ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ И РАДИОМОДИФИЦИРУЮЩИЕ СВОЙСТВА ЦИТРУСОВОГО И СВЕКЛОВИЧНОГО ПЕКТИНОВ НА ПЕРЕВИВАЕМЫХ ОПУХОЛЯХ КРЫС

ANTITUMOR AND RADIO-MODIFYING PROPERTIES OF CITRUS AND BEET PECTINS ON RATS TRANSPLANTED TUMORS

Azamat  Kylchykbaev

assistant of the Department of Oncology,

Department of Oncology, I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy,

Kyrgyzstan, Bishkek

Indira Kudaibergenova

head of Department of Oncology, Doctor of Health Science, Professor,

Department of Oncology, I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy,

Kyrgyzstan, Bishkek

Rahat Aralbaev

head of the Department of Radiation Therapy, MD, Ph.D.,

National Center of Oncology, Ministry of Health of the Kyrgyz Republic

Kyrgyzstan, Bishkek

IskanderChakeev

senior researcher, Cand. of Science, Department of Oncology,

 I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy,

Kyrgyzstan, Bishkek

Nodirbek Alimjоnov

assistant of the Department of Oncology, Cand. of Science

Department of Oncology, I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy,

Kyrgyzstan, Bishkek

Alfiya Faizova

senior Researcher, Cand.Biol. Sciences,

Department of Oncology,  I.K. Akhunbaev Kyrgyz State Medical Academy,

Kyrgyzstan, Bishkek

АННОТАЦИЯ

В статье представлены результаты первичного скрининга противоопухолевой активности на моделях перевиваемых опухолей  при воздействии  на них наноразмерного свекловичного и цитрусового  пектинов.  Объектом исследования являлся цитрусовый и свекловичный пектины. В радиологических экспериментах животные разово облучались тормозным пучком на линейном ускорителе в дозе 3 Гр. Показана высокая противоопухолевая активность пектинов в отношении   карциносаркомы Уокера, умеренная – в отношении  лимфосаркомы Плисса и саркомы 45. Полученные данные свидетельствуют в пользу предположения, что противоопухолевая активность низкоэтерифицированных пектиновых веществ целиком зависит от молекулярной массы этого полимера.

ABSTRACT

The article presents the results of the primary screening of antitumor activity in models of transplanted tumors when they are exposed to nano-sized beet and citrus pectins. The object of the study was citrus and beetroot pectins. In radiological experiments, the animals were irradiated once with a bremsstrahlung beam on a linear accelerator at a dose of 3 Gy. The high antitumor activity of pectins against Walker's carcinosarcoma is shown, moderate to Pliss's limphosarcoma and sarcoma 45. The data obtained support the assumption that the antitumor activity of low-esterified pectic substances depends entirely on the molecular weight of this polymer.

Ключевые слова: низкомолекулярный пектин, PectaSol-C®, карциносаркома Уокера, лимфосаркома Плисса, саркома 45, синергия, радиопротекторы, радиосенсибилизаторы.

Keywords: low-molecular pectin, PectaSol-C®, Walker's carcino-sarcoma, Pliss lymphosarcoma, sarcoma 45, synergy, radioprotectants, radiosensitizers.

Общая эффективность   химиотерапии  все еще недостаточна, а  спектр   онкологических   заболеваний,  чувствительных   к химиотерапии,  ограничен.  Создание новых активных противоопухолевых препаратов или препаратов - модификаторов биологических реакций, позволит расширить возможности лекарственного лечения опухолей  [3,12].

Пектины – это широкий класс природных полисахаридов, обладающих полифункциональными свойствами. Важнейшими из них являются: высокая биодоступность, хорошая растворимость и низкая токсичность. Область применения пектинов в эксперименте весьма широка и охватывает практически все значимые направления лекарственной терапии, вообще, и противоопухолевой, в частности. [1,9,15,16]. У пектинов обнаружен не только противоопухолевый потенциал,   но и способность усиливать противоопухолевую активность конвенциальных цитостатиков  [8,11].

Однако  результаты такого рода  исследований не всегда однозначны. Так, пектины ольхи клейкой у одних исследователей тормозили рост экспериментальных опухолей, ингибируя процессы метастазирования  [13],  у других   же стимулировали  этот рост, снижая противометастатическое действие циклофосфана [10].

Как полагают,  нативный пектин, в силу своей большой молекулярной массы целиком не усваивается в пищеварительном тракте. Лишь уменьшение размеров молекулы пектина, способствует его полному усвоению. И, как следствие, меняются его фармакологические свойства.  

Ранее было показано, что наноразмерный свекловичный пектин был способен не только тормозить рост экспериментальных опухолей, но и потенцировать эффекты конвенционального цитостатика – циклофосфана [5,7].

