11199 (Активность карбоксипептидазы N и ангиотензинпревращающего фермента в сыворотке крови у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Пензенский государственный педагогический университет

им. В. Г. Белинского

Факультет Естественно-географический

Кафедра биохимии

Дипломная работа

Активность карбоксипептидазы N и ангиотензинпревращающего фермента в сыворотке крови у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии

Студент

_____________________ Лобзина Е. С.

Руководитель

______________________ Сметанин В. А.

К защите допустить.

Протокол № от « _ » 200 г

Зав. кафедрой

____________________________ Генгин М.Т.

Пенза, 2009 г.

Содержание

Список сокращений

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Противоопухолевая химиотерапия

1.1.1. Механизм действия противоопухолевых препаратов

1.1.2. Осложнения химиотерапии

1.2. Пептидергическая система

1.2.1. Механизм образования активных форм регуляторных пептидов

1.2.2. Роль биологически активных пептидов

1.2.3. Ферменты обмена регуляторных пептидов

1.2.3.1. Ангиотензинпревращающий фермент

1.2.3.2. Карбоксипептидаза N

1.3. Функционирование пептидергической системы при онкологических заболеваниях

1.4. Роль оксида азота (II) в онкогенезе

Глава 2. Материалы и методы

2.1. Материал исследования

2.2. Методы исследования

2.2.1. Метод определения активности карбоксипептидазы N

2.2.2. Метод определения активности ангиотензинпревращающего фермента

2.2.3. Метод определения содержания белка

2.2.4. Метод количественного определения оксида азота (II) в сыворотке крови

2.3. Статистическая обработка результатов исследования

Глава 3. Результаты и обсуждение

3.1. Исследование активности карбоксипептидазы N в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии

3.2. Исследование ангиотензинпревращающего фермента в сыворотке крови онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии

3.3. Исследование содержания нитрит–иона в сыворотке крови у онкологических больных при химиотерапевтическом воздействии

Выводы

Список литературы

Список сокращений

АПФ – ангиотензинпревращающий фермент

ККС – калликреин-кининовая система

КПN – карбоксипептидаза N

ЛАП – лейцин-аминопептидаза

ММП – матриксные металлопротеазы

РААС – ренин-ангиотензин-альдостероновая система

РЩЖ – рак щитовидной железы

iNOS – индуцибельная NO-синтаза

NO – оксид азота II

TNFa – фактор некроза опухолей

Введение

В структуре заболеваемости и смертности онкологическая патология занимает одно из ведущих мест. С каждым годом число людей, страдающих этим заболеванием, растет [2,34,49].

Развитие опухоли в организме приводит посредством различных механизмов к глубоким физико-химическим, нейрогуморальным и ферментативным сдвигам. Опухоли паразитируют в организме, извлекая необходимые для роста вещества из здоровых клеток и секретируя токсины локально или в системный кровоток [5,18,30,38,49].

Существует три направления лечения раковых заболеваний: хирургическое, радиологическое и химиотерапевтическое. Химиотерапия злокачественных опухолей – это использование лекарственных веществ, тормозящих пролиферацию или необратимо повреждающих опухолевые клетки [10,30,43]. Главной причиной, послужившей стимулом к развитию лекарственной терапии злокачественных опухолей, явилась неудовлетворенность результатами хирургического и лучевого лечения [7].

Особенность применения химиопрепаратов заключается в близкой сопряженности лечебного и токсического эффекта. К побочным действиям относят проявления нейро-, гепато-, кардиотоксичности, нарушения системы свертывания крови и эндокринных органов [15,25,32,37]. Итогом побочных действий являются, в том числе, нарушения в функционировании калликреин-кининовой и ренин-ангиотензиновой систем, важными компонентами которых являются ангиотензинпревращающий фермент и карбоксипептидаза N [52]. Кроме того, эти ферменты влияют на уровень брадикинина, стимулирующего продукцию оксида азота (II), который, в свою очередь, являясь мультифункциональной молекулой, может регулировать пролиферативную активность и апоптоз опухолевых клеток [28].

Целью настоящей работы было изучение роли карбоксипептидазы N и ангиотензинпревращающего фермента в период химиотерапии у онкологических больных.

