Статья: Состояние антиоксидантной системы в митохондриях клеток кожи при росте экспериментальной меланомы B16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли

¹ статистически значимо относительно значений у интактных животных; ² статистически значимо относительно значений у контрольных животных (хроническая нейрогенная боль); ³ статистически значимо относительно значений у группы сравнения (опухоль В16^10) (здесь и в табл. 2).

В митохондриях клеток кожи у животных с хронической нейрогенной болью (контрольная группа) по сравнению с интактными животными было установлено повышенное содержание компонентов антиокислительной системы: GSH в 1,3 раза; ГПО-1 - 2,9; ГПО-4 - 1,9; ГР - 2,8; СОД-2 в 2,4 раза. В то же время злокачественный рост у животных из группы сравнения приводит к совершенно противоположным изменениям антиокислительной системы в митохондриях: низкое содержание ГПО-1 в 1,9 раза; ГПО-4 - 3,7; ГР - 3,9; СОД-2 в 3,8 раза и повышенный уровень GSSG в 1,36 раза по сравнению с интактными значениями.

Такая же направленность сохранилась и в сравнении с контрольной группой животных (хроническая нейрогенная боль), где уровень ГПО-1 был снижен в 5,6 раза; ГР - 10,8; ГПО-4 - 7,3; СОД-2 в 9,3 раза соответственно. Содержание окисленного глутатиона превосходило величины по контрольной группе в 1,26 раза. При этом уровень восстановленного глутатиона статистически значимо не отличался от интактных и контрольных величин.

Сочетанное воздействие хронической нейрогенной боли и опухолевого процесса способствовало активной наработке GSH в 1,5 раза; ГПО-1 - 3,6; Г^-Т - 1,28; ГПО-4 - 1,6; СОД-2 в 1,8 раза по сравнению со значениями по интактной группе животных.

При этом содержание окисленной формы глутатиона было в 1,54 раза выше интактных значений. По сравнению со значениями у животных, испытывающих только хроническую нейрогенную боль, при сочетанном воздействии двух патологических процессов уровень ГПО-1 был выше в 1,24 раза (р = 0,00001), ГР - 2,2; Г-S-Т- 1,37 раза (на уровне статистической тенденции), а СОД-2 и ГПО- 4, напротив, были снижены в 1,33 и 1,24 раза (р = 0,00000). меланома иммуноферментный антиоксидантный кожа

Уровень GSSG и в этом случае был повышен в 1,42 раза. Сравнивая результат сочетанного влияния хронической боли и роста опухоли с аналогичными данными в группе животных только с опухолевым ростом (группа сравнения), обнаружили более высокое содержание ГПО-1 в 6,9 раза; ГР - 4,9; Г^-Т - 1,37; ГПО-4 - 5,8; СОД-2 в 7 раз соответственно.

В табл. 2 представлены коэффициенты соотношения компонентов глутатионовой системы, отражающие поддержание редокс-гомеостаза в организме животного.

Таблица 2

Показатели глутатионового каскада в митохондриях клеток кожи мышей-самок при росте меланомы В16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли, М ± т

Доминирующее ингибирование антиокислительных компонентов в случае опухолевой болезни и их переизбыток при хронической боли внесли разнонаправленные сдвиги в работу физиологических каскадов антиокислительных ферментов. Так, в случае контрольной группы животных (хроническая нейрогенная боль) по сравнению с интактными значениями отмечалось повышение коэффициента GSH/GSSG в 1,22 раза, снижение GSH/ГПО-1 в 2,2 раза. Опухолевый рост в группе сравнения способствовал снижению вычисляемых коэффициентов СОД-2/ГПО-1 в 2 раза, ГР/ГПО-1 в 2 раза, а GSH/ГПО-1, напротив, был существенно повышен в 2,44 раза. По сравнению с хронической нейрогенной болью, основная масса вычисляемых коэффициентов в группе с опухолевым ростом были снижены: GSH/GSSG в 1,4 раза (р = 0,007518), СОД-2/ГПО-1 - в 1,64, ГР/ГПО-1 - в 1,87, а GSH/ГПО-1 был выше в 5,4 раза.

