Биохимические и морфологические показатели эритроцитов больных раком шейки матки на разных стадиях заболевания после облучения фемтосекундным лазером in vitro

Автор: Воронова Ольга Сергеевна, Долгова Динара Ришатовна, Сысолятин Алексей Александрович

Журнал: Известия Самарского научного центра Российской академии наук @izvestiya-ssc

Статья в выпуске: 4-3 т.15, 2013 года.

Бесплатный доступ

В данной статье рассмотрено влияние фемтосекундного лазерного излучения на эритроциты доноров и больных РШМ на разных стадиях in vitro, проведен анализ состояния системы «перекисное окисление липидов - антиоксиданты» и ригидности эритроцитов до и после воздействия фемтосекундным лазерным излучением в разных дозах.

Рак шейки матки, фемтосекундное лазерное излучение

Короткий адрес: https://sciup.org/148202364

IDR: 148202364

Текст научной статьи Биохимические и морфологические показатели эритроцитов больных раком шейки матки на разных стадиях заболевания после облучения фемтосекундным лазером in vitro

на организм неизбежно сказывается на его функциональных возможностях [3]. Злокачественные опухоли способны влиять на систему крови, в том числе изменять биохимические и морфофункциональные показатели эритроцитов [1]. На сегодня показана роль окислительного стресса в развитии РШМ [10]. В литературе существуют данные об увеличении перекисного окисления липидов и возможном нарушении антиоксидантного статуса у больных с РШМ [8, 9].

Существующие консервативные методы лечения фоновых и предраковых заболеваний шейки матки и вульвы малоэффективны, а хирургические (диатермокоагуляция, электроконизация, криодеструкция, вульвэктомия), дающие сравнительно высокий процент положительных результатов и получивших широкое распространение, имеют ряд недостатков. С созданием квантовых генераторов – инструментов, обладающих уникальными свойствами, – появилась возможность принципиально по-новому воздействовать на опухолевые клетки. В медицине практикуется разрушение патологической ткани мощным лазерным излучением (ЛИ), а также неповреждающее воздействие на опухоль низкоэнергетического, в частности, гелий-неонового лазера [4].

Но широкому использованию лазеров в онкологии препятствует малоизученность системных эффектов ЛИ на организм, разнообразие источников ЛИ и сложность в подборе правильных доз. Проведение экспериментов in vivo невозможно без экспериментов in vitro.

В связи с этим главной целью нашего исследования явилось изучение воздействия фемтосекундного импульсного лазерного излучения на редокс-зависимые процессы в эритроцитах больных РШМ на разных стадиях, а также на ригидность мембран эритроцитов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом исследования послужили эритроциты периферической крови больных РШМ на клинических стадиях, подвергшихся обследованию в гинекологическом отделении Ульяновского областного клинического онкологического диспансера и находившихся на Ia (начальный процесс), Ib-2a, (местно-ограниченный процесс), 2b-4 (распространенный процесс) стадиях по FIGO.

Облучение эритроцитов проводили в пластиковых кюветах фемтосекундным (ФС) лазером, являющимся совместной разработкой Научного центра волоконной оптики РАН и Ульяновского государственного университета (длительность импульса – 100 фс; средняя мощность = 1,25 мВт; пиковая мощность = 6 кВт). При облучении использовалось по 4 разных временных режима (1, 3, 5, 10 минут) на расстоянии 3 и 5 см, В итоге, дозы облучения составили 0,10; 0,27; 0,29; 0,48; 0,81; 0,96; 1,35; 2,7 Дж/см2.

Для оценки ригидности эритроцитов использовали сканирующий зондовый микроскоп Smena A NT-MDT (Зеленоград) (СЗМ). Использовались фирменные кремниевые зонды с жесткостью 0,20 N/m. Радиус закругления кончика зонда составлял примерно 50 nm.

Для оценки системы «перекисное окисление липидов - антиоксиданты» (ПОЛ-АО) в эритроцитах определяли уровень малонового диальдегида (МДА) в тесте с тиобарбитуровой кислотой, а также активность ферментов системы антиоксидантной защиты (АОЗ): каталазы, глутатион-S-трансферазы (ГТ), супероксиддисмутазы (СОД).

Статистическая значимость полученных результатов оценивалась с помощью непараметрического критерия Манна-Уитни. Различия между группами считали достоверными при р<0,05.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

В результате проведенных исследований было установлено, что облучение фемтосекундным ла- зером in vitro эритроцитов доноров и больных РШМ приводит к достоверному дозозависимому увеличению уровня МДА в эритроцитах доноров при плотностях потока энергии (энергетических дозах) 0,96; 1,35 и 2,7 Дж/см2, не вызывая значимых изменений при облучении с использованием меньших плотностей потока энергии (рис. 1). Значимое увеличение уровня МДА в эритроцитах больных РШМ после ФСЛИ обнаруживаются только лишь на стадии Ib-IIa при плотностях потока энергии 0,1; 0,29; 0,96 Дж/см2(рис. 1).

