STUDIES OF ALTERATIONS OF THE CELLULAR MEMBRANE BARRIER FUNCTION AT LARYNGEAL CANCER

О. В. Суховєєв; Ю. Б. Бурлака; Н. В. Гринь; А. І. Вовк; С. В. Верьовка

doi:10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12101

Автор(и)

О. В. Суховєєв ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ ІМ. В. П. КУХАРЯ НАН УКРАЇНИ, КИЇВ
Ю. Б. Бурлака ІНСТИТУТ ОТОЛАРИНГОЛОГІЇ ІМ. ПРОФ. О. С. КОЛОМІЙЧЕНКА НАМН УКРАЇНИ, КИЇВ
Н. В. Гринь ІНСТИТУТ ОТОЛАРИНГОЛОГІЇ ІМ. ПРОФ. О. С. КОЛОМІЙЧЕНКА НАМН УКРАЇНИ, КИЇВ
А. І. Вовк ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ ІМ. В. П. КУХАРЯ НАН УКРАЇНИ, КИЇВ
С. В. Верьовка ІНСТИТУТ ОТОЛАРИНГОЛОГІЇ ІМ. ПРОФ. О. С. КОЛОМІЙЧЕНКА НАМН УКРАЇНИ, КИЇВ

DOI:

https://doi.org/10.11603/mcch.2410-681X.2021.i1.12101

Ключові слова:

рак гортані, еритроцити, молекули середньої маси, сорбційна ємність мембран еритроцитів, електронний парамагнітний резонанс, нітроксильні радикали

Анотація

Вступ. Зміни бар’єрної функції клітинних мембран при раку гортані (РГ) призводять до метаболічних і функціональних порушень, які недостатньо вивчено.

Мета дослідження – вивчити характер взаємодії мембран еритроцитів зі спіновими зондами як індикатор змін бар’єрної функції мембран при раку гортані.

Методи дослідження. Зразки від 40 пацієнтів з РГ II і III стадій та 20 здорових осіб досліджували методом електронного парамагнітного резонансу, використовуючи зонд AdTEMPO. Мікров’язкість мембран еритроцитів визначали за часом кореляції обертальної дифузії (τ_eff) і зниженням інтенсивності сигналу спектра радикала. Визначали вміст молекул середньої маси в плазмі крові й еритроцитах і розраховували коефіцієнт розподілу між протеїнами плазми крові та глікокаліксом еритроцитів. Сорбційну ємність еритроцитів оцінювали за кількістю неабсорбованого метиленового синього.

Результати й обговорення. Встановлено, що при РГ ендогенна інтоксикація пацієнтів характеризується надлишковим накопиченням загального пулу молекул середньої маси як у плазмі крові, так і в глікокаліксі еритроцитів. Сорбційна ємність еритроцитів при обох стадіях РГ була знижена порівняно з контролем. Найбільш значне зменшення τ_eff спостерігали до відмивання еритроцитів через 5 хв після введення зонда. Уповільнення τ_eff через 60 хв відзначали тільки при II стадії РГ. Після відмивання еритроцитів при II стадії РГ через 5 хв після введення зонда τ_eff перебував на рівні контрольних значень і значно зменшувався при III стадії порівняно з контролем. Інтенсивність сигналу спектра радикала у зразках хворих на РГ обох стадій до і після відмивання еритроцитів у середньому в 1,5 раза була вищою, ніж у контрольній групі.

Висновки. Встановлено, що у хворих на РГ ендогенна інтоксикація характеризується надлишковим накопиченням загального пулу молекул середньої маси як у плазмі крові, так і в глікокаліксі еритроцитів, активацією катаболічних процесів у плазмі, перерозподілом молекул середньої маси між пулом протеїнів еритроцитів, що відповідає II стадії ендотоксикозу. Показано зниження сорбційної ємності еритроцитів, що є проявом патологічних змін поверхневої функціональної активності мембран еритроцитів. Підтверджено ефективність зонда AdTEMPO для оцінки мікров’язкості мембран еритроцитів у пацієнтів з РГ.

Посилання

Belayev, A.M., Luft, V.M., Babkov, O.V., Zacharenko, A.A., Surov, D.A., Alekseev, V.V. et al. (2011). Otsenka urovnya endogennoy intoksikatsii pri oslozhnennom kolorektalnom rake [Assess the level of endogenous intoxication in tumor intestinal obstruction]. Medline.ru. Onkologiya – Onkology, 12 (39), 464-473. Retrieved from: http://www.medline.ru/public/art/tom12/art39.html [in Russian].