Сочетанное воздействие двух патологических процессов подавляло работу физиологических каскадов антиокислительных ферментов. Так, GSH/ГПО-1 по сравнению с интактными величинами был снижен в 2,5 раза, СОД-2/ГПО-1 и ГР/ГПО-1 в 2 и 2,9 раза соответственно. По сравнению с контрольной группой животных (хроническая нейрогенная боль) изменения наблюдались для соотношений GSH/GSSG, СОД-2/ГПО-1 и ГР/ГПО-1, что выразилось в снижении их величин в 1,26 раза (р = 0,000064), в 1,64 и 2,7 раза соответственно.

Относительно группы животных с опухолевым ростом (группа сравнения) было найдено снижение GSH/ГПО-1 и ГР/ГПО-1 в 6 и 1,45 раза соответственно.

Основная часть изменений в каскадных реакциях была связана с ГПО-1, которая отвечает за «механическую» детоксикацию пероксидов, осуществляющуюся с помощью ферментативного механизма типа «пинг-понг» с двумя молекулами GSH, в связи с чем происходит ферментативная детоксикации нерадикальных гидропероксидов с регуляцией окислительно-восстановительного баланса непосредственно путем элиминации гидропероксидов и окисления GSH, основного низкомолекулярного тиола в клетках [10]. По всей видимости, переизбыток ГПО-1 приводит к нехватке потенциальных субстратов, что проявляется в угнетении всех каскадов с ее участием.

Обсуждение

Анализируя полученные данные, полагаем, что митохондрии клеток кожи при хронической нейрогенной боли реагируют в сторону «восстановительного стресса», который проявляется в активной наработке всех исследованных ферментов, в том числе и трипептида GSH. В случае опухолевого процесса в митохондриях кожи - ткани-мишени для меланомы, отмечали классический сценарий перекисной теории канцерогенеза [11] с угнетением всех антиоксидантных ферментов и накоплением окисленного глутатиона.

Существующая хроническая нейрогенная боль у животных с наложением на нее опухолевого процесса не позволяет перестроить меланоме уже развившийся «восстановительный стресс», в связи с чем все антиоксидантные ферменты находятся на достаточно высоком уровне, но при этом ферментативное каскадное взаимодействие подавлено, на что указывают величины вычисляемых коэффициентов: GSH/ГПО-1, ГР/ГПО-1. Избыточное накопление восстановительных эквивалентов приводит к «восстановительному стрессу» и характеризуется отсутствием окислителей и (или) снижением избыточных эквивалентов [12, 13].

Понятие «восстановительный стресс» - достаточно новая концепция. В течение некоторого времени было известно, что отсутствие клеточных окислителей может уменьшить реакции роста клеток.

Более новые доказательства указывают на дополнительные клеточные и физиологические эффекты, вызванные отсутствием клеточных окислителей и накоплением избыточных восстановительных эквивалентов, включая изменения в образовании дисульфидной связи белка, уменьшенную митохондриальную функцию и снижение клеточного метаболизма [13].

В настоящее время появился ряд работ, свидетельствующих о том, что «восстановительный» или редуктивный стресс сопровождает такие состояния, как гипоксия, гипергликемия, которые ингибируют митохондриальную функцию, вызывают избыточное накопление клеточных восстановительных эквивалентов [14-16].

Полагаем, что хроническая нейрогенная боль относится к таким же состояниям, способным перестраивать работу митохондрий, в данном случае именно митохондрий клеток кожи, в сторону «восстановительного стресса» с сохранением направленности и в случае присоединенного опухолевого процесса. Возможно, увеличение количества антиоксидантных ферментов под действием хронической нейрогенной боли на момент появления опухоли находится в таком устойчивом состоянии, которое невозможно развернуть или подавить окислительным процессом, характеризующим в свою очередь опухолевый рост.

Заключение

Полученные результаты показали, что хроническая нейрогенная боль оказывает модулирующее воздействие на функционирование митохондрий клеток кожи, способствуя перестройке их антиокислительной системы в сторону «восстановительного стресса», что проявляется в существенном увеличении содержания антиоксидантных ферментов.