Таким образом, научный интерес  к наноразмерным пектинам не случаен. С одной стороны, у этого полисахарида регистрируется противоопухолевый потенциал и способность потенцировать эффекты цитостатической терапии, с другой стороны, практически ничего не известно о влиянии пектинов на рост экспериментальных опухолей при лучевой терапии.

Эти неосвещенные аспекты определили актуальность данного исследования.

Результаты исследования и их обсуждение

Материалом для исследования послужили крысиные: саркома 45, лимфосаркома Плисса  и карциносаркома Уокера.  Наноразмерность свекловичного пектина достигалась механообработкой нативного материала в шаровой мельнице. Молекулярная масса получаемого продукта не превышала 15 кДа. Цитрусовый пектин представлял собой коммерческий препарат – пищевую   добавку, выпускаемый фирмой EcoNugenics под названием PectaSol-C®. По степени этерификации и молекулярной массе оба вещества были практически идентичными. Водный раствор пектина вводился per os животным-опухоленосителям в течение 10-14 дней. В радиологических экспериментах животные разово облучались тормозным пучком на линейном ускорителе в дозе 3 Гр. Критериями оценки эффекта служили показатели торможения роста опухоли и увеличения продолжительности жизни.

Исследования проводились по  правилам,  принятым  в Страсбурге Европейской  конвенцией  по защите  позвоночных   животных,  используемых  для  экспериментальных   и   иных научных   целей [4]. Пектины вводились per os  в дозе 650 мг/кг со  2-х  по 16-е сутки после перевивки опухоли.

Статистическая обработка результатов проведена непараметрическими методами (Критерий Вилкоксона-Манна-Уитни) [2, 6].

Оценка  противоопухолевой активности, и радиосенсибилизирующих (радиопротекторных) свойств наноразмерного свекловичного пектина на модели карциносаркомы Уокера, показала, что данная опухоль не чувствительна к лучевой терапии даже в высоких  дозах; наноразмерный свекловичный пектин в сочетании с  γ-излучением  обладает синергичным противоопухолевым действием. При этом пектин предотвратил падеж экспериментальных животных от такой дозы облучения, существенно увеличивая выживаемость крыс (табл. 1), а максимальное торможение роста опухоли отмечалась в начальный и конечный период эксперимента.

Достоверное торможение роста отмечалось на 2-ой, 5-й и 15-й дни эксперимента на уровне значимости р ˂ 0,01 – 0,001. Так уже на 15-й день было достигнуто 100%-ное торможение или полная регрессия опухоли. Разумеется, такой противоопухолевый эффект отразился на продолжительности жизни животных. В группе, получившей пектин и облучение, все животные выжили, а увеличение продолжительности жизни составило почти 430%. 

Таблица 1.

Результаты облучения карциносаркомы Уокера при пероральном введении свекловичного пектина

* все животные контрольной группы пали

Достоверное торможение роста отмечалось на 2-ой, 5-й и 15-й дни эксперимента на уровне значимости р ˂ 0,01 – 0,001. Так уже на 15-й день было достигнуто 100%-ное торможение или полная регрессия опухоли. Разумеется, такой противоопухолевый эффект отразился на продолжительности жизни животных. В группе, получившей пектин и облучение, все животные выжили, а увеличение продолжительности жизни составило почти 430%. 

Экспериментальной проверке противоопухолевых свойств был подвергнут коммерческий препарат пектина «PectaSol-C®». Относительно этого пектина существуют небольшое количество  работ, указывающих на его эффективность при злокачественных опухолях предстательной железы [14]. По утверждениям авторов при приеме «PectaSol-C®» время удвоения содержания ПСА существенно увеличивается, что отражается на продолжительности жизни онкологических больных с поражением предстательной железы.

PectaSol-C® обладает выраженной радиомодифицирующей активностью. Торможение роста опухоли на 20-е сутки у животных, получавших PectaSol-C® достигало почти 92%, а увеличение продолжительности жизни составило 354% (табл. 2).

Таблица 2.

Результаты облучения карциносаркомы Уокера при пероральном введении препарата PectaSol-C®

Сравнение радиосенсибилизирующего действия свекловичного пектина и  препарата PectaSol-C® по торможению роста опухоли на 15-20 сутки показывает, что разница в объемах опухоли не достигает статистически значимой величины. Хотя пектин увеличивал продолжительность жизни на 429%, а PectaSol-C® на 354% разница между этими величина также недостоверна для данного числа степеней свободы. Таким  образом, по радиомодифицирующей способности пектин и препарата PectaSol-C® практически идентичны.

На лимфосаркоме Плисса (табл. 3) были получены следующие  результаты: «PectaSol-C®» достоверно  тормозил рост опухоли и на 7-ой, и на 14-ый день эксперимента. Умеренное торможение отразилось на выживаемости животных. Увеличение продолжительности жизни составило чуть больше 60-ти процентов. Однако, эта величина достигала статистически значимого уровня р < 0,001.

