Улащик В.С.

Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь

Некоторые итоги исследования противоопухолевого действия магнитных полей в эксперименте

Журнал: Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2015;92(4): 48-53

Просмотров : 11

Загрузок :

Как цитировать

Улащик В. С. Некоторые итоги исследования противоопухолевого действия магнитных полей в эксперименте. Вопросы курортологии, физиотерапии и лечебной физической культуры. 2015;92(4):48-53. https://doi.org/10.17116/kurort2015448-53

Авторы:

Улащик В.С.

Институт физиологии НАН Беларуси, Минск, Республика Беларусь

Все авторы (1)

Влияние магнитных полей на опухолевый процесс изучается уже не одно десятилетие, но окончательное отношение к использованию этого физического фактора в онкологии не сформировалось. В эксперименте получены обнадеживающие результаты, свидетельствующие о тормозном действии различных магнитных полей на рост опухолей и об увеличении продолжительности жизни подопытных животных [1—5]. Менее убедительные данные о противоопухолевом действии магнитных полей получены при их клиническом применении. Обобщая известные к настоящему времени сведения, следует констатировать, что с помощью магнитного поля можно не только воздействовать на опухолевый процесс путем повышения внутренних резервов организма, но и изменять динамику роста опухоли в сторону ее торможения [3, 6]. Поэтому поиски новых, более эффективных способов лечения опухолей с помощью различных магнитных полей продолжаются по многим направлениям. Достаточно перспективным считается использования этого физического фактора в качестве модулятора действия традиционных методов противоопухолевой терапии [2, 4]. Полагают, что плодотворным может также оказаться использование магнитных полей для гипертермии опухолей [7].

В настоящей статье дается обзор результатов исследования противоопухолевого действия магнитных полей, выполненных под моим руководством в Институте физиологии НАН Беларуси в содружестве с другими научно-исследовательскими учреждениями республики (Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси и РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова Минздрава Республики Беларусь).

Модуляция активности противоопухолевых средств высокоинтенсивным магнитным полем

Если противоопухолевое действие высокоинтенсивного импульсного магнитного поля (ВИМП) вряд ли найдет самостоятельное применение в онкологии, то его модулирующее влияние на фармакокинетику и фармакодинамику цитостатиков и терапевтическую активность общепринятых противоопухолевых средств заслуживает самого пристального внимания. Об этом свидетельствуют не только данные литературы, но и результаты приводимых ниже выполненных при нашем участии исследований [8—10].

1. В экспериментах с перевитыми опухолями (саркома М-1 и альвеолярный рак печени РС-1) изучались влияние однократного применения ВИМП (1250 мТл, 100 Гц, 60 мин) на рост опухоли, площадь некроза в опухоли и ее регресс у животных-опухоленосителей, получавших циклофосфан (25 мг/кг) на фоне внутривенного введения глюкозы (4,5 г/кг).

Установлено, что площадь некроза в срезах опухолей саркомы М-1 у животных опытной группы составила 75,4±2,08%, что почти в 2 раза больше, чем у животных контрольной группы, не подвергавшихся воздействию ВИМП (39,8±2,80%). Площадь некроза в срезах опухолей РС-1 у животных опытной группы составила 71,4±3,35%, в контроле — лишь 36,41±2,35% (р<0,05).

В отношении динамики роста опухоли отмечено, что у животных контрольной группы наблюдался прогрессивный рост как саркомы М-1, так и альвеолярного рака печени РС-1. У животных, подвергшихся дополнительно воздействию ВИМП, наблюдалось практически полное подавление опухолевого роста в течение всего периода наблюдения (рис. 1). Важно также подчеркнуть, что в опытных группах у 1/3 животных отмечалась полная регрессия опухолей, в то время как в контроле случаи регрессии опухоли вообще отсутствовали [8].

Рис. 1. Динамика роста Са М-1 (а) и РС-1 (б) у крыс в контрольной (интактной) и опытной группах животных.

2. Положительный модулирующий эффект ВИМП наблюдался и в исследованиях на тех же перевитых опухолях у животных, которым проводили лечение фотодинамической терапией с мазью Фотолон и циклофосфаном, наносимых на кожу в области проекции новообразования.

Согласно полученным данным, площадь и глубина некроза опухолей М-1 и РС-1 были большими у животных-опухоленосителей, дополнительно получавших воздействие импульсным магнитным полем. Результаты изучения динамики роста опухолей, представленные на рис. 2, свидетельствуют о практически полном подавлении роста опухолей под влиянием комплекса, включавшего фотодинамическую терапию с фотолоном, аппликацию циклофосфана и воздействие ВИМП.

Рис. 2. Динамика роста М-1 (а) и РС-1 (б) у крыс в контрольной (интактной) и опытной (ЦФ + МП, через 24 ч МФ + МП + ЛВ + МП) группах животных.

