Поиск - новости науки и техники

Приручение радикалов. Как вредное становится полезным

10.08.19

Как вредное становится полезным

Про пользу и необходимость антиоксидантов мы слышим постоянно. Все знают, что они борются со свободными радикалами – их представляют чуть ли не «абсолютным злом», с которым нужно беспощадно бороться. Так ли это на самом деле? Оказывается, все не так просто и очевидно. С таким утверждением не согласна, например, заведующая кафедрой биологии Приволжского исследовательского медицинского университета, доктор биологических наук, профессор Татьяна Григорьевна Щербатюк. Регулируя выработку этих самых свободных радикалов, она добивается уничтожения опухоли. Как такое происходит? Это попытался выяснить наш корреспондент.
– Темой своих исследований я начала заниматься с аспирантской поры. В эксперименте случайно обратила внимание на не «канонический» для того периода ответ организма при введении озонированного физиологического раствора. Его получают, пропуская через 0,9-процентный водный раствор хлорида натрия озоно-кислородную смесь. Для этого используют озонаторы – приборы, которые синтезируют озон из кислорода под действием электрического тока. Мы работаем с устройством, которое разработали в Российском федеральном ядерном центре под руководством Виктора Дмитриевича Селемира.
Технология применения озонированного раствора – заслуга основоположника российской озонотерапии, профессора Сергея Петровича Перетягина. Эта технология была очень популярной, особенно в Нижнем Новгороде. Озон, источник свободных радикалов, при низких концентрациях запускает сложные регуляторные процессы в организме, которые стимулируют защитные ресурсы.
В моих первых экспериментах «все пошло не так»: я использовала не низкие, а высокие концентрации озона, которые озонотерапевты не практиковали для внутривенных введений. Почему? Можно сказать, от неподготовленности и неосведомленности: это произошло через пару месяцев после моего поступления в аспирантуру. Причем вводила озонированный физиологический раствор не системно (то есть внутривенно, а для животных – внутрибрюшинно), а локально, говоря «научным языком», интра- и паратуморально, то есть в опухоль и около нее. В результате я получила не повышение активности антиоксидантов (как наблюдали после низких концентраций озона), а значительное снижение. Никто не мог помочь мне объяснить такие результаты. Я стала изучать специализированную литературу. Отправилась в библиотеку, чтобы найти ответ на вопрос: что представляют собой окислительные процессы и какую роль они играют при опухолевом росте? Выяснила, что наши соотечественники Тарусов, Журавлев, Нейфах, Бурлакова, Козлов еще в 1980-х заложили основы свободнорадикальных процессов в физиологических условиях и состоянии болезни и даже ввели понятие «свободнорадикальные патологии». Оказалось, что одна из особенностей злокачественных новообразований – изменение уровня свободнорадикальных реакций в области таких новообразований. Это проявляется в повышенной антиоксидантной активности опухолевой ткани, с одной стороны, и истощении антиоксидантной системы защиты всего организма-опухоленосителя – с другой.
Свободные радикалы могут спровоцировать запуск генетической программы на формирование опухоли, но после того, как опухоль сформировалась, наступает период в ее жизни, когда она защищается от свободных радикалов – они ведь без надзора антиоксидантов окисляют все, разрушают клетку. Опухоль накапливает антиоксиданты из организма хозяина, который, лишаясь антиоксидантов, оказывается в состоянии неконтролируемого бесчинства свободных радикалов. К тому же организм является источником и других ресурсов для опухоли (например, глюкозы, необходимой для энергии). Опухоль становится как бы паразитом, и в результате организм истощается и погибает.
– Цель ваших исследований – управление интенсивностью и направленностью окислительных процессов. Для чего это нужно?
– Итак, свободные радикалы могут спровоцировать рост опухоли, и они же способны уничтожить сформированную опухоль. Управлять – значит контролировать процесс, направлять его таким образом, чтобы была достигнута цель, в нашем случае – уничтожение опухоли. Зная исходный уровень свободнорадикальной активности опухоли и организма, можно одни лечебные мероприятия направлять на снижение в организме уровня свободнорадикального окисления, другие, напротив, на еще большую интенсификацию окисления в опухолевых клетках, что и приведет к их летальным повреждениям токсическими продуктами.
– Какие преимущества у озонных технологий и фотодинамической терапии? Какие еще существуют альтернативные методы?
