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

Харківський національний медичний університет

Харківська медична академія післядипломної освіти

ОСОБЛИВОСТІ БІЛКОВОГО ОБМІНУ ПРИ ЗАХВОРЮВАННІ НА ГАСТРОКАНЦЕРОГЕНЕЗ

На сьогоднішній день, процеси, що пов’язані з механізмами інвазії і метастазування пухлинних клітин, вже відомі. До них відносяться адгезія і міжклітинна взаємодія, протеолітична активність і рухливість пухлинних клітин, а також неоангіогенез. Аналіз показує, що незалежно від етіологічних факторів, основна роль в патогенезі формування канцерогенезу раку шлунка (РШ) належить вільнорадикальній-мембранній патології, ведуче значення в розвитку якої приймають нервова, ендокринна та імунна системи. Не дивлячись на фундаментальність досліджень присвячених РШ, багато аспектів цього захворювання залишаються недостатньо вивченими. 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 рости 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 корекції злоякісних захворювань. 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 [2]. Деякими авторами в наукових роботах була показана найбільш значима зміна пулу плазмових амінокислот: лейцину, проліну, глутаміну, цистеїну, таурину, які прямо або опосередковано регулюють процеси формування протипухлинної відповіді, імуногенезу, онкогенезу і апоптозу [8, 9]. Поряд з тим, високий вміст в крові амінокислот може свідчити і про перевершення катаболічних процесів над анаболічними, тоді як зниження концентраціі амінокислот може вказувати на активацію протеосинтезу. Розвиток патологічних змін, деструктивних явищ, у багатьох випадках характеризується дисбалансом амінокислот в організмі і віддзеркалює глибокі порушення міжуточного обміну [15, 16]. Підвищення пулу плазменних вільних амінокислот пояснюється багатьма авторами підвищенням катаболічних процесів в тканинах і є пристосувальною реакцією при різних патологічних станах, спрямованою на підтримку гомеостатичної функції організму [11, 12]. На їх думку зростання пулу вільних протеїногенних плазменних амінокислот в наслідок активації розпаду білків, сприяє спрямованому протеосинтезу ряду клітинних структур і інших потреб організму [14, 12].

Метою даної роботи було вивчення стану білкового обміну, його метаболітів у хворих РШ, а також обґрунтування прогностичних критеріїв інвазії і метастазування пухлин.

Матеріали та методи дослідження.

Клінічні спостереження проводилися з 1990 по 2012 роки на базі Харківського обласного онкологічного центру. Всього було досліджено на білковий обмін 61 пацієнт (33 чоловіків та 28 жінок) віком від 51 до 65 років хворих на рак шлунка. Група порівняння 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 загального білку, альбуміну, продуктів азотистого обміну — креатиніну, сечовини, аміаку; амінокислот – орнітину, аргініну, білків гострої фази — гаптоглобіну, церулоплазміну; деяких метаболітів обміну цистеїнової амінокислоти — таурину; лактату та пірувату.

Для визначення амінокислот використовувався метод іонообмінної хроматографії [5, 6, 7]. Лактат визначали колориметричним методом з n-оксидифенілом, а піруват – манометричним методом [10]. Загальний білок, альбумін, креатинін, сечовину визначали за допомогою набору реактивів фірм «Conе Lab» Фінляндія і «Roche» - Швейцарія на біохімічному автоматичному поліаналізаторі «Cobas mira» фірми «Хофман -Ля - Рош» - Австрія - Швейцарія. Нейромедіаторна амінокислота - гама-аміномасляна кислота (ГАМК) вивчалася по E.Cormana, G.Trolin - 1980 [17].

Статистичний аналіз отриманих результатів було проведено за допомогою дисперсійного аналізу, з використанням коефіцієнта Стьюдента, кореляції та регресії [13].

