Изучение барьерных свойств и двигательной активности толстой кишки крысы при экспериментальном канцерогенезе: 2020 г. этап 1

Проект: исполнение гранта/договораисполнение этапа гранта/договора

Сведения о проекте

описание

Актуальной проблемой физиологии является изучение молекулярно-клеточных основ и механизмов регуляции, определяющих гетерогенность свойств различных физиологических структур.
Толстая кишка обладает гетерогенностью морфофункциональных свойств. В частности, в ее проксимальном и дистальном отделах различаются механизмы абсорбции и секреции натрия и хлора (Kunzelmann and Mall 2002; Tang, et al. 2017), чувствительность к альдостерону (Kunzelmann and Mall 2002), количество бактерий и продуцируемых ими метаболитов (Macfarlane, et al. 1992), спонтанная и вызванная моторная активность (Krause and DuBois 2000), источники иннервации. При канцерогенезе, опухоли преимущественно возникают в дистальном отделе толстой кишки и гораздо более редки в ее проксимальном отделе (Pozharisski 1975; Bekusova, et al. 2017). Механизмы гетерогенности развития патологического процесса мало изучены.
Известно, что опухоль и ее микроокружение активно продуцирует широкий спектр биологически активных веществ (Hui and Chen 2015). В начале противоопухолевой воспалительной реакции макрофаги, ассоциированные с опухолью, производят незначительное количество провоспалительного IL-10. При хронизации патологического процесса продукция IL-10 увеличивается, стимулируя ангиогенез, рост опухоли и метастазирование (Galdiero, et al. 2013). Основными провоспалительными цитокинами, способствующими прогрессу опухолей и других заболеваний кишки, являются: IL-1бета, TNFальфа и IL-6 (Capone, et al. 2016). Вследствие плейотропных свойств этих веществ и стимуляции практически всех сторон развития воспалительной реакции они участвуют в активации роста опухолей и метастазировании (Mocellin and Nitti 2008; Lattanzio, et al. 1997). Получены данные, что провоспалительные цитокины изменяют барьерные свойства эпителия тонкой кишки (Nouri, et al. 2014; Amasheh, et al. 2010). В норме толстая кишка обладает хорошо выраженными барьерными свойствами, которые определяются плотными контактами между эпителиальными клетками. В них локализуется значительное количество белков семейства клаудина-1, -2, -3,-4,-5, 7, -8, -11 и 12, а также маркер плотных контактов – окклюдин. Проведенное ранее исследование выявило гетерогенность распределения клаудинов в тонкой и толстой кишке, а также корреляцию между уровнем отдельных клаудинов и изменениями барьерных свойств этих отделов (Markov, et al. 2010; Markov and Amasheh 2011).
Нами было показано, что канцерогенез при 1,2-диметилгидразин (ДМГ)-индуцированном раке толстой кишки приводит к достоверному повышению парацеллюлярной проницаемости соседних с опухолью участков кишки (Bekusova, et al. 2018). Поскольку цитокины и другие продукты микроокружения опухоли являются молекулами преимущественно паракринного действия, повышение их локального содержания может играть ключевую роль в реализации межклеточных взаимодействий при развитии новообразований. Влияние цитокинов на распределение и уровень клаудинов в различных отделах толстой кишки не исследовано.
Модель 1,2-диметилгидразин индуцированного канцерогенеза является наиболее адекватной моделью рака толстой кишки у человека, включая морфологические, генетические и биохимические аспекты его патогенеза (Pozharisski, et al. 1976). На основании нашего предыдущего исследования (Bekusova, et al. 2018) эта модель может также служить моделью нарушения барьерной функции толстой кишки при канцерогенезе. Однако проведение исследований барьерных свойств на модели ДМГ-индуцированного канцерогенеза толстой кишки требует изучения эффектов собственного действия 1,2-диметилгидразина, на проницаемость кишечного барьера. Ряд авторов полагает, что ДМГ может нарушать проводимость эпителиальных электрогенных натриевых каналов и оказывает непосредственное действие на трансэпителиальную разность потенциалов на ранних стадиях канцерогенеза, когда видимых морфологических изменений еще нет (опухоли еще не развиваются (Bleich, et al. 1997; Fraser, et al. 1997; Davies, et al. 1990). В настоящий момент этот вопрос не исследован. Анализ электрофизиологических характеристик эпителия линии клеток IPEC-J2, подвергнутого воздействию ДМГ, позволит выявить непосредственное влияние ДМГ на проницаемость кишечного эпителия и определить, играет ли ДМГ роль в нарушении барьерной функции кишки при ДМГ-индуцированном канцерогенезе.
Вопросы нарушения двигательной активности при канцерогенезе мало исследованы. Совокупность литературных данных не создает систематизированного и целостного представления о механизмах ее нарушения при патологических процессах. Стимулирующим влиянием на двигательную активность толстой кишки обладают медиатор энтеральной нервной системы ацетилхолин (Tong, et al. 2010), продукт бактериальной микрофлоры - масляная кислота (Soret, et al. 2010) и провоспалительный цитокин интерлейкин-1бета (Safdari, et al. 2016). Исследование эффектов компонентов опухолевого микроокружения позволит изучить до сих пор не исследованную вызванную двигательную активность толстой кишки при канцерогенезе.
Гетерогенность свойств толстой кишки обусловливает целесообразность посегментного анализа эффектов действия молекулярных химических агентов на ее проницаемость и двигательную активность, что позволит выявить особенности их действия на разные - проксимальный и дистальный отделы толстой кишки и в дальнейшем, прогнозировать наиболее вероятный ход развития патологических процессов.
Полагаем, что изучение эффектов действия биологически-активных веществ - компонентов микроокружения опухоли на барьерную и моторно-эвакуаторную функции толстой кишки при экспериментальном канцерогенезе, будет способствовать решению основополагающих проблем онкологии - ранней диагностике, профилактике и лечению заболеваний толстой кишки.
Короткий заголовокБарьерные свойства кишки при канцерогенезе при
АкронимRFBR_a_2020-1
СтатусНе запущено

Ключевые слова

  • барьерный свойства
  • плотные контакты
  • клаудины
  • толстая кишка
  • моторика
  • канцерогенез
  • 1,2-диметилгидразин
  • цитокины
  • бутират
  • ацетилхолин
  • камера Уссинга
  • Вестерн-блот
  • иммуногистохимия