Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПРОФИЛАКТИКИ МЕТАСТАТИЧЕСКОГО ПОРАЖЕНИЯ ЛЕГКИХ В ЭКСПЕРИМЕНТЕ

Изобретение относится к медицине, а именно к экспериментальным исследованиям в онкологии, и может быть использовано для профилактики метастатического поражения легких у крыс.

Одной из самых важных задач при лечении злокачественных опухолей является борьба с метастазами. Свойство злокачественной опухоли давать дочерние отсевы в другие органы - отдаленные метастазы - давно известно врачам всех специальностей. В практике торакальных онкологов метастатические поражения встречаются довольно часто. Обусловлено это тем, что органы грудной клетки, в особенности легкие, являются одним из наиболее излюбленных мест метастазирования злокачественных опухолей. Внутрилегочные метастазы встречаются приблизительно у 30% больных злокачественными новообразованиями. Особенно часто метастазируют в легкие: колоректальный рак, рак молочной железы, рак щитовидной железы, рак мочевого пузыря, рак почки, рак матки и яичников, меланома кожи, рак желудка и пищевода (1; 2; 10; 11).

Метастазы в легких встречаются у пациентов в различные сроки после удаления первичной опухоли и у пациентов, которым первичная опухоль не удалена. Как правило, внутрилегочные метастазы протекают бессимптомно. Только у незначительного количества пациентов (около 20%) встречаются такие симптомы, как кашель, кровохарканье, боли в грудной клетке, одышка, повышение температуры до субфебрильных цифр (не выше 38°С), потеря веса. Поэтому разработка способов профилактики метастатического поражения легких является актуальным вопросом.

Известно, что такой микроэлемент, как йод, играет очень важную роль в противораковой защите организма. Так, дефицит йода и гипотиреоз ассоциируются с увеличением риска рака молочной железы (19).

Найдено, что дефицит йода в питании повышает риск рака предстательной железы (13, 14). В регионах с пищевым дефицитом йода повышен риск смертности от рака желудка (19), восполнение дефицита йода снижает заболеваемость этой патологией (15). В экспериментах на животных установлено, что недостаток йода в организме промотирует развитие опухолей (16).

Однако соединения неорганического йода не нашли широкого применения в лечении онкологических заболеваний по целому ряду причин. Эти вещества имеют высокую летучесть и легко разрушаются в процессе хранения (23), что значительно затрудняет их точное дозирование. Кроме того, минеральный йод, поступая в организм, легко вступает в большинство химических реакций с органическими веществами, а отсюда - побочные эффекты от его использования. Например, возможно развитие йодизма. Установлено, что повышенное содержание неорганического йода в щитовидной железе изменяет нормальные процессы клеточного и тканевого гомеостаза. Избыточное количество неутилизированного йода в щитовидной железе становится решающим фактором формирования стойкой патологии системы. Показано, что возникающая при этом тиреоидная патология представляет единый неразрывно связанный процесс, направленный на утилизацию и выведение из щитовидной железы избытка неорганического йода. При нарушении равновесия в функционировании биологической системы щитовидной железы формируются иммунные реакции на избыточные количества неутилизированного йода (6).

Органические соединения йода для энтерального употребления находят более широкое применение в медицине, чем неорганические. Связано это с механизмом регулирования метаболизма органического йода, поступающего извне. Контролируется этот процесс через систему гомеостаза, и расщепление органического йода идет строго индивидуально: организм получает йода ровно столько, сколько ему нужно. Излишняя часть йодированных аминокислот при участии трансфераз печени превращается в глюкурониды, через желчные пути поступает обратно в кишечник и выводится из организма. Излишний органический йод (невостребованный щитовидной железой) без метаболических изменений выводится из организма также с мочой. Поэтому не наблюдается накопления йода и каких-либо негативных последствий (5; 7).

Такие препараты используются главным образом для профилактики йоддефицитных состояний путем обогащения ими продуктов питания и чаще всего находятся в химических связях с белком и аминокислотами.

Известен способ профилактики йоддефицитной недостаточности с помощью препарата «йодказеина», представляющего собой йод в связи с казеином (5). Недостаток этого препарата в том, что его составная часть - казеин плохо усваивается в организме и способен откладываться в сосудах, суставах, вызывая гипертонию, артриты, аллергию. Кроме всего прочего, необходимо констатировать из производственной практики применения йодказеина, его нетехнологичность: возрастают энерго- и трудозатраты, продолжительное растворение с постоянным перемешиванием компонента при сохранении высокой температуры и др.

