ПРОТЕКТИВНИЙ ЕФЕКТ ЗБАГАЧЕНОЇ МОЛЕКУЛЯРНИМ ВОДНЕМ ВОДИ ПРИ ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУ КОЛОРЕКТАЛЬНОМУ РАКУ
DOI:
https://doi.org/10.11603/1811-2471.2024.v.i4.15052Ключові слова:
молекулярний водень, окиснювальний стрес, цГМФ, колоректальний ракАнотація
РЕЗЮМЕ. Окислювальні процеси відіграють важливу роль в онкогенезі, в тому числі колоректального раку (КРР). Існує ряд повідомлень про зміни у функціонуванні системи циклічних нуклеотидів в онкологічних хворих, зокрема, щодо ролі цГМФ. Застосування антиоксидантів потенційно може уповільнити пухлинний процес. Ураховуючи антиоксидантні та протизапальні властивості молекулярного водню, актуальним є вивчення потенційної терапевтичної дії збагаченої воднем води при онкопатології.
Мета – оцінити вплив води, насиченої молекулярним воднем, на вміст циклічного гуанозинмонофосфату та малонового діальдегіду в сироватці крові лікованих 5-фторурацилом (5ФУ) щурів із колоректальним раком.
Матеріал і методи. Експерименти проведені на 90 щурах-самцях лінії Вістар. КРР моделювали за допомогою підшкірних ін’єкцій 1,2-диметилгідразину в дозі 7,2 мг/кг 1 раз на тиждень протягом 30 тижнів. Щури споживали воду, збагачену молекулярним воднем, у концентрації 0,6 ppm ad libitum. У сироватці крові тварин вміст цГМФ визначали методом імуноферментного аналізу, рівень МДА визначали колориметричним методом.
Результати. Вміст цГМФ у сироватці крові щурів з КРР був на 39,9 % нижчим, ніж у тварин в контрольній групі, водночас рівень МДА був збільшений в 1,9 раза. Вміст цГМФ у сироватці крові тварин з КРР, що споживали збагачену молекулярним воднем воду, був на 38,1 % вищим, ніж у тварин, що споживали водопровідну воду, при цьому рівень МДА достовірно (на 30,8 %) знижувався. Введення 5ФУ тваринам з КРР призводило до зниження вмісту цГМФ у сироватці крові на 42,3 % і до збільшення МДА в 2,3 раза, порівняно з контролем, але ці показники достовірно не відрізнялися від аналогічних у тварин з КРР, які були не ліковані 5ФУ. Рівень цГМФ у сироватці крові щурів, які були ліковані 5ФУ та споживали воду, збагачену молекулярним воднем, був на 24,1 % вищим, ніж у лікованих 5ФУ щурів з КРР, що мали доступ до звичайної води. Воднева вода істотно не вплинула на інтенсивність окиснювального стресу у щурів з КРР, які отримували 5ФУ.
Висновок. У щурів з КРР, індукованим 1,2-диметилгідразином, рівень цГМФ у сироватці крові знижується, а рівень МДА підвищується. Лікування щурів з КРР за допомогою 5ФУ не викликає достовірних змін інтенсивності окисного стресу та в системі циклічних нуклеотидів. Споживання води, насиченої молекулярним воднем, тваринами з КРР, приводить до значного покращання показників інтенсивності окиснювального стресу та системи циклічних нуклеотидів.
Посилання
Onkologichna sluzhba Ukrayiny [Oncological Service of Ukraine]. (2024) Rak v Ukraini 2022-2023. Zakhvoriuvanist, smertnist, pokaznyky diialnosti onkolohichnoi sluzhby 2022-2023 [Cancer in Ukraine 2022-2023. Morbidity, mortality, performance indicators of the oncology service 2022-2023]. Biuleten natsionalnoho kantser-reiestru – Bulletin of the National Cancer register, 25. [in Ukrainain].
