К возможности использования ВКР-лазера при экспериментальном раке шейки матки
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
Проведена оценка влияния лазера вынужденного комбинационного рассеивания с длиной волны 1265 нм на морфометрические показатели опухолевой ткани экспериментального рака шейки матки. Изучены про-и антиоксидантный статус неоплазмы мышей после облучения лазером вынужденного комбинационного рассеивания (ВКР) в дозах 212 и 1062 Дж/см 2. Установлено, что лазерное излучение на 30-е сутки роста опухоли приводит к уменьшению удельного объема опухолевой паренхимы и апоптотического индекса. Показатели системы «перекисное окисление липидов - антиоксиданты» меняются дозозависимо. Облучение ВКР-лазером в дозе 1062 Дж/см 2может приводить к развитию оксидативного стресса в зоне облучения при экспериментальном раке шейки матки.
Похожие статьи в разделе Физиология. Сравнительная физиология
Короткий адрес: https://sciup.org/148202365
IDS: 148202365 | УДК: 612.017.1
The possibility of using Raman laser in experimental cervical cancer
The assessment of influence of the Raman-laser with the wavelength of 1265 nm on morphometric indicators of experimental tumor tissue of cervical cancer has been carried out. Pro - and antioxidant status of neoplasma in mice has been studied after Raman-laser irradiation in energy density of 212 and 1062 J/cm 2. It is established that laser radiation on the 30th day of tumor growth leads to a reduction in specific volume of a tumor parenchyma and an apoptotic index. The indicators of the system "lipid peroxidation - antioxidants" change dose-dependently. The irradiation by the Raman-laser in dose of 1062 J/cm 2 can lead to the development of an oxidative stress in a radiation zone.
Текст научной статьи К возможности использования ВКР-лазера при экспериментальном раке шейки матки
Лазерная терапия и хирургия - одна из наиболее наукоемких, перспективных и эффективных отраслей медицинской науки. Помимо двух достаточно хорошо изученных и широко используемых в клинической практике направлений применения лазеров— низкоинтенсивного стимулирующего лазерного излучения и высокоэнергетического повреждающего излучения, быстрыми темпами развивается третье направление — фотодинамическая терапия опухолей (ФДТ) [1]. При облучении фотосенсибилизированной опухолевой ткани лазером переход нетоксичного триплетного кислорода в синглетный кислород, обладающий выраженным цитотоксичным действием, что приводит к разрушению клеточных мембран опухолевых клеток. К недостаткам данного метода относят высокая стоимость фотосенсибилизаторов, токсичность для пациента, длительность периода накопления фотосенсибилизатора опухолью (24–48 часов) и длительность снижения его концентрации в здоровой ткани.
Шолохов Евгений Михайлович, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник.
В экспериментальной онкологии для инициации гибели опухолевых клеток стали использовать лазерное излучение без введения экзогенных фотосенсибилизаторов. В ряде работ авторы наблюдают торможение роста за счет некроза неопластических клеток, разрушение клеточных мембран, изменение биосинтетических и ферментативных процессов [5].
В последние годы активно обсуждается гипотеза, согласно которой инфракрасный свет ( А =1264 + 4 нм) может напрямую возбуждать молекулы кислорода в биологических системах и тем самым вызывать регулирование метаболизма или даже гибель клеток («светокислородный эффект») [3, 4, 6].
Волоконные лазеры перспективны для использования в биомедицинских исследованиях ввиду компактности, возможность получения излучения на любой длине волны ближнего инфракрасного диапазона за счет использования эффекта вынужденного комбинационного рассеивания в оптических волокнах. Одним из возможных биологических эффектов при использовании ВКР-лазеров с длиной волны 1265 нм является возбуждение синглетного кислорода, обладающим более высокой энергией, чем в основном, триплетном состоянии [7].
Оценить проявление светокислородного эффекта можно по функционированию параметров системы «перекисное окисление – антиоксиданты» в неопластических клетках и в клетках-эффекторах [2].
