону действия магнитного поля становятся магнитными и намагничивают последующие, т.е. возникает цепная реакция взаимного притягивания, что в итоге ведет к локализации магнитных частиц в венозной стенке на всем участке от места введения до зоны действия постоянного магнитного поля. Это подтверждается невозможностью провести повторную инъекцию ультрадисперсного железа в то же место, т.к. намагниченные феррочастички от предыдущей инъекции, локализованные в стенке сосуда, притягивают к себе вновь поступающие сразу же в месте введения, создавая тем самым непроходимость сосуда за счет образования агломератов. Исчезновение частиц на рентгенограммах, свидетельствует о том, что УЖ поступало в организм, в связи с этим актуально исследование влияния их введения до трансплантации опухоли. В результате в группе исследования введения ферросуспензии в дозе 500 мг/кг до трансплантации, рост опухоли замедлялся ТРО=32%, Дт = 72±16 сут. (контроль 42) (р.<0,001). Важно отметить, что в 20% случаев опухоли у животных вообще не проявлялись при 100% перевиваемости в контрольной группе. Активация макрофагов в реализации противоопухолевой резистентности организма после в/в введения

УЖ, очевидно, имеет решающее значение. Макрофаги в возбужденном состоянии продуцируют фактор некроза опухолевых клеток (Old Zloyd., 1987). Синтезируемый фактор некроза опухолей (ФНОа) не только поражают все опухолевые клетки за счет деградации ДНК и нарушением функционирования митохондрий, но и эпителий сосудов опухоли, а так, же также стимулирует выработку антигенов в пораженной клетке (Дейчман, Г.И., 1984). Между тем особенность УЖ состоит в том, что эти частицы обладают наиболее выраженными свойством активизировать в течение относительно длительного времени функциональную активность макро- и микрофагов, а так же ЕКК крови, после их однократного введения в систему циркуляции. Учитывая снижение относительного содержания в тканях макрофагов и угнетение функции естественных киллерных клеток в процессе развития опухолевого роста, такое свойство УЖ представляется важным в плане реализации потенциальной цитотоксической функции клеток определяющих неспецифическую противоопухолевую резистентность организма. Возможное поступление УЖ в системный кровоток после ферроэмболизации может служить положительной реакцией.

Наиболее эффективное противоопухолевое воздействие оказала селективная ферроэмболизация. Однократное внутриартериальное введение ультрадисперсного железа в дозе 500 мг крысам, с привитым альвеолярным раком печени РС1, в зоне кровоснабжения из бедренной артерии эффективно эмболизирует артериальный кровоток опухоли (по данным рентгенографии) с ТРО=82,8% и К=6,25. При этом снижение дозы УЖ в 10 раз, но с применением внешнего источника магнитного поля вызывает ее тотальный некроз с К>3,0 и ТРО=ЮО% к 4 суткам после введения. При этом рентгенография позволяет установить тотальную облитерацию артериального кровотока опухоли на всем ее протяжении, а на гистологических срезах (рис. 4) миграцию частиц железа из сосудистой сети в межклеточное и внутриклеточное пространство опухоли. В результате полное и быстрое излечение (рис. 5). Из побочных эффектов инфузия

вызывает некроз лапки в 25%, в связи с тотальной облитерацией всей сосудистой сети окружающих тканей, связанное с особенностью опухолевой модели.

Рис. 4. Ферроэмболия магистральной Рис. J. Включение УЖ в мышцах

артерии РС1. Окраска по Перлсу, после полного излечения от РС1.

окуляр Х20 Окраска по Перлсу, окуляр XI О,

объектив Х4

При эндоваскуляриом введении магнитных жидкостей с действием сильного магнитного поля вызывает в месте его внедрения эмболию и следующею за ней ишемию питаемой артерией тканей и органов и последующем их некрозом. Причем вследствие нарушения кровообращения в зоне опухоли будет снижаться интенсивность всасывания продуктов распада, в данном опыте у испытуемых крыс был хороший аппетит, адекватное поведение. Из значимых изменений во внутренних органах можно выделить диффузное полнокровие со скоплением лимфоцитов в красной пульпе селезенки и увеличение центральных и портальных вен печени. В этих условиях, вероятно, активируются иммунные реакции организма против опухоли.