Jelic, M. D., Mandic, A. D., Maricic, S. M., & Srdjenovic, B. U. (2021). Oxidative stress and its role in cancer. Journal of cancer research and therapeutics, 17(1), 22-28. DOI: 10.4103/jcrt.JCRT_862_16. DOI: https://doi.org/10.4103/jcrt.JCRT_862_16
Stehle, D., Barresi, M., Schulz, J., & Feil, R. (2023). Heterogeneity of cGMP signalling in tumour cells and the tumour microenvironment: challenges and chances for cancer pharmacology and therapeutics. Pharmacology & Therapeutics, 242, 108337. DOI: https://doi.org/10.1016/j.pharmthera.2023.108337
Hofmann, F. (2020). The cGMP system: components and function. Biological chemistry, 401(4), 447-469. DOI: https://doi.org/10.1515/hsz-2019-0386
Di Iorio, P., Ronci, M., Giuliani, P., Caciagli, F., Ciccarelli, R., Caruso, V., ... & Zuccarini, M. (2021). Pros and cons of pharmacological manipulation of cGMP-PDEs in the prevention and treatment of breast cancer. International Journal of Molecular Sciences, 23(1), 262. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms23010262
Windham, P. F., & Tinsley, H. N. (2015). cGMP signaling as a target for the prevention and treatment of breast cancer. Seminars in cancer biology, 31, 106-110. DOI: 10.1016/j.semcancer.2014.06.006. DOI: https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2014.06.006
Yarla, N. S., Gali, H., Pathuri, G., Smriti, S., Farooqui, M., Panneerselvam, J., Kumar, G., Madka, V., & Rao, C. V. (2019). Targeting the paracrine hormone-dependent guanylate cyclase/cGMP/phosphodiesterases signaling pathway for colorectal cancer prevention. Seminars in cancer biology, 56, 168-174. DOI: 10.1016/j.semcancer. 2018.08.011 DOI: https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2018.08.011
Samidurai, A., Xi, L., Das, A., & Kukreja, R. C. (2023). Beyond Erectile Dysfunction: cGMP-Specific Phosphodiesterase 5 Inhibitors for Other Clinical Disorders. Annual review of pharmacology and toxicology, 63, 585-615. DOI: 10.1146/annurev-pharmtox-040122-034745. DOI: https://doi.org/10.1146/annurev-pharmtox-040122-034745
Hussain, S. P., Hofseth, L. J., Harris C.C. (2003). Radical causes of cancer. Nature Reviews Cancer, 3(4), 276-285. DOI: https://doi.org/10.1038/nrc1046
Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J. Cronin, M.T., Mazur, M., Telser J. (2007). Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. Int. J. Biochem. Cell Biol., 39, 44-84. DOI: 10.1016/j.biocel. 2006.07.001 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biocel.2006.07.001
Basak, D., Uddin, M. N., & Hancock, J. (2020). The Role of Oxidative Stress and Its Counteractive Utility in Colorectal Cancer (CRC). Cancers, 12(11), 3336. DOI: 10.3390/cancers12113336. DOI: https://doi.org/10.3390/cancers12113336
Schmitt, M., & Greten, F. R. (2021). The inflammatory pathogenesis of colorectal cancer. Nature reviews. Immunology, 21(10), 653-667. DOI: 10.1038/s41577-021-00534-x. DOI: https://doi.org/10.1038/s41577-021-00534-x
Ohta, S. (2015). Molecular hydrogen as a novel antioxidant: overview of the advantages of hydrogen for medical applications. Methods in enzymology, 555, 289-317. DOI: 10.1016/bs.mie.2014.11.038 DOI: https://doi.org/10.1016/bs.mie.2014.11.038
LeBaron, T. W., Kura, B., Kalocayova, B., Tribulova, N., & Slezak, J. (2019). A New Approach for the Prevention and Treatment of Cardiovascular Disorders. Molecular Hydrogen Significantly Reduces the Effects of Oxidative Stress. Molecules (Basel, Switzerland), 24(11), 2076, DOI: 10.3390/molecules24112076 DOI: https://doi.org/10.3390/molecules24112076
Lin, J., Chuang, C. C., & Zuo, L. (2017). Potential roles of microRNAs and ROS in colorectal cancer: diagnostic biomarkers and therapeutic targets. Oncotarget, 8(10), 17328-17346. DOI: 10.18632/oncotarget.14461 DOI: https://doi.org/10.18632/oncotarget.14461
Perše, M. (2013). Oxidative stress in the pathogenesis of colorectal cancer: cause or consequence? BioMed research international, 2013, 725710. DOI: 10.1155/ 2013/725710 DOI: https://doi.org/10.1155/2013/725710
Runtuwene, J., Amitani, H., Amitani, M., Asakawa, A., Cheng, K. C., & Inui, A. (2015). Hydrogen-water enhances 5-fluorouracil-induced inhibition of colon cancer. PeerJ, 3, e859. DOI: 10.7717/peerj.859 DOI: https://doi.org/10.7717/peerj.859
Kachur, O., Fira, L., Lykhatskyi, P., Fira, D., & Garlitska, N. (2022). Evaluation of membrane-destructive processes in rats with induced carcinogenesis of the colon using the cytostatic vincristine. Roczniki Panstwowego Zakladu Higieny, 73(2), 215-220. DOI: 10.32394/rpzh.2022.0212 DOI: https://doi.org/10.32394/rpzh.2022.0212
Kensara, O.A., El-Shemi, A. G., Mohamed, A. M., Refaat, B., Idris, S., Ahmad, J. (2016). Thymoquinone subdues tumor growth and potentiates the chemopreventive effect of 5-fluorouracil on the early stages of colorectal carcinogenesis in rats. Drug. Des. Devel. Ther., 11(10), 2239–2253. DOI: 10.2147/DDDT. S109721. DOI: https://doi.org/10.2147/DDDT.S109721
Council of Europe. (1986). European convention for the protection of vertebrate animals used for experimental and other scientific purposes. Strasbourg.
