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

Харківський національний медичний університет

Харківська медична академія післядипломної освіти

Стан амінокислотного обміну у хворих гастроканцерогенезом і його прогностичне значення

Щорічна загальна кількість нових випадків злоякісних новоутворень у всіх країнах світу складає біля 6 млн. людей. Рівень захворюваності та смертності від злоякісних пухлин в різних країнах і навіть регіонах цих країн варіабельний. Практично, в усіх країнах світу спостерігається зростання цієї патології. Росія, Китай, Японія, країни Латинської Америки, в особливості деякі регіони цих країн, відмічаються високими показниками захворювання на рак шлунка – 60 – 170 випадків на 100 тисяч населення в рік [7, 9, 16, 24].злоякісних новоутворень, в тому числі і раку шлунка [5, 7, 9, 16, 17, 18, 20, 21, 23]. Дослідження свідчать, що близько 97% усіх випадків раку шлунка відноситься до аденокарцином [11], гістологічна структура яких має риси властиві епітелію кишковика. Але, запорукою успішного лікування раку шлунка є своєчасна діагностика пухлини на ранній стадії патологічного процесу. Проте, до теперішнього часу результати діагностики рака шлунку в нашій країні неможливо рахувати задовільними, що також відноситься і до країн Західної Європи. Вивчення ранніх стадій захворювання є основою не тільки для покращення результатів лікування раку шлунку, але і для розуміння патогенезу й факторів ризику виникнення пухлинного процесу. Суттєвий прогрес в діагностиці і лікуванні раннього раку шлунку досягнуто в Японії, де показники захворювання найбільш високі у світі, а показники діагностики ранніх форм раку шлунку вражаючі – більше 50% випадків діагностуються в ранній стадії розвитку пухлинного процесу. При цьому, показники 5-річного виживання після хірургічного і ендоскопічного втручання складають 95% [1]. Це, по даним японських дослідників, пов’язано не тільки з вдосконаленням методик хірургічного втручання, але і в першу чергу з покращенням ранньої діагностики. На теперішній час ні у кого не визиває сумнівів, що хірургічний метод є самим важливим і необхідним в лікуванні більшості солідних пухлин, в тому числі і раку шлунку. Однак, тільки за допомогою хірургічного видалення злоякісної пухлини вилікуватися від хвороби, часто буває неможливим. Чим більша пухлина, тим вища вірогідність розвитку метастазів. Тому, актуальним є питання розробки і впровадження в клінічну практику додаткових молекулярно–біологічних методів дослідження, які характеризують агресивність пухлинного процесу і, крім того, дозволяють індивідуалізувати прогноз клінічного перебігу і чутливості пухлини до застосованої терапії [2]. Пухлинні клітини здатні проникати в кров'яне русло і розповсюджуватися по усьому організмі [4]. Інвазія і метастазування є основними проявами прогресії пухлини, причому ці процеси взаємопов’язані.

Сучасні досягнення медицини свідчать, що життєдіяльність організму, органів і тканин в найбільшій мірі залежить від ступеня порушення метаболізму і гемодинамічних розладів. Це дає можливість судити, що в основі формування патохімічних механізмів розвитку РШ належить метаболічним порушенням і в першу чергу білковому обміну, який інтегрує і координує всі види обміну речовин і енергії (нуклеїновий, ліпідний, вуглеводний, водно-сольовий). В існуючій літературі не отримали належного висвітлення питання про стан білкового обміну і його ролі в патогенезі РШ. На теперішній час продовжує зростати число хворих з патологією, в ґенезі якої ведуче місце відводиться порушенням білкового обміну, і особисто метаболізму амінокислот, формуванню їх вільного пулу, який віддзеркалює дисфункцію анаболічних і катаболічних процесів. Актуальною в даному випадку є проблема патогенетичної ролі змін в метаболізмі амінокислот, а також пов’язана з цим оптимізація засобів лікування і відповідної метаболічної їх корекції. Було установлено, що відносна нормалізація амінокислотного фонду в організмі пухлиноносія є одним із вірогідних критеріїв ефективності терапії. Амінокислотний спектр самої пухлини служить своєрідним маркером її неконтрольованого росту, ступеню інвазії, метастазування і ранніх рецидивів [6]. Деякими авторами в наукових роботах була показана найбільш значима зміна пулу плазмових амінокислот: лейцину, проліну, глутаміну, цистину, таурину, які прямо або опосередковано регулюють процеси формування протипухлинної відповіді, імуногенезу, онкогенезу і апоптозу [14, 15].

