https://doi.org/10.23648/UMBJ.2017.27.7082

УДК 612.111:616-006

 

К ВОПРОСУ О МЕХАНИЗМАХ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ОКСИДАТИВНОГО СТРЕССА В ЭРИТРОЦИТАХ ОРГАНИЗМА-ОПУХОЛЕНОСИТЕЛЯ

Т.П. Генинг1, А.Ю. Федотова1, Д.Р. Долгова1, Т.В. Абакумова1, И.И. Антонеева1, О.С. Воронова2

1ФГБОУ ВО «Ульяновский государственный университет», г. Ульяновск, Россия;

2ФГБОУ ВО «Ульяновский институт гражданской авиации им. главного маршала авиации Б.П. Бугаева», г. Ульяновск, Россия

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

Считается установленным факт, что развитие неоплазмы в организме сопровождается активацией перекисного окисления липидов и изменением активности ферментативного звена в эритроцитах циркулирующей крови. Развитие окислительного стресса рассматривается как накопление в эритроцитах промежуточных продуктов в результате действия опухоли на организм. Таким образом, активация свободнорадикального окисления является типовым эфферентным звеном в реализации системного действия опухоли на организм. Единого мнения относительно активности ферментов антиоксидантной системы и их роли в развитии окислительного стресса в динамике развития неоплазмы не наблюдается.

Цель – оценить роль ферментативного звена антиоксидантной системы и системы глутатиона в возникновении окислительного стресса в эритроцитах крыс с перевиваемой асцитной опухолью яичников.

Материалы и методы. Работа выполнена на эритроцитах беспородных белых крыс с перевиваемой асцитной опухолью яичников в стационарную и терминальную фазы роста опухоли. В гемолизате эритроцитов определяли биохимически уровень малонового диальдегида, диеновых конъюгатов, кетодиенов, шиффовых оснований, активность глутатионредуктазы, глутатион-S-трансферазы, глутатионпероксидазы, уровень восстановленного и окисленного глутатиона.

Результаты. Установлено значимое по сравнению с контролем повышение уровней малонового диальдегида и диеновых конъюгатов, а также активности супероксиддисмутазы, каталазы и глутатион-S-трансферазы. Активность глутатионпероксидазы, уровень восстановленного глутатиона и отношение восстановленного и окисленного глутатиона были снижены.

Заключение. Полученные данные позволяют предполагать истощение пула восстановленного глутатиона в эритроцитах крыс-опухоленосителей в результате снижения его образования и повышения активности глутатион-S-трансферазы на фоне усиления перекисного окисления липидов.

Ключевые слова: эритроциты, перекисное окисление, антиоксидантная система.

 

