Электронный научный журнал
Международный студенческий научный вестник
ISSN 2409-529X

МЕХАНИЗМЫ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ ЦИНКА

Биканасов С.И. 1 Сафиуллина И.Р. 1 Газдалиева Л.М. 1
1 ФГБОУ ВО Башкирский государственный медицинский университет
Цинк входит в состав жизненно необходимых микроэлементов ΙΙ подгруппы, оказывающих выраженное действие на естественные киллерные клетки (ЕК), что связано с их способностью активировать цАМФ-зависимую и кальмодулин-зависимую протоонкогенную депрессию генома. Механизм влияния цинка на опухолевые клетки состоит в том, что он способен непосредственно изменять структуру Ja-антигенов на поверхности клеток линии BW-5147, стимулировать ЕК-активность в отношении клеток-мишеней опухолевой линии YAC-1, а также повышать продукцию клетками селезенки γ-интерферона, стимулирующего ЕК. Показано, что ионы цинка (II) индуцируют экспрессию белков-металлотионеинов и белков-иммунофиллинов, которые реализуют защиту лимфоцитов от разнообразных токсических воздействий, а также являются сильнейшими иммуногенами для T-лимфоцитов, участвуя в стимуляции экспрессии поверхностных антигенов карциномы, что увеличивает подверженность опухолевых клеток-мишеней ЕК-лизису.
цинк
раковые клетки
естественные киллерные клетки (ЕК)
1. Князева О.А., Усачев С.А., Уразаева С.И. Роль соединений глюконовой кислоты с 3d-металлами в коррекции индуцированного иммунодефицита у мышей // Журнал научных статей Здоровье и образование в XXI веке. – 2016. – Т. 18, № 4. – С. 88-93.
2. Князева О.А., Уразаева С.И., Саптарова Л.М., Газдалиева Л.М. Иммуномодулирующее действие глюконата цинка // Научный взгляд в будущее. – 2017. – Т. 6, вып. 5. – С. 24-26.
3. Кудрин А.В., Скальный А.В. С. Микроэлементы в онкологии. Часть 2. Микроэлементы и противоопухолевый иммунитет. 2001. – С.34-35
4. Жаворонков А.А., Кудрин А.В. Микроэлементы и естественная киллерная активность // Арх.патол.- 2008. №6. С.62-67.
5. Селективные ингибирующие эффекты цинка на клеточную пролиферацию в карциноме плоскоклеточного рака пищевода через Orai1 / С. Чой, Ч. Цуй, Я. Ло [и др.] //Журнал FASEB(Federetion of American Societies For Experimental Biology) , 2017; fj.201700227RRR DOI: 10.1096 / fj.201700227RRR.
6. Leslie C Costello, Renty B Franklin. Cytotoxic/tumor suppressor role of zinc for the treatment of cancer: an enigma and an opportunity. Журнал Expert Review of Anticancer Therapy, 2012 г.

В организме человека функционируют две системы иммунного надзора: клеточный иммунитет, обусловленный тимусзависимыми лимфоцитами (Т-лимфоциты), макрофагами и др. клетками, а также гуморальный иммунитет, ключевыми молекулами которого являются иммуноглобулины, продуцируемые В-клетками.

К иммуномодулирующим средствам, являющимся в определенной степени онкопротекторами, относятся некоторые микроэлементы (селен, цинк, йод и другие). В укреплении защитных функций организма активно участвуют ионы цинка (II), поддерживая функцию центрального звена иммунитета – вилочковой железы, обеспечивая сохранение активности защитных функций клеточного иммунитета, так как отвечает за процесс созревания лимфоцитов. Соединение цинка с глюконовой кислотой стимулирует продукцию антител и комплексов Cq-IgG [1].

