Свободнорадикальные процессы в печени крыс при экспериментальном диабете, злокачественном росте и их сочетании

Цель исследования. Изучение интенсивности перекисного окисления липидов (ПОЛ) и показателей антиоксидантной защиты в печени крыс разного пола при сочетанной патологии – росте карциномы Герена на фоне экспериментального сахарного диабета 1 типа.

Материалы и методы. В образцах ткани печени самцов и самок с аллоксановым сахарным диабетом (СД), ростом перевивной карциномы Герена (КГ) и у животных с сочетанной патологией (рост КГ на фоне СД), а также интактных крыс исследованы содержание малонового диальдегида (МДА), диеновых конъюгатов (ДК), активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, уровень витаминов А и Д общепринятыми спектрофотометрическими методами.

Результаты. У интактных самок уровень обоих маркеров ПОЛ был существенно выше, чем у самцов: МДА – в 3 раза, ДК – в 2 раза. Развитие СД приводило к увеличению в печени самцов содержания МДА и ДК по сравнению с интактными животными, что свидетельствовало об интенсификации ПОЛ. При этом происходило почти двукратное увеличение активности СОД, снижение активности каталазы и повышение коэффициента соотношения ферментов в 2,8 раза. У самок не наблюдалось усиления ПОЛ в печени, имело место лишь менее выраженное, чем у самцов, увеличение активности СОД. При этом активность СОД у самцов была выше, чем у самок на 37 %, а активность каталазы, напротив, ниже на 33 %, что обусловило двукратное превышение коэффициента соотношения ферментов у самцов относительно самок. При росте КГ только у самцов наблюдалось увеличение СОД в 2,5 раза, снижение активности каталазы, повышение коэффициента СОД/Каталаза в 3 раза относительно интактных животных, что может быть связано с выраженными половыми различиями – активность СОД и коэффициент СОД/Каталаза у самцов были в 3–4 раза выше, чем у самок. При росте КГ на фоне СД у самцов содержание МДА и ДК оставалось повышенным, хотя и в несколько меньшей степени, чем при СД, а у самок оба показателя оказались сниженными. Только у самцов наблюдалось увеличение соотношения витаминов Е и А. Активность СОД и коэффициент СОД/Каталаза при сочетанной патологии у животных обоего пола были значимо ниже, чем в группах только с СД или КГ.

Заключение. СД меняет особенности онкогенеза в зависимости от половой принадлежности животных. У самцов при росте карциномы Герена на фоне СД в условиях ингибирования активности СОД и снижения соотношения сопряженных ферментов первой линии антиоксидантной защиты наблюдается интенсификация ПОЛ, сопровождаемая усилением неферментативного звена антиоксидантной системы, в то время как у самок не выявлено усиления ПОЛ, а показатели антиоксидантной активности изменяются в меньшей степени.

1. Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность). Под ред. Каприна А.Д., Старинского В.В., Петровой Г.В. М., 2019. Доступно по: http://www.oncology.ru/service/statistics/malignant_tumors/2018.pdf

2. Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2020. CA Cancer J Clin. 2020 Jan;70(1):7-30. doi: 10.3322/caac.21590. Epub 2020 Jan 8. PMID: 31912902.

3. Lega IC, Lipscombe LL. Review: Diabetes, Obesity, and Cancer-Pathophysiology and Clinical Implications. Endocr Rev. 2020 Feb 1;41(1):bnz014. doi: 10.1210/endrev/bnz014. PMID: 31722374.

4. Wang M, Yang Y, Liao Z. Diabetes and cancer: Epidemiological and biological links. World J Diabetes. 2020 Jun 15; 11(6): 227–238. Published online 2020 Jun 15. doi: 10.4239/wjd.v11.i6.227

5. Dawane JS, Pandit VA. Understanding Redox Homeostasis and its Role in Cancer. J. Clin. Diagnos. Res. 2012; 6(10): 1796-1802. http://dx.doi.org/10.7860/JCDR/2012/4947.2654

6. Kashyap D, Tuli HS, Sak K, Garg VK, Goel N, Punia S, Chaudhary A. Role of Reactive Oxygen Species in Cancer Progression. Current Pharmacology Reports. 2019. 5:79–86. https://doi.org/10.1007/s40495-019-00171-y

7. Меньщикова Е.Б., Зенков Н.К., Ланкин В.З., Бондарь И.А., Труфакин В.А. Окислительный стресс. Патологические состояния и заболевания. Новосибирск: Сибирское университетское издательство. 2017. 284 с.

