Онкологические заболевания считаются одной из самых распространенных патологий. С каждым годом количество пациентов онкологических отделений неуклонно растет, в связи с этим становится актуальной проблема своевременной терапии, а также профилактики новообразований. Исследования показывают, что одним из прогрессивных и эффективных методов терапии данного класса заболеваний является металлотерапия. Известна роль металлов в различных биохимических реакциях, протекающих в организме человека, но в настоящее время имеются только единичные сведения о влиянии на биологические процессы металлов в виде наночастиц [1].
На сегодняшний день ученые провели множество экспериментов для определения влияния наночастиц металлов, таких как цинк (Zn), медь (Cu), железо (Fe), и их сплавов на рост раковых опухолей. Было установлено антипролиферативное действие данных наночастиц на опухолевые клетки, а также на рост ткани рака легкого человека [2].
Сотрудниками Ростовского научно-исследовательского онкологического института было проведено экспериментальное исследование на моделях двух перевиваемых опухолей мышей: быстрорастущей асцитной саркоме 37 и медленнорастущей солидной саркоме 180. На моделях изучали влияние наночаститц металлов на дальнейшее развитие опухоли; кроме того, на первой оценивали состояние опухолевых клеток, а на второй – выживаемость и продолжительность жизни опухоленосителей.
Опытам подверглись 40 белых беспородных мышей – самцов массой 18-20 г, содержащихся в стандартных условиях вивария. Саркома 37 перевивалась 20 мышам внутрибрюшинной инъекцией по 0,1 мл асцитической жидкости опухоленосителя, разведенной в 0,2 мл среды 199, после перевивки опухоль росла в течение четырех дней. После того, как отмечалось видимое увеличение живота у мышей, приступали к ежедневному внутрибрюшинному введению взвеси наночастиц металлов (Zn, Cu или Fe) в концентрации 10 мкг/мл по 0,5 мл. Мышам контрольной группы аналогичным образом вводили по 0,5 мл физиологического раствора. Введение наночастиц продолжалось в течение 4 дней, суммарная доза составила 20 мкг/мышь. Затем введение взвеси прекращали и занимались наблюдением в течение еще 4 дней для оценки стойкости получаемого эффекта препарата наночастиц.
Таким образом, опухоль развивалась 12 дней: 8 дней (первые и последние 4 дня) наночастицы не вводились, 4 дня мыши получали курс препарата металлов. Доза подбиралась исходя из средних значений дозировок современных металлосодержащих цитостатиков, которые применяются в клинической практике, и составила 1 мг/кг массы. На 13 сутки асцитическая жидкость (АЖ) удалялась шприцом, после чего измерялся ее объем. В камере Горяева производили подсчет опухолевых клеток, высчитывая процент погибших, окрашивающихся трипановым синим, рассчитывали абсолютное количество живых опухолевых клеток на каждое животное по формуле:
N=VАЖ х n х%ЖК,
где N – абсолютное количество живых опухолевых клеток на каждую мышь;
V – объем АЖ;
n – количество опухолевых клеток в 1 мл АЖ;
ЖК – живые опухолевые клетки.
Солидный компонент опухоли, развивающийся в брюшной полости, измеряли, фиксировали формалином, окрашивали гематоксилином Карачи и изучали с помощью световой микроскопии. Саркома 180 была перевита 20 мышам под кожу спины, где разрасталась на протяжении 3-х недель до размеров 20-40 мм3. По истечении этого срока начиналось введение препарата наночастиц по 0,2 мл в концентрации 10 мкг/мл Zn, Cu и сплава (Zn+Cu+Fe). Контрольным животным вводили физиологический раствор. Препарат наночастиц вводился в течение 5 недель 1 раз в 3-4 дня (10 инъекций), суммарная доза составила 20 мкг/мышь. Объем опухолей еженедельно измерялся и выражался в мм3. Также отмечалось общее состояние и падеж экспериментальных животных. Мыши наблюдались в течение 15 недель после начала введения препарата, в том числе, 10 недель после завершения введения. Статистическую обработку показателей исследования проводили с использованием t-критерия Стьюдента и критерия Уилкоксона-Манна-Уитни.
