Введение к работе
Актуальность темы: В настоящее время смертность от онкологических заболеваний занимает второе место в мире, уступая лишь патологии сердечно-сосудистой системы. В связи с этим изучение внутриклеточных механизмов развития злокачественных новообразований, а так же поиск эффективных способов их лечения, является одной из актуальных проблем современной биологии и медицины.
Важную роль в развитии процессов малигнизации отводят липидам [Галицкий В.А., 2003; Дятловицкая Э.В., 1995; Стручков В.А., 2000]. Липиды, как известно, являются основными структурными компонентами клеточных мембран, служат формой запасания и транспорта энергетического “топлива” [Бергельсон Л.Д., 1982; Болдырев.А.А. 1986]. Кроме того, в качестве вторичных посредников липиды могут передавать внутрь клетки различные внешние сигналы, а также являются важнейшей системой биологических эффекторов, регуляторов и медиаторов [Безуглов В.В., 1998].
Особый интерес представляет изучение роли сфингомиелинового цикла в процессах гепатоканцерогенеза. Это связано с тем, что сфингомиелин и продукты его ферментативного гидролиза (сфингозин, сфингозин-1-фосфат, церамиды) в качестве вторичных посредников играют определяющую роль в сигнальной трансдукции, регулирующей ведущие клеточные процессы - иммунный ответ, рост, дифференцировку, пролиферацию и апоптоз [Алесенко А.В. и др., 1999; Дятловицкая Э.В. и др., 1998; Hannun Y.A.. 1996; Nilsson A., 2006; Taha T., 2004]. Апоптоз является одним из механизмов защиты, выработанных макро организмом в процессе эволюции против злокачественно трансформированных клеток. Нужно отметить, что апоптотическая гибель в норме должна запускаться в любой клетке, подвергающейся опухолевому перерождению. Однако, благодаря многочисленным повреждениям механизмов самого процесса запрограммированной элиминации злокачественно трансформированных клеток, регуляторные стимулы, приводящие нормальную клетку к гибели, могут оказаться неэффективными. При этом, напротив, в клетках происходит увеличение пролиферативной активности [Алесенко А.В. и др., 1998].
Функциональное состояние липидов мембран зависит от интенсивности процессов перекисного окисления липидов (ПОЛ) и фосфолиполиза, которые в раковых клетках, в период формирования опухоли, протекают более интенсивно [Don C. et al., 2000; Jayadev S. et al., 1994]. Более того, окисленные липиды легче подвергаются гидролизу фосфолипазами, а фосфолипазы, в свою очередь, нарушая целостность липидного слоя мембран, делают липиды более доступными для процессов свободнорадикального окисления [Дудник Л.Б. и др., 2000]. Это является дополнительным фактором повреждения для перерожденных клеток. Данные процессы активно участвуют в проявлении дополнительных мутаций в уже поврежденном геноме, что способствует их прогрессии, а так же меняет метаболизм окружающих опухоль тканей.
В связи с вышесказанным, многообразие функций сфингомиелина и его производных, связанных с важнейшими клеточными событиями в норме и при патологии, определяет необходимость изучения изменений содержания компонентов сфингомиелинового цикла в ткани печени, как в динамике развития гепатоцеллюлярного рака, так и в ситуации попыток регуляции сфингомиелинового цикла.
Цель работы – изучить роль основных компонентов сфингомиелинового цикла в развитии экспериментального гепатоцеллюлярного рака.
Задачи исследования:
1. Определить содержание компонентов сфингомиелинового цикла (сфингомиелина, церамида и сфингозина) в печени крыс в норме и при развитии экспериментальной гепатоцеллюлярной карциномы, а также после курсового введения на фоне гепатоканцерогенеза липосом, содержащих сфингомиелин или церамид.
2. Оценить содержание ТБК–активных продуктов и активность каталазы в печени в процессе развития гепатоцеллюлярной карциномы у крыс, а также при введении липосом, содержащих сфингомиелин или церамид, на фоне развития рака печени.
3. Исследовать активность фосфолипазы А2 и фосфолипазы D в динамике развития гепатоцеллюлярной карциномы и после введения в процессе развития рака печени липосом, содержащих сфингомиелин или церамид.
4. С помощью морфологических методов оценить динамику развития экспериментальной гепатоцеллюлярной карциномы при введении липосом, содержащих сфингомиелин или церамид.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Развитие экспериментального гепатоцеллюлярного рака у крыс проявляется в повышении содержания сфингомиелина и уменьшении количества церамидов. Повышенное содержание сфингозина в раннем периоде гепатоканцерогенеза сменяется снижением его уровня к моменту формирования рака печени.