8. Горошинская И. А., Сурикова Е. И., Шалашная Е. В., Неродо Г. А., Максимова Н. А., Меньшенина А. П. и др. Состояние свободнорадикальных процессов при раке яичников с разной распространенностью и течением заболевания. Известия ВУЗ Северо-Кавказский регион. 2017; 4(2): 10–19. https://doi.org/10.23683/0321–3005–2017–4-2–10–19

9. Горошинская И.А., Франциянц Е.М., Алейнов В.И., Немашкалова Л.А., Черярина Н.Д., Кит О.И. Показатели окислительного метаболизма в крови больных с разным гистотипом опухолей поджелудочной железы. Современные проблемы науки и образования. 2020. 2; URL: http://www.science-education.ru/article/view?id=29548 (дата обращения: 02.03.2020). DOI: 10.17513/spno.29548

10. Горошинская И.А., Сурикова Е.И., Франциянц Е.М., Нескубина И.В., Немашкалова Л.А., Медведева Д.Е., Маслов А.А. Редокс формы глутатиона при злокачественном поражении желудка разной степени агрессивности. Бюллетень сибирской медицины. 2020; 19 (4): 53–60. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2020-4-53-60.

11. Чистякова О.В., Сухов И.Б., Шпаков А.О. Роль окислительного стресса и антиоксидантных ферментов в развитии сахарного диабета Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. 2017; 103(9): 987–1003.

12. Даренская М.А., Колесникова Л.И., Колесников С.И. Окислительный стресс: патогенетическая роль в развитии сахарного диабета и его осложнений, терапевтические подходы к коррекции. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021; 171(2): 136–149. doi: 10.47056/0365-9615-2021-171-2-136-149

13. Yaribeygi H, Sathyapalan T, Atkin SL, Sahebkar A. Molecular Mechanisms Linking Oxidative Stress and Diabetes Mellitus. Oxid Med Cell Longev. 2020 Mar 9;2020:8609213. doi: 10.1155/2020/8609213. PMID: 32215179; PMCID: PMC7085395.

14. Dariya B, Nagaraju GP. Advanced glycation end products in diabetes, cancer and phytochemical therapy. Drug Discov Today. 2020; 25(9): 1614–1623. doi: 10.1016/j.drudis.2020.07.003

15. Кит О.И., Франциянц Е.М., Козлова Л.С., Каплиева И.В., Бандовкина В.А., Погорелова Ю.А., Трепитаки Л.К., Позднякова В.В., Пржедецкий Ю.В., Сидоренко Ю.С. Урокиназа и ее рецептор в меланоме кожи, воспроизведенной на фоне хронической нейрогенной боли, у мышей обоего пола в сравнительном аспекте. Вопросы онкологии. 2020; 66(4): 445–450 https://doi.org/10.37469/0507-3758-2020-66-4-445-450

16. Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Сурикова Е.И., Нескубина И.В., Бандовкина В.А., Трепитаки Л.К., Лесовая Н.С., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А., Немашкалова Л.Н. Влияние нокаута по гену урокиназы на рост меланомы в эксперименте. Сибирский научный медицинский журнал. 2019; 39(4): 62–70 DOI:10.15372/SSMJ20190408

17. Кит О.И., Франциянц Е.М., Димитриади С.Н., Шевченко А.Н., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К. Экспрессия маркеров неоангиогенеза и фибринолитической системы в динамике экспериментальной ишемии почки у крыс. Экспериментальная и клиническая урология. 2015; 1: 20-23.

