Введение к работе
Актуальность темы. Значение печени в осуществлении и регулировании основных звеньев промежуточного обмена определяет ее важную роль в поддержании гомеостаза целостного организма. От активности осуществляемых в печени процессов трансформации и функционального синтеза энергетических и пластических веществ в значительной мере зависит приспособительная деятельность всего организма при воздействии различных экстремальных факторов экзогенного и эндогенного происхождения (Гичев Ю.П., 1990; Матюшин Б.Н. и др., 1992; Obeid О.А., Emery P.W., 1993).
Изучение функционального состояния печени в организме со злокачественной опухолью - своего рода эндогенного экстремального фактора, является частью общей проблемы "опухоль - организм". Основным признаком злокачественного новообразования является нарушение метаболизма тканей организма хозяина, непосредственно не затронутых процессом неоплазии. Гомеостаз клеток печени во многом определяет течение опухолевого процесса и рост опухоли, а также состояние всего организма с опухолью, переносимость к противоопухолевым препаратам. Реакции промежуточного обмена в печени в процессе адаптации к росту и развитию опухоли обеспечивают барьерную функцию, направленную на защиту внутренней среды от неблагоприятного действия токсических продуктов обмена и распада опухолевых клеток, и функцию обеспечения всего организма пластическим материалом в условиях усиленных пролиферативных процессов в опухолевой ткани (Шапот В.С, 1975; Морозкина Т.С, 1981; Shearer J.D. et al., 1984; Liu K.J. et al., 1990). В свою очередь, вследствие системного воздействия опухоли на организм в печени наблюдаются значительные функциональные изменения - нарушение окислительно-восстановительного потенциала, изменение активности реакций углеводного, белкового, липидного обменов, энергообеспечения этих процессов (Gold J., 1968; Vasavi Н. et al., 1990; Brauer M. et al., 1994; Chidambaram N., Baradarajan A., 1995).
Для коррекции функциональных изменений в клетках печени при опухолевом росте необходимо стимулировать эндогенные возможности организма против опухоли с целью нарушения ее метаболизма, снижения токсического и системного воздействий опухоли на организм. Восстановление функциональной активности клеток печени возможно
также вследствие частичной корректировки нарушенного метаболизма гепатоцитов.
Корригирующий эффект газообразного озона и озонированных растворов на кислородзависимые процессы, энергетический потенциал, баланс про- и антиоксидантних реакций в клетках организма при использовании терапевтических концентраций озона обнаружен в экспериментальных исследованиях и в клинической практике (Rilling S., Viebahn R., 1987; Перетягин СП., 1991; Конторщикова, К.Н., 1995). Показана токсичность озона, в частности озонированного физиологического раствора (ОФР), на метаболизм опухолевых клеток (Щербатюк Т.Г., 1997). Отсюда вытекает целесообразность изучения возможности применения озонированного физиологического раствора для восстановления функциональных нарушений клеток печени и, как следствие этого, повышения адаптационных возможностей организма с опухолью. В настоящее время недостаточно комплексно исследован и эффект ОФР с различными концентрациями озона на состояние метаболических процессов в печени интактных животных.
Цель работы: изучить влияние озонированного физиологического раствора на функциональное состояние клеток печени крыс в условиях физиологической нормы, а также крыс-опухоленосителей в процессе роста и развития саркомы 45 в организме.
Задачи исследования.
1. Исследовать влияние озонированного физиологического
раствора на активность про- и антиоксидантных процессов, состав
липидов, а также энергообеспечение клеток печени интактных крыс.
2. Оценить функциональное состояние клеток печени крыс с
саркомой 45 (содержание циклических нуклеотидов как биорегуляторов
физиологической активности клеток, энергетический потенциал,
состояние процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и
антиоксидантной системы защиты, состав липидов) в зависимости от
сроков развития опухоли и степени ее системного воздействия на
организм экспериментальных животных.
3. Изучить эффект озонированного физиологического раствора на
функциональные изменения клеток печени крыс-опухоленосителей,
вызванные системным и токсическим воздействиями саркомы 45.
4. Провести сравнительный анализ влияния озонированного
физиологического раствора на метаболизм печени животных-
опухоленосителей только после внутрибрюшинного введения раствора, а
также после введения озонированного раствора внутрибрюшинно и локально - вокруг опухоли и непосредственно в опухолевую ткань. Научная новизна. В результате исследований:
1. Проведен комплексный анализ функционального состояния
печени животных с саркомой 45 в динамике роста и развития опухоли. В
клетках печени показаны взаимосвязанные нарушения окислительных
процессов липидов, реакций углеводного обмена, энергообеспечения, а
также их регуляции с участием циклических нуклеотидов .
2. Изучены особенности влияния озонированного
физиологического раствора с различными концентрациями озона на
состояние процесса ПОЛ и состав липидов, содержание продуктов
углеводного обмена, а также энергообеспечение клеток печени
интактных животных. Обнаружено, что внутрибрюшинное введение
озонированного физиологического раствора с концентрацией озона для
приготовления раствора 1200 мкг/л озоно-кислородной смеси
практически не вызывает изменений метаболических параметров клеток
печени. Введение животным ОФР с более высокой концентрацией озона-
3000 мкг/л озоно-кислородной смеси приводит к усилению реакций
перекисного окисления липидов в крови и изменению активности
супероксиддисмутазы в клетках печени.
