Активность ферментов определяли в сыворотке крови онкологических больных. Кровь брали из локтевой вены, далее ее инкубировали 30 минут при комнатной температуре, центрифугировали 20 минут при 4000 g и получали сыворотку, в которой определяли активность карбоксипептидазы N и ангиотензинпревращающего фермента.
Изучение активности ферментов было проведено у 24 мужчин в возрасте от 49 до 70 лет с опухолями легких, желудочно-кишечного тракта, мочеполовой системы. Больные подвергались химиотерапевтическому воздействию. Они составили две экспериментальные группы. Первая группа - больные до начала проведения им химиотерапии (12 человек); вторая - те же больные, но после окончания курса лечения (12 человек). В качестве контроля выступала группа из 13 здоровых мужчин такого же возраста.
2.2 Методы исследования
2.2.1 Метод определения активности карбоксипептидазы N
Активность КПN определяли в сыворотке крови нингидриновым методом [61].
Опытные пробы содержали 20 мкл 3,5 мМ раствора CoSO4, приготовленного на 100 мМ Трис-HCl буфере, pH 7,6 и 40 мкл препарата фермента. Контрольные пробы содержали 20 мкл 100 мМ Трис-HCl, pH 7,6 и 40 мкл препарата фермента. Пробы преинкубировали 8 мин при 37oC, реакцию начинали прибавлением в опытные пробы 10 мкл гиппурил-арг, приготовленного на 100 мМ Трис-HCl буфере, pH 7,6 (конечная концентрация в пробе 5 мкМ). Реакцию проводили 120 мин при 37oC и останавливали прибавлением 30 мкл 10 % трихлоруксусной кислоты.
Пробы центрифугировали 20 мин при 4000 об/мин, отбирали 50 мкл надосадочной жидкости, приливали 1 мл нингидринового реактива. Далее пробы встряхивали, выдерживали 12 мин на кипящей водяной бане и измеряли оптическую плотность на КФК-2 при 595 нм против H2O.
Активность КПN определяли как разность оптической плотности опытных и контрольных проб и выражали в нмоль аргинина, образовавшегося за 1 мин инкубации в пересчете на 1 мг белка.
Концентрацию белка в пробах определяли биуретовым методом.
2.2.2 Метод определения активности ангиотензинпревращающего фермента
Активность АПФ определяли в сыворотке крови нингидриновым методом по образованию гли-арг из кбз-гли-гли-арг при рН 8,2 как активность, ингибируемую каптоприлом. Препарат фермента (40 мкл) смешивали с 20 мкл 35 мкМ каптоприла в 100 мМ Трис-НСl буфере, рН 8,2, или 20 мкл буфера и преинкубировали 8 мин при 37?С. Реакцию начинали прибавлением 10 мкл раствора кбз-гли-гли-арг в вышеуказанном буфере (конечная концентрация в пробе 5 мкМ). Через 120 мин реакцию останавливали прибавлением 30 мкл 10% раствора трихлоруксусной кислоты [59]. Пробы центрифугировали 30 мин при 4000 об/ мин. Отбирали 50 мкл надосадочной жидкости и определяли количество образовавшегося гли-арг нингидриновым методом [61]. Пробы колориметрировали на КФК-2 при =590 нм. Активность АПФ определяли как разность в оптической плотности проб не содержащих и содержащих каптоприл. Активность фермента выражали в нмоль гли-арг, образовавшегося за 1 мин инкубации в пересчете на 1 мг белка. Концентрацию белка определяли биуретовым методом.
2.2.3 Метод определения содержания белка
Содержание общего белка определяли биуретовым методом. Принцип метода основан на том, что ионы меди в щелочной среде взаимодействуют с пептидными связями белков сыворотки крови с образованием комплекса красного цвета, интенсивность окраски которого пропорциональна концентрации общего белка.
