Введение к работе
Актуальность исследования. Известно, что липопротеины плазмы крови представляют собой одну из самых больших групп сложных плазменных белков крови, состоящие из белка и липидов. Липопротеины осуществляют транспорт липидов из мест их всасывания и синтеза в жировые депо или другие органы, обеспечивают нормальный обмен липидов между кровью и клетками организма. В последнее время имеются данные о липопротеинах как транспортной системе для биологически активных веществ, таких как стероидные соединения [Панин Л.Е. и др., 1988; Meng Q.H. et al., 1999; Khalil A. et al., 2000], тиреоидные гормоны [Benvenga S. et al., 1989, 1991; Поляков Л.М., 1998], жирорастворимые витамины [Glevidence B.A., Bieri J.G., 1993; Панин Л.Е. и др., 1997; Balazs Z. et al., 2004], ксенобиотики [Поляков Л.М. и др., 1992; Woofter R.T., Ramsdell J.S., 2007], различные лекарственные препараты [Rensen P.C. et al., 2001; Lou B. et al., 2005; . et al., 2007; Feng M. et al., 2008] и эндотоксины [. et al., 1997].
Клеточный захват липо(апо)протеинов осуществляется посредством рецептор-опосредованного эндоцитоза, что представляет возможность рассматривать их как потенциальные переносчики ряда лекарственных препаратов. Так ЛПВП с достаточно высоким сродством связывают стероидные гормоны и ксенобиотики, играя роль их активной транспортной формы в организме [Панин Л.Е. и др., 1992; Поляков Л.М. и др., 1992]. Показана способность ЛПВП осуществлять транспорт некоторых противоопухолевых лекарственных препаратов [Kader A., Pater A., 2002], а также способность апоА-I транспортировать малые интерферирующие РНК против вируса гепатита С в гепатоциты через SR-B1-рецепторный путь [Kim S.I. et al., 2009; Lee H. et al., 2009]. Отмечено участие апоА-I в переносе олигонуклеотидов через гемато-энцефалический барьер [Kratzer I. et al., 2007].
Помимо транспортной функции липо(апо)протеины принимают участие в регуляции многих метаболических процессов. ЛПВП и апоА-I осуществляют регуляцию обмена холестерина в клетках посредством мембранных белков ABCA1 и SR-BI [Zannis V.I. et al., 2006]. Липопротеины разных классов оказывают влияние на функцию эндокринной системы: на стероидогенез [Панин Л.Е., Поляков Л.М., 1979; Temel R.E. et al., 1997; Travert C. et al., 2000], на синтез тироксина [Бернштейн Л.М. и др., 1982] и инсулина [Панин Л.Е. и др., 1994]. Описано влияние липо(апо)протеинов на структурно-функциональные свойства митохондрий [Панин Л.Е. и др., 1982, 1991]. Показана роль липопротеинов и их белковых компонентов в регуляции углеводного обмена [Панин Л.Е. и др., 1990].
Отмечены антимикробные свойства аполипопротеина А-I [Beck W.H. et al., 2013], его противовирусное действие [Srinivas R.V. et al., 1990; . et al., 1990; Панин Л.Е. и др., 2002], а также лизосомотропный эффект [Панин Л.Е., 1987]. ЛПВП, апоА-I и его синтетические аналоги обладают кардиопротекторным, антиоксидантным и противовоспалительным действием [Ma J. et al., 2004; Gupta H. et al., 2005; Navab M. et al., 2007; Gomaraschi M. et al., 2008].
Имеются данные о способности ЛПВП усиливать пролиферацию опухолевых клеток [Favre G. et al., 1989, 1993; . et al., 1989]. Липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП) и их основной белковый компонент аполипопротеин Е (апоЕ) ингибируют деление многих клеток, включая опухолевые [Vogel T. et al., 1994; Paka L. et al., 1999; Moore Z.W., Hui D.Y., 2005].
Не меньшее внимание исследователей направлено на изучение взаимодействия липопротеинов и гормонов. Отмечено, что стимулирующий эффект эстрадиола на клеточный рост карциномы грудной железы проявляется только в присутствии ЛПВП [Jozan S. et al., 1985]. Показан кооперативный эффект в действии гидрокортизона, адреналина и ЛПВП, в основе которого лежит лизосомозависимая активация хроматина, приводящая к индукции синтеза РНК и белка в печени крыс [Панин Л.Е., 1987; 1990].
В настоящее время в литературе накопилось достаточное количество работ по изучению регуляторной роли липопротеинов плазмы крови и их белковых компонентов, однако многие вопросы в этой области остаются открытыми. В частности, окончательно не выяснены механизмы регуляции метаболических процессов с участием липо(апо)протеинов. Недостаточно работ по изучению возможности использования липо(апо)протеинов в качестве транспортной формы лекарственных препаратов для повышения эффективности лечения ряда заболеваний.
Цель исследования: изучить роль липо(апо)протеинов, а также их комплексов со стероидными гомонами и противоопухолевыми препаратами в регуляции биосинтеза белка и нуклеиновых кислот в опухолевых клетках.