Показатели антиоксидантной системы (АОС) в эритроцитах больных РШМ на разных стадиях при облучении фемтосекундным (ФС) лазером имеют разнонаправленную динамику.

Не наблюдается достоверных изменений в уровне антиоксидатных ферментов в эритроцитах доноров после облучения ФС лазером в любых дозах (таб. 1, 2, 3).

Изменения активности ГТ после облучения отмечены только в эритроцитах больных на стадии заболевания Ia: уровень ГТ достоверно снижается при облучении эритроцитов в дозах 0,1; 0,29 и 0,48 Дж/см2(табл. 1).

Облучение in vitro практически во всех дозах вызывает изменения активности СОД в эритроцитах больных РШМ, причем наблюдается абсолютно противоположная динамика активности фермента после облучения в эритроцитах больных на разных стадиях: на стадиях Ia и 2b-4 облучение ФС лазером приводит к снижению, а на стадии Ib-2a, наоборот, к значимому повышению уровня СОД (табл. 2).

Активность каталазы эритроцитов больных РШМ под воздействием ФСЛИ на кровь in vitro изменяется только на стадиях Ia и Ib-2a. Маленькие дозы приводят к увеличению активности фермента относительно контрольных образцов, дозы свыше 0,48 Дж/см2 снижают активность каталы-зы в эритроцитах больных (табл. 3).

На основании полученных данных о влиянии ФСЛИ на систему ПОЛ-АО в эритроцитах, можно предполагать о том возникновение оксидатив-ного стресса в эритроцитах доноров после

Примечание: * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р < 0,05

Рис. 1. Уровень МДА в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro.

Таблица 1. Активность ГТ в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro

Еср. стадия РШМ	Контроль	0,1 Дж/см²	0,27 Дж/см²	0,29 Дж/см²	0,48 Дж/см²	0,8 Дж/см²	0,96 Дж/см²	1,35 Дж/см²	2,7 Дж/см²
Доноры,	0,131	0,14	0,126	0,121	0,14	0,136	0,126	0,126	0,136
n=12	±0,015	±0,032	±0,026	±0,025	±0,025	±0,021	±0,017	±0,017	±0,018
Ia,	0,2	0,161	0,169	0,160	0,152	0,185	0,177	0,185	0,185
n=12	±0,016	±0,006*	±0,006	±0,012*	±0,012*	±0,008	±0,027	±0,016	±0,006
Ib-2a,	0,162	0,149	0,155	0,145	0,147	0,157	0,152	0,147	0,149
n=12	±0,018	±0,02	±0,02	±0,019	±0,047	±0,017	±0,019	±0,018	±0,015
2b-4,	0,26	0,243	0,243	0,234	0,252	0,243	0,226	0,252	0,295
n=12	±0,084	±0,098	±0,077	±0,098	±0,09	±0,082	±0,06	±0,068	±0,078

Примечание: * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р < 0,05

Таблица 2. Активность СОД в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro.

Еср. стадия РШМ	Контроль	0,1 Дж/см²	0,27 Дж/см²	0,29 Дж/см²	0,48 Дж/см²	0,8 Дж/см²	0,96 Дж/см²	1,35 Дж/см²	2,7 Дж/см²
Доноры,	0,827	0,852	0,822±	0,511	0,651	0,548	0,734	0,78	0,741
n=12	±0,121	±0,140	0,233	±0,206	±0,194	±0,2	±0,239	±0,216	±0,143
Ia,	1,35	0,78	1,16	1,29	1,31	1,01	1,4	0,76	1,19
n=12	±0,234	±0,053 *	±0,245	±0,23	±0,487	±0,257	±0,146	±0,139 *	±0,075
Ib-2a,	0,773	1,48	1,35	1,25	1,62	0,863	1,85	1,56	1,55
n=12	±0,096	±0,103 *	±0,084 *	±0,046 *	±0,089 *	±0,094	±0,136 *	±0,072 *	±0,107 *
2b-4,	1,35	1,18	0,48	1,23	0,97	1,18	0,816	0,82	0,75
n=12	±0,262	±0,167	±0,025 *	±0,063	±0,282	±0,167	±0,168 *	±0,014 *	±0,149 *

Примечание: * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р < 0,05

ФСЛИ, так как при повышении уровня МДА антиоксидантная активность не увеличивается. В эритроцитах больных на стадии Ib-2a вместе с повышением уровня МДА после воздействия ряда доз ФСЛИ также повышается активность СОД при неизменном уровне других антиоксидантных ферментов. Изменения в эритроцитах на других стадиях РШМ после воздействия ФС лазера являются единичными и не позволяют говорить о нарушениях в работе системы ПОЛ-АО.

