THE EFFECT OF ADVANCE HYPOXIC TRAINING UPON TISSUE OXYGEN TENSION IN THE TUMOR DURING AQUTE HYPOXIA OF DIFFERENT TYPES

全文:

Известно, что на начальных этапах стрессорные воздействия, вне зависимости от специфического механизма действия стрессора на организм, повышают общее потребление кислорода. Причем степень этого повышения находится в прямой зависимости от уровня функциональной активности гипофиз-адреналовой системы [4]. Также обнаружено, что общее потребление кислорода повышено у тренированных к гипоксии животных [5]. Вместе с тем нет данных о том, как это может сказаться на напряжении кислорода, особенно в таком относительно автономном образовании, как злокачественная опухоль. Ранее нами было показано, что после предварительной тренировки животных к гипобарической гипоксии уровень напряжения кислорода в лимфосаркоме Плисса при ионизирующем облучении был повышен [12]. Изменения, происходящие в организме при тренировке к гипоксии, влияют и на опухоль. Однако отдельные элементы общей адаптационной реакции трансформируются по-разному организмом в целом и злокачественной опухолью. Акклиматизация к гипоксии — сложный комплекс реакций различной природы. При этом следует выделить, с одной стороны, реакции специфические — стимуляция системы кроветворения, усиление функциональной активности дыхательной и сердечнососудистой систем, активирование окислительно-восстановительных процессов и т. д., с другой — неспецифические, реализующиеся, вероятно, через нейроэндокринную систему [13]. Также нельзя недооценивать «истинные неспецифические» приспособительные реакции, которые осуществляются на клеточном и тканевом уровне без участия нейроэндокринной регуляции [3]. Реальное существование этих филогенетически древних механизмов неспецифической резистентности не подлежит сомнению, хотя содержание их до сих пор остается недостаточно раскрытым. Цель нашего исследования заключалась в выявлении приоритетных акклиматизационных механизмов в перевиваемой крысиной лимфосаркоме, в отличие от всего организма в целом, путем изучения изменения напряжения кислорода в ткани при стрессорных гипоксических воздействиях разной природы. Исследования выполнены на самцах альбиносов серых крыс массой тела 110–120 гр., разведения ГП «Рапполово» РАМН (Ленинградская область). Содержание животных и проведение экспериментальны исследований с их участием осуществлялось в соответствии с нормами биоэтики («Принципы надлежащей лабораторной практики» (РФ ГОСТ Р-53434–2009), Матюшин, А. И. Деонтология медико-биологического эксперимента/А. И. Матюшин, В. С. Осняч, Т. Н. Павлова. — М., 1987. — 75 с.). При моделировании опухолевого процесса использовали штамм лимфосаркомы Плисса из коллекции штаммов трансплантируемых опухолей НИИ Онкологии им. проф. Н. Н. Петрова (Санкт-Петербург). Для перевивки использовалась измельченная в физиологическом растворе опухоль по 0,1 мл под кожу боковой поверхности туловища. Перевивку производили за 10 дней до окончания процедуры акклиматизации. Акклиматизация к гипоксии осуществлялась в барокамере (ВШ-0,035). Животные в течение 2 месяцев по 3 часа в сутки выдерживались на условной «высоте» 4000 м над уровнем моря. На следующий день после окончания акклиматизации животные подвергались острым гипоксическим воздействиям различного типа: тканевой, гемической и гипобарической гипоксии. Для разных типов гипоксий требовалось, соответственно, — внутримышечное введение раствора NaCN (доза — 11 мг/кг), ингаляция СО (6,4–6,6 мг/л в течение 5 минут) и содержание в барокамере на «высоте» 11 000 м в течение 3 минут. В каждом случае добивались вхождения животных в состояние «боковое положение». В момент определения напряжения кислорода без вариантов гипоксического воздействия животные обездвиживались гексеналом (90 мг/кг; внутрибрюшинно). Напряжение кислорода в тканях определялось электрохимическим методом на полярографе LP-7 е (ЧССР) открытым состаренным платиновым электродом по методу В. А. Березовского [7]. Результаты представлены в виде М ± SE (среднее арифметическое ± ошибка среднего арифметического). Статистически значимым уровнем отличий считали вероятность не менее 95 % (р < 0,05). Проведенные исследования показали (табл. 1), что у неакклиматизированных животных в опухолях при действии