Влияние гипертиреоза на содержание паратиреоидного гормона при злокачественном росте

Введение. Гипертиреоз обусловлен повышенными синтезом и секрецией гормонов щитовидной железы [1]. Изменение функциональной активности регуляторных осей, поддерживающих гомеостаз организма, присутствует у онкологических больных [2]. Вопрос о том, может ли гипертиреоз напрямую спо- собствовать возникновению рака, остается открытым и нуждается в изучении. Согласно имеющимся данным гипертиреоз увеличивает риск возникновения некоторых солидных злокачественных новообразований [3]. В ряде исследований было показано, что гипертиреоз коррелирует с распространенностью различ- ных типов рака, включая рак печени, щитовидной железы, головного мозга, молочной железы, легких и колоректальный рак [4–6]. В то же время существуют литературные данные, согласно которым взаимосвязь между гипертиреозом и раком не обнаружена. Так, в популяционном исследовании «случай-кон-троль» зафиксирована отрицательная причинно-следственная связь между гипертиреозом и раком толстой кишки (скорректированный OR 0,74) [7]. В MR-исследовании X. Wang et al. связи между гипертиреозом и раком легких обнаружено не было [8]. Причина таких противоречивых данных может заключаться в том, что клиническим исследованиям мешает множество факторов, связанных с популяционной разнородностью и затрудняющих причинно-следственный вывод о взаимосвязи между гипертиреозом и риском развития рака.

Важной составной частью изучения природы злокачественных опухолей и поиска методов воздействия на них являются экспериментальные модели злокачественного роста. Бесспорно, существует интерес к пониманию экспериментальных аналогий в приложении к клинике. Тем не менее экспериментальные подходы способны обозначить закономерности развития патологических процессов [9, 10].

Щитовидная железа и паращитовидные железы являются эндокринными органами, имеющими общее эмбриологическое происхождение. Они дифференцируются из третьего глоточного мешка в эмбриологический период и вместе перемещаются в переднюю область шеи. В опытах in vitro было показано, что стволовые клетки / клетки-предшественники щитовидной железы успешно дифференцируются в паратироидоподобные клетки в среде совместного культивирования [11].

Паращитовидная железа (ПГ) – самый маленький эндокринный орган в организме человека, играющий важную роль в поддержании баланса обмена кальция [11]. Паратиреоидный гормон (ПТГ) секретируется главными клетками паращитовидных желез как пре-про-гормон, а затем расщепляется в два этапа внутри клеток до активного пептида из 84 аминокислот – ПТГ 1-84. Он быстро высвобождается путем экзоцитоза в ответ на гипокальциемический стимул и является основной циркулирующей и активной формой ПТГ [12]. Аномальная секреция ПТГ может привести к целому ряду заболеваний, таких как гиперпаратиреоз и гипопаратиреоз, которые могут существенно повлиять на здоровье костей, функцию почек и общее метаболическое состояние [13].

Паращитовидные железы и щитовидная железа выполняют свои определенные функции, при этом прямо или косвенно происходит взаимодействие двух эндокринных систем, что приводит к образованию единой структуры. Есть основания полагать, что недостаточность функционирования паращитовидной железы в некоторой степени сдерживает функцию щитовидной железы [14].

Согласно литературным данным первичный гиперпаратиреоз (ПГПТ) часто встречается на фоне заболеваний щитовидной железы и является хорошо известной нозологической единицей. Распространенность ПГПТ у пациентов, страдающих заболеваниями щитовидной железы, в 3 раза выше, чем у здоровых людей [14].

Среди существующих на данный момент изысканий по вопросу взаимовлияния щитовидной железы и паращитовидных желез крайне мало исследований, в которых изучалась бы зависимость между дисфункцией данных эндокринных желез и развитием злокачественного процесса вне их топографии [15, 16]. Основываясь на приведенной выше информации, полагаем, что установление гормональных дискоор-динаций в организме при злокачественном процессе, сопряженном с дисфункцией щитовидной железы, остается актуальными.