Результати та їх обговорення

Аналіз метаболітів обміну амінокислот показав порушення вмісту в сироватці крові орнітину, оксипроліну, цистатіоніну, таурину, ГАМК, лактату і пірувату (табл. 1). Так, спостерігалось зниження орнітину на 43,07% і 58,51%, цистатіоніну – на 43,06% і 59,79%, таурину – на 76,19% і 53,18%, ГАМК – на 26,14% і 56,33% на фоні підвищення оксипроліну на 91,4% і 141,6%, лактату – на 113,07% і 254,9%, пірувату – на 130,49% і 172,04%, відповідно при II i III стадіях розвитку пухлинного процесу. Значні порушення пулу глюкогенних амінокислот: серину, гліцину, треоніну, аланіну, цистеїну, вступаючих в окислювальний енергетичний цикл Кребса, через піруват і ацетил~КоА, а також кетогенних амінокислот: лізину, лейцину, ізолейцину, фенілаланіну, триптофану, які вступають в цикл Кребса, через ацетоацетил~КоА, можуть свідчити на фоні активації глюконеогенезу і підвищення лактату і пірувату про розвиток тканинної гіпоксії, енергетичного голоду, накопичення кетонових тіл, інгібування активності цикла Кребса, тканинного дихання і окислювального фосфорилювання, які супроводжують пухлинний процес у хворих гастроканцерогенезом. Дослідження вказують, що при РШ пригнічені шляхи

Таблиця 1

Вміст метаболітів обміну амінокислот в сироватці хворих РШ

Показники	Група спостереження, стадія (M±m)
	Умовно-здорова (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)
Аргінін (нмоль/л)	26,2±3,53	37,4±2,16*	43,8±2,85*
Орнітин (нмоль/л)	12,7±2,23	7,23±0,84*	5,27±0,46*
Оксипролін (нмоль/л)	14,8±1,16	28,33±1,56*	35,76±2,54*
Цистатіонін (нмоль/л)	18,3±2,07	10,42±1,15*	7,36±0,84*
Таурин (нмоль/л)	23,6±2,52	17,42±1,35*	11,05±1,23*
ГАМК (мкмоль/л)	42,7±3,73	31,54±2,17*	18,65±1,48*
Лактат (мкмоль/л)	1,53±0,12	3,26±0,28*	5,43±0,64*
Піруват (мкмоль/л)	67,82±9,5	156,32±9,9*	184,5±12,7*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

вступу амінокислот в цикл трикарбонових кислот через α-кетоглутарат і оксалоацетат. Дослідження амінокислот, що приймають участь в циклі сечовиноутворення виявило підвищення концентрації аргініну на 42,7% і 67,17% і зниження, орнітину на 43,7% і 58,5% відповідно при II i III стадії розвитку раку шлунка. При цьому синтез сечовини, пригнічувався на 32,03% і 42,28%, відповідно при II i III стадіях (табл. 2), а аміак підвищувався на 62,58% і 93,18%. Відомо, що синтез сечовини здійснюється в гепатоцитах печінки і безпосередньо в мітохондріях. Цей процес являється енергозалежним і потребує використання 3 молекул АТФ [1]. В зв’язку з цим можливо судити, що пригнічення процесів біоенергетики у хворих РШ є результатом розвитку мітохондріальної мембранної патології, що виступає одним із ведучих патогенетичних факторів зниження синтезу сечовини і накопичення токсичного продукту обміну амінокислот, біогенних амінів та ін. – аміаку. Аналіз зниження концентрації орнітину можливо пов’язано з підвищенням активності орнітиндекарбоксилази.