Опытные пробы содержали 50 мкл сыворотки крови и 2,5 мл рабочего раствора биуретового реагента (концентрат биуретового реагента развести дистиллированной водой в соотношении 1:19). Контрольные пробы содержали 50 мкл дистиллированной воды и 2,5 мл рабочего раствора биуретового реагента. В калибровочную пробу добавляли 50 мкл калибровочного раствора общего белка (раствор бычьего сывороточного альбумина с концентрацией 60 г/л с добавлением хлористого натрия 9 г/л и азида натрия 1 г/л).
Содержимое пробирок тщательно перемешивали, избегая образования пены, инкубировали при комнатной температуре (+ 18 - 25С) в течение 30 минут, после чего измеряли величину оптической плотности калибровочной и опытных проб против контрольной пробы при длине волны 540 нм.
Концентрацию общего белка рассчитывали, как отношение оптической плотности опытной пробы к оптической плотности калибровочной пробы умноженная на концентрацию общего белка в калибровочном растворе (60 г/л).
2.2.4 Метод количественного определения NO в сыворотке крови
Для определения концентрации NO 0,5 мл сыворотки депротеинизировали добавлением 1 мл 0,5 н. раствора NaOH и 10 % раствора ZnSO4 для осаждения белковых компонентов. Пробы центрифугировали при 5000 об/мин. 30 мин. К 1мл надосадочной жидкости добавляли равное количество 1 % раствора реактива Грисса и инкубировали в течение 10 мин. при 25С. Затем колориметрировали при 540 нм против контрольной пробы. Содержание NO оценивали по количеству конченого стабильного метаболита оксида азота (II) - нитрит иона. Суммарную концентрацию нитрит-иона определяли колориметрически по развитию окраски в реакции диазотирования нитритом сульфаниламида, входящего в реактив Грисса. Количество нитрит-иона выражали в мкг на мл.
2.3 Статистическая обработка результатов исследования
Достоверность отличий между средними определяли с использованием t-критерия Стьюдента [16]. Корреляционный анализ проводили с помощью программы «Статистика» (версия 6.0).
ГЛАВА 3. Результаты и обсуждение
3.1 Исследование активности карбоксипептидазы N в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии
Результаты исследования показали увеличение активности КПN у онкологических больных в период до проведения химиотерапии по сравнению с контрольной группой в 2 раза, и уменьшение активности фермента после проведения химиотерапии, по отношению к периоду до начала лечения в 2,6 раза (рис.1).
Рис.1. Активность КПN у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, Mm, n=1218; достоверность отличий: * - p< 0,05 относительно контроля, + - p<0,05 относительно до химиотерапии).
Калликреин-кининовая система, к которой относится и КПN играет не только центральную роль в процессах гемокоагуляции и фибринолиза, но и контролирует различные стадии развития злокачественных новообразований [52,63]. Возрастание активности КПN у онкологических больных, вероятно, опосредованно через уменьшение уровня брадикинина может препятствовать высвобождению фактора некроза опухолей (TNFa), способного лизировать большой набор опухолевых клеток in vivo и in vitro. Цитотоксическое действие TNFa на опухолевую клетку связано с деградацией ДНК и нарушением функционирования митохондрий. Таким образом, увеличение активности КПN может способствовать прогрессии опухоли. Снижение активности КПN после химиотерапии до уровня контрольных значений может указывать на существенный противоопухолевый эффект данного терапевтического воздействия. Таким образом, динамическое исследование активности фермента в сыворотке крови больных до и после химиотерапии может быть использовано в качестве дополнительных биохимических критериев при наблюдении за эффективностью проводимого лечения [6,33].
3.2 Исследование активности ангиотензинпревращающего фермента в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии
Результаты исследования показали, что активность АПФ у онкологических больных до химиотерапии соответствовала контрольным значениям, однако после проведения лечения активность фермента возрастала по сравнению с двумя другими группами в 1,8 и 1,7 раза соответственно (рис.2).
Рис. 2. Активность АПФ у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии (нмоль продукта, образовавшегося за 1 мин инкубации на 1 мг белка, Mm, n=1218; достоверность отличий: * - p< 0,05 относительно контроля; ++ - p< 0,01 относительно до химиотерапии).
