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

Харківський національний медичний університет

Харківська медична академія післядипломної освіти

 

Оцінка стану метаболічних моніторингових показників обміну речовин та енергії при раку шлунка ї їх диагностичне значення

 

Вступ

Рак шлунка (РШ) займає провідне місце серед злоякісних новоутворень. Частіше зустрічається захворювання в чоловіків у віці від 40 до 70 років, проте і серед жінок спостерігається стійка тенденція до зростання цієї патології. До найбільш відомих факторів ризику розвитку гастроканцерогенезу відносяться: хронічний атрофічний гастрит, вживання великої кількості жирної і соленої страви, алкоголю, паління, радіаційний фактор, високий вміст в грунті, воді, харчових нутрієнтах нітратів – попередників канцерогенних N-нітрозосполук, які утворюються в шлунку, генетична спадковість, а також наявність доброякісних новоутворень шлунка, виразкова хвороба, перенесені операції на органах черевної порожнини, незадовільний стан оточуючого і навколишнього середовища і ін [1, 2, 3]. Проблема раньої діагностики, прогнозування перебігу хвороби залишається не достатньо вивченню. На теперішній час активно розробляються і впроваджуються в клінічну практику додаткові біохімічні, молекулярно-генетичні, імунологічні маркери, які дозволяють отримати донозологічну діагностику передракових метаболічних станів, характеристику агресивності пухлинного процесу, забезпечити індивідуальний прогноз клінічного перебігу заворювання. 

         Багато вчених відмічають, що одним із ведучих патогенетичних чинників формування гастроканцерогенезу є порушення взаємодії між інтегративними системами, які забезпечують гомеостаз, метаболічним обміном і системами міжклітинних комунікативних зв'язків, що призводить до втрати контролю над процесами диференціювання, проліферації і росту клітин [4, 5].

Мета роботи передбачувала вивчення структурно-метаболічних процесів у хворих РШ з використанням моніторингових маркерних показників різних видів обміну речовин на органному і організменному рівнях та визначення критеріально-значущих показників діагностики РШ.

Матеріали та методи дослідження

 В роботі клінічному обстеженню підлягало 61 пацієнтів хворих на аденокарциному шлунка у віці від 43 до 68 років, що знаходились на лікуванні в обласному онкологіному центрі м. Харкова. Клінічними, лабораторно-інструментальними і гістоморфологічними методами у 19 пацієнтів (11 чол. і 8 жін.) установлена ІІ стадія, у 22 хворих (13 чол. і 9 жін.) третя стадія і у 20 хворих (9 чол. і 11 жін.) четверта стадія гастроканцерогенезу. Група порівняння була представлена умовно-здоровими пацієнтами у віці від 40 до 65 років (8 чол. і 6 жін.). Всі дослідження виконувались у перші сутки після госпіталізації хворих до проведення патогенетичної терапії.

Програма дослідження передбачала дослідження в крові активності маркерних органо-специфічних ферментів: аспарагінової (АсТ) і аланінової  (АлТ) амінотрансферази, лужної фасфатази (ЛФ), лактатдегідрогенази (ЛДГ), гама-глатаматтранспептидази (γ-ГТП), креатинфосфокінази (КФК), серцевої фракції креатинфосфокінази (КФК-МВ), каталази і вмісту загального білірубіну, глюкози, сечовини, креатиніну, загального білку, альбумінів, ліпідів, холестерину, триацилгліцеринів, сульфгідрильних груп (SН-гр), відновленого глутатіону (Г-SН), каталази, лейцинамінопептидази (ЛАП). Дослідження виконувались з використанням наборів реагентів фірми «Cone Lab»- Фінляндія та «Roche» - Швеція 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 [6].

