В ходе онкологического процесса образуются активные формы кислорода, способные вызывать окислительное повреждение мембран клеток. Активные формы кислорода (АФК) способны ускорять процессы метастазирования и инвазии, активируя онкогенные и ангиогенные пути. По мере прогрессирования онкологического заболевания эффективность системы эндогенной антиоксидантной защиты снижается. Антиоксидантный фермент супероксиддисмутаза (СОД) играет важную роль в противодействии повреждающему эффекту АФК. С другой стороны, прооксидантнтный фермент миелопероксидаза (МПО), генерирующий в присутствии перекиси водорода высокореакционные радикалы гипогалоиды, являющийся биохимическим маркером активации нейтрофилов, отражает эффективность сопротивления организма онкогенезу. В рамках настоящего иследования проведена оценка активности МПО и СОД в сыворотках крови 18 больных с онкопатологией. Обсуждается возможность использования полученных результатов в оценке течения онкологического заболевания и возможности диагностики предраковых состояний.
Раннее выявление онкопатологии значительно увеличивает выживаемость пациентов: 5-ти летняя выживаемость на I стадии – 93 %, на IV – 13 %. Активно изучаются возможности превентивной диагностики; предрасполагающими факторами может являться дисбаланс в работе антиоксидантных ферментов.
В клетках злокачественных опухолей высокий уровень оксидативного стресса связан с увеличенной метаболической активностью, митохондриальной дисфункцией, повышенной активностью оксидазы, циклоксигеназы, липоксигеназы, тимидинфосфорилазы.
Одним из путей образования активных форм кислорода (АФК), как побочных продуктов, является окислительное фосфорилирование. Из митохондрии АФК проникают в цитозоль через белки семейства аквопоринов, главным образом, аквапорин-8. Их продукцию увеличивают факторы роста (PDGF, EGF), интерлейкины (IL-1), фактор некроза опухоли a. Супероксид анион активно продуцируется НАДФH-оксидазой (NOX1-5), пероксид водорода – супероксиддисмутазой (СОД). Образующиеся АФК участвуют в системе вторичных мессенджеров и способны инактивировать многие сигнальные системы, в том числе, ответственные за апоптоз. Системы NOX1-5 и СОД связаны сигнальными системами (GPCR, Ca2+, RTK и небольшие ГТФазы), влияя на процессы пролиферации различным образом. В экспериментах на мышах показано, что раннее повышение уровня СОД способствовало опухолевой прогрессии, но затем, снижение активности СОД являлось плохим прогностическим признаком [1–4].
Миелопероксидаза (МПО) относится к семейству гем-содержащих пероксидаз, производящихся по большей части полиморфноклеточными нейтрофилами. Активная форма фермента (150 kDa) является продуктом гена MPO, расположенного на длинном плече хромосомы 17, сегменты q12-24. Первоначально фермент выделяется в качестве гликозилированного апопроМПО в комплексе с белками-шаперонами (калретикулин, калнексин), затем после инсерции гема образуется проМПО. Активный фермент в виде гомодимера тяжелой и легкой цепи выводится в экстроцеллюлярное пространство в ответ на различные воспалительные процессы. Исследователи отмечают возможности использования МПО в качестве биомаркера острого воспалительного процесса, но его роль в онкологических заболеваниях остается малоизученной [5].
Цель исследования: оценить активность антиоксидантных ферментов СОД и МПО в крови больных с онкопатологией на разных стадиях заболевания.
Материалы и методы. Исследование проводилось в сыворотках крови 18 больных с онкопатологией (рак предстательной железы, рак мочевого пузыря, рак яичников) на II, III и IV стадиях заболевания. Активность ферментов СОД и МПО определялась методом ИФА с помощью тест-наборов, изготовленных в ООО «Цитокин», Санкт-Петербург. Полученные данные обрабатывались статистически с использованием пакета Microsoft Office 365.
Результаты и обсуждение. МПО активно экспрессируется в полиморфноядерных нейтрофилах и различных субпопуляциях лимфоцитов, является содержимым цитоплазматических азурофильных гранул, котрые во время стимуляции клеток выводятся в экстрецеллюлярное пространство экзоцитозом. В норме дегрануляция нейтрофилов является важной частью борьбы с инфекционным агентом, однако встречается не типичная экспрессия МПО, что ведет к повреждению тканей, усугублению течения настоящего заболевания. Исследователями отмечается роль МПО в таких заболеваниях как нейродегенеративные заболевания, болезнь Альцгеймера, неспецифический язвенный колит и др. Роль МПО при онкологических заболеваниях состоит в том, что производимый ферментом гипохлорид-анион является причиной мутагенеза и возникновения однонуклеотидных полиморфизмов (SNP), способствующих опухолевой прогрессии. Однако у больных раком яичников было зафиксировано снижение МПО и киллерной активности нейтрофилов [6].
СОД является семейством дисмутаз, которое состоит их 3 изотипов: CuZnSOD (СОД1), MnSOD (СОД2) и EC-SOD (СОД3) кодируемых соответственно на хромосомах 21, 6 и 4. СОД переводит супероксид-анион в более стабильный пероксид водорода. Исследование на мышах установило, что недостаточность СОД1 проявляется саркопенией, ранним развитием катаракты, макулярной дегенерации, гепатоцеллюлярной саркомы и укорочением жизни (30 %). Для СОД2 предполагается роль супрессора опухолевого процесса, но повышение экспрессии СОД2 в клеточных моделях в долгосрочной перспективе увеличивает агрессивность и метастатический потенциал опухоли. Были получены данные, что повышенная экспрессия СОД2 провоцирует фосфорилирование BRCA1 и инактивирует PTEN, являющийся геном-супрессором опухолевого роста. В исследованиях на мышах была доказана ингибирующая роль СОД3 на клеточную пролиферацию индуцированной меланомы. Суммарное повышение СОД1-3 отмечалось на начальных стадиях онкологического процесса [7].
В данном исследовании проводилась сравнительная оценка показателей активности СОД и МПО в сыворотках крови больных с онкопатологией на II, III и IV стадиях заболевания. Активность СОД при раке предстательной железы и мочевого пузыря II стадии составила 612.2 ± 59.9 ммоль/мкл*с, что в 5,2 раза ниже нормы, при раке предстательной железы III стадии – 962.2 ± 93.2 ммоль/мкл*с (снижение в 3,3 раза), при раке предстательной железы и яичников IV стадии – 667.3 ± 54.5 ммоль/мкл*с (снижение в 4,8 раза).
Активность МПО в этих же группах составила: II стадия – 16.6 ± 1.6 ммоль/мкл*с, III стадия – 17.7 ± 1.8 ммоль/мкл*с, IV стадия – 14.7 ± 1.3 ммоль/мкл*с, т.е. повышение активности МПО относительно нормы в 6,5, 6,9 и 6,5 раз соответственно (отличия статистически значимы, p < 0,05). У одного из больных раком предстательной железы была зафиксирована активность МПО 87.1 ммоль/мкл*с, но это значение не было взято в расчет, т.к. у этого пациента предполагалось наличие интеркуррентного инфекционного заболевания.
Заключение и выводы: онкологическое заболевание может характеризоваться сдвигом в функционировании ферментов про-/антиоксидантной системы, в данном исследовании установлено статистически значимое снижение активности СОД и повышение активности МПО на II, III, IV стадиях онкопатологии. Предполагается использование полученных результатов в оценке течения онкологического заболевания и возможности диагностики предраковых состояний.