Торможение роста опухоли М-1 на 28-е сутки после начала лечения составило 92,7% по сравнению с контролем. В этой группе животных полная регрессия опухоли (излечение) отмечена у половины из них. Торможение роста опухоли РС-1 в этот же срок составило 98% по сравнению с контролем, но полная регрессия опухоли наблюдалась лишь у 10% животных опытной группы [9].

3. Не меньший интерес представляют результаты исследования влияния ВИМП в комплексе с химиотерапией (циклофосфан или цисплатин) и искусственной гипергликемией на метастазирование перевитых карциносаркомы Уокер-56 у беспородных крыс и эпидермальной карциномы Льюиса у мышей линии С57BL.

Интенсивность метастазирования опухолей оценивалась по частоте метастазирования (процент животных с метастазами), среднему числу метастазов и индексу торможения метастазирования (ИТМ). Последний вычислялся по формуле:

ИТМ = (АК – ВК) – (А – В) ∙100%,

АК∙ВК

где: АК и, А — частота метастазирования в контрольной и опытной группах; ВК и В — среднее число метастазов в контрольной и опытной группах. Средние данные о метастазировании карциносаркомы Уокер-256 приведены в табл. 1. Из представленных данных хорошо видно, что дополнительное воздействие ВИМП существенно потенцирует противометастатическое действие циклофосфана и цисплатина. Индекс торможения карциносаркомы при этом увеличивался на 26,7% (циклофосфан) и 23,7% (цисплатин).

Таблица 1. Частота метастазирования и среднее число метастазов карциносаркомы Уокер-256 в группах животных Примечание. В числителе приведены данные по частоте метастазирования (в %), а в знаменателе — среднее число метастазов. Здесь и в табл. 2: ИГ — искусственная гипергликемия; ЦФ — циклофосфан; ЦП — цисплатин.

Близкие результаты получены и при изучении метастазирования эпидермальной карциномы Льюиса, что демонстрируют приводимые в табл. 2 данные. Обращает на себя внимание, что моновоздействие ВИМП также существенно тормозило метастазирование этой опухоли.

Таблица 2. Показатели метастазирования карциномы Льюиса в легких

Таким образом, полученные на перевиваемых опухолях Уокер-256 и эпидермальной карциноме Льюиса данные позволяют утверждать, что ВИМП как самостоятельно, так и в комплексе с введением цитостатиков на фоне искусственной гипергликемии достоверно уменьшает интенсивность метастазирования, оказывая тормозящее влияние на выход раковых клеток в системную циркуляцию и приживление в лимфатических узлах и тканях легкого [10].

В отношении механизмов выявленного действия ВИМП на опухолевый процесс можно высказать пока лишь некоторые предположения. Во-первых, ВИМП могут оказывать непосредственное повреждающее действие на опухоль за счет термических и нетермических эффектов. Во-вторых, повышая проницаемость, ВИМП будет усиливать поступление лекарств в опухоль и тем самым потенцировать их противоопухолевое действие. В-третьих, ВИМП может повышать чувствительность клеток опухоли к терапевтическим воздействиям. В-четвертых, ВИМП может оказывать антиангиогенный эффект, что должно тормозить рост опухоли и усиливать в ней некротические процессы [11]. Нельзя, наконец, отрицать и опосредованное влияние магнитного поля, характеризующееся активированием иммунной системы животного-опухоленосителя [12, 13].

Магнитная гипертермия опухолей

Как уже отмечалось, одним из важнейших путей, направленных на повышение эффективности лечения опухолей, является поиск, всестороннее изучение и внедрение в клиническую практику новых высокоэффективных методов противоопухолевой терапии, а также модуляторов их действия. В качестве модификаторов, избирательно усиливающих чувствительность опухолевых клеток к лекарственной и лучевой терапии, используется гипертермия [14—17]. Для локальной гипертермии наряду с ультразвуком, лазерным излучением и радиочастотными электромагнитными полями все большее распространение получает и использование магнитных полей [18]. Один из вариантов магнитной гипертермии разрабатывается нами в содружестве с группой профессора Б.Э. Кашевского (Институт тепло- и массообмена им. А.В. Лыкова НАН Беларуси). Метод основан на локальном разрушении опухолей за счет нагревания переменным магнитным полем вводимых в них ферромагнитных частиц. Отличительной особенностью предлагаемого метода является использование более крупных ферромагнитных частиц с магнитным гистерезисом и сильных превосходящих коэрцитивную силу частиц магнитных полей килогерцового диапазона [19, 20].

Опыты на животных с альвеолярным раком печени (РС-1) показали, что доля некроза зависит от уровня тепловыделения и характера распределения ферромагнитных частиц в объеме опухоли. Практически полное разрушение опухоли у животных наблюдалось при достижении температуры в ее нижнем полюсе 44 °C и поддержании ее в течение 20 мин [21].