Результати дослідженні та їх обговорення 

Вивчення активності маркерних органоспецифічних ферментів у хворих на РШ виявило у порівнянні з групою умовно-здорових пацієнтів підвищення при усіх стадіях канцерогенезу, активності аспарагінової і аланінової амінотрансфераз, гама-глутаматтранспептидази, лужної фосфатази, креатинфосфокінази, серцевої креатинфосфокінази, лактатдегідрогенази  і лейцинамінопептидази (табл. 1).

Таблиця 1

Стан маркерних органоспецифічних ферментів у хворих на рак шлунка в залежності від стадії розвитку пухлинного процесу.

Показники

(пкг/мл)

Група спостереження, стадія M±m

Умовно- здорові (n=16)

РШ – І стадії

(n=18)

 

РШ – II стадії

(n=19)

РШ – III стадії

(n=22)

 

РШ – IV стадії (n=20)

АсТ (U/l)

19,2±3,15

38,6±2,53*

47,2±3,74*

65,23±3,8*

84,7±2,53*

АлТ (U/l)

21,4±2,73

36,4±3,85*

42,70±4,86*

57,34±6,20*

80,14±1,87*

Γ-ГТП (U/l)

28,6±4,52

44,9±3,75*

62,14±4,73*

76,25±5,6*

81,35±4,3*

ЛФ (U/l)

124,8±9,35

184,3±10,6*

210,5±9,7*

246,8±12,4*

278,4±33,7*

КФК (моль/л)

117,3±8,64

159,4±7,2*

172,3±10,4*

205,7±9,8*

245,6±12,8*

КФК-МВ (мкмоль/л)

7,6±1,07

12,5±0,84*

14,6±1,22*

17,8±1,18*

19,7±1,4*

ЛДГ (U/l)

143,7±12,6

285,3±15,6*

315,4±21,5*

386,4±30,7*

440,8±23,6*

Каталаза крові (мккатал/л)

12,5±1,32

17,52±1,46*

18,3±1,65*

7,10±0,64*

3,7±0,46*

ЛАП (нмоль/хв·л)

47,26±3,68

64,13±5,10*

75,20±4,7*

83,62±5,6*

93,6±4,7*

SН-групи (ммоль/л)

14,28±1,25

15,7±1,38

16,10±1,42

18,65±1,74*

28,36±2,1*

Глутатіон-відновлений Г-SН(моль/л)

2,27±0,28

1,52±0,23*

1,36±0,18*

1,17±0,12*

0,76±0,05*

Примітка: * різниця вірогідна р<0,05

Підвищення активності цих ферментів мало тісний зв'язок із стадією розвитку патологічного процесу. Каталаза була підвищена у хворих при І і ІІ стадіях і знижена при ІІІ і особливо ІV стадії захворювання. Вільні сульфгідрильні групи, які забезпечують високу каталітичну активність багатьох ферментів, метаболічних процесів і циклів були підвищені у крові при ІІІ і особливо при ІV стадіях захворювання, а відновлений глутатіон знижувався при ІІ, ІІІ і ІV стадіях раку шлунка. Підвищення активності ферментів в крові (АсТ, АлТ, ЛДГ, γ-ГТП, ЛФ, КФК і КФК-МВ, ЛАП) вказує на структурно-метаболічну дисфункцію обміну речовин в печінці, серці і інших внутрішніх органах і тканинах. На початкових стадіях гастроканцерогенезу при І і ІІ стадіях розвитку пухлини спостерігалось підвищення активності каталази, тоді як при ІІІ і ІV стадіях її активність була значно пригнічена, що вказує на порушення окислювально-відновлювальних процесів в організмі хворих і пригнічення системи антиоксидантного захисту. Ці дані добре поєднані із вмістом в крові відновленого глутатіону, який у ці терміни також суттєво знижувався, що дає підстави судити про пригнічення системи антиоксидантного захисту.