Известно, что наличие опухоли в организме приводит к нарушениям гемостаза. Также известно об отрицательном влиянии химиопрепаратов на свертывающую систему крови и гемостаз [30,37]. Таким образом, химиотерапия лишь усугубляет уже имеющиеся в организме нарушения системы свертывания крови. Возможно, именно с этим связано повышение активности АПФ после проведения лечения. Можно предположить, что свой эффект по усилению тромботических осложнений АПФ реализует двумя путями: через синтез ангиотензина II и через деградацию брадикинина. Ангиотензин II является вазопрессором, стимулятором образования свободных радикалов, в частности супероксидных анионов, которые инактивируют NO, промотируют образование пероксинитрита и снижают эффективность NO-опосредуемой сосудистой дилатации. Таким образом, ангиотензин II способствует развитию эндотелиальной дисфункции, в результате чего усиливается выработка вазоконстрикторов и прокоагулянтов, и как следствие активируется система свертывания. В то время как брадикинин стимулирует синтез NO в эндотелии, участвуя в дилатации сосудов и усиливая скорость местного кровотока [52,54].
Повышение активности фермента после лечения возможно также связано с проявлением нефротоксичности препаратов-производных платины (именно эти препараты применялись при химиотерапии) [44]. Вероятно, что поражение клеток почек, которые содержат значительное количество АПФ, приводит к выделению фермента в кровь и увеличению его активности.
Одновременное отсутствие достоверных отличий в активности АПФ у онкологических больных в периоде до химиотерапии и здоровых людей, и наличие нарушений в свертываемости крови у первых, может указывать на то, что в формировании патологий гемостаза участвуют и другие механизмы.
3.3 Исследование содержания нитрит-иона в сыворотке крови у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии
Результаты исследования показали, что содержание нитрит-иона в сыворотке крови онкологических больных до проведения им химиотерапии уменьшается по сравнению с контрольной группой на 19,4 %. После проведения химиотерапии концентрация нитрит повышается по отношению к периоду до лечения на 12 %, но остается ниже контрольных значений на 8,4 % (рис.3).
Рис.3 Содержание NO2- в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии (мкг/мл, достоверность отличий: *- p<0,05 относительно контроля; *** - p<0,001 относительно контроля; ++ - p< 0,01 относительно до химиотерапии).
NO может выступать не только как индуктор неоплазий, но и как эффектор противоопухолевой защиты. Секретируемый клетками, инфильтрующими опухоли (макрофаги, лимфоциты, нейтрофилы), радикал выполняет роль противоопухолевого агента, т.е. способен уничтожать опухолевые клетки и остановить их рост [23,42,53]. Согласно Hibbs и соавт. цитостатический и цитотоксический эффекты макрофаги осуществляют посредством NO. При активации T-лимфоцитами макрофаги активируют синтез iNOS, которая превращает аргинин в NO. Оксид азота II выделяется из макрофагов и проникает в опухолевые клетки. Там молекула ингибирует три группы ферментов: митохондриальной дыхательной цепи, цикла Кребса и синтеза ДНК. В этих условиях энергопродукция и деление клеток становится невозможным и клетка погибает [24]. Таким образом, снижение содержания NO может быть вызвано ослаблением защиты (иммунной системы) организма и является одним из факторов, приводящих к развитию опухолей.
Вероятно, более высокий уровень NO в сыворотке крови после химиотерапии объясняется усилением его продукции под влиянием ряда цитостатиков [28]. Возможно, что частично, терапевтическая активность цитостатиков зависит от этой реакции, а увеличение концентрации оксида азота II в данной ситуации может расцениваться как благоприятный прогностический признак. Таким образом, управление синтезом NO может иметь значение для повышения эффективности противоопухолевой терапии.
