About the mechanisms of radiation complications in patients with cancer of nasopharynx

Full Text

Л ечение онкологических заболеваний дистанционной гамма-терапией (ДГТ) сопровождают радиационные повреждения и воспалительная реакция, которая включает фагоцитоз и высокую активность гидролитических ферментов, благодаря чему некротические массы рассасываются. При воспалении обязательная активация систем ограниченного протеолиза, особенно протеиназ трипсинового типа, в том числе кининовой системы, предполагает усложнение отношений взаи- моактивации протеиназ и их конкурентного взаимодействия [1-3]. Перечень трипсиноподобных протеиназ включает трипсин, химотрипсин, активаторы плазми- ногена, плазмин, тромбин, калликреин (К), эластазу, большинство факторов свертывания, некоторые белки системы комплемента, факторы роста и др. Калликре- ин-кининовая система (ККС) является ведущей регуляторной системой ограниченного протеолиза, обеспечивающей срочную защитную реакцию, ответственной за состояние гистогематических барьеров, реологии крови [1, 4]. Ингибиторный потенциал крови представлен по крайней мере восмью белками: среди них особое значение для клиники имеют а1-протеиназный ингибитор (а1-ПИ), а2-макроглобулин (а2-МГ), антитромбин Ill, а2-антиплазмин и С1-инактиватор. Наибольший интерес, на наш взгляд, представляют а1-ПИ и а2-МГ, так как а1-ПИ - главный антипротеолитический фактор плазмы крови, а а2-МГ является санирующим белком. Универсальный ингибитор а2-МГ в силу особенностей своего антипротеолитического действия а2-МГ отличается широкой специфичностью и тормозит активность протеиназ всех классов: сериновых, карбоксильных, тиоловых и металлопротеиназ, обнаруживая большее сродство к калликреину [4]. а1-ПИ играет важную роль в развитии противоопухолевого сопротивления организма и обеспечивает 90% ингибиторной емкости крови, физиологическое значение имеет торможение этим ингибитором протеиназ лейкоцитов [3, 5]. Взаимодействие а1-ПИ с протеиназами гранулоцитов происходит мгновенно, образовавшийся комплекс очень трудно диссоциирует, вследствие чего ингибитор полностью теряет активность. Оба ингибитора являются острофазными белками и могут быть использованы в диагностических и прогностических целях. Цель настоящего исследования - изучение взаимодействия трипсиноподобных протеиназ между собой и с ингибиторами в плазме крови больных раком носоглотки в ходе ДГТ. Материал и методы Исследована плазма крови 59 больных с диагнозом рака носоглотки (T1-4N0-3M0), поступивших в отделение лучевой терапии РНИОИ. Все больные получали ДГТ на аппарате АГАТ-Р на зону первичного очага дважды в день с интервалом между фракциями 5 ч (по 1,5 Гр). На лимфоузлы шеи прямым полем с блоком на гортань лучевое лечение проводилось по 2,4 Гр за фракцию, до СОД 26 изоГр (ВДФ 44 Ед). Затем следовал запланированный перерыв 1 нед, который мог быть увеличен в зависимости от состояния больного. II этап лечения: на первичный очаг дважды в день по 1,3 Гр с интервалом между сеансами 5 ч (РОД 2,4 Гр) до СОД 64 изоГр (ВДФ 106 Ед). На лимфоузлы шеи прямым полем с блоком на гортань лучевое лечение проводилось по 2,4 Гр за фракцию до СОД 52 изоГр (ВДФ 88 Ед). Общая доза, полученная одним пациентом, в течение курса ДГТ составляла 64 изоГр. Исследования проводили в динамике: до лечения (фон), после 1 этапа, перед II, сразу после II этапа лучевого лечения (окончание курса ДГТ), а также через 1 мес после выписки из стационара. Результаты сравнивали с данными, полученными при изучении плазмы крови 36 практически здоровых доноров, которые по возрастно-половым характеристикам совпадали с группой больных раком носоглотки. В цитратной плазме крови определяли компоненты ККС: активность кал- ликреина (К), содержание прекалликреина (ПК), активность карбоксипептидазы N (КОП), а также активность трипсиноподобных протеиназ (АТП), активность универсальных ингибиторов протеолиза а1-ПИ и а2-МГ [6]. Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета компьютерных программ Statistica 6.0. Достоверность различий между количественными показателями вычисляли с использованием t-критерия Стъюдента. Результаты и обсуждение До начала лечения (фон) активация ККС плазмы крови по отношению к норме выражалась в повышении активности К в 2 раза, снижении содержания ПК почти в 2 раза, резком снижении активности КОП - в 2,8 раза (табл. 1). В плазме крови пациентов АТП и активность а1- ПИ были повышены в 1,9 и 1,5 раза соответственно, тогда как активность а2-МГ была резко снижена - в 4,3 раза. Наши результаты согласуются с данными об изменении состояния ККС, трипсиноподобных протеиназ и ингибиторов, общей активации протеолиза при онкологической патологии различной локализации, полученными ранее [2, 3]. При неопластическом процессе происходит блокирование или извращение активности эндогенных фер- ментов-гидролаз, осуществляющих гибель опухолевых клеток, ингибиторами, секретируемыми самими клетками, что сокращает жизнеспособность ферментов и ослабляет индукцию апоптоза [4]. Известно, что эндогенные ингибиторы протеиназ способны подавлять миграцию клеток как in vitro, так и in vivo [3, 7], это подтверждает важную роль а1-ПИ и а2-МГ в развитии противодействия организма злокачественной пролиферации. Сразу по окончании I этапа ДГТ (см. табл. 1) обнаружено повышение активности К плазмы крови на 34% по сравнению с фоновыми данными, полученными до начала лечения, при небольшой тенденции к снижению содержания ПК. Мы считаем это естественным после воздействия гамма-излучения, поскольку ПК активировался поврежденными клетками через фактор Хагемана [1]. Снижение активности а1-ПИ в этот же срок, которое составляло 38,5% по отношению к фону, может служить косвенным доказательством его опухолевого происхождения до начала лечения. Остальные показатели оставались практически без изменений. Приведенные лабораторные результаты согласовывались с клиническими наблюдениями и свидетельствовали о том, что ожидаемая перестройка метаболизма в организме больных, направленная на восстановление белкового равновесия в плазме крови под воздействием ДГТ, еще не началась во время I этапа лечения. После 1-3-недельного перерыва, перед началом II этапа ДГТ, радикальных изменений изучаемых систем в плазме крови пациентов не обнаружено. Практически эта же картина наблюдалась и после II этапа лечения (т.е. после окончания курса ДГТ; см. табл. 1). Единственное, что привлекало внимание, в плазме крови больных после II этапа лечения (окончание курса ДГТ) по сравнению с предыдущим сроком исследования наблюдалось умеренное, но достоверное повышение активности КОП (на 26,4%; р<0,01). Последнее могло бы подтвердить положительный эффект ДГТ, но активность а1-ПИ оставалась на уровне нормы, а2-МГ - сохранялась низкой, а трипсиновых протеиназ (по АТП) - высокой (см. табл. 1). Все это свидетельствовало о том, что при традиционной ДГТ практически все изменения ферментов и ингибиторов плазмы крови оставались прежними, на уровне фона. Через 1 мес после окончания стандартного курса ДГТ установлено, что в плазме крови больных наблюдалось повышение активности К на 78,8%, содержания ПК на 35%, АТП на 42,3% по отношению к периоду окончания лечения. Активность кининразрушающего фермента КОП снизилась еще в 3,2 раза, ингибиторов а1-ПИ и а2-МГ - на 16,7% (р<0,05) и 64,4% соответственно по сравнению с периодом окончания курса ДГТ. Положительным моментом является повышение содержания ПК плазмы крови в этот срок, но данный факт является изолированным и не может служить