Васильєва І.М., Вінник А.Ю., Вінник Ю.А., Жуков В.І.

Харьковский национальный медицинский университет

Харьковская медицинская академия последипломного образования

Стан іонного обміну в еритроцитах та сироватці крові хворих на гастроканцерогенез

Рак шлунка займає провідні позиції в структурі онкологічної захворюваності і смертності. У формуванні порушень ведучих функціональних систем організму особливе місце займають іони металів, які забезпечують каталітичну активність ферментів. Багаточисельні дослідження свідчать, що дефіцит іонів металів, а також надлишкове надходження окремих іонів металів в організм, приводить до порушення обмінних процесів і може бути причиною розвитку патологічних станів (16). Іони металів відіграють важливу роль в обміні речовин і енергії, забезпечуючи процеси життєдіяльності організму. Їх склад у клітині та позаклітиною не є сталим, він динамічно змінюється у відповідності до зміни інтенсивності метаболізму та функціонування тканини (1, 2, 11). Зміна між іонним гомеостазом та процесами росту і поділу клітини існує тісний зв'язок. Особлива роль в цих перетвореннях відводиться іонам К⁺, Nа⁺, Мg²⁺, Са²⁺, Сu ²⁺, Zn²⁺, Fе²⁺, Р⁺⁵, Мn²⁺, які забезпечують вирішальну роль в контролі над процесами диференціювання і проліферації клітин, особливо це відноситься до К⁺, Nа⁺, Са²⁺ та Zn²⁺. І.С. Чекман і співавтори установили чутливість К⁺ каналів до зміни метаболізму і розглядали їх як потенціальних претендентів на роль стрес лімітуючих систем (17). А.А. Капля і співавтори виявили зниження Nа⁺/К⁺ - АТФазної активності при колоректальному раку (7). О.І. Бондаренко і В.Ф. Сагач вивчали роль Nа⁺/К⁺-АТФази в електрогенезі ендотеліальних клітин аорти і установили, що фізіологічна роль цього ферменту може обіймати не тільки підтримку мембранного потенціалу спокою, але й модуляцію стимульованого проходження Са²⁺ в ендотелій (3). Увагу вчених не перестає займати фермент Nа⁺/К⁺-АТФаза, який необхідний для підтримки внутрішньоклітинної концентрації Nа⁺ і К⁺, необхідних для забезпечення метаболічних процесів (12, 13). Особливого інтересу набувають дані про зміну концентрації і співвідношення Nа⁺ і К⁺ в тканинах і ядрах клітин в процесі канцерогенезу і в пухлинах. Вже на ранній стадії пухлинного процесу починається поступове зниження мембранного потенціалу клітин і в пухлинах, як правило він складає не більше половини значення, характерного для вихідної тканини здорової тварини (7). Більш значимі розбіжності установлені між пухлинними і нормальними клітинами у вмісті моновалентних катіонов (Nа⁺, К⁺) і аніонів хлора. Вважається, що зміна внутрішньоклітинного іонного гомеостазу є одним із найбільш ранніх проявів, викликаних дією стимулюючих проліферацію факторів. Стимуляція проліферації і активація потоку іонів в клітину можуть бути пов’язані з наявністю в сироватці специфічних мітогенів (9). Стимуляція поглинання Nа⁺ обумовлена підвищенням проникності специфічних натрієвих каналів. На це в клітинах активується робота Nа⁺/К⁺-АТФази і таким чином, посилюється потік іонів через плазматичну мембрану, що стабілізує внутрішньоклітинний рівень катіонів. Регуляція вмісту мікроелементів в організмі здійснюється як нервовою, так і ендокринною системою. Ці системи в найбільшій мірі приймають участь у механізмах розвитку патологічних станів. Відомо, що порушення ЦНС і гіпофізарно-наднирникової системи здатні привести до кількісних і якісних змін в іонному обміні хворих на рак шлунка, тому дослідження їх вмісту і обґрунтування інформативних змін іонного обміну є актуальною медичною проблемою.

Метою роботи було вивчення іонного обміну у хворих на рак шлунка і визначення прогностичних критеріїв розвитку гастроканцерогенезу.

