Рак молочной железы (РМЖ) занимает лидирующее место в мире среди злокачественных новообразований, диагностируемых у женщин. Разработка биомаркеров, которые могли бы решить проблему прогнозирования прогрессии опухоли, представляет собой одну из наиболее актуальных проблем современной онкологии и лабораторной диагностики. Рост и развитие рака молочной железы сопровождаются увеличением концентрации продуктов перекисного окисления липидов, и содержание продуктов его окисления зависит от степени дифференцировки опухоли. Одним из клинически важных биомаркеров инвазивного прогрессирования опухоли является антиоксидантный фермент марганецсодержащая супероксиддисмутаза [1, 2].
Супероксиддисмутаза (СОД) – один из ключевых антиоксидантных ферментов, которые присутствуют во всех клетках организма человека. В зависимости от металла, содержащегося в активном центре фермента, существует несколько изоформ фермента – цинк-, медь-, марганец-, железо-, никельсодержащие супероксиддисмутазы. В организме человека и млекопитающих встречаются 3 типа супероксиддисмутазы: тип СОД1 (ZnСОД) – он является димером, находится в цитоплазме, содержит цинк как структурный компонент и медь в активном центре; СОД2 (MnСОД) – тетрамерный фермент, находится в митохондриях, содержит марганец Mn(II) или Mn(III) в активном центре; СОД3 (CuСОД) – внеклеточный тетрамерный фермент, в активном центре находится медь.
В организме здорового человека всегда соблюдаются окислительный баланс, динамическое равновесие между уровнем продукции свободных радикалов и активностью антиоксидантной системы защиты, что необходимо для нормального функционирования клетки и обеспечивает ее безопасность в целом [2, 3].
СОД в окислительно-восстановительной реакции защищает клетку от чрезвычайно активного окислителя супероксидного анион-радикала (О2–), катализируя химическую реакцию его диспропорционирования в кислород и пероксид водорода (Н2О2), и таким путем способствует ингибированию воспалительного процесса и окислительной модификации белков [3, 4].
Однако значительное увеличение активности MnСОД приводит к атаке тиоловых и аминогрупп, к избыточной продукции активных форм кислорода, запуску циклической цепной реакции инициации и развитию цепи перекисного окисления липидов (ПОЛ). Повышение его уровня приводит к снижению главных ферментов детоксикации перекиси водорода, каталазы, глутатионпероксидазы, миелопероксидазы, пероксиредоксина и других высокоактивных антиоксидантных систем и вызывает образование высокотоксичных продуктов ПОЛ (альдегидов, кетонов, спиртов), значительное накопление которых приводит к повреждению целостности мембран [5, 6, 7]. Перечисленные ферменты детоксикации перекиси водорода контролируют уровень цитокин-индуцированных пероксидов, участвующих в передаче клеточных сигналов, и истощение их пула приводит к развитию клеточной дисфункции [5]. Так, например, MnСОД в опухолевых клетках превращает супероксид в перекись водорода, которая активирует сигнальный путь ERK1/2, способствуя миграции опухолевых клеток, и тирозинкиназу FAK (киназу фокальной адгезии), чтобы способствовать адгезии опухолевых клеток [6, 7].
Окислительный стресс наблюдается на всех этапах реализации опухолевой генетической программы и вызывает повреждение мембран клеток и митохондрий, липидов, белков, приводит к нарушению водно-ионного гомеостаза, нуклеотидной последовательности дезоксирибонуклеиновых кислот (ДНК), сопровождается вегетативно-медиаторной дисфункцией клетки. Активные формы кислорода нарушают клеточную рецепцию и позволяют опухолевым клеткам уклоняться от распознавания иммунной системой, однако высокий уровень окислительного стресса избирательно оказывает токсическое действие на раковые клетки [5, 8, 9].
Цель исследования: изучить активность ключевого фермента антиоксидантной защиты марганецсодержащей супероксиддисмутазы при раке молочной железы.
Материал и методы исследования
В исследование были включены 60 женщин в возрасте от 35 до 83 лет. Контрольную 1-ю группу составили 15 здоровых женщин. Онкобольные, поступившие на лечение в Республиканский клинический онкологический диспансер (РКОД) г. Уфы с октября 2021 года по ноябрь 2023 года, были разделены на две опытные группы: пациентки с РМЖ 1–2-й стадии (n=21) – 2-я группа, пациентки с РМЖ 3–4-й стадии (n=24) – 3-я группа. Все обследуемые лица дали информированное согласие на проведение исследования.
Для исследования активности MnСОД использовали венозную кровь, полученную утром натощак. После ретракции сгустка пробы центрифугировали при 3000 об/мин в течение 10 минут, затем сыворотку отбирали в микрокюветы. Исследования проводили «сэндвич»-вариантом твердофазного иммуноферментного анализа с применением наборов тест-систем ЗАО «Вектор-Бест» (Новосибирск, Россия).
Для анализа полученных данных использовали стандартный пакет программ Statistica 8.0. Описательная статистика данных представлена в виде медианы и интерквартильного размаха Ме (25–75%). Статистическую значимость различий определяли, используя непараметрические критерии Манна–Уитни, Краскела–Уоллиса и множественное сравнение средних рангов для всех групп. Различия считали значимыми при р<0,05.
Результаты исследования и их обсуждение
Результаты, представленные в таблице 1, свидетельствуют о том, что у пациенток с РМЖ 1–2-й стадии медиана активности MnСОД сопоставима с нижней границей референсных значений показателя, а в сравнении с данными контрольной группы наблюдается тенденция к снижению. У больных с РМЖ 3–4-й стадии активность фермента превышала как верхнюю границу референсных значений, так и показатели контрольной группы (с разницей 54%, р=0,041).
