Interaction of trypsin proteinases and kinin system in perifocal tissue of polyps and malignant tumors of the colon

Full Text

Существуют различные теории этиологии и патоге- неза полипов и полипоза желудочно-кишечного тракта, причем в пользу воспалительной теории приведено мно- го экспериментальных данных и клинических наблюде- ний [1]. Однако единого мнения пока не сложилось. Не вызывает сомнений только то, что происходит это в связи с нарушением пластических процессов в стенке кишеч- ника. При нарушении закономерностей роста эпителия (рост, отмирание, дальнейший рост и т. д.) возникают изменения, сначала на молекулярном уровне, а позже и на клеточном [2]. Единой теории этиологии и патоге- неза полипов желудочно-кишечного тракта пока не су- ществует. Чаще всего полипы растут бессимптомно, за исключением незначительного кровотечения, которое является обычно скрытым. При диффузном и тотальном полипозе установлены снижение протромбинового ин- декса, у некоторых больных до 60%, гипопротеинемия, метаболический ацидоз и общая интоксикация. Для корреспонденции: Козлова Лариса Степановна — канд. биол. наук, доц., ст. науч. сотр. гормональной лаб.; 344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63, лабораторный корпус, e-mail: super.gormon@ya.ru. Злокачественное перерождение полипа — одно из самых опасных осложнений полипоза. Процент ма- лигнизации полипов, по данным различных авторов, неодинаков, о чем также свидетельствуют данные ста- тистики. При диффузном полипозе толстой кишки ча- стота возникновения рака заметно нарастает от слепой кишки к прямой [2]. Принято считать, что одной из причин рака толстой кишки является злокачественное перерождение полипов этого органа [3]. По данным раз- ных авторов, озлокачествление полипов наблюдается до 56% случаев. Некоторые авторы устанавливают зависи- мость между числом полипов и их малигнизацией [4]. При озлокачествлении полипов отмечается увеличение тромбопластиновой активности, повышение сверты- ваемости крови [2, 3]. Свертывающая система — одна из составляющих контактной системы, регулятором ко- торой является калликреин-кининовая система (ККС), присутствующая, помимо крови, практически во всех тканях организма [5]. Определение высокоспецифичной кининогеназы — калликреина (КК) дает информацию не только о напряженности процессов кининообразования, но и об их влиянии на смежные системы и биологиче- ском действии на клетки и ткани. Инактивация биопо- липептидов — кининов в организме осуществляется в 14 КЛИНИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ Кининовая система в ткани злокачественных опухолей и полипов толстого кишечника Т а б лица 1 АТП 142±6,8 159±9,4 392,0±17,8* 194±9,2*,** Кк 38,8±2,0 57,8±3,1*** 66,4±2,9* 67,6±3,6*(р=0,05) ПКк 95,4±4,3 127±6,4*** 84,6±4,5*(р=0,05) 134±6,1** КПN 3,0±0,2 2,50±0,2*** 1,46±0,1* 3,85±0,3*,** Коэффициенты баланса взаимосвязанных показателей АТП/Кк 3,7±0,2 2,8±0,2*** 5,9±0,3* 2,9±0,2** ПКк/Кк 2,7±0,2 2,6±0,2 1,37±0,1* 2,2±0,1*,** Кк/КПN 16,6±0,9 26,7±1,4*** 79,7± 4,1* 15,7±0,9*,** Приме чани е. * — различия достоверны по отношению к соответствующей ткани линии резекции (p <0,01); ** — различия достоверны по отношению к данным перифокальной ткани опухоли (p <0,01); *** — различия достоверны между образцами ткани линии резекции по- липов и опухоли (p <0,01). течение нескольких десятков секунд благодаря наличию карбоксипептидаз невысокой специфичности. ККС как система адаптации и защиты является обязательным участником всех воспалительных процессов, от ее мета- болизма зависят функции и эффекты фибринолиза, свер- тывания, цитокинов, факторов роста, комплемента и т.д. [5]. Мы надеемся, что результаты исследования помогут уточнить некоторые механизмы метаболических сдви- гов в перифокальной ткани полипов и злокачественных опухолей нижних отделов толстого кишечника, посколь- ку именно эта область является зоной роста обоих видов новообразований. Целью настоящего исследования явилось изучение состояния трипсиновых протеиназ и ККС в перифокаль- ной ткани полипов и злокачественных опухолей нижних отделов толстого кишечника. Материал и методы Проведено изучение ткани злокачественных опу- холей и полипов сигмовидной и прямой кишки у 57 больных, оперированных в отделении хирургии и ко- лопроктологии ростовской больницы № 6. Из указан- ного количества больных 29 имели диагноз: полипы сигмовидной или прямой кишки (15 мужчин и 14 жен- щин 39—70 лет), 28 были с диагнозом: злокачественная опухоль сигмовидной или прямой кишки (17 мужчин и ность трипсиновых протеиназ в перифокальной ткани