Литература

  1. Крыжановский Г.Н. Дизрегуляционная патология. М.; 2002. 632.
  2. Liu F., Mizukami H., Sarnaik S., Ostafin A. Calcium-dependent human erythrocyte cytoskeleton stability analysis through atomic force microscopy. J. Struct. Biol. 2005; 150 (2): 200–210.
  3. Чеснокова Н.П., Моррисон В.В., Понукалина Е.В. О роли активации свободнорадикального окисления в структурной и функциональной дезорганизации биосистем в условиях патологии. Успехи современного естествознания. 2008; 3: 25–34.
  4. Чеснокова Н.П., Барсуков В.Ю., Зяблов Е.В. Закономерности активации свободнорадикального окисления и изменений показателей клеточного состава периферической крови при фолликулярной форме рака щитовидной железы. Научные труды SWorld. 2010; 1: 86–87.
  5. Чеснокова Н.П., Барсуков В.Ю., Злобнова О.А. Закономерности изменений гормонального баланса в динамике опухолевой прогрессии у больных раком молочной железы. Успехи современного естествознания. 2011; 4: 47–54.
  6. Шарипов Ф.К., Беленков Ю.О., Киреев Г.В. Динамика свободнорадикального окисления в ткани штамма саркома-45 как показатель взаимодействия опухоли и организма. Вопросы онкологии. 2005; 2: 227–229.
  7. Агабеков А.И., Барсуков В.Ю., Чеснокова Н.П. О роли активации процессов липопероксидации и недостаточности антирадикальной защиты крови в патогенезе рака ободочной кишки. Современный взгляд на будущее науки. Международная научно-практическая конференция. Уфа: Научный центр «АЭТЕРНА»; 2014: 44–47.
  8. Manoharan S., Klanjiappan K., Kayalvizi M.. Bio Lett. 2004; 9 (4A): 699–707.
  9. Чеснокова Н.П., Барсуков В.Ю., Понукалина Е.В., Агабеков А.И. Закономерности изменений процессов свободнорадикальной дестабилизации биологических мембран при аденокарциноме восходящего отдела ободочной кишки, их роль в развитии опухолевой прогрессии. Фундаментальные исследования. 2015; 1: 164–168.
  10. Polat M.F., Taysi S., Gul M., Cikman O., Yilmaz I., Bakan E., Erdogan F. Oxidant/antioxidant status in blood of patients with malignant breast tumor and benign breast disease. CellBiochem. Funct. 2002; 20 (4): 327.
  11. Волчегорский В.А., Налимов А.Г., Яровинский Б.Г. Сопоставление различных подходов к определению продуктов перекисного окисления липидов в гептан-изопропаноловых экстрактах крови. Вопросы медицинской химии. 1989; 1: 127–131.
  12. Андреева Л.И., Кожемякин Л.А., Кишкун А.А. Модификация метода определения перекисей липидов в тесте с тиобарбитуровой кислотой. Лабораторное дело. 1988; 11: 41–43.
  13. Nishikimi M., Appa N., Yagi K. The occurrence of superoxide anion in the reaction of reduced phenacinemethosulfate and molecular oxygen. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972; 46: 849–854.
  14. Карпищенко А.И. Медицинские лабораторные технологии и диагностика: справочник: в 2 т. Т. 2. СПб.: Интермедика; 1999. 656.
  15. Асатиани В.С. Ферментные методы анализа. М.; 1969: 607–610.
  16. Ellman G.L.Tissue sulfhydryl groups. . 1959; 82–(1): 70–77.
  17. Северин С.Е. Биологическая химия. М.; 2011. 364.
  18. Dulińska, Targosz M., Strojny W., Lekka M., Czuba P., Balwierz W., Szymoński M. Stiffness of normal and pathological erythrocytes studied by means of atomic force microscopy. J. Biochem. Biophys. Methods. 2006; 66 (1–3): 1–11.
  19. Арсланова Д.Р., Генинг Т.П. Динамическое равновесие в системе ПОЛ-Антиоксидант яичников крыс в процессе онтогенеза. Сибирский консилиум. 2007; 7: 157.
  20. Воронова О.С., Генинг Т.П., Сысолятин А.А., Светухин В.В. Влияние фемтосекундного лазерного излучения на про-антиоксидантный статус мышей с экспериментальным раком шейки матки. Ульяновский медико-биологический журнал. 2012; 3: 123–128.
  21. Dursun H., Bilici M., Uyanık A., Okcu N., Akyuz M. Antioxidant Enzyme Activitiesand Lipid Peroxidation Levels in Erythrocytes of Patients with Oesophageal and Gastric Cancer. J. Int. Med. Res. 2006; 34: 193–199.
  22. Бурлакова Е.Б., Алесенко Ф.В., Молочкина Е.М. Биоантиоксиданты в лучевом поражении и злокачественном росте. М.; 1975. 214.
  23. Mukundan H., Bahadur A.K., Kumar A. Glutathione level and its relation to radiation therapy in patients with cancer of uterine cervix. Indian J. Exp.9:859–864.
  24. Navarro J., Obrador E., Carretero J. Changes in glutathione status and the antioxidant system in blood and in cancer cells associate with tumour growth in vivo. Free Radic. Biol Med.1999; 3–4:410–418.
  25. Della Rovere F., Granata A., Saija A., Broccio M., Tomaino A., Zirilli A., De Caridi G., Broccio G. SH groups and glutathione in cancer patient's blood. Anticancer Res. 2000; 201595–159
  26. Pastore A., Federici G., Bertini E., Piemonte F. Analysis of glutathione: implication in redox and detoxification. Clin. Chim. Acta. 2003; 333 (1): 19–39.
  27. Batko J. The effect of experimental neoplastic disease on malondialdehyde level and glutathione status in erythrocytes of rats. ActaBiochim. 1997;44(4): 767–769.
  28. Gilge J.L., Fisher M., Chai Y.C. The effect of oxidant and the non-oxidant alteration of cellular thiol concentration on the formation of protein mixed-disulfides in HEK 293 cells. PLoS One. 2008; 3 (12): 4015.
  29. Калинина Е.В., Чернов Н.Н., Новичкова М.Д. Роль глутатиона, глутатионтрансферазы и глутаредоксина в регуляции редокс-зависимых процессов. Успехи биологической химии. 2014; 54: 299–348.
  30. Сурикова Е.И., Сергеева М.М., Горошинская И.А., Максимова Н.А., Шалашная Е.В. Состояние антиоксидантной системы эритроцитов и содержание гаптоглобина в крови больных раком яичников с различной васкуляризацией локальной рецидивной опухоли. Современные проблемы науки и образования. 2012; 2.