Таблица 1
Активность MnСОД у пациенток с раком молочной железы
|
Референсные значения |
Группы пациенток |
р |
||
|
1-я группа контрольная, n=15 |
2-я группа РМЖ 1–2-й стадии, n=20 |
3-я группа РМЖ 3–4-й стадии, n=24 |
||
|
1190–1990 Ед/л |
1503,1 (1455,9–1567,1) |
1068,3 (1005,8–1358,2) |
2326,8 (886,1–3388,0) |
р1-2=0,139 р1-3=0,895 р2-3=0,041 |
|
Примечание: р1-2, р1-3, р2-3 – статистическая значимость различий между соответствующими группами, критерий Краскела–Уоллиса, множественное сравнение средних рангов для всех групп |
||||
Для более детального анализа данные пациентов с РМЖ 1–2-й и 3–4-й стадий внутри групп были ранжированы по степени активности MnСОД. В каждой группе, таким образом, были выделены по 3 подгруппы: с нормальной, сниженной и повышенной активностью фермента (относительно референсных значений). Показатели сгруппировались следующим образом (рисунок).
Доля пациентов с РМЖ 1–2-й стадии (А) и 3–4-й стадии (Б) с разной степенью активности фермента MnСОД, в % по отношению к общему числу пациентов в группах
Доля пациентов с активностью MnСОД, соответствующей референсным значениям, была в обеих опытных группах сопоставима друг с другом (рис. А, Б), а медианы активности фермента статистически значимых различий не имели (табл. 2).
Почти у ¾пациентов (71,4%) с 1–2-й стадией заболевания отмечаласьнизкая активность фермента (рис. А), составляющая 86% от нижней границы референсных значений, что имело статистически значимые различия как с подгруппой больных с нормальным уровнем активности MnСОД (р=0,019), так и с повышенным (р=0,022) (табл. 2). Такое снижение, вероятнее всего, связано со снижением емкости этой системы, вызванной напряжением защитных антиоксидантных механизмов. Незначительное повышение активности марганецсодержащей супероксиддисмутазы, отмеченное у небольшой части пациентов с РМЖ 1–2-й степени, по данным литературы, активирует иммунную систему, защищает клетку от повреждения супероксид-анионами за счет уменьшения клеточной пролиферации: MnСОД ингибирует опухолевые клетки, оказывает подавляющее действие на андроген-позитивные клетки рака молочной железы человека [10].
В группе пациентов с РМЖ 3–4-й стадии в 54,2% наблюдений фиксировалась самая высокая активность фермента: медиана показателя достигла 3388,0 (3280,0–3475,6) Ед/л и в 1,7 раза превысила верхнюю границу референсных значений (табл. 2, рис. Б). В этой же группе больных фиксировалась и самая низкая медиана активности MnСОД: 855,4 (855,4–915,9) Ед/л. Доля пациентов с такими показателями была значительна и составила 37,5%. Статистическая значимость различий между группами и подгруппами приведена в таблице 2.
Таблица 2
Степень активности MnСОД в зависимости от стадии рака молочной железы
|
Группа пациенток |
Активность MnСОД, Ед/л |
||
|
1 – нормальная |
2 – пониженная |
3 – повышенная |
|
|
РМЖ 1–2-й стадии, n=21 |
n=4 |
n=15 |
n=2 |
|
1809,2 (1561,5–1854,7) |
1023,7 (879,2–1068,3) |
2270,8 (2181,7–2360,0) |
|
|
|
р1-2=0,019 |
р1-3=1,0 р2-3=0,022 |
|
|
РМЖ 3–4-й стадии, n=24 |
n=2 |
n=9 |
n=13 |
|
1606,4 (1456,3–1756,5) |
855,4 (855,4–915,9) |
3388,0 (3280,0–3475,6) |
|
|
рм-у=0,355 |
рм-у=0,007 р1-2=0,048 |
рм-у=0,027 р1-3=0,040 р2-3<0,001 |
|
|
Примечание: рм-у – статистическая значимость различий между показателями пациентов в опытных группах с РМЖ 1–2-й и РМЖ 3–4-й стадий, критерий Манна–Уитни; р1-2, р1-3, р2-3 – статистическая значимость различий между показателями в подгруппах пациентов с разной степенью активности фермента, критерий Краскела–Уоллиса, множественное сравнение средних рангов для всех групп |
|||
На поздних стадиях РМЖ наблюдается экспрессия активности MnСОД, что может свидетельствовать о наличии метастатического процесса и прогрессировании заболевания. Увеличение фермента антиоксидантной защиты MnСОД указывает на увеличение активных форм кислорода, которые активируют множество сигнальных путей, участвующих в росте новообразований молочной железы [5, 6, 7]. Так, в ходе реакции диспропорционирования супероксида происходит увеличение внутриклеточной концентрации H2O2, что усиливает окислительное повреждение ткани, поскольку в присутствии активаторов (металлов) пероксид водорода мгновенно превращается в гидроксильный радикал (•ОН), обладающий наивысшей реакционной способностью и являющийся самым токсическим и опасным веществом среди всех активных форм кислорода [5]. Повышение активности MnСОД у онкологических больных может быть связано с проводимой интенсивной химиотерапией, сопровождающейся повышением уровня оксида азота, который проявляет цитотоксическое действие, приводящее к различным токсическим эффектам, возникающим как в поздних стадиях заболевания, так и в ходе химиотерапии [11].
Значительное снижение активности фермента MnСОД, наблюдаемое у части больных, указывает на истощение антиоксидантных защитных механизмов и возможное прогрессирование онкозаболевания с развитием метастазов и уменьшением выживаемости больных с раком молочной железы.
Заключение
Выявленные различия в активности фермента MnСОД при раке молочной железы могут быть полезны при установлении стадии опухолевого процесса.