Несмотря на высокую противоопухолевую эффективность в/а введения УЖ нельзя исключить значительного попадания частиц в системный кровоток. В экспериментах с системным внутриартериальным введением УЖ все животные перенесли инфузию без осложнений. Из изменений во

внутренних органах обращают внимание большое количество «нагруженных» железом макрофагов, набухший эндотелий центральных артерий в состоянии диффузного полнокровия красной пульпы селезенки. В печени компенсированная периваскулярная жировая дистрофия с содержанием в купферовских клетках железа, набухшим эндотелием со скоплением лимфоцитов в виде периваскулярных муфт у портальных сосудах. Полученные данные позволяют рекомендовать УЖ в качестве эмболизирующего средства, а присутствие металлических частиц в опухоли может быть использовано для усиления повреждающего действия химиоэмболизации, лазерного и ионизирующего излучения в комплексной терапии опухолей.

Исходя, из полученных данных возникает необходимость оценить фармакодинамику УЖ после эндоваскулярного введения. Оценивали распределение железа во внутренних органах после системного внутриартериалыюго введения УЖ в дозе 5 мг и внутривенного в дозе 50 мг, а так же селективного внутриартериального введения УЖ в дозе 50 мг с применением внешнего источника магнитного поля. На вторые сутки после введения УЖ в дозе 50 мг + магнит, наибольшее количество железа 67,5% сосредотачивается в опухоли, что связано с использованием сильного магнитного поля, который и не позволил частицам эмигрировать из зоны кровоснабжения опухоли, что позволило содержание железа в опухоли в 189 раз в сравнении с контрольной группой. По представленной в таблице 1 информации, можно сделать вывод о значительном снижении железа во внутренних органах в течение 20 суток после введения, в связи с чем необходимо рассмотреть механизмы выведения введенных магнитных частиц. Биотрансформация частиц порошка ультрадисперсного железа происходит за счет растворения, вероятно, с участием органических кислот, находящихся в плазме крови, малеиновой, янтарной, ацетоуксусной, пировиноградной и др. (Бошицкая, Н.В., с соавт., 2007; Уайт, А., с соавт., 1981). Железо, переходя из ферромагнитной формы в антиферромагнитную

(предположительно гидрооксиную форму (Шабарчина, М.М., с соавт., 1984), затем в ионную, захватывается трансферрином и ферритином, и осуществляют его перенос в клетки и выведение из кровотока свободных его форм с дальнейшим депонированием. При выраженных побочных реакциях, которые не обнаружены в нашей работе и связанных с длительной циркуляцией железа в крови, можно в/в применять фармакопейный препарат Десферал. Установлено, что вводимые в сосудистое русло магнитные микросферы локализуются главным образом в купферовских клетках печени, которые являются типичными макрофагами и имеют решающее значение для реализации фагоцитарной функции организма в целом. В норме от 85 до 95% внутрисосудистого фагоцитарного клиренса является функцией макрофагов печени. При нарушении функции купферовских клеток печени увеличивается роль тканевых макрофагов других органов. Далее частицы попадают в желчный проток и выделяются из организма через кишечный, тракт, не нарушая при этом электролитного гомеостаза (Цаплин, А.И., с соавт., 1985, Постонова, A.A., с соавт., 2003). В первые часы после в/в инъекции железа обнаружено возрастание интенсивности желчеотделения в 2-4 раза, а содержание железа в кале в первые сутки относительно контроля повышается в 6-9 раз (Постонова, A.A., с соавт., 2003; Терновый, К.С., 1984; Волконский, В.А., 1990; Цаплин, А.И., с соавт., 1985).