Tsikas, D. (2017). Assessment of lipid peroxidation by measuring malondialdehyde (MDA) and relatives in biological samples: Analytical and biological challenges. Anal Biochem, 524, 13-30. DOI: 10.1016/j.ab.2016.10.021. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ab.2016.10.021
Okeh, U.M. (2009). Statistical problems in medical research. East African Journal of Public Health, 6(1), 1-7. DOI: https://doi.org/10.4314/eajph.v6i3.45762
Ohta, S. (2012). Molecular hydrogen is a novel antioxidant to efficiently reduce oxidative stress with potential for the improvement of mitochondrial diseases. Biochimica et Biophysica Acta, 1820(5), 586-94. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2011.05.006
Sim, M., Kim, C. S., Shon, W. J., Lee, Y. K., Choi, E. Y., & Shin, D. M. (2020). Hydrogen-rich water reduces inflammatory responses and prevents apoptosis of peripheral blood cells in healthy adults: a randomized, double-blind, controlled trial. Scientific reports, 10(1), 12130. DOI: 10. 1038/s41598-020-68930-2 DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-020-68930-2
Rochette, L., Zeller, M., Cottin, Y., & Vergely, C. (2021). Antitumor Activity of Protons and Molecular Hydrogen: Underlying Mechanisms. Cancers, 13(4), 893. DOI: 10.3390/ cancers13040893
Chen, J., Mu, F., Lu, T., Du, D., & Xu, K. (2019). Brain Metastases Completely Disappear in Non-Small Cell Lung Cancer Using Hydrogen Gas Inhalation: A Case Report. OncoTargets and therapy, 12, 11145-11151. DOI: 10.2147/OTT.S235195). DOI: https://doi.org/10.2147/OTT.S235195
Rochette, L., Zeller, M., Cottin, Y., & Vergely, C. (2021). Antitumor Activity of Protons and Molecular Hydrogen: Underlying Mechanisms. Cancers, 13(4), 893. DOI: 10.3390/cancers13040893 DOI: https://doi.org/10.3390/cancers13040893
Akagi, J., Baba, H. (2019). Hydrogen gas restores exhausted CD8+ T cells in patients with advanced colorectal cancer to improve prognosis. Oncol Rep., 41(1), 301-311. DOI: 10.3892/or.2018.6841. DOI: https://doi.org/10.3892/or.2018.6841
Chen, J. B., Lu, Y. Y., & Xu, K. C. (2020). A narrative review of hydrogen oncology: from real world survey to real world evidence. Medical gas research, 10(3), 130-133. DOI: 10.4103/2045-9912.296044 DOI: https://doi.org/10.4103/2045-9912.296044
Chu, J., Gao, J., Wang, J., Li, L., Chen, G., Dang, J., Wang, Z., Jin, Z., & Liu, X. (2021). Mechanism of hydrogen on cervical cancer suppression revealed by high throughput RNA sequencing. Oncology reports, 46(1), 141. DOI: 10.3892/or.2021.8092 DOI: https://doi.org/10.3892/or.2021.8092
Kawai, D., Takaki, A., Nakatsuka, A., Wada, J., Tamaki, N., Yasunaka, T., Koike, K., Tsuzaki, R., Matsumoto, K., Miyake, Y., Shiraha, H., Morita, M., Makino, H., & Yamamoto, K. (2012). Hydrogen-rich water prevents progression of nonalcoholic steatohepatitis and accompanying hepatocarcinogenesis in mice. Hepatology (Baltimore, Md.), 56(3), 912-921. DOI: 10.1002/hep.25782 DOI: https://doi.org/10.1002/hep.25782
Wang, D., Wang, L., Zhang, Y., Zhao, Y., & Chen, G. (2018). Hydrogen gas inhibits lung cancer progression through targeting SMC3. Biomedicine & pharmacotherapy, 104, 788-797. DOI: 10.1016/j.biopha.2018.05.055 DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2018.05.055