18. Fornes D, Gomez Ribot D, Heinecke F, Roberti SL, Capobianco E, Jawerbaum A. Maternal diets enriched in olive oil regulate lipid metabolism and levels of PPARs and their coactivators in the fetal liver in a rat model of gestational diabetes mellitus. J Nutr Biochem. 2020 Apr; 78:108334. doi: 10.1016/j.jnutbio.2019.108334. Epub 2020 Jan 7. PMID: 32004928.

19. Можейко Л.А. Экспериментальные модели для изучения сахарного диабета. Часть 1. Аллоксановый диабет. Журн. Гродненск. гос. мед. ун-та. 2013. 3: 26–29.

20. Эльбекьян К.С., Муравьева А.Б, Пажитнева Е.В. Влияние мелатонина на показатели окислительного стресса и элементного дисбаланса при экспериментальном сахарном диабете А. Фундаментальные исследования. 2013. 9-1: 178–181.

21. Барышева Е.В. Изменение показателей прооксидантно-антиоксидантной системы при снижении концентрации дейтерия в организме лабораторных животных с аллоксановым диабетом. Фундаментальные исследования. 2015; 1-3: 457–461.

22. Самотруева М.А., Сергалиева М.У. Сахарный диабет: особенности экспериментального моделирования. Астраханский медицинский журнал. 2019; 14(3): 45–57.

23. Seghrouchni I, Drai J, Bannier E, Rivière J, Calmard P, Garcia I, Orgiazzi J, Revol A. Oxidative stress parameters in type I, type II and insulin-treated type 2 diabetes mellitus: insulin treatment efficiency. Clin. Chim. Acta. 2002; 321(1-2): 89–96.

24. El Hadi H, Vettor R, Rossato M. Vitamin E as a Treatment for Nonalcoholic Fatty Liver Disease: Reality or Myth? Antioxidants (Basel). 2018 Jan 16; 7(1): 12. doi: 10.3390/antiox7010012. PMID: 29337849; PMCID: PMC5789322.

25. Farhana L, Sarkar S, Nangia-Makker P, Yu Y, Khosla P, Levi E, Azmi A, Majumdar APN. Natural agents inhibit colon cancer cell proliferation and alter microbial diversity in mice. PLoS One. 2020 Mar 20; 15(3): e0229823. doi: 10.1371/journal.pone.0229823. PMID: 32196510; PMCID: PMC7083314.

26. European Association for the Study of the Liver (EASL); European Association for the Study of Diabetes (EASD); European Association for the Study of Obesity (EASO). EASL-EASD-EASO Clinical Practice Guidelines for the management of non-alcoholic fatty liver disease. J. Hepatol. 2016; 64: 1388–1402.

27. Hada M, Mondul AM, Weinstein SJ, Albanes D. Serum Retinol and Risk of Overall and Site-Specific Cancer in the ATBC Study. Am J Epidemiol. 2020 Jun 1; 189(6): 532–542. doi: 10.1093/aje/kwz226. PMID: 31612201; PMCID: PMC7443202.

28. Aouacheri O, Saka S, Krim M, Messaadia A, Maidi I. The investigation of the oxidative stress-related parameters in type 2 diabetes mellitus. Can. J. Diabetes. 2015; 39(1): 44–49. doi: 10.1016/j.jcjd.2014.03.002

29. Ceriello A, Testa R, Genovese S. Clinical implications of oxidative stress and potential role of natural antioxidants in diabetic vascular complications. Nutr. Metab. Cardiovasc. Dis. 2016 Apr; 26(4): 285-92. doi: 10.1016/j.numecd.2016.01.006. Epub 2016 Jan 19. PMID: 27036849.

30. Gawlik K, Naskalski JW, Fedak D, Pawlica-Gosiewska D, Grudzień U, Dumnicka P, Małecki MT, Solnica B. Markers of Antioxidant Defense in Patients with Type 2 Diabetes. Oxid Med Cell Longev. 2016; 2016: 2352361. doi: 10.1155/2016/2352361. Epub 2015 Nov 10. PMID: 26640613; PMCID: PMC4657103.