доказательством восстановления нормальных функций изучаемых ферментов, поскольку все остальные показатели были далеки от нормы и сохраняли патологический баланс между собой. Ни один из вспомогательных коэффициентов соотношения не изменился в лучшую сторону, наоборот, дисбаланс парных показателей усилился (табл. 2), запас ПК был полностью истощен, что рассматривалось как свидетельство хронизации осложнения воспалительного характера. Эффективность ДГТ в лечении онкологических заболеваний неоднократно доказана [8-10] и является основным методом лечения опухолей носоглотки в связи с особенностями их локализации, распространенности и морфологического строения. Однако осложнения, связанные с радиохимической реакцией организма, наряду с успешным лечением злокачественных новообразований постоянно имеют место. Используя ДГТ в лечении рака носоглотки, мы ожидали если не нормализации, то хотя бы положительной динамики исследуемых показателей, поскольку было налицо клиническое улучшение: размер опухолей объективно уменьшался. Однако в ходе всего курса ДГТ и после его окончания наряду с наблюдаемым положительным терапевтическим эффектом фоновые изменения изучаемых показателей в плазме крови сохранялись и усиливались, что подтверждало глубокие изменения белкового метаболизма при наличии воспалительного процесса в облученной ткани (см. табл. 1). Очевидно, что АТП, ККС и ингибиторы реагировали не только на развивающуюся неоплазму, но и на побочный эффект ДГТ - радиационное поражение тканей. Известно, что ККС ткани активируется в условиях ацидоза и вовлекается в процессы воспаления, это отражается на взаимодействии белков крови и состоянии ее клеток, а также сосудистого эндотелия [1]. Клиническое улучшение состояния больных протекало на фоне хорошо выраженной ранней лучевой реакции у всех пациентов. Активация ККС в плазме крови больных в этот период оставалась несбалансированной: коэффициент ПК/К=1,1 против 8,1 у доноров и 2,1 до лечения, а КОП/К=1319 против 50,7 у доноров и 282 до лечения (см. табл. 2). Коэффициент ПК/К достоверно снижался в течение всей ДГТ и после проведенного лечения, т.е. звено ПК-К кининовой системы плазмы крови больных было истощено постоянной активацией ПК с образованием калликреина при подавлении его синтеза (см. табл. 2). Избыточная активация ККС на всех этапах лучевого лечения (см. табл. 1) могла, как известно, индуцировать хемотаксис нейтрофилов, стимулировать в них окислительные процессы, освобождать факторы роста [1]. Ситуацию усугубляла низкая активность КОП при высокой активности К, коэффициент баланса К/ КОП возрастал в десятки раз по сравнению с таковым у доноров (см. табл. 2). Следствием повышенной активности калликреина при сниженной активности карбок- сипептидазы N являлась гиперпродукция брадикинина, расширяющего артериолы и капилляры, повышающего проницаемость микрососудов, активирующего систему простагландинов, фибринолиза и др. Считаются важ- Исследуемый показатель Здоровые доноры До лечения (фон) После I этапа лечения До II этапа лечения После II этапа лечения Через 1 мес после лечения К, мед/мл 42,38 ± 3,3 83,67 ± 5,7* 112,1 ± 5,2*,** 96,29 ± 4,3* 102,6 ± 4,5**** 183 4 ± 7 6* ** *** ПК, мед/мл 342,0 ± 14,1 176,3 ± 8,2* 159,9 ± 7,1* 153,9 ± 7,6* 153,6 ± 7,4* 207 3 ± 7 2*,**,*** КОП, мкМ/мл 0,836 ± 0,01 0,297 ± 0,02* 0,324 ± 0,01* 0,356 ± 0,03* 0,450 ± 0,01****** 0 139 ± 0 01*,** *** АТП, мЭЕ/мл 323,4 ± 17,2 617,4 ± 25,9* 528,7 ± 21,4* 579,4 ± 23,7 598,8 ± 24,1* 852,0 ± 3,6****** а;-ПИ, ИЕ/мл 24,52 ± 1,1 36,27 ± 1,6* 26,18 ± 1,3** 29,41 ± 1,5 24,32 ± 1,2*** 20,86 ± 1,2****** а2-МГ, ИЕ/мл 4,614 ± 0,1 1,082 ± 0,05* 1,202 ± 0,05* 1,106 ± 0,1* 1,236 ± 0,1* 0 752 ± 0 1*,**,*** Примечание. Здесь и в табл. 2 звездочками обозначена достоверность