Метою роботи було вивчення амінокислотного обміну в сироватці крові у хворих на рак шлунка і визначення прогностично значимих показників 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.

Стан білкового обміну досліджували шляхом визначення в сироватці крові вмісту амінокислот — цистеїну, аспартату, проліну, гліцину, аланіну, валіну, цистину, метіоніну, тирозину, фенілаланіну, лейцину, ізолейцину, лізину, гістидину, орнітину, глутамату. Для визначення амінокислот використовувався метод іонообмінної хроматографії [10, 12, 13]. Загальний білок, альбумін, креатинін, сечовина визначали за допомогою набору реактивів фірм «Conе Lab» Фінляндія і «Roche» — Швейцарія на біохімічному автоматичному поліаналізаторі «Cobas mira» фірми «Хофман – Ля – Рош» — Австрія — Швейцарія.

Статистичний аналіз отриманих результатів було проведено за допомогою дисперсійного аналізу, з використанням коефіцієнта Стьюдента, кореляції та регресії [19].

Результати та їх обговорення

Результати дослідження амінокислотного обміну у сироватці крові хворих на гастроканцерогенез показали зниження вмісту глюкогенних амінокислот, які метаболізуються через піровиноградну кислоту і можуть бути джерелом для синтезу глюкози в глюконеогенезі (табл. 1). Гліцин знижувався в 1,57 разів і 2,72 рази, цистеїн в -3,46 і 7,9 разів, треонін в 1,65 і 1,9 разів, аланін в 1,4 і 2,36 разів і серин в 1,5 і 2,4 рази, відповідно при II i III стадіях РШ.

Таблиця 1

Стан глюкогенних амінокислот у хворих РШ

Показники	Група спостереження, стадія (М±m)
	Умовно-здорова(n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)
Гліцин (нмоль/л)	45,9±4,14	29,14±2,43*	16,83±1,76*
Цистеїн (нмоль/л)	4,43±0,42	1,28±0,04*	0,56±0,03*
Треонін (нмоль/л)	52,4±4,78	31,65±1,83*	27,14±1,52*
Аланін (нмоль/л)	52,7±4,65	37,24±2,16*	22,31±1,72*
Серин (нмоль/л)	36,8±4,54	24,17±1,25*	15,32±1,12*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

Проте слід зазначити, що ці амінокислоти здатні вступати в енергетичний метаболічний цикл Кребса через піруват, вміст якого був значно підвищеним р<0,05. При цьому спостерігається і суттєве зростання кінцевого метаболіту анаеробного шляху катаболізму глюкози-лактата, що свідчить про активацію гліколізу і можливе пригнічення декарбоксилюючого мітохондріального піруватдегідрогеназного комплексу, який забезпечує окислювальне декарбоксилювання пірувату і синтез ацетила~КоА і коферментної форми НАДН₂ [3].

Дослідження вмісту амінокислот установили підвищення аспартату, аспарагіну, аргініну, проліну, гістидину, глутамату і глутаміну (табл. 2). Аспартат і аспарагін здатні вступати в цикл Кребса через оксалоацетат і бути важливим джерелом глюкози. Аргінін, пролін, гістидин, глутамат, глутамін здатні перетворюватись в α-кетоглутарат, який є важливим енергетичним субстратом циклу Кребса. Із аналізу динаміки вмісту цих амінокислот слід судити про пригнічення енергетичного α-кетоглутаратдегідрогеназного комплексу, субстратом окислення якого є α-кетоглутарат, а продуктами реакції сукциніл~КоА, коферментна форма НАД·Н₂ і вуглекислий газ [3], що може указувати як на пригнічення цикла трикарбонових кислот, так і на порушення використання всіх цих амінокислот для синтетичних потрібностей.