Таким образом, оценивая полученные результаты лечения крыс, можно сделать вывод о преимуществе ферроэмболизации над радиоэмболизацисй (рис. 6). Причины сравнительно более низкой противоопухолевой эффективности иттрия в сравнении с УЖ состоят в следующем. Оксигенированные клетки с максимальной радиочувствительностью имеют концентрацию кислорода от 20 мм рт. ст. и выше. Если она ниже, то клетки принято считать гипоксическими и аноксическими (полное отсутствие кислорода). Все опухоли содержат гипоксические и аноксические фракции.

Доля их варьирует в широких пределах от 0,2 до 80% (Moulder, J.E., et al., 1984) и нарастает по мере увеличения бластомного узла (Olive, P.L., et al.,

1992), что связано с прогрессирующим отставанием темпов пролиферации стромальных элементов, процессов ангиогенеза от скорости роста опухолевой паренхимы.

Таблица 1. Содержание железа во внутренних органах крыс после селективного в/а введения УЖ в дозах 5 мг без магнита и 50 мг с применением внешнего источника магнитного поля в области проекции

опухоли и системного в/в введения в дозе 50 мг

Дозы УЖ | Срок анализа Содержание в органе. Опухоль Печень Селезенка аг Я" а о О Кровь Легкие Почки 2

Системно в/а 5 мг я С! Р мг 1,80± 0.09 1,87± 0.55 0,48± 0.11 0,3 7± 0.08 2,05± 0.54 0,31± 0.15 0,11± 0.08 6,99

О % 25,75 26,75 6,86 5,29 29,32 4,43 1,57 100

Я О Й " & мг 0,60± 0,14 1,64± 0,81* 0,33± 0,09 0,12± 0,02 1,50± 0,8 0,37± 0,04 0,07± 0,01 4,63

% 12,91 35,4 7,1 2,3 32,4 8 1,5 100

Селективно в/а 50 мг Я ¡4 ся н мг 33,45 ±11,1 3,96± 0,66 0,94± 0,06 0,18± 0,08 10,36 ±1,30 0,52± 0,09 0,10± 0,05 49,24

о % 67,52 7,99 1,86 0,36 20,92 1,05 0,2 100

я о мг 1,20± 0,66 1,31± 0,89* 0,48± 0,11 0,10± 0,06 3,14± 0,55 0,13± 0,06 0,09± 0,02 6,45

% 18,6 20,3 7,4 1,5 48,6 6,2 4,3 100

Контроль мг 0,02± 0,01 0,3 4± 0,06 0,2 8± 0,04 0,10± 0,01 0,95± 0,06 0,32± 0,06 0,06± 0,02 2,07

% 0,9 16,4 13,5 4,8 45,8 15,5 2,9 100

Системно в/в 50 мг & сч мг 1,6± 0,76 9,89± 1,65 3,55± 0,49 0,16± 0,02 6,00± 0,27 26,9± 3,20 1,03± 0,09 49,13

% 3 2 20,1 7,2 0,4 12,2 54,7 2,2 100

Примечание: * - р>.0,05; ** - р.<0,001.

сутки

' Иттрий 90.100мг ■ ■ УЖ. 500 мг Р' I УЖ. 50мг+магнит

Рис 6. Противоопухолевая эффективность селективного внутриартериального введения эмболизантов крысам в опухоль РС1

Общепризнано, что радиорезистентность злокачественных новообразований определяется, прежде всего величиной в них фракции гипоксических клеток, их способностью к восстановлению от сублетальных повреждений, репопуляцией стволовых клеток опухолей и реоксигенацией (Rottinger, Е.М., et al., 1992). Деление клеток, расположенных около сосудов, раздвигает капилляры, и на расстоянии 150-200 мкм от них возникают зоны хронической гипоксии. Кислород не доходит до этих зон, так как по пути активно поглощается в процессе метаболизма. Максимальный пробег р -частиц от MY в мягких тканях 11 мм и гипоксия опухолевой ткани, снижают лучевое поражение злокачественной опухоли (Федоров, Ю.И., с соавт., 1984; Ясников, А.Г., 1991; Ярмоненко, С.П., с соавт., 2004).