При выполнении работы были поставлены следующие задачи:

1. Изучить активность ангиотензинпревращающего фермента, карбоксипептидазы N и концентрацию оксида азота (II) у здоровых людей.

2. Изучить активность ангиотензинпревращающего фермента, карбоксипептидазы N и концентрацию оксида азота (II) у онкологических больных до химиотерапии.

3. Изучить активность ангиотензинпревращающего фермента, карбоксипептидазы N и концентрацию оксида азота (II) у онкологических больных после химиотерапии.

4. Установить корреляционные взаимосвязи между активностью ферментов и концентрацией оксида азота (II) в сыворотке крови у онкологических больных до и после химиотерапии.

Научная новизна и практическая ценность работы. Изучена активность карбоксипептидазы N, ангиотензинпревращающего фермента и концентрация оксида азота (II) в сыворотке крови у онкологических больных в период химиотерапии. Установлены корреляционные взаимосвязи между активностью исследуемых ферментов и уровнем оксида азота (II) при химиотерапевтическом воздействии.

Полученные результаты позволяют расширить наши представления о биологической роли карбоксипептидазы N и ангиотензинпревращающего фермента, а также получить более полную картину о влиянии химиопрепаратов на организм при онкологических заболеваниях и могут быть использованы для коррекции терапии, оценки его эффективности и контроля больных после окончания курса лечения.

Апробация работы Материалы данной работы представлены на 58 научной конференции студентов ПГПУ, на XVI Международной научно-практической конференции «Экология и жизнь» (24-25 апреля 2009 г.).

Глава 1. Обзор литературы

1. Противоопухолевая химиотерапия

Химиотерапия злокачественных опухолей предполагает применение лекарственных веществ избирательно действующих на рост опухоли и опухолевую ткань. Противоопухолевый эффект определяется соотношением действия вещества или продуктов его превращения в организме непосредственно на опухолевые клетки и организм в целом [9,10,40,43].

Основные принципы химиотерапии опухолей:

1. Подбор препарата соответственно спектру его противоопухолевого действия.

2. Выбор оптимальной дозы и режима введения препарата, обеспечивающих лечебный эффект без побочных явлений.

3. Учет факторов, требующих коррекции доз и режимов во избежание тяжелых осложнений химиотерапии [17,25].

Существует прямая зависимость между разовой и суммарной дозой и терапевтическим эффектом. Доза препаратов должна быть максимально переносимой и вызывать максимальный противоопухолевый эффект [9,37,43,44].

Химиопрепараты обладают определенной специфичностью на различные виды злокачественных новообразований. Быстро растущие опухоли более чувствительны к химиотерапии, чем медленно растущие. Метастазы опухолей более чувствительны к химиопрепаратам, чем первичные новообразования. Эффективность химиотерапии обратно пропорциональна массе опухоли, при которой начинают лечение. Чем больше опухоль, тем меньше эффект, и наоборот [25,46,55].

Современная химиотерапия – это комбинированная химиотерапия, когда используются одновременно от 2 до 6 цитостатиков с разным механизмом действия. При этом исходят из представления о том, что нарушения различных биохимических реакций в опухолевой клетке уменьшают шансы на то, что уцелеют резистентные клоны опухоли. Обычно в эти комбинации включают препараты с разной токсичностью, что может увеличить противоопухолевый эффект без увеличения общей токсичности [10,37].

Основной проблемой химиотерапии является неспособность цитостатиков полностью уничтожить опухоль в большинстве случаев. Клеточная популяция опухоли весьма гетерогенна, что делает вероятным существование клеточных линий, резистентных к химиотерапии. По мере гибели чувствительных к цитостатикам клеток химиорезистентные штаммы получают избирательное преимущество в росте [7,25,45].

1.1.1 Механизм действия противоопухолевых препаратов

По своему происхождению и механизму действия существующие противоопухолевые препараты делятся на следующие группы:

1. Алкилирующие агенты: хлорбутин, эмбихин, допан, ломустин.

2. Антиметаболиты: метотрексат, меркаптопурин, фторурацил, фторафур.

3. Антибиотики: дактиномицин, блеомицин, рубомицин, адриамицин.

4. Алкалоиды растительного происхождения: винбластин, винкристин, таксол [10,25,30].

