Scientific journal
Modern problems of science and education
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,940

CORRELATION BETWEEN SOME GROWTH FACTORS AND HORMONES IN BLOOD OF RATS DURING LIVER METASTASIS

Frantsiyants E.M. 1 Kaplieva I.V. 1 Trepitaki L.K. 1 Cheryarina N.D. 1
1 FSBI "Rostov scientific and research institute of oncology" of the Ministry of Health of Russia
Studying the mechanisms of neoplastic transformation of cells is one of the most important oncology problems. Understanding the processes underlying transformation of a normal cell into a tumor one is the basis for search for new methods of cancer therapy. The article analyzes correlation between some hormones and growth factors on the developed model of liver metastasis in rats eliminating toxic effects of carcinogens, acute operational impact and anesthesia. IGF-I, IGF-II and ТGF-β1 were found to have twice less strong correlations with hormones in blood serum in liver metastasis than during primary tumor growth. IGF-I came to the fore with its 7 strong correlations, including positive ones – with ACTH, DHEA, estradiol, prolactin, TSH and free thyroxine and neg-ative ones – with estrone. Two other factors had 2 strong correlations each: IGF-II – positive ones with cortisol and FSH, ТGF-β1 – negative ones with cortisol and testosterone. Moreover, ТGF-β1 correlations were mainly moderate negative ones and IGF-II correlations were weak. Thus, liver metastasis is accompanied by the devel-opment of a more complex system of unbalanced hormonal influences on tumor growth which indicates modifi-cation of hormonal regulation of metastasis processes combined with IGF-I and ТGF-β1 expression in the liver.
rats.
liver metastases
serum
hormones
growth factors

Поскольку понимание механизмов озлокачествления нор­мальной клетки является основой поиска новых мето­дов терапии онкопато­логии,  процессы злокачественного роста и метастазирования изучали много и раз­носторонне. Большое число работ было посвящено исследова­нию гормонального фона и факторов роста, как в самой опухоли, тка­нях её окружающих, так и в сыворотке крови онкобольных [3, 5, 6]. Гормоны -важные регу­ляторыразличных физиологических и патоло­гических процес­сов, некоторые из них участ­вуют в возникновении и про­грессировании рака, другие тормозят его развитие. Факторы роста, в частности, инсулиноподобные факторы 1 и 2 типа(IGF-I и IGF-II) и трансформи­рующий фактор β (ТGF-β), такжепринимают участие в процессах канцерогенеза и метаста­зировании рака разной локализации: колоректального рака, рака яичников, молоч­ной железы и других органов [1, 5, 7].В настоящее время очевидно, что митогенный эф­фектинсули­но­подобного фактора роста 1 (IGF-I), обеспечивается не только за счет вовлеченияти­розинки­наз­ного пути,но иза счет активациимитогенактивируемойпротеинкиназы, а также сис­темы рецепторов, сопряженных с G-белками. В цепи перечисленных реакций участвует на­бор малых (типа р 21-белкового продукта гена Ras) и больших (с ММ-80-90КД) G-белков. Послед­ние включаются преимущественно в передачу сигнала, индуцированного рядом пептидных гор­монов. В связи с этим, в механизмах индукции аденом гипофиза и некоторых ти­реоидных карцином рассматриваются мутации генов, кодирующих субъединицы G-белков, а также на­рушения гормональных регуляций на всех уровнях передачи сигнала от пептид­ных гормонов и ростовых факторов [2].Таким образом, при изучениипатогенеза злокаче­ственного роста важно знать не только динамику тех или иных гормонов и ростовых факто­ров, но и взаимо­связь составляющих раз­ныхсистем организма и опухоли между со­бой. Для изучения взаи­мовлияний гормоновс факторами роста можно при­менить ряд математических методов, од­ним из которых является корреляци­онный анализ.

Целью настоящего исследования явилось изучение корреляционных связей гормонов с некоторыми факторами роста в сы­воротке крови крыс при воспро­изведении метастатического процесса в пе­чени.