различий при р < 0,01: * - по сравнению с донорами, ** - по отношению к предыдущему сроку исследования, *** - по отношению к периоду до лечения. Таблица 2. Коэффициенты баланса взаимосвязанных показателей плазмы крови больных раком носоглотки в динамике ДГТ Коэффициент Здоровые доноры До лечения (фон) После I этапа лечения До II этапа лечения После II этапа лечения Через 1 мес после лечения АТП/К 7,6 ± 0,3 7,4 ± 0,3* 4,7 ± 0,2*,** 6,0 ± 0,3 5 2 ± 0 2*,**,*** 4 7 ± 0 3*,*** ПК/К 8,1 ± 0,4 2,1 ± 0,1* 14 ± 1 4*** 1,6 ± 0,1*** 15 ± 0 1*,**,*** 11 ± 0 1*,*** К/КОП 50,7 ± 4,6 282 ± 11,3* 346 ± 15,1*** 271 ± 11,3*** 228 ± 8,7* 1319 ± 51 2*,**,*** К/а2-МГ 9,2 ± 0,7 77,3 ± 3,1* 93,3 ± 4,1*** 87,1 ± 3,1* 83 ± 3 04*,**,*** 244 ± 9 1*,**,*** АТП/а1-ПИ 13,2 ± 0,9 17,0 ± 0,8* 20,2 ± 0,8*,** 19,7 ± 0,8* 24,6 ± 0,8****** 40,8 ± 2,2****** ными свойства кининов освобождать цитокины, фактор некроза опухоли и другие медиаторы, из которых многие, в том числе простагландины и лейкотриены, образуются в результате активации фосфолипазы А2 кини- нами [1]. Однако для физиологической реализации этих функций в комплексе защитных реакций необходимы постоянный контроль кининообразования карбокси- пептидазами и ограничение активности кининогеназ ингибиторами, чего не наблюдалось при применении традиционной ДГТ, вызывавшей, помимо выраженного терапевтического эффекта, собственные осложнения. В генезе наблюдаемых воспалительных реакций трипсиновые протеиназы и ККС, что очевидно, принимали активное участие. Достоверное повышение активности КОП сразу после окончания лучевого лечения на 26,4% могло бы подтвердить его терапевтический эффект, но для этого потребовалось 2 этапа воздействия, да и само повышение оказалось нестойким - через 1 мес активность фермента снова снизилась в 3,2 раза по сравнению с периодом окончания ДГТ, что более чем в 2 раза ниже фоновых значений (см. табл. 1). При наблюдаемой степени разбалансировки ККС крови уже не в состоянии обеспечить мобилизацию защитно-приспособительных реакций адаптации и восстановления, скорее наоборот, она была вовлечена в процесс воспаления, усугубляя его. В развитии вторичной альтерации лизосомным ферментам нейтрофилов, макрофагов и контактной системе крови придается особое значение [1, 11]. Лабораторные исследования, несмотря на регрессию опухоли, подтверждали наличие осложнений воспалительного характера, это согласовывалось с клинической картиной и обосновывало необходимость дополнительного медикаментозного воздействия. Повышенная проницаемость сосудов микроцирку- ляторного русла всегда усиливает экссудацию плазмы и миграцию клеток в межклеточное пространство, способствует высвобождению гидролитических ферментов из лизосом нейтрофилов и макрофагов, стимулирует в них окислительный метаболизм, а также процессы не только нормальной, но и злокачественной пролиферации [1, 2, 12]. Фоновое соотношение АТП/К перед ДГТ не отличалось от нормы за счет одновременного повышения обоих показателей (см. табл. 1, 2). Достоверно повышенная активность К, АТП и снижение коэффициента АТП/К, установленные в плазме крови больных в ходе ДГТ и после ее окончания, являлись отражением процессов, происходивших в ткани, и свидетельством активного участия трипсиноподобных ферментов в клеточных и ферментативных взаимодействиях, направленных на разрыхление межклеточного матрикса, миграцию и пролиферацию эндотелиальных и опухолевых клеток. В результате массированного освобождения кининов в ткани накапливаются токсичные окислы азота, усиливающие ацидоз и блокирующие активность ингибиторов [1, 4]. Это в сочетании с высокой активностью трипсиновых протеиназ и пониженной активностью ингибиторов подтверждало наличие в облученной ткани глубоких изменений, вызванных воспалением. Для