и опухоли, а также в полипах отличалась от таковой в их линии резекции в 2,8 раза и на 22% соответственно (см. таблицу). В пределах обоих видов ткани линии резекции достоверных различий АТП не обнаружено. Активность Кк, напротив, в ткани линии резекции опухоли была на 49% ниже, чем в аналогичной ткани полипов. В образ- цах обоих видов перифокальной ткани активность Кк практически не различалась (см. таблицу). Содержание ПКк и активность КПN имели досто- верные различия во всех образцах исследованной ткани. Так, в ткани линии резекции опухоли количество про- фермента было на 33,1% ниже, чем в таковой полипов, как и в перифокальном материале злокачественной опу- холи — на 58,4% ниже, чем в аналогичных образцах полипов. Активность КПN в линии резекции злокаче- ственной опухоли была на 20% достоверно выше, чем в аналогичной ткани полипов, и наоборот, этот показатель в перифокальной ткани опухоли был ниже в 2,6 раза, чем в такой же ткани полипов (см. таблицу). Результаты, полученные при исследовании образцов перифокальной ткани опухоли и перифокальной ткани полипов, свидетельствуют о глубоких различиях в сте- пени активации трипсиноподобных протеиназ и типах активации ККС в указанном материале. Застой животных белков и жиров приводит к обра- 11 женщин 46—70 лет, Т N M ). Для определения позованию в кишечнике канцерогенных веществ, наруша- 3 0-1 0-2 казателей ККС из хирургического материала удаленных полипов выделяли собственно полип, его перифокаль- ную зону и условно-здоровую ткань (линию резекции). Хирургический материал опухоли, доставленный из операционной, разделялся на туморозный очаг, перифо- кальную зону опухоли и условно-здоровую ткань — ли- нию резекции. В выделенных образцах перифокальной ткани и линии резекции исследованы активность трип- синоподобных протеиназ (АТП), компонентов ККС: активность Кк, содержание прекалликреина (ПКк), активность карбоксипептидазы N (КПN) [6]. С целью корректной интерпретации полученных числовых зна- чений для каждого образца ткани вычисляли коэффи- циенты баланса взаимосвязанных компонентов ККС и АТП. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета компьютерных программ Statistica 6.0. Достоверность различий между количественными показателями вычисляли с помощью t-критерия Стъюдента. Результаты и обсуждение В настоящем исследовании установлено, что активющих обновление эпителиальных клеток слизистой и являющихся генотоксическими факторами [7]. Экспрес- сия онкогенов проявляется в увеличении синтеза онко- белков и/или в синтезе структурно-измененных белков [8]. Это оказывает влияние на состояние протеолитиче- ской активности, и особенно ККС, сначала слизистой, а позже и всех слоев стенки толстого кишечника. Акти- вирующие факторы (токсические вещества, измененные белки и др.) непосредственно воздействуют на ККС, опосредованно превращают трипсиноген в трипсин, который сам становится активатором проферментов. Трипсин и вся группа других ферментов трипсинового типа переваривают клеточные мембраны, способствуют выходу лизосомальных гидролаз и углублению клеточ- ных деструкций. Трипсиноподобные ферменты вызыва- ют также протеолитический некробиоз клеток, что при- водит к нарушению целостности стенок микрососудов, микрокровоизлияниям и способствует распростране- нию ферментного аутолиза [7, 9, 10]. В перифокальной зоне опухоли баланс АТП/Кк был повышен на 59,5%, относительно линии ее резекции (см. таблицу). Доля активного Кк в суммарной активно- 15 РОССИЙСКИЙ ОНКОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, № 3, 2013 сти трипсиновых протеиназ перифокальной ткани зло- качественной опухоли была на 61,5% ниже, чем в линии ее резекции. При сравнении степени увеличения актив- ности Кк и остальных трипсиноподобных протеиназ в перифокальной ткани злокачественной опухоли стано- вится очевидным значительное преимущество АТП. Следовательно, в наблюдаемых метаболических изме- нениях перифокальной зоны злокачественной опухоли приоритетна активность таких ферментов, как трипсин, плазмин, эластаза, коллагеназа, некоторых компонентов комплемента, имеющих такую же природу, и др. Ука- занные протеиназы принимают участие в разрыхлении межклеточного матрикса, деградации мембран, тем спо- собствуя миграции клеток и прогрессированию злокаче- ственного новообразования [7, 11—14]. Баланс ПКк/Кк в перифокальной ткани злокачественной опухоли ниже, чем в линии резекции, на 97,1%, что свидетельствует об истощении ПКк и нарушении его своевременного син- теза. С другой стороны, баланс Кк/КПN в указанном образце увеличивался в 4,8 раза за