В результате, у всех экспериментальных животных с перевитой саркомой 37 в брюшной полости обнаружена АЖ. Минимальный объем асцитической жидкости отмечался у мышей, получавших препарат цинка, максимальный же был отмечен у животных, получавших препарат железа. При этом статистической достоверностью обладают отличия показателей от контрольной группы животных показатели мышей, получавших цинк – объем асцитической жидкости, выделенной у этих мышей, был статистически значительно ниже показателей контрольной группы. У животных этой же опытной группы объем АЖ был меньше, чем у мышей, которым вводили наночастицы железа и меди. Показатели количества опухолевых клеток в объеме асцитической жидкости были аналогичны показателям объема АЖ. Минимум количества живых опухолевых клеток устанавливался по значениям количества живых клеток саркомы 37 в АЖ мышей, получавших цинк, максимум же – у животных контрольной группы. Введение препарата наночастиц цинка приводит к статистически значимому снижению абсолютного количества живых клеток саркомы 37 не только по сравнению с контрольной группой (их уровень составлял всего 2,6% от контроля), но и по сравнению с мышами, которым вводили железо и медь. Количество живых опухолевых клеток у мышей, получавших НЧ Cu и НЧ Fe, рассчитанное на 1 мл АЖ, было статистически достоверно ниже, чем у контрольных животных. Однако в пересчете на каждую мышь указанные различия были статистически недостоверны из-за вариабельности индивидуальных данных. Показатели, характеризующие количество опухолевых клеток в АЖ мышей, которым вводили НЧ Cu и Fe, не имели статистически достоверных различий между собой. Солидный компонент саркомы 37 был также наименьшим у мышей, получавших НЧ Zn. В опухолях мышей, получавших НЧ Zn, капсула была значительно толще, чем у контрольных. При действии НЧ Zn между очагами опухолевых клеток наблюдались обширные поля некроза и жировой дистрофии, тогда как у контрольных животных отмечались крупные очаги с плотным или разреженным расположением опухолевых клеток [3].
Также изучено противоопухолевое действие платины ее соединений. Микробиологические исследования цисплатина показали высокую способность данного препарата останавливать рост клеток у эукариот, оказывая цитотоксическое действие. Особенно сильным оказалось воздействие на клетки опухолей (в некоторых случаях длительная терапия цисплатином полностью излечивала мышиный рак).
Цисплатин последовательно прошел все стадии клинических испытаний и в настоящее время является одним из наиболее действенных и широко применяемых препаратов в терапии рака у человека. Против некоторых опухолей процент излечения полный лизис опухоли и метастаз достигает 80 [4].
Изучено действие цинка на раковую опухоль. Добавление данного металла может быть эффективным средством лечения рака в соответствии с иммунотерапевтической теорией и с результатами ряда последних и старых исследований [5]. Сейчас ученые успешно работают над созданием на основе цинка новых препаратов для профилактики и лечения аденомы предстательной железы, ишемической болезни сердца и других болезней, которым в большей степени подвержены люди старшего возраста [6].
Также немалозначимым металлом является медь – микроэлемент, жизненно необходимый для организма человека. Согласно рекомендациям ВОЗ, ежедневная потребность меди составляет примерно 900 мкг. Исследования показывают, что только 25% населения получают достаточное количество меди с пищей. При дефиците меди снижается фагоцитарная активность гранулоцитов, синтез иммуноглобулинов, возникает иммунодефицит. Важной биологической ролью меди является участие в процессах пролиферации и дифференциации клеток. Экспериментально доказано, что глюконаты меди (Cu2+) при иммунодефиците способствуют повышению уровня IgG и комплексов C1q-IgG [7], предупреждают появление злокачественных клеток, усиливают действие противораковой защиты. И, напротив, дефицит меди увеличивает вероятность появления новообразований. Во время течения патологических процессов, организм накапливает информацию для банка иммунологической памяти. В результате появляются специфические антитела, в синтезе которых принимает участие медь. В случае повторного проникновения в организм уже известного антигена используется приобретенный иммунитет, поэтому иммунная реакция протекает быстрее и более выражено, т.е. медь обладает иммуномодулирующими свойствами [8].
Американские ученые экспериментально доказали, что медьсодержащие комплексы могут способствовать дифференцированию опухолевых клеток в нормальные, и предложили возможность осуществления лечения раковых опухолей с их помощью [9].
Таким образом, использование наночастиц различных металлов уже сейчас активно используется в терапии онкологии. Для современной науки и медицины ключевой задачей для увеличения эффективности лечения данных заболеваний является поиск более действенных, но в то же время наиболее безопасных методов лечения. Многочисленные опыты и годы исследования помогли уже сейчас значительно снизить процент смертности от онкологических заболевания, улучшить качество препаратов и уменьшить токсические побочные эффекты. Активное внедрение препаратов, содержащие ионы активных и тяжелых металлов, таких как платина, цинк, медь, возможно, в будущем будет играть ведущую роль не только для лечения, но и для профилактики опухолевых заболеваний. Это прекрасная возможность для изучения еще неизвестных механизмов и явлений огромного количества комбинаций терапии, которые смогут не просто перевести заболевание в стадию ремиссии, а полностью излечить организм пациента.