Достоверная отрицательная взаимосвязь между увеличением активности КПN на фоне снижения концентрации оксида азота II в сыворотке крови до химиотерапии (табл.), возможно вызвано тем, что повышение активности КПN приводит к подавлению высвобождения фактора некроза опухоли ТNFa, который индуцирует синтез iNOS, это приводит к такому снижению продукции NO, при котором он не оказывает противоопухолевого воздействия [24]. Полученные данные свидетельствуют о генерализованном снижении естественных защитных сил организма.
Таблица.
Корреляционная взаимосвязь содержания NO и активности ферментов
Активность ферментов | Содержание NO | Активность АПФ | Активность КПN | ||||
До химио- терапии | После химио- терапии | До химио- терапии | После химио- терапии | До химио- терапии | После химио- терапии | ||
АПФ до химиотерапии | ---- | ---- | ---- | ---- | |||
АПФ после химиотерапии | ---- | -1,00*** | ---- | ---- | |||
КПN до химиотерапии | -1,00*** | ---- | ---- | ||||
КПN после химиотерапии | ---- | ---- | ---- |
Достоверность корреляционных взаимосвязей: ---- достоверной корреляции не обнаружено, *** - p < 0,001.
Отрицательная корреляция между активностью АПФ и уровнем NO, по всей видимости, связана с тем, что фермент, опосредованным образом вызывает деградацию оксида азота II [42]. Вероятно, по этой причине после химиотерапии на фоне высокой активности АПФ концентрация NO у пациентов оказывается ниже, чем в контрольной группе.
Выводы
1. Обнаружено увеличение активности ангиотензинпревращающего фермента у онкологических больных прошедших химиотерапию по сравнению с периодом до начала лечения и контрольной группой.
2. Обнаружено увеличение активности карбоксипептидазы N у онкологических больных до проведения химиотерапии по сравнению с контрольной группой и больными, прошедших химиотерапию.
3. Обнаружено более низкое содержание оксида азота (II) у онкологических больных по сравнению с контрольной группой и повышение уровня оксида азота (II) после проведения химиотерапии по сравнению с периодом до лечения.
4. Полученные результаты представляют интерес для понимания биологической роли ангиотензинпревращающего фермента и карбоксипептидазы N при онкологических заболеваниях с различной локализацией опухоли и могут быть использованы для разработки методов профилактики и коррекции различных нарушений, возникающих до и после химиотерапии.
Список литературы
1. Абдурасулов Д.М. Множественные опухолевые поражения. - Т.: Медицина, 1980. - 326с.
2. Абелев Г.И. Что такое опухоль // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - №10. - С. 85- 90
3.Альтшулер Б.Ю., Ройтман А.П., Долгов В.В. Методические аспекты определения ангиотензинпревращающего фермента // Клиническая лабораторная диагностика. - 2000. - №12. - С. 10- 14.
4. Антонов В.К. Химия протеолиза. - М.: Наука, 1991. - 503с.
5. Балаж А. Биология опухолей. Сомнения и надежды. Пер с венг.: - М.: Мир, 1987. - 206с.
6. Бессмельцев С.С., Рыбакова Л.П., Грицкевич Н.Л. Диагностическое и прогностическое значение определения церулоплазмина, ацетилхолинэстеразы и общей протеолитической активности в сыворотке крови больных множественной миеломой // Вопросы онкологии. - 1999, том 45. - № 6. - С.398 - 403.
7. Блохин Д.Ю. Фенотип множественной лекарственной устойчивости опухолевых клеток, обусловленный нарушением программы клеточной гибели // Вестник Российской академии медицинских наук. - 2004. - № 12. - С.16 - 19.
8. Блохин Н.Н., Итин А.Б., Клименков А.Г. Рак поджелудочной железы и внепеченочных желчных путей. - М.: Медицина,1982. - 272с.
9. Блохин Н.Н., Переводчикова Н.И. Химиотерапия опухолевых заболеваний. - М.: Медицина, 1984.
10. Бычков М.Б. Химиотерапия злокачественных опухолей // Архив патологий. - 1996, том 58. - №4. - С. 15 - 17.
11. Варбанец В. Ф. Активность протеолитических ферментов и их ингибиторов в опухолях толстой кишки // Вопросы медицинской химии. -1990, том 36. -№2. - С. 33 - 35.