Цель исследования. Определить уровень паратиреоидного гормона в сыворотке крови, опухоли, коже и комплексе «щитовидная железа / паращитовидные железы» мышей обоего пола линии C57BL/6 с карциномой легкого Льюис растущей на фоне индуцированного гипертиреоза.

Материалы и методы. Экспериментальная работа проведена на мышах линии C57BL/6. Возраст животных составлял 8 нед., масса тела самок – 20–22 г, самцов – 23–25 г (n=112).

Животные были распределены на группы: интактную (8 самцов, 8 самок); контрольную (16 самцов, 16 самок) – мыши с гипертиреозом, индуцированным ежедневным (в течение всего эксперимента) внутрибрюшинным введением лиотиронина натрия («Тиромель», Турция) в дозе 20 мкг на 100 г массы в 0,5 мл физиологического раствора; группу сравнения (16 самцов, 16 самок) – мыши с подкожной перевивкой карциномы легкого Льюис (LLC) в дозе 2 млн клеток в 0,5 мл физиологического раствора; основную группу (16 самцов, 16 самок) – мыши с подкожной перевивкой LLC в дозе 2 млн клеток в 0,5 мл физиологического раствора на фоне индуцированного гипертиреоза. Гипертиреоз у животных подтверждали определением содержания в сыворотке крови общего тироксина (Т4), свободного тироксина (свТ4), трийодтиронина (Т3) и тиреотропного гормона (ТТГ) радиоиммунным методом с помощью стандартных наборов («Хопибох», Белоруссия).

Экспериментальные животные были получены из ФГБУН «Научный центр биомедицинских технологий ФМБА» (филиал «Андреевка», Московская область).

Животные содержались при естественном режиме освещения со свободным доступом к воде и пище.

Исследование проводили в соответствии с Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных и приказом Минздрава России от 19 июня 2003 г. № 267 «Об утверждении правил лабораторной практики». Протокол исследования был одобрен комиссией по биоэтике ФГБУ «НМИЦ онко логии» Минздрава России (протокол № 2/212 от 27 января 2023 г.).

Животных с опухолевым ростом декапи-тировали на 25-е сут от момента перевивки опухоли. Сразу после декапитации на льду выделяли щитовидную железу, кожу (на максимально удаленном расстоянии от опухолевого узла) и опухоль, промывали их от крови в физиологическом растворе, обсушивали и получали механическим способом 10 % гомогенаты органокомплекса «щитовидная железа / паращитовидные железы» и 10 % гомогенаты кожи и опухоли, приготовленные на 0,1 М калийфосфатном буфере (рН 7,4), содержащем 0,1 % Твин-20 и 1 % БСА. Все манипуляции по приготовлению гомогенатов тканей проводили на льду. В гомогенатах тканей и сыворотке крови с использованием стандартных ИФА-наборов определяли содержание паратиреоидного гормона («ХЕМА», Россия; Cusabio, Китай).

Статистическая обработка полученных результатов проводилась с помощью компьютерной программы Statistica 10.0. Данные представлены в виде среднего значения и стандартной ошибки среднего. Соответствие распределения нормальному оценивали с помощью критерия Шапиро – Уилка. Оценка статистической значимости различий между показателями в сравниваемых группах осуществлялась параметрическим (t-критерий Стьюдента) и непараметрическим методами (критерий Манна – Уитни) в зависимости от наличия или отсутствия нормальности распределения. Критический уровень значимости принят как р<0,05.

Результаты. Наличие гипертиреоза у животных обоего пола после применения препарата «Тиромель» определяли по концентрации тиреоидных гормонов в сыворотке крови. Результаты представлены в табл. 1.

У мышей обоего пола было зафиксировано состояние гипертиреоза, о чем свидетельствовало содержание Т3 (табл. 1).