В онкологической практике нашли применение морские водоросли, содержащие большое количество органического йода. Известны способы предупреждения возникновения и развития рака кишечника и молочной железы, индуцированных канцерогенами в результате употребления пищевых водорослей вида Laminaria и Porphyra, богатых органическим йодом (18, 22). Недостатком заявленных способов является использование растительных субстратов, применение которых ограничено из-за определенного географического расположения ареала произрастания водорослей и, как следствие, сложностями их транспортировки и хранения по причине быстрого разрушения органического йода. Кроме того, трудно рассчитать дозу органического йода, находящегося в водорослях, так как содержание йода в них непостоянно и зависит от многих факторов (вида и возраста, места и условий произрастания, времени года, технологии переработки и хранения) (8).

В настоящее время Российскими учеными разработан и синтезирован препарат «Стелланин». «Стелланин» зарегистрирован фирмой ООО «Фармпрепарат» (РУ ЛСР-000161/09 от 16.01.2009 г. ), является комплексным гетероциклическим йодсодержащим соединением, состоящим из 20% 1,3-диэтилбензимидазолия трийодида (1,3-диэтилбензимидазолия трийодид) и 80% поливинилпирролидона (ПВП) низкомолекулярного и разрешен для практического применения (РУ ЛСР-002261/10 от 18.03.2010 г. ). Особенность «Стелланина» заключается в том, что это комплексное соединение объединяет в себе биологическую активность йода и органической составляющей (катиона 1,3-диэтилбензимидазолия). Препарат при незначительной токсичности обладает широким спектром антибактериальной, противогрибковой активности, выраженным противовоспалительным и регенерационным действием.

На сегодняшний день на культуре опухолевых клеток карциномы человека РТК линии LS174T установлено, что «Стелланин» оказывает максимальный цитотоксический эффект при однократном введении в концентрации 100 и 150 мкМ и десятикратном введении при концентрации 20 мкК. Механизм гибели клеток - апоптоз (4).

Установлено, что 1,3-диэтилбезимидазолия йодид - метаболит Стелланина дозозависимо снижает выживаемость клеток культур Hep 2 и А 549. Параллельно с этим отмечено значимое увеличение экспрессии митохондриальной ДНК, которое свидетельствует об активации функциональной активности митохондрий, а также многократное увеличение размеров митохондрий (3). В настоящее время доказано то, что стимуляция функциональной активности митохондрий, находящихся во многих опухолевых клетках в неактивном состоянии, приводит к апоптозу и гибели раковых клеток (12; 17; 21). Таким образом, цитотоксическое действие Стелланина в отношении раковых клеток реализуется, по-видимому, за счет активации метаболитом этого препарата (1,3-Диэтилбензимидазолия йодидом) митохондрий, инактивированных в онкотрансформированных клетках, с последующим запуском апоптоза и гибелью клеток.

Наиболее близкими по технической сущности к предлагаемому является способ Жуковой О.С. и др. (4) Сущность способа заключается в том, что Стелланин начинали вводить с помощью зонда через рот мышам через 48 часов после перевивки опухолей в дозах 10 мг/кг, 25 и 50 мг/кг и в 2 режимах: ежедневно 3 раза в сутки с интервалом 3 часа и 1 раз в сутки. Курс лечения 10 дней. Было установлено, что капли Стелланина для приема внутрь проявляют длительный стабильный противоопухолевый эффект при меланоме В16 (70-50% торможения роста опухоли в течение 2 недель после окончания лечения при разовых дозах 15-30 мг/кг в режиме 2 раза в сутки в течение 10 дней.

Однако отличием этого способа применения Стелланина при экспериментальной онкологической патологии у животных является то, что препарат был использован по лечебной схеме - начало воздействия через промежуток времени после перевивки опухолей, препарат применялся в достаточно больших дозах, часто (3 раза в сутки). Моделью исследования являлась меланома В16.

Известен способ воспроизведения метастатического процесса в легких у крыс (8). Для получения злокачественной опухоли, растущей в ткани легкого на 14-21 сутки от момента перевивки саркомы 45 самцам белых беспородных крыс, стерильными инструментами извлекают опухоль, отделяют соединительнотканную капсулу, выбирают кусочек жизнеспособной ткани опухоли серовато-розового цвета и переносят в стерильную чашку Петри. Затем ополаскивают физиологическим раствором и переносят в стерильный гомогенизатор, опухоль измельчают. Полученную опухолевую кашицу разводят стерильным физиологическим раствором в отношении 5:1 по объему и набирают в стерильный шприц. Самцов белых беспородных крыс фиксируют на спине и вводят опухолевую взвесь с соблюдением правил асептики в подключичную вену в дозе 0,5 мл.