Матеріали та методи дослідження.

Клінічні спостереження проводилися з 1990 по 2012 роки на базі Харківського обласного онкологічного центру. Всього було досліджено на обмін іони металів 61 пацієнт (33 чоловіків та 28 жінок) віком від 51 до 65 років хворих на рак шлунка. Група порівняння була представлена умовно-здоровими пацієнтами, аналогічного віку та полу (14 пацієнтів). Було виділено з ІІ стадію (19 пацієнтів), ІІІ стадію (22 пацієнта) та ІV стадію (20 пацієнтів) хворих на рак шлунка.

Іонний обмін вивчався за допомогою метода атомно-абсорбційної спектроскопії (4) на спектрофотометрі «Сатурн-3». Вміст іонів магнію, фосфору, заліза досліджували в сироватці крові хворих з використанням наборів реагентів фірми «Cone Lab» - Фінляндія та «Roche» - Швеція на біохімічному автоматичному поліаналізаторі Соbas mira – фірми «Хофман-Ля-Рош» (Австрія-Швейцарія).

Статистичний аналіз отриманих результатів було проведено за допомогою дисперсійного аналізу, з використанням критерія Стьюдента-Фішера, кореляції та регресії (15).

Результати та їх обговорення.

Результати досліджень обміну іонів металів виявили, що в сироватці спостерігалося підвищення вмісту калію, магнію, фосфору, заліза, цинку, міді, марганцю на фоні зниження натрію, кальцію (табл. 1).

Так у хворих при четвертій стадії калій підвищувався на - 94,69%, магній на – 236,73%, фосфор на - 31,42%, залізо на – 99,03%, цинку на 32,46%, міді на – 115,47%, марганець на 144,18%. При цьому, натрій в сироватці знижувався на 26,61%, а кальцій на 42,07% у хворих при ІV стадії пухлинного процесу канцерогенезу. Аналіз показав, що найбільш значні динамічні зміни в сироватці крові стосуються обміну іонів магнію, заліза, міді, марганцю, тобто тих іонів які приймають безпосередню участь в окислювально-відновлювальних процесах, тканинному диханні і окислювальному фосфорилюванні. Слід відмітити, що підвищення рівнів іонів металів в сироватці крові може бути обумовлено по-перше: порушеннями структурно-функціональної організації сполучної тканини і її матриксу, цитоплазматичних мембран клітин різних органів і тканин, внутрішньоклітинних органел, складних надмолекулярних метаболічних комплексів (енергетичних, синтетичних), рибосом, хроматина, ДНК, РНК,

Таблиця 1

Стан обміну іонів металів в сироватці крові хворих на рак шлунка.

Показники	Група спостереження, М±m
	Умовно-здорові (n=14)	РШ - ІІ стадія (n=19)	РШ – ІІІ стадія (n=22)	РШ – ІV стадія (n=20)
Калій (ммоль/л)	3,18±0,22	4,22±0,53*	5,10±0,46*	6,20±0,35*
Натрій (ммоль/л)	155,7±6,17	147,4±4,83*	132,5±5,6*	120,5±6,20*
Кальцій (ммоль/л)	2,42±0,16	2,10±0,17*	1,70±0,15	1,38±0,17*
Магній (ммоль/л)	0,98±0,12	1,35±0,14*	2,76±0,22*	3,30±0,26*
Фосфор (ммоль/л)	2,10±0,14	2,43±0,18*	2,64±0,15*	2,76±0,21*
Залізо (мкмоль/л)	22,73±1,84	31,7±2,63*	39,5±3,10*	45,24±3,6*
Цинк (мкмоль/л)	25,32±1,26	27,5±1,42*	31,8±1,65*	33,54±1,7*
Мідь (мкмоль/л)	17,45±1,38	25,4±1,65*	30,7±2,14*	37,6±2,5*
Марганець (мкмоль/л)	14,62±1,27	21,3±1,58*	32,4±1,73*	35,7±1,82*