острой гипоксической (барокамера) и гемической (окись углерода) гипоксии напряжение кислорода снижается (p < 0,05), а при действии острой тканевой гипоксии (NaCN), наоборот, повышается. Напряжение кислорода в мышце бедра достоверно изменилось только при действии острой тканевой гипоксии: наблюдалось повышение значения показателя. Акклиматизация к гипобарической гипоксии крыс с перевитой лимфосаркомой приводила к достоверному (p < 0,05) увеличению напряжения кислорода как в опухоли, так и в здоровых тканях бедра. Причем, в опухоли это было выражено в большей степени. Эта разница отмечалась и среди нетренированных к гипоксии больных животных, однако она была более существенной, чем у тренированных: соотношение напряжения кислорода в опухоли к таковому в бедре составляло 1,70 и 1,36, у неакклиматизированных и акклиматизированных соответственно. Следовательно можно предположить, что акклиматизация оказывает «сглаживающий» эффект на выраженность приспособительных реакций у опухоли, по сравнению с мышцей бедра, в условиях покоя. Среди акклиматизированных крыс изменения напряжения кислорода в опухоли и в здоровых тканях оказались сходными при остром гипоксическом стрессе различной природы. Уровень напряжения кислорода стремился к уменьшению при острой тканевой и гемической гипоксии и достоверно (p < 0,05) снижался при гипоксической гипоксии. При этом соотношение напряжения кислорода в опухоли к таковому в мышце бедра среди акклиматизированных животных было всегда больше единицы, а в случае гипоксической гипоксии составляло даже 1,83. В этой же ситуации у неакклиматизированных крыс эта величина равнялась 0,71. Полученные данные позволяют предположить, что опухоль тренированных к гипоксии животных в силу своей «автономности» из всего многообразия защитных реакций, связанных с адаптацией к гипоксии, реализует в основном увеличение потребления кислорода в момент стресс-воздействия, что выявляется через повышение напряжения кислорода. Информативность показателя «напряжение кислорода в тканях» до сих пор не оспаривается и является диагностически ценной, например, в отношении тканей головного мозга [10]. Кроме того, возрастание напряжения кислорода в нервной ткани некоторые авторы считают одним из механизмов защиты от барокамерной гипоксии [1]. Таким образом, можно заключить, что опухоль при акклиматизации к гипоксии выбирает такие механизмы, которые в основном приводят к повышению напряжения кислорода. Среди вероятных механизмов — усиление мощности гликолиза [6], изменение соотношения АТФ/АДФ [8], активация митохондриальных ферментов [9], неоангиогенез [2] и т. п. Это особенно ярко проявляется в момент предъявления опухоли дополнительной нагрузки — гипоксического стресса разной природы. Предварительная тренировка к периодической гипоксической гипоксии не выявила преимущественного действия системных механизмов адаптации по сравнению с механизмами защиты со стороны опухоли при острой тканевой и гемической гипоксии: напряжение кислорода менялось по сходной динамике и в мышце и в опухоли. Отравление окислительных ферментов при действии NaCN или СО, кроме образования карбоксигемоглобина (известно негативное влияние угарного газа на окислительные ферменты [11]), нивелировало преимущество опухоли в тканевых механизмах защиты. При острой гипоксической нагрузке напряжение кислорода в опухоли превышало таковое в мышце на 83 %. Следовательно, здоровые ткани тренированного к гипоксии организма в такой же ситуации гораздо в меньшей степени повышают уровень напряжения кислорода, вероятно, пользуясь системными возможностями, например, нейрогуморальной, дыхательной и сердечно-сосудистой систем.

作者简介

Nikolay Khaytsev

Saint-Petersburg State Pediatric Medical University

Email: nvh195725@gmail.com
MD, Full Professor, Deptartment of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine

Andrey Vasilyev

Saint-Petersburg State Pediatric Medical University

Email: avas7@mail.ru
MD, Full Professor, Head of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine Deptartment

Aleksandr Trashkov

Saint-Petersburg State Pediatric Medical University

Email: alexandr.trashkov@gmail.com
MD. PhD, Assoc. Professor of Pathophysiology, Immunopathology and Informational Medicine Deptartment

参考

补充文件