Целью настоящего изобретения является разработка способа профилактики метастатического поражения легких у белых беспородных крыс с использованием препарата «Стелланин».

Поставленная цель достигается тем, что сразу после введения опухолевых клеток саркомы 45 крысам применяют «Стелланин» по профилактической схеме, в разовой дозе 0,4 мг/кг, разведенный в воде объемом 0,5 мл, прерывисто - 5 дней ежедневное введение препарата, 2 дня - перерыв, продолжительность воздействия 8 недель, после чего констатируют отсутствие метастазов в среднем у 83,5% животных обоего пола.

Изобретение «Способ профилактики метастатического поражения легких в эксперименте» является новым, так как оно неизвестно в области экспериментальных исследований в онкологии о профилактике метастатического процесса в легких у крыс.

Новизна изобретения заключается в том, что «Стелланин» вводился внутрижелудочно в разовой дозе 0,4 мг/кг один раз в день разведенный в воде объемом 0,5 мл, прерывисто - 5 дней ежедневное введение препарата, 2 дня - перерыв, продолжительность воздействия 8 недель, крысам с 1 дня воспроизведения метастатического процесса в легких с целью предотвращения развития онкологической патологии у экспериментальных животных.

Изобретение «Способ профилактики метастатического поражения легких в эксперименте» является промышленно применимым, так как может быть использовано в дальнейших клинических исследованиях в научно-исследовательских учреждениях онкологического профиля в качестве профилактического средства у больных с риском развития легочных метастазов.

Способ профилактики метастатического поражения легких в эксперименте выполняется следующим образом.

Все манипуляции с животными производятся в боксе. Инструменты, посуду, руки дезинфицируют общепринятым способом. Ассистент фиксирует крысу в положении на спине, удаляет шерсть над правой ключицей в области проекции подключичной вены, смазывает кожу 70% спиртом. Экспериментатор в стерильных условиях пунктирует подключичную вену и аккуратно вводит 0,5 мл взвеси саркомы 45 в физиологическом растворе в разведении 2×10⁶. Затем извлекает иглу и место введения плотно прижимает ватным тампоном, смоченным в 70% спирте с небольшим добавлением йода, на 1 минуту, чтобы исключить вытекание вводимой взвеси. Далее, в течение 1 часа после перевивки экспериментатор вводит животным внутрижелудочно необходимый объем разведенного в воде Стелланина. Введение препарата повторяется ежедневно 1 раз в день в течение 5 рабочих дней. Последующие два дня (суббота, воскресенье) - перерыв. Применение препарата по прерывистой схеме осуществляется в течение 8 недель. Контролем служили животные с воспроизведением метастатического процесса в легких. Через 1,5 месяца после прекращения манипуляций с экспериментальными животными, за время которого происходит наблюдение за крысами, выполняется забой животных путем декапитации. Процедура была проведена 16 животным. Метастазы в легких появились у всех контрольных крыс и у 33% крыс, получавших «Стелланин». Результаты исследования представлены в таблице 1.

Таким образом, энтеральное применение капель Стелланин предупреждает развитие метастатического поражения легких в 100% случаев - у самцов и в 67% - у самок, в среднем у 83,5% животных обоего пола. Технико-экономическая эффективность «Способа профилактики метастатического поражения легких в эксперименте» заключается в том, что применение «Стелланина» по профилактической схеме в 100% случаев ограничивает развитие опухолей у самцов и в 67% у самок, в среднем у 83,5% животных обоего пола. Способ прост в применении, экономичен, доступен, предполагает использование препарата российского производства.

Литература

1. Андреяшкина И.И., Плохов В.Н. / Биологичекие факторы опухоли, определяющие клинические варианты метастазирования рака молочной железы в легкие. Казан. Мед. Журнал, 2011. - т.92 - №4. - С.497-499.

2. Атанасян Л.А., Рыбалова Н.И., Поддубный Б.К. / Метастатические опухоли легких. - М: Медицина, 1997. - С.57-61.