3. На модели экспериментальной опухоли саркома-45 показано, что
введение озонированного физиологического раствора приводит к
повышению содержания цАМФ, восстановлению равновесия про- и
антиоксидантних процессов, липидного состава, к нормализации
энергетического потенциала в клетках печени крыс-опухоленосителей.
5. После введения животным ОФР на фоне восстановления функциональных изменений в клетках печени крыс-опухоленосителей в опухолевой ткани отмечено нарушение активности пролиферативных процессов, обусловленных изменением соотношения цАМФ/цГМФ, усиление окислительных процессов, приводящие к увеличению количества погибших клеток саркомы 45. Теоретическая и практическая значимость полученных результатов.
В работе получены экспериментальные данные о механизмах воздействия озона на клетки печени организма в норме и при патологии. Показан корригирующий эффект озонированного физиологического раствора на состояние метаболизма печени организма-опухоленосителя. Учитывая важную роль этого органа в процессе адаптации организма к различным экстремальным факторам экзо- и эндогенного происхождения, в том числе и наличию в организме злокачественного
новообразования, теоретические положения, полученные в экспериментальных исследованиях, могут служить обоснованием применения озонированного физиологического раствора как паллиативного средства в комплексной противоопухолевой терапии. Это может способствовать повышению эффективности процессов адаптации организма с опухолью к воздействию злокачественного новообразования, снижению токсического влияния продуктов обмена опухолевой ткани на организм.
Положения, выносимые на защиту.
1. Существенных изменений энергетического потенциала в клетках
печени здоровых крыс на фоне введения ОФР с различными
концентрациями озона не отмечено. Внутрибрюшинное введение
озонированного физиологического раствора с концентрацией озона 3000
мкг/л озоно-кислородной смеси (500-550 мкг/л раствора) вызывает
изменение активности ферментов антиоксидантной защиты, работающих
на стадии инициирования реакций пероксидации липидов, в клетках
печени, а также активацию первичных этапов процесса перекисного
окисления липидов в крови. Это свидетельствует о возможности
повышения скорости прооксидантных процессов в организме. Введение
ОФР с концентрацией озона 1200 мкг/л озоно-кислородной смеси (120-
140 мкг/л раствора) не вызывает изменений показателей метаболизма
гепатоцитов и используется для внутрибрюшинного введения животным-
опухоленосителям.
2. У животных с саркомой 45 (эндогенного экстремального
фактора) в клетках печени отмечается увеличение содержания цАМФ,
что является показателем физиологической активности гепатоцитов, но
не компенсирует функциональные изменения в клетках печени крыс-
опухоленосителей. Рост и развитие саркомы 45 и усиление ее системного
воздействия на организм приводит к нарушению метаболизма клеток
печени - усилению реакций ПОЛ, снижению активности ферментов
антиоксидантной защиты, изменению состава липидов мембран клеток
печени. Уменьшение содержания АТФ, ГТФ, свободных жирных кислот,
прогрессирующее по мере роста саркомы 45, свидетельствует о
нарушении биоэнергетических процессов в печени.
3. Введение озонированного физиологического раствора с
концентрацией озона 120-140 мкг/л внутрибрюшинно и локально с
концентрацией 500-550 мкг/л оказывает корригирующий эффект на
нарушенные показатели метаболизма клеток печени, вызванные
наличием саркомы 45 в организме. В печени крыс-опухоленосителей
нормализуется активность ферментов антиоксидантной защиты, снижается интенсивность реакций ПОЛ, восстанавливается содержание отдельных классов липидов. Дальнейшее увеличение содержания цАМФ в печени крыс-опухоленосителей по сравнению с показателем у животных с саркомой 45, которым не вводили ОФР, свидетельствует об усилении адаптивных процессов для восстановления энергообеспечения гепатоцитов, что подтверждается повышением в клетках печени макроэргических нуклеотидов.
4. В опухолевой ткани увеличение уровня цАМФ и снижение цГМФ - показатели снижения скорости пролиферативных процессов в клетках, накопление содержания лизофосфатидилхолина, увеличение площади некроза в ткани саркомы 45 на фоне введения ОФР свидетельствует о нарушении метаболизма клеток саркомы 45 под воздействием озона.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и обсуждены на II и III Нижегородской сессии молодых ученых (Нижний Новгород, 1997, 1998), III Всероссийской конференции "Озон и эфферентные методы терапии в медицине" (Нижний Новгород, 1998).
По теме диссертации опубликовано 12 печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация изложена на 174 страницах машинописного текста, иллюстрирована 18 рисунками и 15 таблицами; состоит из введения, обзора литературы, описания материала и методов исследования, четырех глав собственных наблюдений и их обсуждения, выводов и списка литературы, включающего 303 источника, из которых 122 иностранных.