Материалы и методы исследования

Эксперименты поставлены на 14 белых беспородных крысах-самцах ве­сом 220-300 грамм. Модель экспериментального метастазирования в печень воспроизво­дили по следующей схеме. Предварительно за 3-4 недели до перевивки саркомы 45 (С-45), под кожу живота выводили селезенку. Затем, путём интралиенальной инъекции, помещали опухолевые клетки в орган (0,1 мл взвеси С-45 в физиологическом растворе в разведе­нии 1*106), где впоследст­вии развивался первичный опухолевый узел, метастазирую­щий в печень[4].

1 группу (МТС 1) составили крысы через 1 не­делю после введения взвеси саркомы 45 (С-45) в селе­зенку (7 шт).2 группу (МТС 5) составили крысы через 5 недель после введения взвеси С-45 в селе­зенку (7 шт).

Крыс умерщвляли путем декапитации на гильотине. В сыворотке крови определяли адренокорти­котропный гормон (АКТГ), фол­лику­лостимулирующий гормон (ФСГ), лютеинизирующий гормон (ЛГ), ти­реотропный гормон (ТТГ), пролактин, прогестерон, свобод­ные формы трий­одтиронина (Т3св) и тироксина (Т4св), антитела к TPO, общий и свободный тес­тостерон, эс­трон, эстрадиол, кортизол, дегидроэпиандростерон (ДГЭА) у крыс основных групп. Прогес­терон, тестостероны, фолликулостимулирую­щий гормон (ФСГ), лютеинизи­рующий гормон (ЛГ), пролактин определяли с помо­щью на­боров для иммуноферментного анализа фирмы «Hema», уро­вень адренокортикотропного гормона (АКТГ) с по­мощью имму­нофермент­ного ана­лиза фирмы «BIOMERICA». IGF-I(«IDSLtd»), IGF-II («MEDIAGNOST»), ТGF-β1 с помо­щью иммуно­ферментного анализа фирмы «BenderMedSystems».

Статистическую обработку полученных результатов проводили при по­мощи параметриче­ского критерия Стьюдента и коэффициента парной ли­нейной корреляции на персональ­ном компью­тере посред­ством про­граммы STATIS­TICA 10.0, а также непараметриче­ского критерия Вилкок­сонна-Манна-Уитни. Досто­вер­ными считали разли­чия между двумя вы­бор­ками при р<0.05.

Результаты исследования и их обсуждение

С помощьюметода корреляцион­ного анализа мы попытались выявить взаимосвязи между некоторыми рос­товыми факторами (IGF-I, IGF-II, ТGF-β1) и показателями гормонального гомеостазав начале (через 1 неделю) канцерогенеза и в конце периода наблюдения (че­рез 5 недель канцерогенеза)иоценить их количество, силу и направлен­ность.

Через 1 неделю от момента введения опухоле­вых клеток саркомы 45 в селезенку в сыворотке крови крыс ростовые фак­торы IGF-I и ТGF-β1 имели по 6 сильных связей с гормонами, IGF-II - только 4(Табл. 1).Кроме того, все факторы были сильносвязаны и с антителами к ТРО. Через 5 недель опухолевого роста количество сильных свя­зейувеличивалось (на одну) только у IGF-I, а уIGF-II и ТGF-β1 - резко уменьшалось до 2.  Причем, если на на­чальном этапе опухолевого развития у всех трех ростовых факто­ров сила и направлен­ность корреляционных связей была примерно одинако­вой, то через 5 недель канцерогенеза она значительно менялась, в некоторых случаях - кардинально (Табл. 1).