Примітка: * різниця вірогідна Р<0,05

ферментів і ін., по-друге пригніченням процесів пов’язаних з використанням їх для синтетичних потреб клітинного апарату. Така динаміка цих іонів може бути пов’язана з активацією трофотропної функції, яка спрямована на відновлення втрачених функцій, а з іншого це може супроводжуватись і втратою натрію і калію організмом. Враховуючи в першу чергу кофакторну, регуляторну, структурну, транспортну енергетичну функції Nа⁺, К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Fе²⁺, Мn²⁺, Сu²⁺, Р⁵⁺, а також встановлену динаміку їх вмісту у сироватці крові , можна передбачити, що при раку шлунка, на перший план будуть виступати структурно-метаболічні, структурно-функіональні і фізико-хімічні розлади біологічних мембран.

Аналіз обміну іонів металів в еритроцитах хворих на РШ виявив зниження концентрації іонів К⁺, Са²⁺, Мg²⁺, Р⁵⁺, Fе²⁺, Zn²⁺, Сu²⁺, Мn²⁺ на фоні накопичення іонів Nа⁺ (табл. 2).

Така динаміка розподілу мікро- і макроелементів була характерною для всіх стадій захворювання, проте більш виразними ці зміни відмічались у хворих при ІV стадії канцерогенезу: калій знижувався на 53,02%; кальцій на 54,77%; магній на 53,52%; фосфор на 50,48%; залізо на 40,85%; цинк на 27,31%; мідь на 59,04%; марганець на 55,57%, тоді як натрій підвищувався в еритроцитах при цій стадії захворювання на – 244,15%. Найбільша увага

Таблиця 2

Вміст іонів металів в еритроцитах хворих гастроканцерогенезом

Показники	Група спостереження, М±m
	Умовно-здорові (n=14)	РШ - ІІ стадія (n=19)	РШ – ІІІ стадія (n=22)	РШ – ІV стадія (n=20)
Калій (ммоль/л)	90,46±4,15	74,35±5,83*	56,70±4,28*	42,5±3,74*
Натрій (ммоль/л)	5,73±0,48	9,26±1,15*	15,63±1,28*	19,72±1,65*
Кальцій (ммоль/л)	0,84±0,07	0,62±0,05*	0,47±0,04*	0,38±0,04*
Магній (ммоль/л)	3,27±0,23	2,68±0,18*	1,94±0,13*	1,52±0,08*
Фосфор (ммоль/л)	39,72±5,15	28,43±2,14*	23,20±1,16*	19,67±1,28
Залізо (мкмоль/л)	234,16±10,62	205,20±7,26*	167,35±6,24*	138,52±7,56*
Цинк (кмоль/л)	157,23±5,80	134,50±4,80*	122,75±6,50*	114,30±5,83
Мідь (мкмоль/л)	42,16±3,55	33,75±2,16*	26,63±1,84*	17,27±2,36*
Марганець (кмоль/л)	17,60±2,40	14,10±1,35*	11,42±0,96*	7,82±0,94*

Примітка: * різниця вірогідна Р<0,05

приділяється змінам іонів натрію - підвищення на 244,15% та зниження іонів калію на 53,02% в еритроцитах. Ці дані можуть свідчити про порушення структурно-метаболічної і електричної активності мембран еритроцитів, пригнічення активності мембранно-структурованого ферменту Nа⁺/К-залежної АТФази (5, 6, 8, 10, 14, 17).

Показники обміну іонів в еритроцитах свідчать, що ці без’ядерні клітини не спроможні ефективно виконувати транспортну функцію по забезпеченню периферичних органів і тканин киснем. Тому, це може бути поєднано з розвитком тканинної гіпоксії та метаболічного ацидозу. Динаміка обміну в еритроцитах натрію і калію має високу кореляційну залежність від стадії патологічного процесу і ступеня тяжкості хвороби при яких вміст іонів натрію зростає, а іонів калію знижується.

Тому, ці дані свідчать про можливості застосування показників вмісту натрію і калію в еритроцитах для діагностики мембранної патології яка виступає попередником раку шлунка. А зміна рівнів натрію і калію у сироватці крові (Nа⁺ - знижувався, К⁺ - підвищувався) має прогностичне значення при обґрунтуванні ступеня тяжкості хвороби, проведенні патогенетичного лікування і оцінці його ефективності.