Таблица 3.

Противоопухолевые свойства «PectaSol-C®» на лимфосаркоме Плисса

Сопоставимые данные были получены на этой же модели при лечении опухоленосителей свекловичным пектином (табл. 4). При этом разница в величинах торможения роста опухоли и увеличения продолжительности жизни между группами животных, получавших пектин или PectaSol-C® не достигала статистически значимых величин.

Таблица 4.

Противоопухолевые свойства пектина на лимфосаркоме Плисса

*Критерий Вилкоксона-Манна-Уитни

В целом пектин, полученный из свеклы и подвергнутый механообработке по противоопухолевому потенциалу соответствовал препарату «PectaSol-C®», полученному из цитрусовых путем ферментативной модификации. Эти данные свидетельствуют в пользу предположения, что противоопухолевая активность низкоэтерифицированных пектиновых веществ целиком зависит от молекулярной массы этого полимера.

Список литературы:

1. Гурьев  А. М.  Химико-фармакологическое исследование полисахаридов высших растений и перспективы их использования в терапии злокачественных новообразований: Дисс. ... докт. фарм. наук.   Пятигорск,2011. - 297 с.
2. Гублер Е.В.  Вычислительные методы анализа и распознавания патологических процессов. Л.: Медицина, 1978, 296 с.
3. Дыгай А.М., Зуева Е.П., Разина Т.Г., Амосова Е.Н., Крылова С.Г., Лопатина К.А., Ефимова Л.А., Сафонова Е.А., Рыбалкина О.Ю.  Система отбора природных соединений для использования в онкологической практике. Опыт работы института фармакологии СО РАМН. // Тихоокеанский медицинский журнал, 2010, № 2. С.10-15.
4. Европейская Конвенция о защите позвоночных животных, используемых для экспериментов и в иных научных целях (ETS 123) Страсбург 18 марта 1986 г.
5. Кудайбергенова И.О., Лепшин Б.Н., Чакеев И.Ш. и др. Потенцирование противоопухолевой активности циклофосфана низкомолекулярным пектином // Современная медицина: Актуальные вопросы: сб. ст. по матер. LIV-LV междунар. науч.-практ. конф. № 4-5 (47). -  Новосибирск: Сибак, 2016. - с. 59-68.
6. Лакин Г.Ф. Биометрия М.: Высшая школа, 1980, 293 с.
7. Лепшин Б.Н., Кудайбергенова И.О., Чакеев И.Ш. и др. Морфологические изменения опухоли Уокера при терапии пектином и циклофосфаном // Современная медицина: Актуальные вопросы: сб. ст. по матер. LIV- LХ  междунар. науч.-практ. конф. № 9-10 (51). -  Новосибирск: Сибак, 2016. - с. 29-36.
8.  Лопатина К.А.  Водорастворимые полисахариды растений Сибири в комплексной терапии первиваемых опухолей.  Дисс….канд. мед. наук,  Томск, 2007 - 151 с.
9. Оводов Ю.С. Современные представления о пектиновых веществах // Биоорганическая химия, 2009. Т. 35, № 3. С. 293–310.
10. Разина Т. Г. Фитопрепараты и биологически активные вещества лекарственных растений в комплексной терапии злокачественных новообразований: экспериментальное исследование.  Дисс…   докт. биол. наук, Томск, 2006. - 336 с.
11. Сафонова Е. А. Полисахариды растений, как корректоры цитостатической терапии экспериментальных опухолей: Дисс… канд. мед. Наук. Томск, 2011. - 168 с.
12. Трещалина Е. М.  Противоопухолевая активность веществ природного происхождения. М.:  Практическая медицина, 2005. - 272 с.
13. Шилова Н. В. Влияние экстрактов ольхи клейкой на развитие перевиваемых опухолей в условиях цитостатической терапии. Дисс…   канд. мед. наук. Томск, 2004. -228 с.
14. Azémar M., Hildenbrand B., Haering B. e.a.  Clinical Benefi t in Patients with Advanced Solid Tumors Treated with Modifi ed Citrus Pectin: A Prospective Pilot Study//Clinical Medicine: Oncology., 2007:1.- p. 73–80
15. Hayashi A., Gillen A.C., Lott J.R. Effects of daily oral administration of quercetin chalcone and modified citrus pectin on implanted colon-25 tumor growth in Balb-c mice // Altern. Med. Rev., 2000. Vol. 5. P. 546–552.
16. Nangia-Makker P., Hogan V., Honjo Y. et. al. Inhibition of human cancer cell growth and metastasis in nude mice by oral intake of modified citrus pectin // J. Natl. Cancer Inst. 2002. Vol. 94. P. 1854–1862.