Таблица 1

Table 1

Уровень тиреоидных гормонов в сыворотке крови животных обоего пола при индуцированном гипертиреозе

Thyroid hormone levels in blood serum samples from animals of both sexes with induced hyperthyroidism

Группа Group	ТТГ, мМЕ/л TSH, IU/l	Т3, нмоль/л Т3, nmol/l	Т4, нмоль/л Т4, nmol/l	свТ4, пмоль/л fТ4, pmol/l
Самки / Females
Интактные Intact	0,14±0,008	1,74±0,11	33,8±5,3	14,1±1,4
Гипертиреоз	0,09±0,008	3,4±0,55	25,8±3,6	10,6±0,85
Hyperthyroidism	р1=0,0009	р1=0,0120
Самцы / Males
Интактные Intact	0,09±0,008	1,9±0,11	77,6±4,1	16,2±0,75
Гипертиреоз	0,01±0,001	3,4±0,37	34,5±3,5	5,0±0,43
Hyperthyroidism	р1=0,0000	р1=0,0020	р1=0,0000	р1=0,0000

Примечание. р¹ – статистически значимые различия по сравнению со значениями у интактных животных.

Note. p¹ – the differences are statistically significant compared to intact animal group.

Далее у экспериментальных животных оценивалась концентрация паратиреоидного гормона.

В сыворотке крови интактных самок и самцов уровни ПТГ находились в одном диапазоне и не имели межполовых различий (табл. 2). При индуцированном гипертиреозе у самцов установлено повышение концентрации паратиреоидный гормона в 1,5 раза по сравнению с интактными мышами того же пола. В то же время в сыворотке крови самок с индуцированным гипертиреозом статистически значимых изменений содержания ПТГ не выявлено. Самостоятельный рост карциномы легкого Льюис не оказывал влияния на уровень ПТГ в сыворотке крови животных обоего пола, статистически значимых изменений по сравнению с интактными значениями не установлено. Рост карциномы на фоне ин- дуцированного гипертиреоза сопровождался повышением концентрации ПТГ у животных обоего пола. Так, в сыворотке крови самок основной группы («Тиромель» + LLC) уровень ПТГ был в 1,5 раза выше интактных значений, а также значений группы сравнения (самостоятельный рост LLC) и в 1,4 раза выше, чем в группе самок с индуцированным гипертиреозом. В сыворотке крови самцов основной группы («Тиромель» + LLC) содержание ПТГ превышало интактные значения в 2,6 раза. Несмотря на то что концентрация ПТГ в сыворотке крови самцов при индуцированном гипертиреозе имела высокие значения, развитие злокачественного процесса (подкожный рост карциномы легкого Льюис) приводило к еще большему их подъему – в 1,6 раза по сравнению с показателями самцов контрольной группы («Тиромель»).

Таблица 2

Table 2

Уровень паратиреоидного гормона в сыворотке крови, коже и опухоли мышей линии C57BL/6 обоего пола при различных патологических состояниях, мМЕ/л

Parathyroid hormone levels (mIU/L) in serum, skin and tumor of C57BL/6 mice of both sexes under different pathological conditions

Группа / Group	Уровень ПТГ Parathyroid hormone level
	Самки / Females	Самцы / Males
Сыворотка / Serum
Интактные Intact	13,6±1,3	12,7±1,2
Тиромель Tiromel	14,8±1,6	19,7±2,1 р1=0,0130
Льюис Lewis	13,7±1,6	12,1±1,5
Тиромель + Льюис Tiromel + Lewis	20,1±2,4 р1=0,0362 р2=0,0471 р3=0,0412	32,6±4,1 р1=0,0005 р2=0,0005 р3=0,0011
Опухоль / Tumor
Льюис Lewis	11,9±1,4	1,4±0,18
Тиромель + Льюис Tiromel + Lewis	9,8±1,2	1,6±0,22
Кожа / Skin
Интактные Intact	1,0±0,14	1,2±0,15
Льюис Lewis	1,5±0,2	0,86±0,11
Тиромель + Льюис Tiromel + Lewis	9,0±1,3 р1=0,0000 р2=0,0001	3,4±0,5 р1=0,0021 р2=0,0006
Органокомплекс «щитовидная железа / паращитовидные железы» / Organ complex “thyroid gland / parathyroid glands
Интактные Intact	0,9±0,12	0,75±0,08
Тиромель Tiromel	1,5±0,18 р1=0,0176	1,84±0,2 р1=0,0005
Льюис Lewis	1,0±0,13	0,46±0,05 р1=0,0089
Тиромель + Льюис Tiromel + Lewis	1,5±0,2 р1=0,0322	2,67±0,35 р1=0,0001 р2=0,0000 р3=0,0451

Примечание. Статистически значимые различия по сравнению с: р¹ – интактными животными, р² – животными с карциномой легкого Льюис, р³ – животными с индуцированным гипертиреозом.