Zabolotny, D.I., Kizim, A.I. & Verevka, S.V. (2011). Patolohichni efekty intoksykatsii klitynnykh membran endohennymy peptydamy (ohliad literatury ta vlasnykh doslidzhen) [Pathological effects of endogenous peptide intoxication of cell membranes (review of literature and own data)]. Zhurnal Natsionalnoi akademii medychnykh nauk Ukrainy – Journal of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine, 17 (3), 201-207 [in Ukranian].

Veremeenko, K.N., Zabolotny, D.I. & Kizim, A.I. (2002). Rol proteoliza v invazii i metastazirovanii zlokachestvennykh opukholey [The role of proteolysis in invasion and metastasis of malignant neoplasms]. Zhurnal Natsionalnoi akademii meditsynskikh nauk Ukrainy – Journal of the National Academy of Medical Sciences of Ukraine, 8, 217-237 [in Russian].

Bechinger, B. (2000). Understanding peptide interactions with the lipid bilayer: a guide to membrane protein engineering. Curr. Opin. Chem. Biol., 4 (6), 639-644. DOI: 10.1016/s1367-5931(00)00143-5.

Verevka, S.V. (2012). Peptide contamination of cell membranes in etiology of chronic noninfectious diseases. in: Advances in Medicine and Biology (Berhardt L.V., Ed.), Nova Science Publishers, NY.

Bogdanov, M., Xie, J., & Dowhan, W. (2009) Lipid-protein interactions drive membrane protein topogenesis in accordance with positive inside rule. J. Biol. Chem., 284 (15), 9637-9641. DOI: 10.1074/jbc.R800081200.

Klys, Yu.G., & Verevka, S.V. (2011) Asotsiiovani z membranamy komponenty endohennoy intoksykatsii ta yikh rol v ontohenezi [Membranes-associated components of endogenous intoxication and their role in oncogenesis]. Visnyk Kyivskoho natsionalnoho universytetu imeni Tarasa Shevchenka. Seriia: Biolohiia – Bulletin of Taras Shevchenko National University of Kyiv. Series: Biology, 57 (1), 19-22 [in Ukrainian].

Sakurai, Yu., Akita, H. & Harashima, H. (2019). Targeting tumor endothelial cells with nanoparticles. Int. J. Mol. Sci., 20 (23), 5819. DOI: 10.3390/ijms20235819.

Likhtensteyn, A.V. (2017). Rak kak sledstvie geneticheskogo mozaitsizma [Cancer as a result of genetic mosaicism]. Uspehi Molekuliarnoy Onkologii – Advances in Molecular Oncology (Rus.), 4(2), 26-35. Retrieved from: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2017-4-2-26-35 [in Russian].

Gunina, L.M., Kaban, A.P., & Korobko, V.B. (2000). Rol izmenenii strukturno-funktsionalnogo sostoianiia membrany eretrotsita v razvitii anemii u bolnykh rakom zheludka [The role of structural and functional changes of erythrocyte membrane in anemia developed in gastric cancer patients ]. Onkologiya – Oncology, 2 (4), 247-249 [in Russian].

Novitskii, V.V., Ryazantseva, N.V., & Stepanova, E.A. (2004). Fiziologiya i patologiya eritrotsita [Physiology and Pathology of the Erytrocyte]. Tomsk: TGU. [in Russian].

Menshikov, V.V. (Eds). (1987). Laboratornye metody issledovaniya v klinike. Spravochnik.[Laboratory research methods in the clinic. Directory]. Moscow: “Meditsina” [in Russian].

Malakhova, M.Ya. (2000). Endogennaya intoksikatsiya kak otrazheniye kompensatornoy perestroyki obmennykh protsessov v organizme [Endogenous intoxication as a reflection of compensatory restructuring of metabolic processes in the body]. Efferentnaya Terapiya – Efferent Therapy, 6 (4), 3-14 [in Russian].

Pavlova, V.I., Frolova, O.I., Yaskov, N.M., Zhuravleva, T.D. & Platitsyn, V.A. (2011). Otsenka pokazateley sindroma endogennoy intoksikatsii pri kombinirovannom lechenii raka molochnoi zhelezy [Assessment of endogenous intoxication syndrome in combined treatment of breast cancer]. Sibirskiy onkologicheskiy zhurnal – Siberian Journal of Oncology, 5(47), 35-39 [in Russuan].