 

 

https://doi.org/10.23648/UMBJ.2017.27.7082

MECHANISMS OF OCCURENCE OF OXIDATIVE STRESS IN ERYTHROCYTES OF TUMOR-BEARING ORGANISM

T.P. Gening1, A.Yu. Fedotova1, D.R. Dolgova1, T.V. Abakumova1, I.I. Antoneeva1, O.S. Voronova2

1Ulyanovsk State University, Ulyanovsk, Russia;

2Ulyanovsk Civil Aviation Institute named after the Chief Marshal B.P. Bugaev, Ulyanovsk, Russia

e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

 

The development of neoplasm in the body is accompanied by activation of lipid peroxidation and changes in enzyme activity level in peripheral blood erythrocytes. Oxidative stress is caused by the accumulation of intermediate metabolites in erythrocytes, as a result of tumor impact on the body. Thus, the activation of free radical oxidation is a standard efferent link of the systemic tumor effect. There is no consensus regarding the activity and role of antioxidant enzymes in the oxidative stress during the development of neoplasms.

The purpose of our study was to evaluate the impact of the enzymatic link of the antioxidant and glutathione systems on the oxidative stress in red blood cells of rats with transplanted ovarian ascitic tumor.

Materials and Methods. The work was performed on the erythrocytes of mongrel white rats with transplanted ascitic ovarian tumor, assessed in stationary and terminal phases of tumor growth. The levels of malondialdehyde, diene conjugates, ketodienes, Schiff bases, activity of glutathione reductase, Glutathione-S-transferase, glutathione peroxidase, and levels of reduced and oxidized glutathione were determined biochemically in the erythrocyte hemolysate.

Results. We observed a significant increase in the levels of malondialdehyde and diene conjugates, as well as superoxide dismutase, catalase and Glutathione-S-transferase activity in tumor-bearing rats compared to the controls. The activity of glutathione peroxidase, reduced glutathione levels and the ratio of reduced and oxidized glutathione decreased.

Conclusion. Our data suggests the depletion of reduced glutathione pool as a result of decrease in its formation and enhanced activity of Glutathione-S-transferase under increased lipid peroxidation in red blood cells of tumor-bearing rats.

Keywords: red blood cells, peroxidation, antioxidant system.

 

References

1.    Kryzhanovskiy G.N. Dizregulyatsionnaya patologiya [Disregulation pathology]. Moscow; 2002. 632 (in Russian).

2.    Liu F., Mizukami H., Sarnaik S., Ostafin A. Calcium-dependent human erythrocyte cytoskeleton stability analysis through atomic force microscopy. J. Struct. Biol. 2005; 150 (2): 200–210.

3.    Chesnokova N.P., Morrison V.V., Ponukalina E.V. O roli aktivatsii svobodnoradikal'nogo okisleniya v strukturnoy i funktsional'noy dezorganizatsii biosistem v usloviyakh patologii [Free radical oxidation in structural and functional disorganization of biosystems under pathology]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2008; 3: 25–34 (in Russian).