Note. р¹ – the difference is statistically significant compared to intact animal group; р² – the difference is statistically significant compared to animals with Lewis lung carcinoma; p³ – the difference is statistically significant compared to animals with induced hyperthyroidism.

В ткани опухоли самцов и самок группы сравнения и основной группы статистически значимых изменений содержания ПТГ не обнаружено (табл. 2).

В образцах органа-опухоленосителя (коже) статистически значимые изменения уровня ПТГ у животных обоего пола были зафиксированы при росте карциномы легкого Льюис на фоне индуцированного гипертиреоза. У самок основной группы концентрация ПТГ в коже превышала интактные значения в 9 раз, у самцов – в 2,8 раза.

В коже животных при сочетанной патологии («Тиромель» + LLC), по сравнению с самостоятельным ростом карциномы легкого Льюис, было зафиксировано повышение уровня ПТГ: у самок в 6 раз, у самцов в 4 раза (табл. 2).

Использование в эксперименте мышей привело к невозможности разделения щитовидной и паращитовидной желез из-за маленького размера данного вида грызунов, в связи с чем выделяли органокомплекс «щитовидная железа / паращитовидные железы». Гормональные изменения, происходящие в нем, заслуживают особого внимания.

Состояние индуцированного гипертиреоза приводило к повышению уровня ПТГ в ткани в органокомплекса как у самок, так и у самцов: в 1,7 и 2,4 раза по сравнению с соответствующими интактными значениями. Рост карциномы легкого Льюис не оказывал влияния на содержание ПТГ у самок, а у самцов отмечалось снижение показателя в 1,6 раза. В то же время сочетание двух патологических процессов, один из которых напрямую затрагивал щитовидную железу, отражалось на динамике ПТГ в изучаемом органо-комплексе у всех животных. Так, уровень ПТГ у самок превышал интактные величины в 1,7 раза, а показатели группы сравнения в 1,5 раза. У самцов содержание ПТГ в 3,6 раза было выше значений интактной группы, в 1,4 раза – значений контрольной и в 5,8 раза – группы сравнения.

Обсуждение. Результаты экспериментального исследования показали, что рассмотренные патологические процессы – гипертиреоз, самостоятельный рост карциномы лег- кого Льюис и их сочетание – у мышей сопровождались изменением уровней ПТГ в крови, коже и органокомплексе «щитовидная железа / паращитовидные железы» в зависимости от пола. При этом не отмечалось колебаний уровня ПТГ в ткани опухоли.

При индуцированном гипертиреозе ги-перпаратиреогения у самцов фиксировалась в органокомплексе «щитовидная железа / паращитовидные железы» и крови, тогда как у самок только в органокомплексе без выброса ПТГ в кровь. По всей видимости, у самок локальный дисбаланс ПТГ остается в пределах щитовидной железы и не затрагивает общий гормональный статус, следовательно, метаболизм кальций-фосфата не нарушается. Поскольку известно, что ПТГ секретируется паращитовидной железой, которая действует как основной эндокринный регулятор метаболизма кальций-фосфата, ПТГ может действовать непосредственно в других органах и тканях, таких как кости, почки, и опосредованно в кишечнике, взаимодействуя с местными и системными факторами для восстановления нормальных уровней в сыворотке по принципу обратной связи [17]. Злокачественный процесс, возникший на фоне индуцированного гипертиреоза, стирал межполовые различия в содержании ПТГ в исследуемых биологических образцах/средах/объектах. Определены высокие уровни ПТГ как у самок, так и у самцов в крови, коже и органокомплексе «щитовидная железа / паращитовидные железы», в то же время значения ПТГ в опухоли не изменялись. Рядом авторов было высказано предположение, что уровень ПТГ может влиять на риск развития рака напрямую через митогенные и антиапоптотические эффекты или косвенно через различные механизмы. Например, изменение содержания ПТГ может увеличивать выработку печенью фактора роста инсулина-1 (IGF-1), который, как было обнаружено, умеренно положительно связан с риском возникновения колоректального рака. ПТГ может также влиять на канцерогенез в толстой кишке через непосредственное участие в гомеостазе сывороточного кальция и фосфата, а также через тесную взаимосвязь с активной формой циркулирующего витамина D – 1,25-дигидрок-сивитамином D (1,25-(OH)2-Витамин Д) [18]. Известно, что ион Ca2+ является важным вторичным мессенджером, который участвует в широком спектре важнейших физиологических процессов. Сигнальная трансдукция с участием Ca2+ необходима для широкого спектра биологических функций, включая пролиферацию, дифференцировку, рост и апоптоз. Поток Ca2+ через внутриклеточные каналы Ca2+ ([Ca2+]i) необходим для перехода от фазы G1/S к митозу в клеточном цикле [19]. Изменения концентрации [Ca2+]i могут распространяться по клетке, воздействуя на отдаленные участки, модулируя сигнальные пути Ca2+, которые могут регулировать прогрессирование клеточного цикла, апоптоз, пролиферацию и метастазирование. Это способствует развитию большего количества фенотипов злокачественных опухолей [19].