Выводы

1. Микросферы S0Y в 85% концентрации, которые при селективном внутриартериальном введении в зону опухолевого роста в сочетании с их ионизирующим излучением в дозе IDT+?=212±8,3 Гр (р.<0,001), (81,5% от введенной активности) вызывают эмболизацию магистральной артерии и ингибируют рост опухоли на 60% (коэффициент эффективности=2,0).

2. Микросферы 9СУ при селективном введении в сосуды печени в сочетании с дозой облучения П)у+|3=101,5±8,2 Гр (р.<0,05), вызывают 100% накопление радиоактивности в органе, т.е. выполняют роль радиоэмболизанта.

3. Обнаруженная нами наведенная гамма активность отечественного препарата микросфер 90У усложняет работу и трактовку результатов его применение.

4. Ультрадисперсное железо при внутриартериальном введении вызывает морфофункциональные изменения в печени: очаговая жировая дистрофия в области полнокровных портальных вен с отложением в отдельных гепатоцитах небольших зёрен железа, в селезенки: диффузное полнокровие с повреждением эпителия центральных артерий. Сопровождается понижением уровня трансферрина, повышением ферритина и железа в сыворотке крови.

5. Ультрадисперсное железо при селективном внутриартериальном введении в зону опухолевого роста (концентрацией железа 67% от введенной дозы) с фиксацией внешним источником магнитного поля мощностью 6,0 Эрстед обеспечивает стойкую эмболизацию артериального кровотока опухоли и полную регрессию с тотальным некрозом (коэффициент эффективности >3,0). В селезенке вызывает диффузное полнокровие красной пульпы, скопление лимфоцитов. В печени увеличение центральных и портальных вен.

6. Ультрадисперсное железо при системном внутривенном введение без магнита накапливается в легких (54,7%) и в печени (20%), а при однократном введении в сочетании с внешним источником магнитного поля мощностью 6,0 Эрстед позволяет фиксировать частицы в сосудистом русле не менее 3 суток.

Практические рекомендации

1. При радикальном хирургическом лечении злокачественных новообразований рекомендуется использовать интаоперационную ферроэмболизацию.

2. В инкурабельных локализованных злокачественных поражениях внутренних органов и тканей целесообразно использование селективной внутриартериальной ферроэмболизации совместно с её легированием и применением внешнего источника магнитного поля.

3. Возможна предоперационная или интраоперерационная, а так же паллиативная радиоэмболизация стеклянными микросферами 90 У. Поскольку они не подвергаются метаболизму в организме, имеют высокую плотность (3,29 г/см3), что приводит к оседанию частиц в кровеносных сосудах, однако наведенная гамма активность усложняет применение отечественных микросфер 90У в клинической практике и вызывает необходимость в совершенствовании технологии производства.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1.Волконский, М.В. Изменения в клинико-гематологических показателях крови при внутривенном введении ультрадисперсных ферромагнитных частиц / Волконский М.В. // Вопросы ветеринарии и ветеринарной биологии. Сборник научных трудов молодых ученых. - М.: ФГБОУ ВПО МГАВМиБ, 2011.-№7. -С. 3-5.

2* Волконский, М.В. Влияние ультрадисперсного железа в различных дозах на привитую солидную аденокарциному Эрлиха у мышей / М.В. Волконский, Н.П. Лысенко // Ветеринарная медицина. 2011. - №3-4. - С. 81-83.

3.* Волконский, М.В. Инновационный подход к лечению метастатических поражений печени у животных. Ветеринарная медицина. 2011. - №3-4. - С. 79-80.

4.* Волконский, М.В. Метод введения микросфер через каудальную вену кишечника кролику / Н.П. Лысенко, И.В. Тихонов, М.В. Волконский, И.И. Ковалев, А.О. Романов // Ветеринарная Медицина. 2011. - №3-4. - С. 84-85.