4.    Chesnokova N.P., Barsukov V.Yu., Zyablov E.V. Zakonomernosti aktivatsii svobodnoradikal'nogo okisleniya i izmeneniy pokazateley kletochnogo sostava perifericheskoy krovi pri follikulyarnoy forme raka shchitovidnoy zhelezy [Free radical oxidation and changes in the parameters of peripheral blood cellular composition in the follicular form of thyroid cancer]. Nauchnye trudy SWorld. 2010; 1: 86–87 (in Russian).

5.    Chesnokova N.P., Barsukov V.Yu., Zlobnova O.A. Zakonomernosti izmeneniy gormonal'nogo balans v dinamike opukholevoy progressii u bol'nykh rakom molochnoy zhelezy [Changes in the hormonal balance under tumor progression in patients with breast cancer]. Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. 2011; 4: 47–54 (in Russian).

6.    Sharipov F.K., Belenkov Yu.O., Kireev G.V. Dinamika svobodnoradikal'nogo okisleniya v tkani shtamma sarkoma-45 kak pokazatel' vzaimodeystviya opukholi i organizma [Dynamics of free-radical oxidation in sarcoma-45 strain tissue as an indicator of tumor-organism interaction]. Voprosy onkologii. 2005; 2: 227–229 (in Russian).

7.    Agabekov A.I., Barsukov V.Yu., Chesnokova N.P. O roli aktivatsii protsessov lipoperoksidatsii i nedostatochnosti antiradikal'noy zashchity krovi v patogeneze raka obodochnoy kishki [Activation of lipid peroxidation processes and insufficiency of antiradical blood protection in the pathogenesis of colon cancer]. Sovremennyy vzglyad na budushchee nauki [Modern outlook on the future science]. Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya [International research-to-practical conference]. Ufa: Nauchnyy tsentr «AETERNA»; 2014: 44–47 (in Russian).

8.    Manoharan S., Klanjiappan K., Kayalvizi M. Enhanced. Lipid peroxidation and impaired enzymatic antioxidant activities in the erythrocytes of the patients with cervical carcinoma. Cell Mol. Bio Lett. 2004; 9 (4A): 699–707.

9.    Chesnokova N.P., Barsukov V.Yu., Ponukalina E.V., Agabekov A.I. Zakonomernosti izmeneniy protsessov svobodnoradikal'noy destabilizatsii biologicheskikh membran pri adenokartsinome voskhodyashchego otdela obodochnoy kishki, ikh rol' v razvitii opukholevoy progressii [Changes in free radical destabilization processes of biological membranes under colon cancer ascendant adenocarcinoma and their impact on neoplastic proliferation development]. Fundamental'nye issledovaniya. 2015; 1: 164–168 (in Russian).

10. Polat M.F., Taysi S., Gul M., Cikman O., Yilmaz I., Bakan E., Erdogan F. Oxidant/antioxidant status in blood of patients with malignant breast tumor and benign breast disease. Cell Biochem Funct. 2002; 20 (4): 327.

11. Volchegorskiy V.A., Nalimov A.G., Yarovinskiy B.G. Sopostavlenie razlichnykh podkhodov k opredeleniyu produktov perekisnogo okisleniya lipidov v geptan-izopropanolovykh ekstraktakh krovi [Different approaches to the determination of lipid peroxidation products in heptane-isopropanol blood extracts]. Voprosy meditsinskoy khimii. 1989; 1: 127–131 (in Russian).

12. Andreeva L.I., Kozhemyakin L.A., Kishkun A.A. Modifikatsiya metoda opredeleniya perekisey lipidov v teste s tiobarbiturovoy kislotoy [Updating the method for lipid peroxide determination in the test with thiobarbituric acid]. Laboratornoe delo. 1988; 11: 41–43 (in Russian).

13. Nishikimi M., Appa N., Yagi K. The occurrence of superoxide anion in the reaction of reduced phenacinemethosulfate and molecular oxygen. Biochem. Biophys. Res. Commun. 1972; 46: 849–854.

14. Karpishchenko A.I. Meditsinskie laboratornye tekhnologii i diagnostika: spravochnik [Medical and laboratory techniques and diagnostics: manual]. St.-Peterburg: Intermedica; 1999. 656 (in Russian).