Таблиця 2

Стан моніторингових показників білкового і азотистого обміну у хворих РШ

Показники	Група спостереження, стадія M±m
	Умовно-здорова (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)
Загальний білок (г/л)	78,6±10,35	61,3±5,4*	50,43±4,8*
Креатинін (мкмоль/л)	69,8±7,54	48,7±4,2*	42,7±3,5*
Сечовина (мкмоль/л)	5,37±0,83	3,65±0,38*	3,1±0,43*
Альбумін (г/л)	49,6±7,32	37,42±3,2*	32,15±2,79*
Аміак (нмоль/л)	17,32±2,44	28,16±1,76*	33,46±1,85*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

Дослідження стану моніторингових показників азотистого і білкового обміну (табл. 2) виявили зменшення загального білку в сироватці крові на 22,01% і 35,84%, креатиніну – на 30,23% і 38,83%, альбуміну – на 24,56% і 35,19% відповідно при II i III стадіях розвитку РШ, що також може свідчити про порушення енергетичного обміну та зниження білоксинтетичної функції печінки. Дослідження пулу плазмових амінокислот, продуктів їх обміну і метаболітів азотистого обміну свідчать про порушення всіх шляхів обміну амінокислот і білків, які протікають на фоні пригнічення процесів біоенергетики та відновлювальних синтезів. В плазмі крові установлено підвищення рівнів аспартату і глутамату та їх амідів – аспарагіну і глутаміну, що може бути важливим механізмом активації процесів знешкодження і утилізації аміаку видільною системою нирок у вигляді амонійних солей [1]. Динаміка таких медіаторних амінокислот як ГАМК, гліцину, таурину, аспартату, глутамату, які забезпечують рівновагу гальмівних і збуджувальних процесів в організмі та здійснюють формування адаптаційно-пристосувальних механізмів суттєво була порушена у хворих на РШ. Метаболічно поєднані гальмівні (ГАМК, таурин, гліцин) і збуджувальні (глутамат, аспартат) нейромедіаторні системи відіграють важливу роль в енергетичному, вуглеводному і амінокислотному обміні в головному мозку, периферичних органах і тканинах. Будучи нейротрансмітерами, вони несуть різне функціональне навантаження в ЦНС: з ГАМК – ергічними впливами пов’язані ефекти гальмування, з глутаматергічними – збудження, що забезпечує урівноважування організму і його адаптацію в процесі життєдіяльності до мінливих умов навколишнього середовища [3]. Дослідження виявили зниження ГАМК, таурину і підвищення в плазмі крові глутамату і аспартату. Оскільки глутамат і ГАМК зв’язані між собою як поєднана метаболічна система, то відношення коефіцієнта ГАМК/глутамат у групі умовно-здорових пацієнтів складало 2,59, тоді як у хворих РШ цей показник був рівним 1,1 і 0,57 відповідно при II i III стадіях розвитку пухлинного процесу, що свідчить про переважання процесів збудження над гальмуванням у хворих РШ і характеризує стан значної напруги адаптаційно-пристосувальних механізмів забезпечення гомеостатичної функції організму. Вивчення динаміки таких амінокислот як аспартату, глутамату, аспарагіну, глутаміну виявило підвищення рівнів дикарбонових амінокислот і зниження рівнів їх амідів у хворих РШ, що може бути поєднано з порушеннями процесів трансамінування, окислювального трансдезамінування, синтезу сечовини, знешкодження аміаку. Дослідження азотистого обміну виявили зниження креатиніну, сечовини, загального білку, альбумінів і підвищення аміаку, що свідчить про пригнічення синтетичних і біоенергетичних процесів на фоні токсифікації організму. Ці дані узгоджуються з динамікою гострофазових білків гаптоглобіном і церулоплазміном. Рівень цих білків в сироватці крові підвищувався більш ніж у 2 рази практично при усіх стадіях раку шлунка (табл. 3).

Таблиця 3

Вміст гострофазових білків в сироватці крові хворих РШ

Показники	Група спостереження, стадія M±m
	Умовно-здорові (n=14)	РШ – II стадія (n=19)	РШ – III стадія (n=22)	РШ – IV стадія (n=20)
Гаптоглобін (г/л)	0,73±0,18	1,28±0,14*	1,97±0,20*	2,34±0,27*
Церулоплазмін (мг/л)	423,65±45,83	724,3±37,5*	920,4±41,6*	1057,4±62,3*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

Так, гаптоглобін підвищувався в сироватці крові на 220,5%; 169,8% і 75,3%, церулоплазмін – на 149,5%; 117,25% і 70,9%, відповідно при IV, III i II стадіях пухлини. Гаптоглобін підвищувався в 1,75 разів, 2,69 і 3,2 разів, а церулоплазмін в 1,7; 2,17 і 2,4 разів, відповідно при II, III i IV стадіях розвитку пухлини.

