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
Рубрика: Физика и электроника
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 | УДК: 61:57:616-006:616-092
Biochemical and morphological parameters of red blood cells of cervical cancer patients at different disease stages after exposure femtosecond laser irradiation in vitro
The influence of femtosecond laser irradiation on red blood cells donors and patients with cervical cancer at different stages in vitro was considered in this article. The state of the "lipid peroxidation - antioxidants" and rigidity of red blood cells before and after exposure to femtosecond laser radiation in different doses was analyzed.
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.