Целью данного исследования явилось изучение влияния ВКР-лазера с длиной волны 1265 нм на морфометрические показатели и параметры системы «перекисное окисление липидов -антиоксиданты» опухолевой ткани рака шейки матки (РШМ) в эксперименте.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В эксперименте на белых нелинейных мышах оценивали влияние ВКР-лазера с мощностью 5,5 Вт и длиной волны 1265 нм на морфометрические показатели стромы и паренхимы опухоли при РШМ-5. Модель РШМ-5 была воспроизведена на половозрелых инбредных мышах путем перевивки опухолевого штамма, приобретенного в НИИ Экспериментальной диагностики и терапии опухолей РОНЦ им. Н.Н.Блохина РАМН (г.Москва). Перед облучением зону локализации опухоли выстригали. Животных помещали в специальный фиксатор для мышей таким образом, чтобы участок опухоли находился на уровне отверстия сбоку, фиксатор закрепляли в штативе на уровне, соответствующем расположению лазерного световода. Животных контрольной группы сравнения также помещали в фиксатор на то же время и имитировали облучение с выключенным прибором. Облучение проводили десятикратно на 30-е сутки после трансплантации опухоли в 2 экспериментальных группах на режимах 2 и 10 минут. Разовые дозы при этом составили 21,2 и 106,2 Дж/см2. При длине светового пути 30 см интенсивность облучения составляла 0,177 Вт/см2. После десяти кратного облучения животные забивались декапитацией. Из опухолевого материала готовились гистологические срезы. Морфологические исследования включали определение относительной площади паренхимы опухоли, стромы опухоли, участков некроза(%) с помощью денситометрии Мекос Ц-1; митотический (МИ) и апоптотический (АИ) индексы клеток паренхимы опухоли (исследовали 1000 клеток и выражали в промилле, ‰).
Для определения механизмов действия лазерного излучения (ЛИ) была проведена оценка про-и антиоксидантной активности в ткани РШМ-5 до и после воздействия ВКР-лазера. Определялся уровень малонового диальдегида (МДА) – одного из конечных продуктов перекисного окис- ления липидов, а также компоненты ферментативной эндогенной антиоксидантной системы (АОС) неоплазмы: глутатион-редуктазы (ГР), глутатион-трансферазы (ГТ), каталазы и супе-роксид-дисмутазы (СОД).
Статистическая значимость полученных результатов оценивалась с помощью Т-критерия Стьюдента (p < 0,05), непараметрического U-критерия Манна-Уитни (p < 0,05).
Эксперимент проводился в соответствии с положениями Хельсинской Декларации Всемирной Медицинской Ассоциации от 1964 г., дополненной в 1975, 1983 и 1989 гг.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Установлено, что воздействие ВКР-лазера на 30-е сутки после трансплантации опухоли приводит к уменьшению удельного объема опухолевой паренхимы и апоптотического индекса. Уменьшение объемов участков паренхимы сопровождается соответствующим увеличением стромального компонента. МИ, удельный объем участков некроза при этом достоверно не изменяются (табл.1).
Облучение ВКР-лазером мышей с РШМ-5 в дозе 212 Дж/см2на 30-е сутки после трансплантации опухоли достоверно уменьшает уровень МДА в неоплазме (табл. 2). Динамика активности ферментов антиоксидантной защиты разно-направлена: наблюдается снижение ГР при повышении активности ГТ и значимо не меняющихся показателях уровня каталазы и СОД. Облучение ВКР-лазером в дозе 1062 Дж/см2 на тех же сроках вызывает противоположные изменения в системе ПОЛ-АО (табл. 2): отмечается повышение уровня МДА в неоплазме и одновременное статистически значимое снижение активности СОД и ГТ, при достоверно не изменяющемся уровне ГР и каталазы. Такая динамика позволяет предполагать возможность развития оксидативного стресса в опухолевой ткани при облучении ВКР-лазером в дозе 1062 Дж/см2.