Показано, что при развитии онкологических заболеваний в крови больных снижается содержание цинка, что дает основание использовать его введения в терапии рака для повышения уровня цинка в злокачественных клетках. Т.е. ионы цинка участвуют в качестве важного агента цитотоксического / опухолевого супрессора при онкологических заболеваниях. Например, уровень клеточного цинка заметно снижается при раке предстательной железы, т.к. нормальная концентрация цинка в эпителиальных клетках предстательной железы является цитотоксичной в злокачественных клетках. Данный феномен наблюдается и при других формах рака, таких как гепатоцеллюлярная карцинома, аденокарцинома поджелудочной железы, рак яичников и т.д. Поэтому введение цинка в качестве потенциального химиотерапевтического агента дает возможность эффективного лечения [6].

В Техасском университете показано, что добавки цинка могут значительно ингибировать пролиферацию раковых клеток пищевода. Однако до сих пор не было полностью понято, почему цинк обладает способностью предотвращать рак в пищеводе. В этом исследовании группа во главе с Зуи Пан, адъюнкт-профессором сестринского дела в Колледже медсестер и медицинских инноваций UTA и известным исследователем рака пищевода, обнаружила, что цинк селективно останавливает рост раковых клеток, но не нормальные эпителиальные клетки пищевода. Результаты этого исследования были опубликованы в FASEB Journal, официальном журнале Федерации американских обществ по экспериментальной биологии.

По словам Национального института рака, рак пищевода является шестым из ведущих причин смертности от рака человека во всем мире. В 2016 году в Соединенных Штатах было зарегистрировано почти 16 000 случаев смерти от рака пищевода. Средняя пятилетняя выживаемость составляет менее 20 процентов.

«Дефицит цинка был обнаружен у многих больных раком», – сказал Пан, чье исследование финансировалось частично за счет гранта исследований Национального института здоровья – Национального института рака. Как клинические данные, так и исследования на животных показали, что этот микроэлемент очень важен для профилактики рака. Цинк является важным элементом многих белков и ферментов, и его отсутствие делает невозможным функционирование клеток, добавил он. Но ранее было не известно, почему одни и те же физиологические концентрации цинка ингибируют рост раковых клеток, и не действуют на нормальные клетки. Впервые было показано, что цинк препятствует проникновению ионов кальция в раковые клетки, и, таким образом, избирательно ингибирует рост раковых клеток [5]. По словам Пана, использование цинка поможет разработать более эффективную стратегию профилактики и лечения рака.

Как известно, цинк входит в состав жизненно необходимых микроэлементов ΙΙ подгруппы. Именно эта подгруппа элементов оказывает более выраженное действие на естественные киллерные клетки (ЕК), что связано со способностью катионов этих элементов активировать цАМФ-зависимую и кальмодулин-зависимую протоонкогенную депрессию генома. Механизм влияния цинка на опухолевые клетки состоит в том, что он способен непосредственно изменять структуру Ja-антигенов на поверхности клеток линии BW-5147. Также цинк стимулирует ЕК-активность в отношении клеток-мишеней опухолевой линии YAC-1, а также повышает продукцию клетками селезенки γ-интерферона, стимулирующего ЕК.

Показано, что ионы цинка (II) индуцируют экспрессию в клетках белков-металлотионеинов и белков-иммунофиллинов. Последние реализуют защиту лимфоцитов от разнообразных токсических воздействий, а также являются сильнейшими иммуногенами для T-лимфоцитов, участвуя в стимуляции экспрессии поверхностных антигенов карциномы, что увеличивает подверженность опухолевых клеток-мишеней ЕК-лизису [4].

Цинк значительно усиливает активность ЕК, особенно при низких соотношениях ЕК:клетки-мишени. Цинк стимулирует высвобождение ИЛ-2, ФНО-α, которые повышают активность противоопухолевых киллеров [4].

Известны также антагонистические взаимодействия между катионами (ΙΙ) цинка и кадмия в плане влияния на ЕК. В частности, ионы цинка предотвращали снижение ЕК-активности, развивавшееся под влиянием кадмия [4]. Механизм этого процесса следующий:

1. Цинк выполняет мессенджерные функции и способен активировать протеинкиназу С и снимать эффекты блокаторов этого фермента.