12. Василенко В.Х. Опухоли желудка. Клиника и диагностика. - М.:Медицина,1989. - 288с.
13. Верееменко К.Н. Кининовая система. - К.: Здоровье, 1977.
14. Вернигора А.Н., Генгин М.Т. Протеолитические ферменты: субклеточная локализация, свойства и участие в обмене нейропептидов // Биохимия. - 1996,т.6, №5. - С. 771- 785.
15. Гершанович М.Л. Осложнения при химио- и гормонотерапии злокачественных опухолей. - М.: Медицина, 1982. - 224с.
16. Гланц С. Медико-биологическая статистика: Пер. с англ. - М, Практика, 1998. - 459с.
17. Гнатышак А.И. Общая клиническая онкология. - Львов: Выща шк., 1988. - 238с.
18. Голубев А.М. Изоферменты новообразований. - М.: Медицина, 1981. - 144с.
19. Диагностика и лечение злокачественных новообразований. Сборник научных трудов. / Кавецкий Р.Е. - К.: Наукова думка,1979. - 180с.
20. Елисеева Ю.Е. Ангиотензинпревращающий фермент, его физиологическая роль. // Вопросы медицинской химии. - 2001. - № 1. - С. 53 - 60.
21. Елисеева Ю.Е. Структурно-функциональные особенности ангиотензинпревращающего фермента. // Биоорганическая химия. - 1998, том 24. - №4. - С. 262 - 270.
22. Зеленин К.Н. Возникновение и развитие химиотерапии. // Соросовский образовательный журнал. - 2001, том 7. - №5. - С. 23 - 28.
23. Зеленин К.Н. Оксид азота (II): новые возможности давно известной молекулы. // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - №10. - С. 109 - 110.
24. Ивашкин В.Т., Драпкина О.М. Клиническое значение оксида азота и белков теплового шока. - М.: Геотар-мед, 2001. - 87с.
25. Клиническая онкология: справочное пособие. / З.С. Фрадкин, И.В. Залуцкий - Мн.: Беларусь,2003. - 784с.
26. Клиническая ферментология. / Э. Щеклик. - Варшава: Польское государственное медицинское изд-во, 1966. - 491с.
27. Колодзейская М.В., Пилявская А.С. Пептидазы. - К.: Наукова думка,1982. - 173с.
28. Кондакова И.В., Какурина Г.В., Чойнозов Е.Л. Влияние доноров оксида азота на противоопухолевый эффект доксорубицина. // Бюллютень СО РАМН. - 2005. - №2(116). - С.92 - 95.
29. Крутяков В.М. Биотерапия рака и ингибиторы протеаз. // Вопросы онкологии. - 2001, том 47. - №1. - С. 106 - 107.
30. Кулиев Ш.Б. Проблемы свертывания крови в онкологии. - Б.: Азернешр, 1979. - 273с.
31. Лебедев А.А. Система ренин-ангиотезин. // Соросовский образовательный журнал. - 1998. - №3. - С. 35 - 40.
32. Ленинджер А., Основы биохимии, пер. с англ., т. 1 3, M., 1985.
33. Локшина Л.А. Протеолитические ферменты в процессах онкогенеза. // Вопросы медицинской химии. - 1991, том 37. - №6. - С.15 - 21.
34. Марри Р., Греннер Д., Мейес П., Родуэлл В. Биохимия человека: В 2-х томах. Т.2. Пер. с англ.: - М.: Мир, 1993. - 384с.
35. Материалы конференции “Структура и функция протеолитических ферментов”. // Вопросы медицинской химии. - 2000. - №5.
36. Машковский М.Д. Лекарственные средства: В 2-хтомах Т.1. - М.: ООО “ Изд-во новая волна” , 2002. - 540с.
37. Онкология. / Н.Н. Трапезников. - М.: Медицина, 1981. - 255с.
38. Патологическая физиология и биохимия: Учебное пособие для вузов / - М.: Издательство «экзамен», 205. - 480с.