3. Двадненко К.В., Водолажский Д.И., Стародомский Б.В. / Влияние 1,3-диэтилбензимидазолия йодида на ультраструктуру митохондрий клеток культуры Нер2 / Актуальные проблемы биологии, нанотехнологий и медицины. Материалы 4 Международной научно-практической конференции. Ростов-на-Дону, 22-25 сентября 2011 г. - 2011

4. Жукова О.С, Герасимова Г.К., Солуданов Ю.Ю., Стародомский В.Б. Цитотоксическое действие противовоспалительного препарата Стелланин / Российский биотерапевтический журнал, №2, 2010, С.69

5. Иванов С.И., Свяховская И.В., Цыб А.Ф. и др. Применение йодказеина для предупреждения йоддефицитных заболеваний в качестве средства популяционной, групповой и индивидуальной профилактики йодной недостаточности: Методические рекомендации MP 2.3.7.1916-04. - Μ.: Федеральный центр Госсанэпиднадзора Минздрава России, 2004. - 15 с.

6. Мышкина, А. К. Тиреоидная патология как проявление нарушения гомеостаза. / Авт. дис.… док. м.н., С-Петерб. - 1992. - 252 с.

7. Серов В.Η. Биохимический мониторинг и профилактика йоддефицитных заболеваний у социально значимой категории населения. - М: 2008. - 27 с.

8. Сидоренко Ю.С., Франциянц Е.М., Ткаля Л.Д. / Способ воспроизведения злокачественного процесса в эксперименте. Патент №2388064. Дата начала действия - 11.08.2010. Опубликовано: 27.04.2010, Бюл. №12.

9. Томчани О. В. Разработка технологий йодказеина и молочных продуктов, обогащенных йодированным белком / Дис. на соиск. уч. ст. кандидат технических наук, Обнинск. - 2002. - 132 с.

10. Феоктистова П.С., Загинайко А.В., Симанович Е.Э. и др., / Таргентная терапия метастатического колоректального рака. Онкология им. П.А. Герцена. - 2013. - т.1 - №3. - С.31-35.

11. Харченко В.П., Гуревич Л.Α., Коробкина Е.С. / Диагностика метастатических поражений легких // Тез. докл. в сбор. Научно-практическая конференция, Лучевая диагностика на рубеже столетий. С-П6. - 1999 - С.115.

12. Bonnet S., Archer S.L., Allalunis-Turner J., Haromy 1A at al. / A Mitochondria-K + Channel Axis Is Suppressed in Cancer and Its Normalization Promotes Apoptosis and Inhibits Cancer Growth // Cancer Cell. - 2007. - №11.-P. 37-51.

13. Feldt-Rasmussen U. Iodine and cancer // Thyroid. - 2001. - Vol.11. - P. 483-486.

14. Hoption Cann S.A., Qiu Z., van Netten C. A prospective study of iodine status, thyroid function, and prostate cancer risk: follow-up of the First National Health and Nutrition Examination Survey // Nutr. Cancer. - 2007. - Vol.58. - P. 28-34.

15. Golkowski F., Szybinski Z., Rachtan J. et al. Iodine prophylaxis - the protective factor against stomach cancer in iodine deficient areas // Eur. J. Nutr. - 2007. - Vol.46. - P. 251-256.

16. Hoption Cann S.A., Qiu Z., van Netten C. A prospective study of iodine status, thyroid function, and prostate cancer risk: follow-up of the First National Health and Nutrition Examination Survey // Nutr. Cancer. - 2007. - Vol.58. - P. 28-34.

17. Michelakis E.D., Webster L., Mackey J.R. 2008. Dichloroacetate (DCA) as a potential metabolic-targeting therapy for cancer // British Journal of Cancer. 99: 989-994.

18. Reddy B.S., Numoto S., Choi C.I. Effect of dietary Laminaria angustata (brown seaweed) on azoxymethane-induced intestinal carcinogenesis in male F344 rats // Nutr. Cancer - 1985. - Vol.7. - P. 59-64.

19. Smyth P.P. The thyroid, iodine and breast cancer // Breast Cancer Res. - 2003. - Vol.5. - P. 235-238.

20. Venturi S., Donati F.M., Venturi A. et al. Role of iodine in evolution and carcinogenesis of thyroid, breast and stomach // Adv. Clin. Path. - 2000. - Vol.4. - P. 11-17.

21. Wong J.Y., Huggins G.S., Debidda M. et al. Dichloroacetate induces apoptosis in endometrial cancer cells // Gynecologic Oncology. - 2008. - Vol.109(3) - P. 394-402.

22. Yamamoto I., Maruyama H., Moriguchi M. The effect of dietary seaweeds on 7,12-dimethyl-benz[a]anthracene-induced mammary tumorigenesis in rats // Cancer Lett. - 1987. - Vol.35. - P. 109-118.

23. Yang S.X., Fu S.J., Wang M.L. Determination of trace iodine in food and biological samples by cathodic stripping voltammetry. Anal. Chem. - 1991. - V.63. - №24. - P.2970-2973.