5.* Волконский, М.В. Дозовые нагрузки на организм животного и противоопухолевый эффект при селективном внутриартериальном введении

радиоактивного иттрия 90 / Н.П. Лысенко, М.В. Волконский, З.Г. Кусурова, ИМ. Ковалев // Ветеринарная патология. 2012. - №1- С. 113-116. *- публикации в ведущих рецензируемых журналах согласно перечню ВАК РФ.

Подписано в печать:

03.04.2012

Заказ № 6896 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Текст научной работыДиссертация по биологии, кандидата биологических наук, Волконский, Михаил Викторович, Москва

61 12-3/817

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К.И.Скрябина»

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ В ОРГАНИЗМЕ И ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОПУХОЛЬ ЛАБОРАТОРНЫХ ЖИВОТНЫХ ИТТРИЯ - ^Y И УЛЬТРАДИСПЕРСНОГО ЖЕЛЕЗА

03.01.01 - Радиобиология 06.02.01 - Диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание научной степени кандидата биологических наук

Научные руководители: Лысенко Николай Петрович Гореликов Петр Леонидович

Москва-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

Список сокращений принятых в диссертационной работе.........................5

Введение.......................................................................................6

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................13

1.1. Роль ангиогенеза в злокачественной прогрессии........................13

1.2. Возможности применения лучевой терапии при злокачественных новообразованиях..............................................................18

1.3. Возможности использования влияний 90У на злокачественный процесс............................................................................21

1.4. Роль железа в развитии злокачественного процесса....................28

1.5. Использование ферромагнитных порошков в противоопухолевой терапии............................................................................35

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ........................40

3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ................56

3.1. Радиационная безопасность при работе с микросферами 90У.........56

3.2. р спектрометрический анализ микросфер 90У............................60

3.3. у спектрометрический анализ микросфер 90У............................61

3.4. Изучение экстрагирования микросфер 90У...............................64

3.5. Изучение общих клинических показателей крови у крыс после введения 90У.....................................................................69

3.6. Метод введения 90У через каудальную вену кишечника кролика... 70

3.7. Изучение распределения микросфер 90У во внутренних органах и противоопухолевая эффективность при внутривенном введение крысам...........................................................................74

3.8. Противоопухолевый эффект, дозы и распределение в организме животного при селективном внутриартериальном введении микросфер 90У в опухоль......................................................76

4. Влияние на физиологическое состояние животных 90Y и ультрадисперсного железа.......................................................79

4.1. Изучение воздействия 90Y и ультрадисперсного железа на физиологические показатели лабораторных животных.................79

4.2. Влияние внутривенного введения УЖ и 90Y на состояние мочевыделительной системы.................................................81

4.3. Органометрия и патоморфология внутренних органов животных, после однократного внутривенного введения ультрадисперсного железа и 90Y......................................................................83

5. Воздействие ультрадисперсного железа на злокачественный процесс...............................................................................85

5.1. Влияние однократного внутривенного введения УЖ в дозах 100 мг/кг и 500 мг/кг на показатели клинического и биохимического состава периферической крови..............................................86

5.2. Влияние интратуморального введения УЖ в различных дозах на в/м привитую аденокарциному Эрлиха у мышей .............................89

5.3. Локализации ферромагнитной суспензии при ее внутривенном введении крысам...............................................................92

5.4. Влияние внутривенного введения ультрадисперсного железа в различных дозах на развитие злокачественного процесса как до, так и после трансплонтации крысам холангиоцеллюлярного рака

РС1.................................................................................95

5.5. Влияние селективного внутриартериального введения ультрадисперсного железа крысам с внутримышечно трансплантированной опухолью.............................................98

5.6. Селективное внутриартериальное введение ультрадисперсного железа с локализацией при помощи внешнего источника магнитного поля...............................................................................102

5.7. Распределение ультрадисперсного железа в органах при селективном внутриартериальном введении крысам с внутримышечно трансплантированной опухолью.....................106

5.8. Гистологические изменения в органах после введения ультрадисперсного железа в дозе 50 мг..................................113

5.9. Сравнительная характеристика противоопухолевой активности ультрадисперсного железа и 90Y...........................................129

6. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ...........................................132

6.1. Патоморфофизиологические механизмы влияния ультрадисперсного железа на развитие злокачественной опухоли...........................132

6.2. Особенности использования 90Y в противоопухолевой терапии... 146

Выводы.................................................................................153

Практические рекомендации....................................................154

Список литературы..................................................................155

Приложения............................................................................180

Список сокращений принятых в диссертационной работе

ABA — артериоловенулярные анастомозы. АКЭ - аденокарцинома Эрлиха. А общая - общая активность радиоактивного препарата. А Уд- удельная активность радиоактивного препарата.

Доза - в результате взаимодействия ионизирующего излучения с биологической средой живому организму передается часть энергии - доза. В соответствии с НРБ-99 различают поглощенную, эквивалентную и эффективную.

УЖ - ультрадисперсное железо.

в/в - внутривенное введение.

в/а - внутриартериальное введение.

и/т - интратуморальное введение.

ЕКК - естественные киллерные клетки.

ТРО % - торможение роста опухолей.

РЭС - ретикулоэндотелиальная система.

РС1 - крысиный штамм холангиоцеллюлярного рака печени.

САП - стимулирующий продукцию антител.

СБД — сцинтилляционный блок детектирования.

Ш111 - пики полного поглощения.

Мф - макрофаги.

К - коэффициент эффективности.

ФА - фагоцитарная активность.

ЭДТА - Этилендиаминтетрауксусная кислота.

90Y - радиоактивный иттрий 90.

90Y-RE - радиоэмболизация иттрием 90.

SIRT - селективная внутренняя радиационная терапия.

Введение

В последние десятилетие, в мире в целом, наблюдается увеличение количества онкологических заболеваний у животных разных видов. Потребность в развитии клинической онкологии мелких домашних животных очень велика. Проблема злокачественных новообразований представляет большой интерес, как в биологическом, так и в медиковетеринарном аспекте. По частоте заболеваемости опухолями собаки стоят на первом месте. Опухоли у них встречаются чаще, чем у человека, причем у собак часто наблюдается первичная множественность опухолей. По данным исследований позволяют сделать вывод, что смерть более половины всех собак и кошек старше 10 лет обусловлена раком, а ветеринары признали, что рак является самой распространенной причиной обращения за ветеринарной помощью (Уайт, A.C., 2003). Проблема злокачественных новообразований в ветеринарной медицине достаточно актуальна не только в чисто утилитарном отношении, но и в сравнительной онкологии. Опухоли сельскохозяйственных животных и птиц в ряде случаев обусловливают большие потери мясной продукции вследствие выбраковки пораженных опухолями туш или части их, а также являются причиной нарушения воспроизводства поголовья. Наиболее часто у кур встречаются неопластические обусловленные болезнь Марека, при которой в различных органах птицы обнаруживают плотные или очаговые диффузные опухоли, лейкоз, характеризующийся поражением, главным образом, органов кроветворения, и ретикулоэндотелиоз. В хозяйствах РФ только на болезнь Марека приходится более 20% из инфекционных патологий. В лечении онкологических заболеваний у животных важная роль принадлежит химиотерапевтическим средствам. Основным недостатком известных противоопухолевых препаратов является отсутствие избирательности их действия на злокачественные клетки, вследствие чего серьезным ограничением в достижении желаемого лечебного эффекта выступает