– Фотодинамическая терапия рака основана на воздействии лазерного излучения определенной длины волны на опухолевую ткань, которая удерживает на некоторое время фотосенсибилизаторы. Фотосенсибилизаторы – это вещества, поглощающие кванты света в присутствии кислорода и приводящие к фотохимической реакции, в результате которой молекулярный кислород превращается в синглетный (одна из форм активного кислорода), а также образуется большое количество свободных радикалов.
Так квант света, взаимодействуя с фотосенсибилизатором, образует свободные радикалы, вызывающие в опухоли окислительный «взрыв», убивающий ее.
Фотодинамическая терапия используется при лечении многих онкологических заболеваний. Однако существует целый ряд ограничений. Например, низкая продукция свободных радикалов, небольшая глубина терапевтического воздействия на биоткань, гипоксия опухоли – все это приводит к понижению эффекта лечения и препятствует широкому распространению фотодинамической терапии в клинической практике. Дальнейшему развитию поможет разработка новых улучшенных фотосенсибилизаторов, источников света и новых модификаций метода в комбинации с другими терапевтическими подходами, в том числе, по нашему мнению, с озонотерапией.
Цель нашего проекта – разработать способ, который усилил бы повреждение злокачественной опухоли, но при этом не навредил организму.
– С какой категорией больных вы работаете?
– Наша работа, направленная на терапию опухолей, носит сугубо экспериментальный характер. Мы работаем на лабораторных животных, моделируем рост опухоли, вводя опухолевые штаммы – многократно перевивающиеся клетки. В экспериментальной онкологии для моделирования роста злокачественных опухолей используют в том числе и перевивные штаммы – опухоли, которые получают у животных, длительно вводя им канцероген, чаще химической природы. Затем такие опухоли замораживают в жидком азоте и хранят длительное время в банке опухолевых штаммов. Когда экспериментатору нужно получить модель онкологической болезни, он размораживает опухолевые клетки и вводит их животным.
Несколько лет назад с коллегами-онкологами мы изучали динамику свободнорадикальных процессов в крови больных раком гортани, неба и языка – злостных курильщиков с большим стажем. Мы это делали для того, чтобы внести в схему химио- и лучевой терапии дополнительный источник свободных радикалов с помощью озонотерапии. Мы установили очень важный факт: наши методы оценки свободнорадикальных реакций в организме выявляют скрытую неоднородность больных. Например, у больных с высоким уровнем свободнорадикальных процессов были плохие прогнозы на выздоровление. В этих случаях играет роль особенность организма больных, наследственный фактор, условия проживания – насколько район экологически благополучен. Наш диагностический подход поможет выбрать схему лечения индивидуально для каждого пациента.
– Каких результатов вы уже достигли?
– Нам удалось установить, что озон в высоких концентрациях при наружном применении обладает противоопухолевым эффектом, а в комплексном использовании при внутривенном введении повышает эффективность противоопухолевых воздействий.
Нам стало очевидным, что в зависимости от состояния опухоли, на которую мы оказываем действие, и концентрации озона, которым действуем, мы можем добиться уничтожения опухоли, а можем, наоборот, вызвать стимуляцию опухолевого роста. Поэтому важно контролировать безопасность нашей терапии. Мы это делаем с помощью оценки генотоксичности методом ДНК-комет, рекомендованным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) и Европейским агентством по лекарственным средствам (EMA) для регистрации лекарственных средств для человека. Эту работу мы выполняем с приглашенным в проект главным научным сотрудником Института биофизики клетки РАН, доктором физико-математических наук, профессором Андреем Брониславовичем Гапеевым.
Используя озонные технологии в онкологии, важно помнить постулат свободнорадикальной биологии: свободные радикалы – это двуликий Янус клеточного метаболизма, они могут выполнять как сигнальную, так и повреждающую роль, а также гипотезу академика Николая Марковича Эмануэля о том, что свободные радикалы играют ключевую роль в процессах злокачественного перерождения клеток и развитии опухоли.
– Получается, эти свободные радикалы иногда нужны?
– Конечно, нужны. Мы есть результат миллиардной (2 миллиарда лет назад возникла кислородная атмосфера) эволюции – «приспособления» жизни в кислородных условиях. Наши клетки научились использовать преобразование кислорода для получения энергии. А побочные продукты кислорода, радикалы, регулируют процессы обновления мембран, помогают специализированным клеткам защищаться от чужеродных агентов, вообще могут «включать» или «выключать» гены. Получается, радикалы – вещь полезная, но под контролем антиоксидантов. Без контроля – это свободнорадикальный хаос.

Фирюза ЯНЧИЛИНА

Нет комментариев