Роль ПТГ в канцерогенезе также подтверждается некоторыми дополнительными косвенными данными. У мужчин наблюдалась значительная положительная корреляция между сывороточным ПТГ и специфическим антигеном простаты (ПСА), показателем патологических изменений и роста простаты. Авторами также было показано, что положительная ассоциация ПТГ и колоректального рака (КРР) может быть сильнее у мужчин, чем у женщин, хотя это наблюдение, по мнению ученых, требует дальнейшей проверки. Одно из возможных объяснений половых различий при колоректальном раке может быть связано с воздействием половых гормонов. Было установлено, что эстрогены влияют на метаболизм витамина D и Ca2+, а также модулируют экспрессию рецептора витамина D и других белков, связанных с этим витамином, в эпителии толстой кишки и, следовательно, могут изменять связь ПТГ-КРР у женщин. Однако авторы не наблюдали статистически значимой взаимосвязи между заместительной гормональной терапией или менопаузальным статусом у пациенток с возникновением ПТГ-КРР у женщин [18, 20]. Полагаем, что половые раз- личия в уровне ПТГ зависят от типа злокачественной опухоли и сопутствующей патологии. Вместе с тем в представленной работе экспериментальное моделирование двух сопряженных патологических процессов в одном организме помогло определить зоны накопления ПТГ и расценить его как системный агрессивный фактор опухолевой болезни, который способствует поддержанию гомеостаза опухоли при гипертиреозе, сопряженным со злокачественным процессом. Очевидно, что негативное влияние гипертиреоидной патологии усугубляет токсическое действие самой опухоли на организм, и в этой связи актуальной становится проблема выбора терапии, особенно при подборе химиопрепаратов.

Заключение. В результате проведенного исследования выявлена трийодтиронин-пара-тиреоидная взаимосвязь на уровне общего (сыворотка крови) и локального (органокомплекс «щитовидная железа / паращитовидные железы», кожа) гормонального статуса. Гипертиреоидное состояние влечет за собой ги-перпаратиреогению, усиливающуюся при наличии злокачественного процесса не только в дестабилизированном органе – щитовиднопаращитовидной железе и его проецирующей биологической среде – крови, но и с вовлечением органа-опухоленосителя – кожи. Вместе с тем в самой опухоли вне зависимости от наличия или отсутствия гипертиреоза паратиреоидный статус не затрагивается. Полагаем, что на фоне гипертиреоза происходит опосредованное влияние ПТГ на рост опухоли через механизмы непрямого воздействия, один из которых, возможно, связан с дисбалансом кальция, но это требует дальнейшего изучения. В работе продемонстрирована значимость экспериментальных подходов к патологическим процессам, наблюдаемым в клинике. Показана возможность создания и изучения не только модели гипертиреоза, но и модели развития злокачественного процесса на фоне гипертиреоидной коморбидной патологии.