Задачи исследования:
-
Изучить влияние липопротеинов очень низкой плотности в комплексе со стероидными гормонами на скорость биосинтеза ДНК в опухолевых клетках в опытах in vitro.
-
Изучить влияние липопротеинов очень низкой плотности в комплексе со стероидными гормонами на скорость биосинтеза белка в опухолевых клетках в опытах in vivo.
-
Изучить возможность комплексообразования липо(апо)протеинов с противоопухолевыми лекарственными препаратами.
-
Изучить влияние липо(апо)протеинов и их комплексов с противоопухолевыми препаратами на скорость биосинтеза белка и нуклеиновых кислот в опухолевых клетках НА-1 гепатомы и карциномы Эрлиха в опытах in vitro.
Научная новизна. На культурах опухолевых клеток НА-1 гепатомы и карциномы Эрлиха в опытах in vitro изучено влияние липопротеинов плазмы крови и их комплексов с кортизолом на скорость биосинтеза белка и нуклеиновых кислот (ДНК). Показано, что наибольшим ингибирующим эффектом обладал комплекс липопротеинов очень низкой плотности с кортизолом (ЛПОНП-кортизол). На различных клеточных системах в экспериментальных условиях ингибирование составляло от 20 до 70% по отношению к контролю.
Показана возможность использования липо(апо)протеинов для направленного транспорта в опухолевые клетки некоторых цитостатиков. Отмечено, что аполипопротеин А-I в комплексе с актиномицином Д значительно подавляет синтез ДНК. Ингибирующий эффект в условиях направленного транспорта сохраняется даже при низких дозах актиномицина Д. Аналогичный эффект показан и в случае использования винбластина, который ингибирует синтез РНК и подавляет внутриклеточное перемещение.
Теоретическая и практическая значимость. В работе описан неизвестный ранее механизм запуска апоптоза опухолевых клеток: асцитной карциномы Эрлиха и НА-1 гепатомы. Он связан с действием биологически активного комплекса липопротеинов очень низкой плотности и кортизола. Высокая эффективность действия данного механизма подтверждена в опытах с ингибированием скорости биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, а также с помощью электронной микроскопии. Последний метод позволяет утверждать, что гибель опухолевых клеток осуществляется в результате запуска апоптоза.
Совокупность полученных фактов свидетельствует о перспективности использования липо(апо)протеинов в качестве транспортных форм для противоопухолевых лекарственных препаратов. Применение их в клинической практике открывает новые возможности для подавления опухолевого роста у больных с различными формами онкопатологии.
Положения, выносимые на защиту:
-
ЛПОНП в комплексе со стероидными гормонами подавляют биосинтез ДНК и белка в опухолевых клетках как in vitro в сокультуре, содержащей опухоль-ассоциированные макрофаги, так и в опытах in vivo.
-
ЛПВП и их белковый компонент аполипопротеин А-I образуют стабильные комплексы с противоопухолевыми препаратами (актиномицин Д, винбластин и др.). Степень насыщения апоА-I для актиномицина Д составляет 70-80 моль на 1 моль белка.
-
Комплексы ЛПОНП и апоА-I с цитостатиками обладают высокой противоопухолевой активностью, значительно подавляя скорость биосинтеза белка и нуклеиновых кислот в опухолевых клетках.
-
Комплексы ЛПОНП-кортизол перспективны в клинике для запуска апоптоза опухолевых клеток, тогда как комплексы апоА-I-цитостатики могут быть рекомендованы как средства с различным повреждающим действием.
Апробация работы. Материалы докладывались на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2008), IX германо-российской конференции Форума им. Р.Коха и И.И.Мечникова «Новые горизонты: Инновации и сотрудничество в медицине и здравоохранении» (Новосибирск, 2009), Международной научно-практическая конференции "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине" (Санкт-Петербург, 2010), VI региональной конференция молодых ученых-онкологов, посвященной памяти академика РАМН Н.В.Васильева «Актуальные вопросы экспериментальной и клинической онкологии» (Томск, 2011), Пятой Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Фундаментальные аспекты компенсаторно-приспособительных процессов» (Новосибирск, 2011), Второй Международной научно-практическая конференции "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине" (Санкт-Петербург, 2011), Третьей Международной научно-практической конференции "Высокие технологии, фундаментальные и прикладные исследования в физиологии и медицине" (Санкт-Петербург, 2011), Всероссийской научной конференции молодых ученых-медиков «Инновационные технологии в медицине XI века» (Москва, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 научных работ, из них 1 – в центральном рецензируемом журнале, рекомендованном ВАК РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 121 страницах машинописного текста и состоит из введения, 4 глав (обзор литературы, материалы и методы исследований, результаты исследований, обсуждение результатов исследований), выводов и списка литературы, включающего 220 источников, из них - 172 на иностранном языке. Работа иллюстрирована 20 рисунками и 19 таблицами.
Диссертация выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГБУ НИИ биохимии СО РАМН.