Література

1. Авцын А.П. Недостаточность эссенциальных микроэлементов и ее проявления в патологии / А.П. Авцын // Архив патологии. - 1990. - Т. 52. - № 3. - С. 3-8.

2. Агаджанян H.A. Адаптация и резервы организма / H.A. Агаджанян. - Москва: Физкультура и спорт, 1998. - 175 с.

3. Бондаренко JI.A. Токсиколого-гігієнічна характеристика нових групп поверхнево-активних речовин у зв язку з проблемою санітарної охорони водоймищ: автореф.дис. д-ра мед.наук: спец. 14.00.07. / JI.A. Бондаренко. – Донецьк, 1992.

4. Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ / М.Э. Брицке. – Москва: 1982. – 280 с.

5. Векліч Т.О. Вплив поліамінів на активність Mg²⁺ - залежних АТФ-гідролаз плазматичної мембрани клітин міометрія / Т.О. Векліч, O.A. Шкрабак., С.О. Костерін // Укр. біохім. журн. - 2007. - Т.79. - № 1.- С.46-51.

6. Веклич Т.О. Порівняльне дослідження впливу каліксаренів на Na⁺, К⁺-АТФазну активність у плазматичній мембрані скоротливих та рухливих клітин / Т.О. Веклич, Н.С. Кочешкова, Р.В. Родік [та ін.] // Укр.біохім.журн. - 2007. - Т. 79, № 3. - С. 19-27.

7. Капля A.A. Особенности Na⁺, К⁺- АТФазной активности в аденокарциноме толстой кишки человека / A.A. Капля, А.Г. Кудрявцева, C.B. Хижняк. [та ін.] // Укр.біохім.журн. -2007. -Т.79, №4. – С. 90-95.

8. Кравцов A.B. Механизмы регуляции векторных ферментов биомембран. / A.B. Кравцов, И.Р. Алексеенко - Киев.: Наукова думка, 1990. - 160 с.

9. Кузьмин С. Д. Биохимия митотического цикла опухолевых клеток /С. Д. Кузьмин. – Киев: Наукова думка, 1984. – 172 с.

10. Кутина A.B. Катионы сыворотки крови человека A.B./ Кутина, A.A. Кузнецова, Ю.В. Наточин // Успехи физиологических наук. - 2005. - Т. 35, № 3. - С. 3-32.

11. Микроэлементозы человека / [Авцын А.П., Жаворонков A.A., Риші М.А., Строчкова Л.С.] - М.: Медицина, 1991. - 496 с.

12. Пивовар C.M. Вплив фторвмісних активаторів мітохондріальних аденозитрифосфатчутливих калієвих каналів на окисне фосфорилювання / C.M. Пивовар, В.І. Коржов, Р.Б. Струтинський [та ін.] // Фізіол.журн. - 2006. - Т. 52, № 3. - С. 25-33.

13. Рожманова О.М. Влияние дефосфорилированного 2', 5'-триолигоаденилата на вход ионов натрия в клетки нейробластомы человека / О.М. Рожманова, Е.В. Долгая, Н.Х. Погорелая [та ін.] // Нейрофизиология. - 2008. - Т.40, № 1. – С. 3-8.

14. Смиронова О.В. Короткие формы мембранных рецепторов: образование и роль в проведении гормонального сигнала / О.В. Смиронова, Р.Л. Богорад // Биохимия. – 2004. – Том. 69, Вып. 4. – С. 437-445.

15. Стентон Г. Медико-биологическая статистика / Г. Стентон; [пер. с англ.] – М.: Практика, 1998. - 459 с.

16. Физиология человека / [Агаджанян H.A., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А.]. - СПб: СОТИС, 1998. - 527 с.

17. Чекман І.С. Фізіологічні властивості та перспективи корекції функції аденозинтрифосфатчутливих калієвих каналів / І.С. Чекман, К.В. Тарасова, В.Г. Шевчук // Фізіол. журн. - 2008. - Т. 54, № 1. - С. 94-106.