Таблиця 2

Вміст амінокислот в плазмі крові, що метаболізуються в циклі Кребса через оксалоацетат і α-кетоглутарат у хворих на РШ.

Показники	Група спостереження, стадія (М±m)
	Умовно-здорова (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ - III стадія (n=22)
Аспартат (нмоль/л)	3,8±0,24	7,25±0,64*	8,56±0,72*
Аспарагін (нмоль/л)	10,4±1,65	18,35±1,58*	27,73±1,56*
Глутамат (нмоль/л)	16,43±2,42	28,63±1,78*	32,46±2,35*
Глутамін (нмоль/л)	211,8±10,72	276,8±9,14*	294,3±12,62*
Гістидін (нмоль/л)	8,7±1,13	16,35±1,27*	25,44±1,27*
Аргінін (нмоль/л)	26,2±3,53	37,4±2,16*	43,8±2,85*
Пролін (нмоль/л)	27,46±3,88	46,52±2,84*	52,34±3,72*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

Дослідження пулу плазменних амінокислот свідчать про можливість переключення аеробного шляху генерації синтезу АТФ на анаеробний – гліколітичний. Про це можуть свідчити підвищення в плазмі крові аспартату, аспарагіну, лактату, пірувату та зниження глюкогенних амінокислот [3]. Аналіз показав, що аспартат збільшувався в плазмі крові на 90,7% і 125,2%, аспарагін - на 76,4% і 166,6%, глутамат - на 74,2% і 97,5%, глутамін – на 30,6% і 38,95%, гістидін – на 87,93% і 192,4%, аргінін – на 42,7% і 67,17% і пролін – на 69,4% і 90,6%, відповідно при II i III стадіях розвитку пухлинного процесу. Такі амінокислоти як валін, метіонін, ізолейцин метаболізуються в пропіоніл~КоА, потім в метил-малоніл~КоА, а останній в субстрат цикла Кребса - Сукциніл~КоА, при цьому виявлено суттєве зниження цих амінокислот (табл. 3). Найбільш вірогідною причиною такої динаміки є активація процесів, зв’язаних із синтезом сукциніл~КоА, який є макроергом

Таблиця 3

Вміст амінокислот в плазмі крові хворих РШ, що метаболізуються в сукциніл~КоА

Показники	Група спостереження, стадія (M±m)
	Умовно-здорова (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)
Валін (нмоль/л)	38,4±4,17	18,62±1,37*	12,43±1,15*
Метіонін (нмоль/л)	17,26±1,35	12,43±0,98*	6,25±0,84*
Ізолейцин (нмоль/л)	14,35±1,16	8,46±0,73*	5,24±0,42*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

що приймає участь в синтезі АТФ на рівні субстратного фосфорилювання у хворих РШ. Підвищення синтезу сукциніл~КоА може бути також пов’язано з необхідністю синтезу гема, обмін якого значно підвищується в умовах розвитку канцерогенеза. Так, для синтезу сукциніл~КоА використовуються валін, метіонін, ізолейцин, вміст яких був значно зниженим в плазмі крові. Валін знижувався на 51,51% і 67,63%, метіонін – на 28,01% і 63,79%, ізолейцин – на 41,05% і 63,49%, відповідно при II i III стадіях розвитку пухлинного процесу.

Аналіз вмісту в плазмі крові кетогенних амінокислот виявив зменшення лейцину на 25,31% і 56,13%, тирозину на 46,65% і 57,69%, фенілаланіну на 49,27% і 62,40%, триптофану на 32,51% і 65,33%, лізину на 41,56% і 62,94% відповідно при II i III стадіях гастроканцерогенезу (табл. 4).