2. Изменения содержания компонентов сфингомиелинового цикла в печени у крыс на фоне развития гепатоцеллюлярной карциномы реализуются при активации фосфолипаз А2 и D, а также сопровождаются повышением уровня ТБК–активных продуктов и активности каталазы.
3. Курсовое введение на фоне гепатоканцерогенеза липосом, нагруженных сфингомиелином или церамидом, приводит к повышению содержания этих компонентов в печени при снижении уровня сфингозина, что сопровождается снижением активности фосфолипаз А2 и D, каталазы и содержания ТБК–активных продуктов.
4. Церамид, введенный в составе липосом на фоне развития гепатоцеллюлярного рака, способствует более выраженному, по сравнению с введением сфингомиелина, повышению содержания церамида в печени, что сопровождается снижением содержания ТБК–активных продуктов, активности каталазы, фосфолипаз А2 и D, интенсивности хронического воспалительного процесса, являющегося фактором формирования гепатоцеллюлярного рака.
Научная новизна. Получены новые данные, касающиеся выяснения роли биоактивных липидов – компонентов сфингомиелинового цикла – в процессах гепатоканцерогенеза. Показано, что при развитии экспериментального рака печени снижение содержания церамида, сфингозина в гепатоцитах сопровождается повышением содержания сфингомиелина, ТБК – активных продуктов, активности каталазы, фосфолипаз А2 и D.
Впервые в эксперименте in vivo на крысах предпринята попытка воздействия на интенсивность процесса канцерогенеза, индуцированного N–диэтилнитрозамином, путем курсового введения компонентов сфингомиелинового цикла (сфингомиелина или церамида) в составе липосом.
Установлено, что церамид, введенный в составе липосом, на фоне развития гепатоцеллюлярного рака вызывает выраженное (по сравнению с введением сфингомиелина) повышение его содержания, приводит к снижению уровня ТБК–активных продуктов, активности фосфолипаз А2 и D в печени, что способствует, по данным морфологического исследования, снижению интенсивности хронического воспалительного процесса, являющегося одним из факторов формирования гепатоцеллюлярного рака.
Практическая значимость работы. Настоящая работа вносит вклад в развитие представлений о патогенезе гепатоцеллюлярного рака. Результаты исследований свидетельствуют о важной роли основных компонентов сфингомиелинового цикла (сфингомиелин и церамид) в регуляции процессов развития гепатоцеллюлярной карциномы, что является предметом проведения дальнейших исследований в области создания новых фармакологических средств.
Апробация работы. Основные положения работы были представлены и обсуждены на научных семинарах кафедры биохимии и молекулярной биологии, региональных, российских и международных конференциях: 7th Korea – Russia International Symposium on Science and Technology (June 26 – July 6, 2003, Ulsan, Republic of Korea); 8th International conference «Eicosanoids and Other Bioactive Lipids in Cancer, Inflammation and Related Diseases» (September 7-10, 2003, Chicago, USA); конференции посвященной 25-летию факультета повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов (Томск, 2004); 8th Korea – Russia International Symposium on Science and Technology (June 26 – July 6, 2004, Tomsk, Russia); Международной юбилейной конференции “Актуальные проблемы биологии, медицины и экологии” (Томск, 2004); FEBS WORKSHOP № 05-28W on Recent Advances in Lipid Metabolism and Related Disorders (June 21 – 24, 2005, Dijon, France); V – Сибирском Физиологическом съезде (Томск, 2005); Международном симпозиуме «Молекулярные механизмы регуляции функции клетки» (Тюмень, 2005); 9th International conference «Eicosanoids and Other Bioactive Lipids in Cancer, Inflammation and Related Diseases» (September 10-14, 2005, San - Francisco, USA).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 работ, в том числе 2 статьи в журналах, рекомендованных ВАК.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 137 страницах машинописного текста, включает 23 таблицы и 10 рисунков и состоит из следующих разделов: «Введение», «Обзор литературы», «Материалы и методы исследования», «Результаты исследования», «Обсуждение результатов», «Выводы», «Список литературы». Библиография включает 173 литературных источников, в том числе 94 отечественных и 79 иностранных.
Автор выражает искреннюю признательность заведующему кафедрой патологической анатомии СибГМУ д.м.н, профессору Перельмутеру В.М., а также к.м.н., доценту Пурлику И.Л. за помощь в проведении морфологического исследования ткани печени крыс.