побочные токсические проявления. Спектр токсических проявлений противоопухолевой терапии очень широк (ВОЗ классифицируют более 20 видов побочных действий противоопухолевой лучевой, химиотерапии и радиотерапии), а степень этих проявлений может быть очень значительной, вплоть до летальной. Практически все противоопухолевые препараты обладают значительной гематологической токсичностью (поражение системы кроветворения) и гепатотоксичностью (повреждение функций печени) (Чиссов, В.И., с соавт., 2008; Breidenbach, М., et al, 2003; Das, D.K., et al, 1999; Das, D.K., et al, 2003). Такая особенность противоопухолевой терапии остро ставит вопрос о поиске новых фармакологических средств, для профилактики и борьбы с ее токсическими проявлениями (Solyanik, G.I., et al, 2004). Сравнительно низкие показатели местного эффекта лечения и выраженные лучевые реакции в ходе проведения конвенциональной лучевой терапии диктуют необходимость поиска новых подходов к этому методу лечения (Дарьялова, С.Л., 2000; Мардынский, Ю.С., 1980; 1999, Блохин, H.H., 1984). При сравнительной оценке различных способов лучевой терапии злокачественных новообразований особое значение приобретает метод контактной лучевой терапии, позволяющий создавать оптимальные дозы излучения в очаге опухоли, достаточные для ее разрушения, без усиления: лучевых реакций окружающих нормальных тканей. (Втюрин, Б.М., 1986; Линденбратен, Л.Д., 1993; Павлов, A.C., 1982). Низкий показатель резектабельности злокачественных опухолевых поражений печени обуславливает необходимость разработки консервативных методов лечения, основанных как на применении новых противоопухолевых препаратов, так и в совершенствовании способов их введения. (Carr, B.I., et al., 2004; Goin, J.E., et al., 2005).

Лекарственное лечение первичного рака печени и сегодня остается сложной проблемой. Существует лишь несколько лекарственных препаратов, проявляющих противоопухолевую активность при гепатоцеллюлярном раке

(ГЦР). Доксорубицин и цисплатин эффективны в 20-30% случаев, но при этом, их применение не оказывают значимого влияния на общую и безрецидивную выживаемость (Бредер, В.В., 2003). Поскольку эффективность системной химиотерапии при ГЦР невелика, в клиническую практику были внедрены различные варианты регионарной химиотерапии, представляющие новое направление в консервативном и комплексном лечении злокачественных опухолей. Длительная экспозиция препарата за счет внутриартериальных инфузий или создание депо препарата при химиоэмболизации артерий, питающих опухоль, может реализоваться в повышении непосредственной эффективности лечения (Сагг, В.1., ег а1, 1997; Гранов, Д.А., с соавт., 2002; Таразов, П.Г., с соавт., 2002; Комов Д.В., с соавт., 2002; Ьаи, МУ.У., 2004; Окиёа, К., е! а1., 1985).

Привлекательность применения в лечении опухолевых заболеваний ферромагнитного материала состоит главным образом, в том, что усиливается локальность действия таких известных способов в медицине противоопухолевого воздействия как гипертермия и химиотерапевтических препаратов, которые, как известно, несут в себе риск повреждения не только для злокачественных клеток, но и для организма в целом. При этом данные антибластомные воздействия реализуются в области адекватного его приложения и непосредственно не нарушают процессы жизнедеятельности организма в целом, в итоге должно служить основой для повышения эффективности лечения (Волконский, В.А., 1990; Байтукалов, Т.А., с соавт., 2006; Михайлова, С.С., 2003; Павлов, Г.В., с соавт., 2006). Кроме того весьма актуально использовать магнитные свойства ферромагнитного материала, с целью концентрирования большого количества намагниченных частиц, в артериальном русле для создания ишемического некроза опухоли (Плузян, М.А., 1988; Фолманис, Г.Э., с соавт., 2006; Агавв!, В., & а1., 2006).

Актуальность работы

Одним из основных направлений в создании новых эффективных противоопухолевых препаратов в последние полтора десятилетия стала разработка так называемых «таргетных» препаратов, обладающих направленным воздействием на заранее определенные молекулярные мишени, в той или иной степени связанные с опухолевым ростом. Наиболее актуальным является использование, так называемых, таргетных препаратов, или препаратов целенаправленного действия. Это касается не только онкологии, но и других областей медицины. Но именно в онкологии использование этого метода приносит наиболее впечатляющие результаты. Таргетные препараты разрушают конкретные «мишени», которые контролируют, точнее, перестали контролировать деление клеток и оставляет нетронутыми здоровые, полезные организму клетки. Наиболее интересна в этом ракурсе антиангиогенная терапия, история возникновения которой уходит корнями еще в восемнадцатый век, когда английский хирург Джон Хантер ввел в оборот термин ангиогенез. Но это была только констатация факта. Впервые связь между ростом опухоли и ангиогенезом была определена только в прошлом веке. Пионером в этой области можно считать американского ученого - Фолкмана. После этих открытий было логично