Так, через 1 неделю сильные положительные корреляции отмечались у всех трех ис­следуемых факторов роста с АКТГ, Т4св, антителами к ТРО, ЛГ и пролактином (последние 2 гормона с IGF-II имели значения кор­реляции очень близкие к сильным); и сильные отрица­тельные связи с про­гестероном и ТТГ. В этот период у всех ростовых факторов отмечалось дос­таточно много корреляционных связей средней силы и умеренных, в основ­ном по­ложи­тельных: с кортизолом, свободными тестостероном и Т3св; и отри­ца­тель­ная - с ДГЭА. Сла­бые и очень слабые связи были с эстрадиолом, эс­тро­ном и общим тестостероном. (Табл. 1).

Таблица 1

Корреляции гормонов и некоторых факторов роста в сыворотке крови у крыс через 1 и 5 недель воссоздании метастатического процесса в пе­чени

факторы                                  

роста

гормоны

1 неделя канцерогенеза

5 неделя канцерогенеза

IGF-I

IGF-II

ТGF-β1

IGF-I

IGF-II

ТGF-β1

АКТГ

1.00

0.99

1.00

0.91

-0.63

0.21

кортизол

0.63

0.45

0.61

-0.38

0.88

-0.79

ДГЭА

-0.41

-0.59

-0.43

0.80

0.08

-0.50

ЛГ

0.82

0.68

0.81

-0.51

0.69

-0.53

ФСГ

-0.37

-0.17

-0.35

-0.70

0.90

-0.56

эстрадиол

0.01

0.22

0.03

0.96

-0.33

-0.20

эстрон

-0.02

0.19

0

-0.90

-0.04

0.54

пролактин

0.78

0.62

0.76

0.95

-0.46

0

прогестерон

-0.95

-0.99

-0.95

-0.62

0.09

0.32

тестостерон общий

0

0.21

0.02

0.43

0.65

-0.92

тестостерон свободный

0.49

0.66

0.51

-0.38

-0.19

0.34

ТТГ

-0.88

-0.76

-0.87

0.91

-0.27

-0.17

Т3св

0.59

0.40

0.57

0.59

-0.20

-0.19

Т4св

0.84

0.71

0.83

0.76

-0.15

-0.30

антитела к ТРО

0.94

0.85

0.93

-0.75

-0.01

0.47

 

Через 5 недель от начала воспроизведения метастазирования в печень корреляции всех трех ростовых факторов отличались друг от друга. В этот период направленность и силу некоторых связей (относительно 1 недели метастазирования) сохраняли только IGF-I и IGF-II. Кор­реляции в обоих случаях были положитель­ными, но у первого фактора - сильные с АКТГ, пролактином и Т4св, у второго - средние с ЛГ (Табл. 1). Через 5 недель опухо­левой прогрес­сии у IGF-I возникали сильные положи­тель­ные связи с ДГЭА, эстрадиолом и ТТГ, усилива­лась корреляция с про­лактином и несколько ос­лабевала с Т4св. Отрицательные сильные связи, в отличие от пре­дыдущего срока наблюде­ния, были с ФСГ, эстроном и анти­телами к ТРО. Корреляционные связи у IGF-I средней силы положительной направленно­сти регист­рировались с Т3св, отрицательные - с ЛГ и про­гесте­роном (Табл. 1). Положительные корре­ляции умеренной силы были с корти­золом и об­щим тестостероном; отрицательные той же силы - со свободным тестосте­роном. Слабых и очень слабых корреляционных связей у IGF-I с гор­монами через 5 недель канцерогенеза не было. В этот период у IGF-II возни­кали силь­ные положительные связи с кортизолом и ФСГ, а у ТGF-β1 - силь­ные отрицательные связи с кортизолом и общим тестостероном (Табл. 1). При­чем, у IGF-II было всего 2 связи средней силы: отрицательная -с АКТГ и положительная -с общим тестостероном. А также регистри­ровалась 1 отри­цательная умеренная связь с про­лактином. Остальные связи были слабые и очень слабые. У ТGF-β1 корреляций средней силы и умеренных было 8, из них отрицатель­ные - с ДГЭА, ЛГ, ФСГ и Т4св, положительные - с эстроном, прогестероном, свободным тестостероном и антителами к ТРО (Табл. 2).