2. Цинк, являясь конкурентным антагонистом ионов кальция и магния, блокирует транскрипционные факторы Fas, c-myc и стимулирует ген bcl-2, что способствует торможению эндонуклеаз и предупреждает апоптоз ЕК.

3. Цинк стимулирует экспрессию в ЕК высокоаффинных рецепторов к ИЛ-2 и трансферрину, лиганды которых являются дифференцировочными сигналами.

Обнаружена способность соединения цинка (II) с глюконовой кислотой оказывать индуцирующее действие на продукцию цитокинов Il-1β, Il-6, IFN-γ, α-TNF. Так показано, что уровень цитокинов в сыворотке крови иммунодефицитных мышей после двухнедельного введения глюконата цинка увеличивался относительно контроля без лечения: Il-1β на 15,4%, Il-6 – на 68,8%,IFN-γ – на 66,2%, α-TNF – на 81,4% [2].

Выявлено, что введение ионов цинка потенциирует резистентность к опухолям, т.к. цинк поддерживает экспрессию тех рецепторных детерминант, которые участвуют в оптимизации ЕК-лизиса, т.е. делают опухолевые клетки подверженным к лизису [4].

Цинк является кофактором металлопротеазы, участвующей в ферментативном превращении рецепторов на ЕК и других лимфоцитах, участвующих в кооперативных межклеточных взаимодействиях и взаимоотношениях с внеклеточным матриксом. Данная металлопротеаза ингибируется хелатором цинка – 1,10-фенантролином.

Кроме того, цинк является важнейшим кофактором тимулина, стимулирующего ЕК, а также регулирует активность суперантигенов [3]. Суперантигены обеспечивают поликлональную активацию лимфоцитов и также повышают противоопухолевую резистентность.

В то же время, избыток цинка может привести к лизису мишеневых клеток, поэтому именно оптимум содержания цинка обеспечивает поддержание активного ЕК-опосредованного иммунного ответа. Соединения цинка подавляет рост BL-6 клеток меланомы за счет повышения синтеза BL-6-ώ-6-ненасыщенных жирных кислот активизации ПОЛ. Механизм противоопухолевого действия цинка является дозозависимым и полимодальным, т.е. опосредованным через различные эффекторные пути [3].

Также возможны механизмы иммуномодулирующего действия глюконата цинка через активацию NF-κB нуклеарного фактора транскрипции [2].

Поскольку проблема дефицита цинка в рационе и в организме людей является общественной, обнаружена причинная связь акцидентальной инволюции тимуса, снижения концентрации тимулина и ИФНа с одной стороны и нарастания дефицита цинка с возрастом с другой, то коррекция возрастного дефицита цинка имеет громадное значение в свете вторичной профилактики злокачественных новообразований. Снижение ЕК-активности, обусловленное дефицитом цинка, обнаружено также у больных синдромом Дауна и муковисцидозом. Вышесказанное позволяет констатировать необходимость целенаправленной коррекции баланса цинка в организме при самых разнообразных состояниях для оптимизации противоопухолевой резистентности организма [3].

Таким образом, катионы цинка (ΙΙ) могут оказывать модулирующее действие как на ЕК, так и на опухолевые клетки, что показывает необходимость адекватного применения микроэлементной терапии с использованием ионов цинка в лечении больных со злокачественными новообразованиями, а также в профилактике возникновения неоплазий.


Библиографическая ссылка

Биканасов С.И., Сафиуллина И.Р., Газдалиева Л.М. МЕХАНИЗМЫ ПРОТИВООПУХОЛЕВОГО ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ ЦИНКА // Международный студенческий научный вестник. – 2018. – № 4-3.;
URL: http://eduherald.ru/ru/article/view?id=18870 (дата обращения: 14.06.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074