лучевых поражений характерно чрезвычайно вялое течение репа- ративных процессов; лечение таких поражений всегда сопряжено со значительными трудностями, в числе прочего для активизации противовоспалительной реакции организма необходима и его собственная достаточная антипротеолитическая активность. Низкая антипротеолитическая емкость плазмы крови, установленная нами, не обеспечивала необходимого ограничения высокой активности трипсиновых протеи- наз, что подтверждалось соответствующими коэффициентами их баланса (см. табл. 1, 2), и могла способствовать дальнейшему развитию осложнений воспалительного характера. Подводя итог, можно заключить, что в процессе ДГТ (на фоне клинического улучшения) медиаторы воспаления, образующиеся как при первичной, так и при вторичной альтерации, вызывали экссудацию, чему предшествовали нарушение проницаемости сосудистой стенки, патология микроциркуляции и нарушения сердечно-сосудистой системы в целом [9]. Период выраженных клинических проявлений (воспаление и омертвение слизистых оболочек, возникновение пузырей, иногда формирование язв) у пациентов продолжался не менее 3-4 мес с момента появления. В плазме крови этих больных активность трипсиновых протеиназ, в том числе калликреина, держалась на высоком уровне в течение всего периода наблюдения при пониженной активности ингибиторов (см. табл. 1). Нарушения могли сохраняться и даже усиливаться при сопутствующем воспалении, это зафиксировано в результатах настоящего исследования. Основываясь на полученных данных, даже при успешном лечении рака носоглотки, приведенную картину считали неблагополучной, поскольку отсутствие нормального баланса исследованных острофазных белков, сохранение протеолитической агрессии создавали опасность продолжения злокачественного процесса, это соответствовало объективным клиническим показателям и требовало дополнительной медикаментозной коррекции. Таким образом, несмотря на успешное лечение злокачественного новообразования ДГТ, в плазме крови больных не наблюдалось восстановления равновесия фермент/фермент и фермент/ингибитор. Это значительно увеличивало сроки выздоровления, поскольку препятствовало своевременному включению эндогенной защитной реакции, сохраняя радиационные осложнения воспалительного характера, способствуя их переходу в хроническую форму. Можно предполагать, что непосредственное медикаментозное воздействие на компоненты изученных ферментных и ингибиторных систем в ходе ДГТ позволит восстановить физиологический баланс трипсиноподобных протеиназ и ККС с ингибиторами, что активизирует эндогенную защиту. Выводы 1. Осложнения в виде прогрессирования локального воспаления в ходе ДГТ больных раком носоглотки находились в прямой зависимости от поглощенной энергии и времени, прошедшего после облучения. Состояние больных подтверждалось отрицательной динамикой активности трипсиноподобных протеиназ, ингибиторов крови и коэффициентов их взаимодействия в течение всего периода наблюдения даже при наличии клинического эффекта лечения опухоли. 2. Динамика исследованных показателей помогала выявлять локальное воспаление уже после 1 этапа лечения и прогнозировать его хронизацию (способную спровоцировать рецидив), что помогало индивидуализировать терапию.

About the authors

E. M Frantsiyanz

The Rostov oncological research institute of Minzdrav of Russia

Rostov-on-Don, Russia

Larisa S. Kozlova

The Rostov oncological research institute of Minzdrav of Russia

Email: super.gormon@yandex.ru
MD, PhD Rostov-on-Don, Russia

M. A Gusareva

The Rostov oncological research institute of Minzdrav of Russia

Rostov-on-Don, Russia

L. Ya Rosenko

The Rostov oncological research institute of Minzdrav of Russia

Rostov-on-Don, Russia

References

Supplementary files