__-J-* _ ___

задуматься о возможности антиангиогеннои терапии. В терапии опухолей используется широкий спектр химиотерапевтических и биохимических средств, построенных из белковых молекул на основе рецепторов к эпидермальным факторам роста и факторам роста сосудов (рецепторы ангиогенеза), белков, осуществляющих проведение митогенных сигналов от рецепторных молекул и апоптозконтролирующих молекул. Главной проблемой использования этих средств является проблема их доставки к опухоли (Гарин, A.M., с соавт., 2005). Одним из способов, который позволил бы ограничить биодоступность химио - и таргетных препаратов опухолевыми клетками и сделать их недоступными для остального

организма, является селективный магнитноупровляемый способ доставки (Корман, Д.Б., 2006). В этой связи новые возможности открываются при исследовании ультрадисперсных частиц железа.

Поиск инновационных, малоинвазивных способов лечения злокачественных поражений животных и возможность адаптировать лечение индивидуально для каждого - являются отличительными направлениями современной терапии опухолей. Одной из значительных проблем терапии опухолей являются метастатические поражения печени как наиболее часто встречающихся опухолей у животных, которые существенно ограничивают радикальную тактику ведения и в итоге усугубляют прогноз. При местно распространенном нерезектабельном раке печени эффективность консервативной терапии не высока. Низкий показатель резектабельности злокачественных опухолевых поражений печени обуславливает необходимость разработки консервативных методов лечения (Корман, Д.Б., 2006). Механизм внутриартериальной терапии основан на том факте, что питание опухоли осуществляется из артериального русла, а питание опухолей печени на 90-95% осуществляется за счет артериальной крови, в то время как нормальная паренхима имеет двойное кровоснабжение: 70% из воротной вены и лишь 30% из печеночной артерии (Таразов П.Г., 2005). В этих условиях артериальная окклюзия вызывают значительное воздействие на опухоль при относительно не большом повреждении здоровой ткани печени. Поскольку ткани печени имеют высокую чувствительность к радиационному воздействию, внешнее облучение этого органа может производиться только невысокими дозами лучевой терапии и не обеспечивают должного эффекта. Использование радиоэмболизации микросферами 90У, позволит повысить дозу избирательного внутреннего облучения в комплексе с эмболией сосудов питающих опухоль печени.

Научная новизна работы

Впервые были изучены свойства УЖ с размером частиц от 1 до 15 мкм в качестве эмболизирующиего и прямого цитотоксического препарата в терапии опухолей. Проведено исследование влияния внутривенного внутриартериального введения 90У с размером частиц от 20 до 30 мкм на развития злокачественного солидного штамм рака печени.

Теоретическая и практическая значимость работы

Результаты радиобиологических исследований используются в учебном процессе при чтении лекций и проведении лабораторно-практических занятий на кафедре радиобиологии, рентгенологии и ГО ФГБОУ ВПО МГАВМиБ. Теоретически обоснованно и экспериментально доказана возможность селективной внутриартериальной ферро - и радиоэмболизации ультрадисперсным железом и 90У. Предложен метод лечения метастатических поражений печени у животных с помощью радиоэмболизации 90У и любых локализованных злокачественных образований с помощью ферроэмболизации УЖ. Данные о содержании железа во внутренних органов в контрольной группе крыс изученные методом масс-спектрометрии могут быть использованы в последующих работах в качестве нормы содержания железа.

Положения, выносимые на защиту

1. Предложен способ селективной ферроэмболизации, в том числе и с применением внешнего источника магнитного поля подтвержденные результатами морфологического, масс-спектрометрического, рентгенологического исследования органов и тканей лабораторн