39. Пачес А.И., Пропп Р.М. Рак щитовидной железы. - М.: Медицина, 1984. - 320с.
40. Переводчикова Н.И. Клиническая химиотерапия опухолевых заболеваний. - М.: Медицина, 1976. - 200с.
41. Поляк С.М., Рожанская Т.И., Яковлева Е.П. Регуляторы активности ферментов и их применение в медицине. - М.: Медицина, 1989. - 128с.
42. Проскуряков С.Я., Конопляников А.Г., Иванников А.И. Оксид азота в неопластическом процессе. // Вопросы онкологии, 2001, том 47. - №3. - С. 257 - 266.
43. Противоопухолевая химиотерапия. Справочник. / Н.И. Переводчикова. - М.: Медицина, 1993. - 155с.
44. Противоопухолевые препараты: справочник. / З.П. Булкина. - К.: Наукова думка,1991. - 304с.
45. Сивашский М.С., Салганин Р.И. Гетерогенность раковых клеток в отношении их реакции на цисплатину. // Вопросы онкологии, 2001,том 47. - №1. - С. 66 - 68.
46. Слинчак С.М. Онкология. - К.: Выща шк.,1989.
47. Трахтенберг А.Х. Рак легкого. - М.: Медицина, 1987. - 304с.
48. Харченко В.Г., Кузьмин И.В. Рак легкого. Руководство для врачей. - М.: Медицина, 1994. - 480с.
49. Цыганенко А.Я., Жуков В.И., Мясоедов В.В., Завгородний И.В. Клиническая биохимия ( учебное пособие для студентов медицинских вузов). - М.: Триада - Х, 2002. - 504с.
50. Черенков В.Г. Клиническая онкология. - М. Медицина, 2005. - 447с.
51. Чернов В.А. Цитостатические вещества в химиотерапии злокачественных новообразований. - М.: Медицина, 1964. - 319с.
52. Яровая Г. А. Калликреин-кининовая система: новые факты и концепции (обзор) // Вопросы медицинской химии. - 2001, том 47. - № 1. - с. 20-42.
53. Ahmad H., Srivastova R.C., Agarwal R., Mukhtar H. Nitric oxide synthase and skin tumor promotion. // BBRC. - 1997. - Vol.232. - P. 328 - 331.
54. Blume A., Herdegen T., Unger T. Angiotensin peptides and inducible transcription factors. J. Mol. Med.77. - P. 339 - 357.
55. Boyd D. Invasion and metastasis. // Cancer Metastasis Rev. - 1996. - Vol.15. - P. 77 - 89.
56. Camdell DJ. Circulating and tissue angiotensin system. J. Clin. Invest., 1987. - Vol.79. - №1-6.
57. Erdos E.G., Sloane E.M., Wohler I.M. Carboxypeptidase in blood and other fluids // Biochem. Pharmacol. - 1964. - №13. - P. 893- 905.
58. Fulong Tan., Deepthi K., Skidgel R.A., Kaul R.K., Erdos E.G. The deduced protein sequence of the human carboxypeptidase N high molecular weight subunit reveals the presence of leucine-rich tandem repeats. J. of biological chemistry, 1990. - Vol.265. - №1. - P. 13 - 19.
59. Kennedy A.R. Cancer prevention by protease inhibitors. // Prev. Med/ - 1993. - Vol.22. - P. 796 - 811.
60. Kennedy A.R. Chemopreventive agents: protease inhibitor. // Pharmacol. Ther. - 1998. - Vol.78. - P. 167 - 209.
61. Lee P.V., Takahashi T.N. An improved colorimetric determination of amino acid with the use of ninhydrin // Analyt. Biochem. - 1966. - 14, № 1. - P. 71- 77.
62. Skidgel R.A., Erdos E.G. Cellular carboxypeptidases // Immunol. Rev. - 1998. - V. 161, № 2. - P. 129-141.
63. The kallikrein - kinin system in health and disease. - Munich: Limbach - verlag braunschweig. - 1989. - P. 374.