Слід відмітити, що зниження тирозину і фенілаланіну може бути пов’язано з порушеннями синтезу і обміну таких важливим біологічно

Таблиця 4

Вміст кетогенних амінокислот в плазмі хворих на ГШ

показники	Група спостереження, стадія М±m
	Умовно-здорова (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)
Лейцин (нмоль/л)	10,83±0,94	8,10±0,65*	4,86±0,53*
Тирозин (нмоль/л)	13,4±1,75	7,15±0,83*	5,67±0,48*
Фенілаланін (нмоль/л)	16,3±1,57	8,27±0,93*	6,13±0,54*
Триптофан (нмоль/л)	29,5±3,68	17,48±1,54*	10,23±1,05*
Лізин (нмоль/л)	33,62±2,74	19,65±1,73*	12,46±1,17*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

активних субстратів, як білки, гормони – тироксин, трийодтиронін, нейромедіатори – дофамін, норадреналін, адреналін, а падіння рівня триптофана з обміном серотоніна, 5-оксиіндолоцтової кислоти, гормоном мелатоніном, коферментною формою НАД⁺ і метаболізмом інших субстратів [3, 8], в тому числі використанні для синтезу кетонових тіл і як енергетичні субстрати.

Таким чином, результати виявили зниження у хворих РШ пулу плазмових амінокислот – гліцину, аланіну, лейцину, ізолейцину, лізину в порівнянні з групою умовно-здорових пацієнтів. Така динаміка амінокислот може свідчити про активацію процесів пов’язаних з використанням їх для синтетичних потреб при рості, розвитку пухлини, інвазії і її метастазуванні. Динаміка вмісту амінокислот в плазмі показує зменшення концентрації глюкогенних і кетогенних амінокислот, що може бути пов’язано з підвищенням процесів утворення кетонових тіл і активацією метаболічних процесів, що пов’язані із синтезом в глюконеогенезі глюкози із амінокислот. Ці дані підтверджувались підвищенням рівня замінних амінокислот, які здатні синтезуватися із гліцерину, оксалоацетату, пірувату, α-кетоглутарату та ін. субстратів, що слід розглядати як захисно-пристосувальну реакцію організму в умовах розвитку енергетичного голоду і тканинної гіпоксії [22].

Література

1. Аксель Е.М. Статистика рака легкого, желудка и пищевода: состояние онкологической помощи, заболеваемость и смертность / Е.М. Аксель., М.И. Давыдов, Т.И.Ушакова. –M: Вести РАМН, 2001. - № 9. - С. 61-65.

2. Бердов Б.А. Комбинированное лечение рака желудка с предоперационным и у интраоперационным облучением / Б.А. Бердов, В.Ю. Скоропад., К.В. Пахоменко [ и др.] // Практ. онкология. - 2001. - № 3. - С. 35-44.

3. Березов Т.Т. Биологическая химия./ Т.Т. Березов, Б.Ф. Коровкин. - М: Медицина, 2005. – 726 с.

4. Бондар Г.В. Рак желудка, 30 лет поиска: успехи и проблемы / Г.В. Бондарь, Ю.В. Думанский, А.Ю. Попович [и др.] // Архив клин. и эксперим. медицины. - 2000. - № 4. - С. 520-523.

5. Букин Ю.В. / Природные антиоксиданты в профилактике рака желудка. / Ю.В. Букин // Врач. - 1997. - № 5. - С. 29-32.

6. Давыдов М.И. Факторы риска лимфогенного метастазирования раннего рака желудка / М.И. Давыдов, И.Н. Туркин, А.В. Левицкий [и др.] // Материалы V съезда онкологов и радиологов СНГ. Ташкент, 2008. - С. 286

7. Двойрин В.В. // Заболеваемость и смертность от злокачественных новообразований населения России некоторых других стран СНГ в 1993 г. / Двойрин В.В., Аксель Е.М., Трапезников H.H. - М: OHЦ РАМН, 1995. - 231 С.