Фемтосекундное лазерное излучение оказывает влияние на ригидность мембран эритроцитов (рис. 2). На всех стадиях РШМ облучение ФС лазером приводит к увеличению ригидности мембран эритроцитов (рис. 2). При том, что облучение эритроцитов доноров при плотностях потока энергии 1,35 и 2,7 Дж/см2 вызывает снижение ригидности мембран (рис. 2).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Исходя из результатов исследования, можно сделать вывод о том, что воздействие ФСЛИ на эритроциты больных РШМ in vitro зависит от стадии заболевания. Наиболее выражены при этом изменения на IIб-IV клинической стадии заболевания.

Таблица 3. Активность каталазы в эритроцитах больных РШМ после воздействия ФСЛИ in vitro

Еср. стадия РШМ	Контроль	0,1 Дж/см²	0,27 Дж/см²	0,29 Дж/см²	0,48 Дж/см²	0,8 Дж/см²	0,96 Дж/см²	1,35 Дж/см²	2,7 Дж/см²
Доноры,	0,116	0,122	0,092	0,087	0,09	0,101	0,075	0,094	0,082
n=12	±0,026	±0,031	±0,01	±0,017	±0,015	±0,009	±0,013	±0,011	±0,015
Ia,	0,103	0,137	0,125	0,091	0,062	0,09	0,125	0,105	0,077
n=12	±0,011	±0,04 *	±0,01 *	±0,02	±0,009 *	±0,013	±0,026	±0,02	±0,011 *
Ib-2a,	0,084	0,112	0,13	0,132	0,073	0,06	0,105	0,077	0,092
n=12	±0,007	±0,031	±0,035 *	±0,035 *	±0,013	±0,009 *	±0,013	±0,013	±0,021
2b-4,	0,096	0,108	0,124	0,117	0,085	0,112	0,087	0,123	0,086
n=12	±0,015	±0,027	±0,014	±0,021	±0,009	±0,022	±0,017	±0,03	±0,019

Примечание: * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р < 0,05

Примечание: * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных контроля, р < 0,05

Рис. 2. Ригидность мембран эритроцитов больных РШМ на разных стадиях после воздействия ФСЛИ in vitro

Работа поддержана Гос. заданием Министерства образования и науки РФ и грантом Президента РФ.

Список литературы Биохимические и морфологические показатели эритроцитов больных раком шейки матки на разных стадиях заболевания после облучения фемтосекундным лазером in vitro

Изменение жесткости мембран эритроцитов у больных раком шейки матки под воздействием фемтосекундного лазерного излучения/С.О. Генинг, Т.В. Абакумова, Г.С. Аляпышев, Д.Р. Долгова//Вестник РГМУ. 2013. Специальный выпуск №1. С. 146-147.
Гинекология -национальное руководство [под ред. В.И. Кулакова, Г.М. Савельевой, И.Б. Манухина]. 2009. 1150 с.
Диагностика инвазивного рака мочевого пузыря по лабораторным показателям с использованием статистических решающих правил/Л.А. Державец, В.И. Прохорова, А.А. Машевский и др.//Онкоурология. 2006. №1. С. 14-17.
Захаров С.Д., Иванов А.В. Светокислородный эффект в клетках и перспективы его применения в терапии опухолей//Квантовая Электроника. 1999. Т. 29, № 12. С. 192-214.
Предоперационная химиолучевая терапия рака шейки матки с включением тегафура (предварительные данные)//Н.А. Илларионова, А.Н. Денисенко, С.С. Кузнецов и др./Медицинский альманах. 2012. №4. С. 34-35.
Комплексное лечение больных раком шейки матки с высоким риском прогрессирования и применением неоадъювантной химиолучевой терапии//А.М. Муллагалиева, Р.Ш. Хасанов, Э.Ж. Шакирова/Практическая медицина. 2009. №4(36). С.67-70.
Новые опухолевые маркеры в онкоурологии//Н.С. Сергеева, И.Г. Русаков, Н.В. Маршутина и др./Актуальные вопросы лечения онкоурологических заболеваний: Мат-лы V Всеросс. научно-практич. конф. с междунар. участием. Обнинск, 2 -3 октября 2003 г. С. 144-145.
Circulating lipid peroxidation and antioxidant status in cervical cancer patients: a case-control study/V. Manju, J. Kalaivani Sailaja, N. Nalin i//Clin Biochem. 2002. V. 35(8). P. 621-625.
Lipid peroxidation and antioxidant status in cervical cancer patients/S. Manoharan, K. Kolanjiappan, M. Kayalvizhi et al.//J. Biochem Mol Biol Biophys. 2002. V.3. P. 225-227.
Notani P.N. Global variation in cancer incidence and mortality. Current Science 2001. V. 81. P. 465-474.

Еще

Статья научная