Таблица 1. Морфометрические показатели опухолевой ткани после облучения ВКР-лазером в дозах 212 и 1062 Дж/см2
|
Группа Показатель |
Без облучения |
ВКР-лазер 212 Дж/см2 |
ВКР-лазер 1062 Дж/см2 |
|
Удельный объем опухолевой паренхимы (%) |
65,34±2,78 |
58,24±3,99* |
56,79±18,80 |
|
Удельный объем опухолевой стром ы (%) |
0,2±0,036 |
0,32±0,04* |
0,36±0,11 |
|
Удельный объем участков некроза (%) |
34,64±2,76 |
41,45±3,96* |
42,86±18,73* |
|
Митотический индекс (‰) |
18,00±3,18 |
16,88±3,13 |
16,25±1,25 |
|
Апопто тический индекс (‰) |
67,00±4,25 |
31,25±5,00* |
41,88±1,88* |
Примечание : * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных без облучения, р < 0,05
Таблица 2. Показатели системы ПОЛ-АО в неоплазме РШМ-5 после облучения ВКР-лазером в дозах 212 и 1062 Дж/см2
|
Группа Показатель |
РШМ 30-е сутки |
||
|
Без облучения n=16 |
212Дж/см2 n=16 |
1062 Дж/см2 n=12 |
|
|
МДА, мкмоль/мг Б |
36,3±1,22 |
21,81±1,25* |
43,53±2,53* |
|
ГР,ммоль/мин/мг Б |
0,212±0,016 |
0,418±0,013* |
0,238±0,023 |
|
ГТ,ммоль/мин/мг Б |
1,502±0,292 |
0,509±0,051* |
0,602±0,078* |
|
СОД,у.е./мг Б |
26,57±6,00 |
29,01±1,25 |
8,48±,24* |
|
Каталаза, ммоль/с/мг Б |
0,537±0,100 |
0,442±0,083 |
0,667±0,287 |
Примечание : * - данные, статистически значимо отличающиеся от данных без облучения , р < 0,05
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, излучение ВКР-лазера в использованных дозах приводит к усилению некроза в опухолевой ткани при одновременном снижении апоптотического индекса.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ и Гос. задания Министерства образования и науки РФ.
Список литературы К возможности использования ВКР-лазера при экспериментальном раке шейки матки
- Гельфонд М.Л. Фотодинамическая терапия в онкологии//Практическая онкология. 2007. Т.8, №4. С.204-209.
- Редокс-зависимые процессы в опухолевой ткани рака шейки матки при воздействии фемтосекундного лазерного излучения/Т.П. Генинг, О.С. Воронова, Д.Р. Долгова и др.//Известия Самарского научного центра РАН. 2012. Т. 14. №4(4). С.1157-1161.
- Захаров С.Д. и др. Структурные перестройки вводной фазе клеточных суспензий и белковых растворов при светокислородном эффекте//Квантовая электроника. 2003. Т. 33. №3. С. 149-162.
- Иванов А.В. Физические основы лазерных методов в онкологии. Автореф. дисс. …д-ра физ.-мат. наук. Москва, 2003. 359 c.
- Корси Л.В., Соколов В.Г. Лазерный способ фотохимической деструкции опухолей без экзогенных сенсибилизаторов//В сб. «Лазерно-оптические системы и технологии» ФГУП «НПО Астрофизика». М., 2009. С.101-106.
- Красновский А. А. Первичные механизмы фотоактивации молекулярного кислорода. История развития и современное состояние исследований//Биохимия. 2007. Вып. 10. С. 1311-1331.
- Курков, А.С. Волоконный ВКР-лазер дляпрямой фотодинамической терапии [Электронный ресурс]. URL: phch.mrsu.ru/2009-2/pdf/2Kurkov.pdf (дата обращения 15.05.2013).