По происхождению химиопрепараты можно разделить на синтетические и природные. К синтетическим препаратам относятся алкилирующие агенты и антиметаболиты. К продуктам природного происхождения относят антибиотики и алкалоиды. Противоопухолевые средства способны уничтожать опухолевую клетку (цитотоксический эффект) или угнетать их пролиферативную активность (цитостатический эффект) [43,51]. Механизм действия цитостатических веществ основан на их реагировании с молекулами жизненно важных химических соединений, составляющих субстрат клеток (белками, нуклеиновыми кислотами, ферментами), вследствие чего наступает изменение структуры и физико-химических свойств внутриклеточных компонентов, подавление биокаталитических процессов, лежащих в основе обмена веществ, нарушение митотического процесса и гибель клеток [51].

Вещества алкилирующего действия взаимодействуют с нуклеиновыми основаниями двойной спирали ДНК. Они присоединяются к ДНК путем реакции алкилирования – замещения атома водорода нуклеинового основания на метильную группу цитостатика. В результате образуются аномальные пары оснований. Это приводит к прямому подавлению транскрипции либо к образованию дефектной РНК и синтезу аномальных белков.

Антиметаболиты. Структурная или функциональная схожесть с молекулами- метаболитами позволяет им блокировать синтез нуклеотидов и тем самым угнетать синтез ДНК или РНК либо напрямую встраиваться в структуры ДНК и РНК, блокируя процессы репликации и синтеза белков.

Антибиотики. Непосредственно воздействуют на ДНК путем интеркаляции, запускают механизм свободно-радикального окисления с повреждением мембран клеток и внутриклеточных структур, а также ДНК. Нарушение структуры ДНК ведет к нарушению процессов репликации и транскрипции.

Алкалоиды растительного происхождения. Цитостатический эффект винка-алколоидов обусловлен деполимеризацией тубулина. Процесс клеточного деления останавливается в фазе митоза. Другие препараты способствуют полимеризацию тубулина, вызывая образование дефектных микротрубочек и необратимую остановку клеточного деления. По-видимому, противоопухолевый эффект проявляемый некоторыми алкалоидами зависит также от подавления ими некоторых других биохимических процессов [10,22,25,30,40,43].

1.1.2 Осложнения химиотерапии

Одна из проблем химиотерапии – токсичность цитостатических препаратов [25]. Применяемые даже в терапевтических дозах химиопрепараты вызывают целый ряд побочных явлений, что связано с их повреждающим действием на ряд органов и систем организма. Невысокая избирательность действия противоопухолевых препаратов объясняется отсутствием качественных отличий в биохимии, темпе роста, способности к репарации после повреждения между опухолевыми и нормальными клетками. Наряду с подавлением ими различных этапов обмена нуклеиновых кислот в опухолевых клетках, они оказывают влияние и на обмен нуклеиновых кислот быстро размножающихся популяций нормальных клеток – иммунокомпетентных, костного мозга, желудочно-кишечного тракта, репродуктивных органов [15,17,25,29,41].

Ряд побочных эффектов сравнительно специфичен для отдельных цитостатиков. К таким побочным действиям относят проявления нейро-, гепато-, кардиотоксичности, нарушения системы свертывания крови, эндокринных органов. Подобные специфические осложнения химиотерапии опухолевых заболеваний зависят от особенностей фармакологических свойств цитостатиков и их метаболизма [15,37].

Нейротоксичность обнаруживается лишь у некоторых противоопухолевых препаратов независимо от их способности проникать через ГЭБ. Проявляется в слабости скелетной мускулатуры, судорожных мышечных сокращений, развитии глаукомы. Имеются данные о нарушениях обмена аланина, лейцина и серина в синапсах [15,17].

Гепатотоксическое действие цитостатиков выражается в разной степени. Наибольшую часть осложнений составляют гепатопатии, не выходящие за пределы отклонений в показателях лабораторных тестов. При длительной цитостатической терапии наблюдаются гипербилирубинемия и гиперхолестеринемия, снижение уровня протромбина и коагуляционных факторов крови. При лечении производными платины гепатотоксичность проявляется в обратимом повышении аминотрансфераз. Антиметаболиты вызывают изменение отдельных функций печени вплоть до желтухи [15,44].

Кардиотоксическое побочное действие в основном присуще противоопухолевым антибиотикам. Отмечают боли в области сердца и нарушение ритма [15,44,49].