Зростання вмісту в крові вільних сульфгідрильних груп може бути пов'язано з підвищенням катаболічних процесів і пригніченням відновлювальних синтезів. Проте, слід відмітити підвищення активності ЛДГ, що слід розглядати, як захисно-пристосувальну реакцію організму, яка виникає в умовах тканинної гіпоксиї і енергетичного голоду, у хворих при гастроканцерогенезі та перемиканні енергетичних процесів на анаеробний тип дихання. Аналіз динаміки активності ферментів, їх органоспецифічної, топографічної і структурно-метаболічної ролі дозволяє судити про напруження і втягування в патологічний процес всіх внутрішніх органів, систем і функцій організму при розвитку гастроканцерогенезу. Поява в крові і сироватці крові мембрано-структурованих ферментів в більш високих рівнях може свідчити і вказувати на розвиток мембранної патології, при якій формується дисфункція ядерно-цитоплазматичної взаємодії, що веде до порушення внутрішньоклітинного метаболізму і процесів біоенергетики, які лежать в основі метаболічної дисфункції пухлинних клітин і може бути одним із ланцюгів розвитку гастроканцерогенезу. Розвиток мембранної патології, пригнічення біоенергетичних процесів, порушення внутрішньоклітинного метаболізму ведуть до зриву захисно-пристосувальних механізмів забезпечення гомеостатичної функції організму. Дослідження показують на зміну метаболічного профілю при формуванні онкологічної патології, що створює умови на перепрограмування біоенергетичного стану клітини із аеробного на анаеробний тип дихання.

         Вивчення основних моніторингових метаболітів обміну вуглеводів, ліпідів, білків у хворих на рак шлунка, виявило порушення динаміки вмісту в сироватці крові сечовини, сечової кислоти, креатиніну, загального білку, альбуміну, холестерину, триацилгліцеринів (табл. 2). Дослідження показали, що рівень глюкози у хворих на РШ невірогідно знижувався при І, ІІ, ІІІ

Таблиця 2

Стан основиних моніторингових метаболітів обміну білків, жирів та вуглеводів у хворих на РШ

Показники

(пкг/мл)

Група спостереження, стадія M±m

Умовно- здорові (n=16)

РШ – І стадії

(n=18)

РШ – II стадії

(n=19)

РШ – III стадії

(n=22)

РШ – IV стадії (n=20)

Глюкоза (ммоль/л)

4,3±0,57

4,0±0,46

3,9±0,58

3,5±0,44

3,2±0,26*

Сечовина (ммоль/л)

6,3±0,65

5,7±0,42

5,4±0,60

4,3±0,57*

3,7±0,38*

Креатинин (мкмоль/л)

75,4±5,3

58,62±3,56*

49,84±4,3*

47,5±3,8*

43,4±4,7*

Загальний білок (г/л)

74,6±6,4

61,2±5,7*

54,2±4,13*

49,68±2,19*

44,8±5,6*

Альбумін (г/л)

47,6±3,2

35,4±2,7*

32,15±2,8*

28,4±1,6*

27,2±2,9*

Холестерин (ммоль/л)

4,5±0,23

3,6±0,21*

2,5±0,34*

2,37±0,32*

2,2±0,25*

ТАГ (ммоль/л)

1,8±0,24

1,84±0,17

2,10±0,29

2,44±0,23*

2,85±0,22*

Сечова кислота (мкмоль/мл)

180,6±9,8

197,42±8,5

200,3±12,6

243,5±10,8*

280,7±12,4*

Примітка: * різниця вірогдна р<0,05

 