Таким чином, ці дані свідчать, що гастроканцерогенез супроводжується запальними процесами, напругою функції печінки і активацією захисно-пристосувальних механізмів на фоні пригнічення системи антирадикального і антиперекисного захисту [3, 4]. Дослідження білкового обміну виявило суттєві зміни динаміки таких амінокислот як цистеїну, аланіну, серину, гістидину, аспартату, глутамату, проліну, оксипроліну, валіну, метіоніну, ізолейцину і білків гострої фази - церулоплазміну і гаптоглобіну. Результати вивчення білкового обміну виявили значні порушення пулу вільних плазмових амінокислот, які дозволяють судити про розвиток дисметаболічних процесів, пригнічення біоенергетики, підвищення тканинної гіпоксії на фоні зниження дихання, окислювального фосфорилювання і синтезу АТФ. Динаміка плазмових амінокислот є прогностичним показником, що характеризує напрямок метаболічних процесів і ступінь тяжкості захворювання, що є важливим діагностичним критерієм при диференційованому підході до обґрунтування патогенетичної терапії і об’єму хірургічного втручання на фоні здійснення метаболічної корекції фонду плазмових амінокислот, проведення дезінтоксикаційних заходів та антиоксидантного захисту хворих РШ. Амінокислотний спектр плазмових амінокислот виступає своєрідним маркером пухлинного процесу, цього неконтрольованого росту, інвазії, метастазування і ранніх рецидивів. Реакції трансамінування, дезамінування, декарбоксилювання і азотистого обміну взагалі визначають активність і характер процесів злоякісного росту, при якому посилений синтез замінних амінокислот і в більшій мірі глюкогенних, які виступають важливими енергетичними субстратами для пухлинного росту. Нормалізація амінокислотного фонду в організмі пухлиноносія може бути одним із вірогідних критеріїв ефективності застосованої патогенетичної терапії.

Література

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

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

3. Жуков В.И. Детергенты - модуляторы радиомимических эффектов / В.И. Жуков, В.В. Мясоедов, Ю.И. Козин [и др.] // Белгород. Белвитамины. 2000. - 375 с.

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

5. 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.

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

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

8. 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.

9. 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.

10. Северин С.Е. Практикум по биохимии /С.Е. Северин, Г.А.Соловьева. - Москва: Изд Московского государственного университета. – 1989. – 26-33 с.

11. Скоропад В.Ю. Рак тела желудка: сравнительный анализ результатов хирургического и комбинированного лечения / В.Ю. Скоропад, Б.А. Бердов., Г.А. Хичева // Вопр.онкологии. - 2004. - Т. 50, № 1. - С. 86-90.

12. Скоропад В.Ю. Ранний рак желудка (pTi): факторы прогноза, закономерности лимфогенного метастазирования, результаты хирургического лечения / В.Ю. Скоропад, Б.А. Бердов // Материалы IX рос. Онкологического конгресса. - М., 2005. - С. 38-41.

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

14. 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.

15. Щепотин И.Б. Рак желудка: Практическое руководство по профилактике, диагностике и лечению / И.Б. Щепотин, С.Р. Аванс. - К.: Книга Плюс, 2000. - 227 с.

16. Щепотин И.Б. Современные подходы к профилактике, диагностике и лечению рака желудка / И.Б. Щепотин // Онкология. - 2002. - Т. 4, № 2. - С. 151-154.

27. Cormana E. Purification of GABA on small colunus of Dowex 50w combination with a method for separation of biogenic amines / Cormana E., Vomes C., Trolin V. // Acta pharm. toxic. – 1980. – N46. – P. 235-240