Такая ответная реакция митохондрий клеток кожи - ткани-мишени для меланомы - может приводить к иным закономерностям в развитии опухолевого процесса на фоне хронической нейрогенной боли. Бесспорно, речь идет только о коже, а не обо всем организме в целом, и мы понимаем, что функциональная реакция митохондрий разных органов может быть различна. Это и вызывает интерес и требует дальнейших исследований.

Литература

1. Жуковец А.Г. Современные принципы и перспективы лечения меланомы кожи. Онкологический журнал. 2015; 9 (4): 69-76.

2. Curtin J.A., Fridlyand J., Kageshita T., Patel H.N., Busam K.J., Kutzner H., Cho K.H., Aiba S., Brцcker E.B., LeBoit P.E., Pinkel D., Bastian B.C. Distinct sets of genetic alterations in melanoma. N. Engl. J. Med. 2005; 353 (20): 2135-2147. DOI: 10.1056/NEJMoa050092.

3. Пирузян Л.А. О возможности создания новых лечебных технологий. Нейрохимия. 2010; 27 (2): 109-129.

4. Ahn C.S., Metallo C.M. Mitochondria as biosynthetic factories for cancer proliferation. Cancer Metab. 2015; 3 (1): 1-10. DOI: 10.1186/s40170-015-0128-2.

5. Древин В.Е., Савина Е.Г., Надежкина Е.Ю., Савин Г.А. Кожная экскреция азотистых веществ. Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2014: 108.

6. Leppert W., Zajaczkowska R., Wordliczek J., Dobrogow- ski J., Woron J., Krzakowski M. Pathophysiology and clinical characteristics of pain in most common locations in cancer patients. J. Physiology and Pharmacology. 2016; 67 (6): 787-799.

7. Кит О.И., Франциянц Е.М., Котиева И.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Бандовкина В.А., Розенко Л.Я., Черяри- на Н.Д., Погорелова Ю.А. Некоторые механизмы повышения злокачественности меланомы на фоне хронической боли у самок мышей. Российский журнал боли. 2017; 2 (53): 14-20.

8. Котиева И.М. Особенности моноаминового обмена в болевых и противоболевых структурах мозга в динамике хронической боли. Дисс. ... канд. мед. наук. Ростов н/Д, 1999: 169.

9. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: Современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011; 26 (1-1): 22-28.

10. Takebe G., Yarimizu J., Saito Y., Hayashi T., Nakamura H., Yodoi J., Nagasawa S., Takahashi K. A comparative study on the hydroperoxide and thiol specificity of the glutathione peroxidase family and selenoprotein P. The Journal of Biological Chemistry. 2002; 277 (43): 41254-41258. DOI: 10.1074/jbc. M202773200.

11. Лю Б.Н. Старение, возрастные патологии и канцерогенез (кислородно-перекисная концепция). Алмааты: КазНТУ, 2003: 706.

12. Rajasekaran N.S., Connell P., Christians E.S., Yan L.J., Taylor R.P., Orosz A., Zhang X.Q., Stevenson T.J., Peshock R.M., Leopold J.A., Barry W.H., Loscalzo J., Odelberg S.J., Benjamin I.J. Human alphaB-crystallin mutation causes oxido-reductive stress and protein aggregation cardiomyopathy in mice. Cell. 2007; 130 (3): 427-439. DOI: 10.1016/j. cell.2007.06.044.

13. Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E., Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (7): 1957-1997. DOI: 10.1089/ars.2010.3586.

14. Kim J.W., Gao P., Dang C.V. Effects of hypoxia on tumor metabolism. Cancer Metastasis Rev. 2007; 26 (2): 291-298. DOI: 10.1007/s10555-007-9060-4.

15. Nyengaard J.R., Ido Y., Kilo C., Williamson J.R. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy. Diabetes. 2004; 53 (11): 2931-2938. DOI: 10.2337/diabetes.53.11.2931.

16. Tilton R.G. Diabetic vascular dysfunction: links to glucose-induced reductive stress and VEGF. Microsc. Res. Tech. 2002; 57 (5): 390-407. DOI:10.1002/jemt.10092.