стадіях пухлинного процесу і знаходився на межі нижнього фізіологічного рівня. При ІV стадії пухлинного процесу рівень глюкози також знижувався і був достовірно нижчим, аніж у групи умовно-здорових пацієнтів. Незначні порушення динаміки глюкози свідчать про глибоку дисфункцію вуглеводного обміну, що було доказано і багатьма дослідниками. Сечовина також знижувалась у хворих на РШ і в більшості випадків знаходилась на межі нижнього фізіологічного рівня, проте вірогідне зниження сечовини спостерігається при ІІІ і ІV стадіях канцерогенезу. Відомо, що синтез сечовини здійснюється в мітохондріях гепатоцитів і представляє собою енергозалежний процес на який витрачається три молекули АТФ. Зниження вмісту сечовини в сироватці крові дає можливість судити про дисфункцію печінки і біоенергетичних процесів з якими поєднано синтез сечовини. Креатинін був вірогідно знижений при всіх стадіях розвитку пухлини і в найбільшій мірі при ІV стадії розвитку пухлини. Аналіз синтезу і розпаду креатину дає підставу судити про порушення функції тонкого кишечнику, нирок, підшлункової залози і печінки, а також біоенергетичних процесів у хворих на рак шлунку. Так, креатинін знижувався на – 22.29%, 33.90%, 37.01% і 42.44%, відповідно при І, ІІ, ІІІ і ІV стадіях розвитку пухлини. Оцінка загального вмісту білку і альбумінів у сироватці крові виявила зниження цих показників: загального білку на – 18%, 27.35%, 34.41% і 40%; альбуміну на – 23.69%, 32.46%, 40.34% і 42.86%, відповідно при І, ІІ, ІІІ і ІV стадіях пухлинного процесу. Холестерин знижувався в крові на – 20%, 44.44%, 47.34% і 51.12%, відповідно при І, ІІ, ІІІ і ІV стадіях пухлинного росту. Триацилгліцероли і сечова кислота підвищувались в крові тільки при ІІІ і ІV стадіях захворювання, що може свідчити про порушення функції печінки, нирок, підшлункової залози і пуринового обміну. Так, ТАГ підвищувались на – 35.5% і 58.3%, сечова кислота на – 34.82% і 55.42%, відповідно при ІІІ і ІV стадіях розвитку РШ.

         Таким, чином дослідження виявили значні порушення вуглеводного, білкового, ліпідного, нуклеїнового обміну на фоні розвитку мембранної патології і пригнічення процесів біоенергетики. Результати дослідження метаболічних процесів з використанням маркерних моніторингових показників виявили у хворих на РШ поліорганні порушення в основі яких лежить вільнорадикальна мембранна патологія. Ведучими ланцюгами якої є дисфункція внутрішньоклітинного метаболізму, гальмування біоенергетичних процесів і відновлювальних синтезів, порушення ядерно-цитоплазматичних взаємовідносин, розвиток тканинної гіпоксії та активація катаболічних процесів. Наявність вільнорадикальної, мембранної патології у хворих на рак шлунка підтверджувалась зміною кількісних і якісних показників, що характеризують структурно-метаболічні і фізико-хімічні властивості мембран. Аналіз показує, що рак шлунка супроводжується порушеннями коопреативної взаємодії інтегративних систем контролю гомеостатичної функції організму, усіх видів обміну речовин і енергії (білкового, вуглеводного, ліпідного, мінерального, нуклеїнового), пригніченням біоенергетичних процесів і дисфункцією метаболічних процесів в різних органах і тканинах (печінка, підшлункова залоза, нирки, серце, щитоподібна залоза, гіпофіз, гіпоталамус, епіфіз, ШКТ, система кровотворення і ін.), етіологічним фактором яких є вільнорадикальна патологія.

Література:

1. Рак в Украине, 2009-2010. Заболеваемость, смертность, показатели деятельности онкологической службы. – Бюл. Национального канцер-реестра Украины. – К.: 2011. – №2. – 108 с.

2. Hornberg J.J. Cancer: A systems biology disease. / J.J. Hornberg, F.J. Brugemann, H.V. Westerhoff, J. Lankela // Bio Centrum. – 2005. – P. 1-10.

3. O’Shea J.J. JAKs and STATs in Immunity, Immunodeficiency, and Cancer / J.J. O’Shea, M.M. Holland, L.M. Straud // N Engl J Med. – 2013. - № 368. – P. 161-170.

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

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

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