15. Asatiani V.S. Fermentnye metody analiza [Enzymatic methods of analysis]. Moscow; 1969: 607–610 (in Russian).

16. Ellman G.L. Tissue sulfhydryl groups. Arch. Biochem. Biophys. 1959; 82 (1): 70–77.

17. Severin S.E. Biologicheskaya khimiya [Biological chemistry]. Moscow; 2011. 364 (in Russian).

18. Dulińska I., Targosz M., Strojny W., Lekka M., Czuba P., Balwierz W., Szymoński M. Stiffness of normal and pathological erythrocytes studied by means of atomic force microscopy. J. Biochem. Biophys. Methods. 2006; 66 (1–3): 1–11.

19. Arslanova D.R., Gening T.P. Dinamicheskoe ravnovesie v sisteme POL-Antioksidant yaichnikov krys v protsesse ontogeneza [Dynamic balance in the POL-antioxidant system of ovarian rats during ontogenesis]. Sibirskiy konsilium. 2007; 7: 157 (in Russian).

20. Voronova O.S., Gening T.P., Sysolyatin A.A., Svetukhin V.V. Vliyanie femtosekundnogo lazernogo izlucheniya na pro-antioksidantnyy status myshey s eksperimental'nym rakom sheyki matki [Effect of femtosecond laser radiation on the pro-antioxidant status of mice with experimental cervical cancer]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2012; 3: 123–128 (in Russian).

21. Dursun H., Bilici M., Uyanık A., Okcu N., Akyuz M. Antioxidant Enzyme Activities and Lipid Peroxidation Levels in Erythrocytes of Patients with Oesophageal and Gastric Cancer. J. Int.Med. Res. 2006; 34: 193–199.

22. Burlakova E.B., Alesenko F.V., Molochkina E.M. Bioantioksidanty v luchevom porazhenii i zlokachestvennom roste [Bio-antioxidants in radiation damage and malignant growth]. Moscow; 1975. 214 (in Russian).

23. Mukundan H., Bahadur A.K., Kumar A. Glutathione level and its relation to radiation therapy in patients with cancer of uterine cervix. Indian J. Exp. Biol. 1999; 9: 859–864.

24. Navarro J., Obrador E., Carretero J. Changes in glutathione status and the antioxidant system in blood and in cancer cells associate with tumour growth in vivo. Free Radic. Biol. Med. 1999; 3–4: 410–418.

25. Della Rovere F., Granata A., Saija A., Broccio M., Tomaino A., Zirilli A., De Caridi G., Broccio G. SH groups and glutathione in cancer patient’s blood. Anticancer Res. 2000; 20 (3A): 1595–1598.

26. Pastore A., Federici G., Bertini E., Piemonte F. Analysis of glutathione: implication in redox and detoxification. Clin. Chim. Acta. 2003; 333 (1): 19–39.

27. Batko J. The effect of experimental neoplastic disease on malondialdehyde level and glutathione status in erythrocytes of rats. Acta Biochim Pol. 1997; 44 (4): 767–769.

28. Gilge J.L., Fisher M., Chai Y.C. The effect of oxidant and the non-oxidant alteration of cellular thiol concentration on the formation of protein mixed-disulfides in HEK 293 cells. PLoS One. 2008; 3 (12): 4015.

29. Kalinina E.V., Chernov N.N., Novichkova M.D. Rol' glutationa, glutationtransferazy i glutaredoksina v regulyatsii redoks-zavisimykh protsessov [Glutathione, glutathione transferase and glutaredoxin in the regulation of redox-dependent processes]. Uspekhi biologicheskoy khimii. 2014; 54: 299–348 (in Russian).

30. Surikova E.I., Sergeeva M.M., Goroshinskaya I.A., Maksimova N.A., Shalashnaya E.V. Sostoyanie antioksidantnoy sistemy eritrotsitov i soderzhanie gaptoglobina v krovi bol'nykh rakom yaichnikov s razlichnoy vaskulyarizatsiey lokal'noy retsidivnoy opukholi [Erythrocyte antioxidant system and haptoglobin level in the blood of patients with ovarian cancer with different vascularization of local recurrent tumor]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2012; 2 (in Russian).