Kopytova, T.V. (2006). Issledovanie sorbtsionnoi emkosti membran eritrotsitov dlia otsenki kharaktera endogennoy intoksikatsii pri dermatozakh [Study of the sorption capacity of erythrocyte membranes for the assessment of the pattern of endogenous intoxication in dermatoses]. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika – Russian Clinical Laboratory Diagnostics, 1, 18-19 [in Russian].

Lamoureux, G. & Artavia, G. (2010). Use of the adamantane structure in medicinal chemistry. Curr. Med. Chem., 17, 2967-2978.

Melnyk, A.K., Samus, N.V., Khilchevskyi, O.M., Babii, L.V., Trachevskyi, V.V.,Vovk, A.I., et al. (2012). Nitroksylni biradykaly na platformi adamantanu [Nitroxyl biradicals on adamantane platform]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy – Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 4, 138-144 [in Ukranian].

Gubler, E.V. (1978). Vychislitelnye metody analiza i raspoznavaniya patologicheskikh protsessov [Computational methods of analysis and recognition of pathological processes]. Leningrad: “Meditsina” [in Russian].

Maltsev, E.V. (2006). Metodologiya nauchnogo tvorchestva v meditsine: Prakticheskie aspekty [Methodology of scientific creativity in medicine: Practical aspects]. Odesa: Astroprint [in Russian].

Kelina, N.Yu., Bezruchko, N.V. & Rubtsov, G.K. (2012) Biokhimicheskie proyavleniya endotoksikoza: metodicheskie aspekty izucheniya i otsenki, prognosticheskaya znachimost (analiticheskii obzor) [Biochemical manifestation of endotoxicose: methodology for the study and assessment, prognosis meaning (analytical review)]. Vestnik Tyumenskogo gosudarstvennogo universiteta: Mediko-biologicheskie nauki – Bulletin of Tyumen State University. Medico-Biological Sciences, 6, 143-147 [in Russian].

Hunina, L.M. (2002.) Strukturno-funktsionalni porushennia membrany erytrotsytiv pry zloiakisnykh novoutvorenniakh [Structural and functional abnormalities of the erythrocyte membrane in malignant neoplasms]. Onkolohiia – Oncology, 4 (4), 293-298 [in Ukrainian].

Mikhailovich, V.A., Marusanov, V.V., Bichun, A.B., & Domanskaia, I.A. (1993). Pronitsaemost eritrotsitarnykh membran i sorbtsionnaya sposobnost eritrotsitov – optimalnye kriterii tiazhesti endogennoy intoksikatsii [The permeability of erythrocyte membranes and the sorption capacity of erythrocytes – optimal criteria of endogenous intoxication]. Anesteziologiya i reanimatologiya – Russian Journal of Anаеsthesiology and Reanimatology, 5, 66-69 [in Russian].

Maksina, A.G., Kniazev, Yu.A., Troitskaia, S.Yu., Fedotova, E.E., Potemkin, V.V. & Dainiak, B.A. (2001). EPR-spektroskopiya pri ozhirenii i metabolicheskom sindrome u zhenshchin [EPR spectroscopy in obesity and metabolic syndrome in women]. Sakharnyy diabet – Diabetes Mellitus, 4 (1), 11-12 [in Russian].

Kartel, N.T., Ivanov, L.V., Liapunov, A.N., Nardid, O.A., Okotrub, A.V., Kiriliuk, I.A. et al. (2015). Otsenka vliianiya uglerodnykh nanotrubok na mikroviazkost membran eritrotsitov metodom spinovykh zondov [Impact assessment of carbon nanotubes on the microviscosity of erythrocyte membranes using the spin probe method]. Dopovidi Natsionalnoi akademii nauk Ukrainy – Reports of the National Academy of Sciences of Ukraine, 3, 114-121 [in Russian].

Burlaka, Yu.B., Sukhoveev, O.V., Grin, N.V., Khilchevskyi, O.M., & Verevka, S.V. (2017). EPR spectroscopy studies of changes in erythrocyte membranes in patients with laryngeal cancer. Eksperimentalnaya onkologiya – Experimental Oncology, 39 (1), 49-52.

Verevka, S.V., & Voroshylova, N.M. (2018). Tumors and biofilms: too much coincidences to be casual. Biopolymers and Cell, 34 (1), 72-81. DOI: http://dx.doi.org/10.7124/bc.000972.