8. Жуков В.И. Фториды: биологическая роль и механизм действия / В.И. Жуков, О.В. Зайцева, В.И. Пивень. – Белгород: Белвитамины, 2006. - 263 с.

9. Заридзе Д.Г. // Региональные проблемы здоровья населения России / Заридзе Д.Г.; под ред. В.Д. Белякова. - М.: РАЕН, 1993. - С. 214-227

10. Зорькин А.А. Динамика свободных аминокислот и кортикостерона в тканях печени и миокарда крыс при комбинированной ожогово-лучевой травме/А.А. Зорькин, Б.М. Курцев, А.П. Довганский // Метаболические процессы при некоторых экстремальных состояниях. – Кишинев. – 1985. – С. 3-24.

11. Исмаилов А.М. Сравнительный анализ результатов комбинированного и хирургического лечения рака дистального отдела желудка / А.М. Исмаилов, В.Ю. Скоропад, Б.A. Бердов [и др.] // Вопросы онкологии. - 2006. - Т. 52, № 6. - С.633-637.

12. Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика / Камышников В.С. – Минск. – 2003. – Т. 1. – С. 409-412.

13. Камышников В.С. Клинико-биохимическая лабораторная диагностика / Камышников В.С. – Минск. – 2003. – Т. 2. – С. 307-309.

14. Нерод С.И. Перстневидноклеточный рак желудка: клинико-морфологические аспекты, результаты хирургического лечения и прогноз / С.И. Нерод, A.A. Клименков, И.Х. Стилиди [и др.] // Вопр. онкол. - 2006. - № 3 . - С. 294-300.

15. Попович А.Ю. Рак желудка сегодня: Профилактика, диагностика, лечение / А.Ю. Попович, В.Г. Бондарь, А.И. Заика // Международный медицинский журнал. - 2002. - № 4. - С. 118-123.

16. Региональные проблемы здоровья населения России / [Д.Г. Заридзе, А. Марочко, Т.Х. Басиева, В.А. Кустов]; под ред. В.Д.Белякова. - М: РАЕН, 1993. - С. 227-236.

17. Скоропад В.Ю. Неоадьювантная лучевая, химиолучевая и химиотерапия С местнораспространенного рака желудка / В.Ю. Скоропад, Б.А. Бердов // Вопр. онкологии. - 2006. - Т.52, № 1. - С. 15-24.

18. Скоропад В.Ю., Сравнительный анализ отдаленных результатов комбинированного и хирургического лечения рака желудка / В.Ю. Скоропад, Б.А. Бердов, Ю.С. Мардынский [и др.] // Вопр. онкологии. - 2007. - Т. 53, № 4. - С. 427-435.

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

20. Туркин И.Н. Факторы риска парааортального метастазирования при раке желудка / И.Н. Туркин., М.И. Давыдов, И.С. Стилиди [и др.] // Мат. III съезда онкологов и радиологов СНГ. Минск , 2004 - Ч. 2. - С. 174.

21. Чиссов В.И. Состояние онкологической помощи населению России в 2004 г. /под ред. В.И. Чиссова, В.В. Старинского, Г.В. Петрова. - М.: 2005. – 21с.

22. Nefyodov L.I. Amino acids and their derivatives in tumour tissue from patients with breast cancer treated with Ukrain / L.I. Nefyodov [et al.] // Drugs Exptl. Clin. Res. - 1996. - Vol. 22. № 6. - P. 87 - 90.

23. Parkin D.M., Muir C.S., Whelan S.L., Gao Y.T., Ferlay J., Powell J.,// Cancer Incidence in Five Continents. Vol. 6. Lyon, France: IARC Scientific Publication, 1992. - № 120. - P. 921.

24. Zaridze D.G. Cancer incidence in the native peoples of far eastern Siberia./ D.G. Zaridze, A. Marochko, T. Basieva, S.W. Duffy / Int J Cancer. – 1993. – Vol. 54. – P. 889-894.