При анализе корреляционных связей обращал на себя внимание тот факт, что вначале канцерогенеза количество сильных корреляцийу каждого из факторов роста с гормонамибыло примерно одинаковым и почти в 2 раза большим, чем через 5 недель. Эти связи были сильными и однонаправ­лен­ными. Следовательно,в начальный периодметастазирования в пе­чень все3ростовых фак­торабыли подчиненыодним и тем же гормональнымвлияниям и изменение уровня одного из гормонов приводило к равнозначным сдвигам IGF-I, IGF-II и ТGF-β1.Несмотря на то, что через 1 неделю канцерогенеза содержание некоторых гормонов не изменялось (АКТГ и прогестерон), сильные корреляционные связи ростовых факторов с ними указывали на их важную роль в опухолевой прогрессии. Менее сильная положительная кор­реляция отмечалась с антителами к ТРО, содержание которых также достоверно не изме­нялось в этот период наблюдения. Сильные положительные корреляции регистрировались с ЛГ, пролактином и Т4св, уровень которых в сыворотке крови был увеличен, и сильные отрицательные связи -с ТТГ, уровень кото­рого в крови был снижен. Таким образом, через 1 неделю рост опухоли на­ходился в прямой зависимости от (в порядке убывания): АКТГ, антител к ТРО, Т4св, ЛГ, пролактина, и в обратной зависимости от прогестерона и ТТГ. Максималь­ная сила и количество корреляционных взаимодействий, выяв­ленных в этой группе, отра­жали высокую степень функциональ­ного напряжения гормональной системы на фоне опухо­левой прогрессии.

Через 5 недель канцерогенеза на фоне значительного роста первичного опухолевого узла в селезенке и начального роста метастазов в печенишла разбалансировка факторов роста по направленности и силе корреляционных связей с гормонами. На первый план выходил IGF-I, который имел макси­мальное количество сильных связей. Положительные сильные корреляции отмечались у него с АКТГ, ДГЭА, эстрадиолом, пролактином, ТТГ и Т4св, отри­цательные - с эстроном и антителами к ТРО. Два других фактора остава­лись далеко по­зади, имея по 2 сильные связи против 8. Причем, у ТGF-β1 корреляции в основном были средней силы и умеренными, большая часть из которых, в том числе и сильных (с кортизо­лом и об­щим тестостероном), об­ладала отрицательной направленностью. У IGF-II кор­реля­ции были большей частью - слабые и очень слабые с приблизительно одинаковым соотноше­нием по знаку +/-, причем 2 сильные связи (с кортизолом и ФСГ), в противоположность ТGF-β1, были положительными.Следовательно, через 5 не­дель от момента перевивки С-45 большое коли­чество разнообразных взаи­мосвязей между факторами роста и гормонами де­лало систему гормональ­ного влияния на рост опухоли более сложной, чем вначале опухоле­вого раз­вития.Причем, организм мог контролировать рост опухолипреимущественно путем влияния на IGF-I. Два других фактора роста прак­тически не имели (или имели разнонаправ­ленную) гор­мональную зависи­мость.

Заключение

Таким образом, патогенетическими моментами метастазирования злокачественной опухоли в печень являлись: высокая степень функционального напряжения гормональной сис­темы на фоне опухолевой прогрессии -через 1 неделю канцерогенеза и раз­витие более сложной разбалансированной системы гормональных влияний на рост опухоли через 5 недель от момента перевивки С-45, что свидетельствовало о модификации гормональной регу­ля­ции процессов метастазирова­ния.

Рецензенты:

Геворкян Ю.Ад.м.н., профессор,зав. отделением абдоминальной онкологии № 2ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава Рос­сии,заслуженный врач РФ, г. Ростов-на-Дону;

Шихлярова А.И, д.б.н., профессор, руководитель лаборатории изыскания новых противо­опухолевых средств ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава Рос­сии, г.Ростов -на-Дону.