счет существенного роста активности Кк и резкого снижения активности КПN. Результаты исследования ткани стенки толстой кишки, в которой развивалась злокачественная опухоль, свидетельствуют о значительном повышении активно- сти трипсиноподобных протеиназ, истощении ККС и нерегулируемой продукции свободных кининов в ткани перифокальной зоны опухоли. Известно, что в молекуле кининогенов имеются участки, представляющие собой неактивный фактор некроза опухоли, активирующийся после освобождения кининов [5]. Молекулы всех ткане- вых Кк содержат факторы роста, поэтому несомненно участие Кк в регуляции пролиферации клеток и разви- тии опухолевого процесса [15]. Умеренная активность трипсиноподобных протеи- наз, ограниченная перифокальной зоной полипов, ве- роятно, не наносила серьезного ущерба метаболизму этой области, обеспечивая активный обмен между вза- имосвязанными участниками и элиминацию шлаков, что защищало и сам полип, и окружающие ткани. Кк в исследованных участках полипов активирован также умеренно с небольшим, но достоверным увеличением содержания ПКк и значительным ростом активности КПN (см. таблицу). Благодаря этому биологическая ак- тивность образующихся свободных кининов в участках ткани, полученной при резекции полипа, постоянно контролировалась карбоксипептидазами. Доказатель- ством служат коэффициенты баланса взаимосвязанных компонентов ККС и АТП, представленные в таблице. Соотношение активности группы АТП и Кк (АТП/Кк) практически одинаково в условно-здоровой и перифо- кальной тканях, окружающих полип. Однако полипы не безобидны, при длительном существовании их клетки могут озлокачествляться. В среднем каждый пятый по- лип перерождается в рак [2, 7]. Сравнение данных перифокальной ткани полипов с перифокальной тканью злокачественной опухоли пока- зало, что в последней увеличение АТП более выражено в 7,1 раза. Установлены достоверные различия между коэффициентами соотношения ПКк/Кк перифокальной ткани полипов выше на 60,6%, чем в соответствующей ткани злокачественных опухолей (см. таблицу). Доля активного Кк в АТП одинакова в перифокальной ткани полипов и их условно-здоровой ткани, чего не наблюда- лось в перифокальной ткани злокачественной опухоли. Различия в активности КПN перифокальной зоны по- липов и опухолей (см. таблицу) отразились и на коэф- фициентах ее баланса с Кк. Так, соотношение Кк/КПN снижено в перифокальной ткани полипов на 70,1% от- носительно их линии резекции за счет высокой КПN. Напротив, в перифокальной ткани опухоли соотноше- ние Кк/КПN увеличено в 4,8 раза также относительно линии ее резекции в связи с резко пониженной КПN. Заключение В настоящем исследовании трипсиноподобные про- теиназы, умеренно активированные в перифокальной зоне полипов, могут выполнять, скорее всего, функции санации и защиты, создавая своеобразную буферную зону, препятствующую свободному проникновению ме- таболитов из головки полипа в окружающие ткани. Что касается ККС в исследованных участках полипов, то на- лицо физиологический тип ее активации с увеличением содержания ПКк и ростом активности КПN. Между тем биологическая активность образующихся свободных кининов в участках полипа, включая линию резекции, находилась под постоянным контролем, что, скорее все- го, являлось одной из важнейших причин, сохраняющих "доброкачественность" полипов. В то же время это не исключает риска искажения процессов пролиферации и дифференцировки под влиянием генотоксических фак- торов, экспрессии онкогенов, освобождающихся фак- тора некроза опухоли и цитокинов при активации ККС, даже физиологической, что стимулирует экспрессию VEGF и ангиогенез. Возможно, решающим моментом окажется равновесие взаимодействия трипсиноподоб- ных протеиназ и компонентов ККС между собой и со смежными системами регуляции гомеостаза. Допусти- мо предположение о том, что нарушение физиологиче- ского баланса в активности ККС и АТП тканей полипов может повлечь за собой и их озлокачествление. Результаты изучения характера изменений ККС ука- зывают на важную роль местных нарушений кининоге- неза при новообразованиях и обосновывают необходи- мость его дальнейшего изучения.

About the authors

O. I Kit

Rostov scientific and research institute of oncology of the Ministry of Health of Russia

Ye. M Frantsiyants

Rostov scientific and research institute of oncology of the Ministry of Health of Russia

L. S Kozlova

Rostov scientific and research institute of oncology of the Ministry of Health of Russia

Email: super.gormon@ya.ru

A. L Terpugov

City hospital №. 6, Rostov-on-Donu

References

Supplementary files