В последующих исследованиях, выполненных на мышах линии Af с перевиваемой карциномой Эрлиха, при варьировании условий проведения эксперимента, установлено:

а) однократная процедура локальной гипертермии при 46 °C в течение 15 мин оказывает выраженный противоопухолевый эффект, заключающийся в торможении роста опухоли, увеличении продолжительности жизни животных-опухоленосителей или полном регрессе опухоли у части животных;

б) наиболее полное термическое разрушение опухоли происходит при равномерном распределении в ней ферромагнитных частиц;

в) вероятность полной регрессии опухоли после локальной ферромагнитной гипертермии обратно коррелирует с ее размерами;

г) при комбинировании гипертермии и химиотерапии (циклофосфан) регресс опухоли отмечался в 80% случаев, а у остальных животных наблюдалось выраженное торможение роста опухоли;

д) двукратная процедура локальной ферромагнитной гипертермии с интервалом 7 сут позволяет добиться регрессии опухолей большего объема и у большего количества животных-опухоленосителей по сравнению с однократным воздействием [22—24].

Торможение и регресс опухолевого роста в результате локальной гипертермии можно объяснить не только термическим разрушением опухолевых клеток, но также и снижением их клоногенной активности, способности синтезировать иммуносупрессивные белки и изменением их иммуногенных свойств [14, 15, 17, 22].

Действие на опухоль низкочастотного магнитного поля

Влиянию слабых магнитных полей на развитие спонтанных и индуцированных опухолей у экспериментальных животных посвящено много исследований [1, 3]. Полученные результаты часто имеют противоречивый характер, а убедительные данные о механизме противоопухолевого действия магнитных полей отсутствуют, что диктует необходимость продолжения исследований по этому направлению.

Нами с сотрудниками исследовано влияние курса (10 процедур) импульсного низкочастотного магнитного поля различных параметров на рост и морфологию асцитной карциномы Эрлиха. Эксперименты на мышах проводились в специально созданной установке (патент № 6435, РБ) при варьировании магнитной индукции (5—100 мТл), частоты следования импульсов (2,5—100 Гц) и продолжительности (5—20 мин) процедуры.

Согласно полученным данным, импульсное магнитное поле оказывает тормозящее влияние на рост асцитной карциномы Эрлиха. Максимальное снижение (на 62,9%, р<0,05) размеров и массы опухоли по сравнению с контролем было отмечено при индукции магнитного поля 50 мТл. Как увеличение магнитной индукции (до 100 мТл), так и ее снижение (5 и 20 мТл) сопровождалось менее значительным торможением роста опухоли по сравнению с контрольными данными (от 29,0 до 36,6%). При морфологических исследованиях наибольшие некротические изменения обнаружены после воздействия магнитными полями с индукцией 100 и 50 мТл.

Противоопухолевое действие импульсного магнитного поля (50 мТл) зависит от его частоты (рис. 3). Если магнитное поле частотой 2,5 Гц стимулировало рост опухоли (на 53,1%, р<0,05), то при других использованных частотах магнитного поля наблюдалось снижение массы опухолей после курса магнитотерапии по сравнению с контролем. Наименьшая масса опухоли (в 1,92 раза меньше по сравнению с контролем) была зафиксирована после применения у животных импульсного магнитного поля частотой 100 Гц. При морфологическом контроле у животных этой группы наблюдались минимальное число живых клеток (проба с синькой Эванса) и максимальная величина зон некроза опухоли, что является свидетельством выраженного угнетения злокачественного роста.

Рис. 3. Изменение массы карциномы Эрлиха под влиянием магнитного поля различной частоты. 1 — контроль; 2 — 2,5 Гц (р<0,05); 3 — 10 Гц; 4 — 28 Гц; 5 — 50 Гц; 6 — 100 Гц.

При оптимальных частоте импульсов (100 Гц) и индукции магнитного поля (50 мТл) торможение роста карциномы Эрлиха происходило при различной продолжительности (от 5 до 20 мин) магнитотерапии. Вместе с тем наибольшее угнетение роста опухоли констатировано при 10-минутном воздействии магнитным полем. О более выраженном противоопухолевом эффекте магнитного поля с этими дозиметрическими параметрами свидетельствовали морфологические и гистохимические исследования опухолей [25].

Объяснить тормозное влияние слабых магнитных полей на рост опухоли можно, по-видимому, комплексным влиянием этого физического фактора на кровоснабжение и метаболизм опухоли, на иммунитет, общую реактивность организма животного-опухоленосителя и его нейроэндокринный статус [3, 11, 26, 27].

Заключение

Приведенные экспериментальные данные позволяют констатировать, что магнитные поля, применяемые в различных технологиях и при различных дозиметрических параметрах, обладают противоопухолевым действием и оказывают модулирующее влияние на эффективность общепризнанных средств лечения злокачественных новообразований. Действие магнитных полей на рост и морфологию опухолей, выживаемость и продолжительность жизни животных-опухоленосителей зависит от параметров (частота, мощность) и условий применения этого физиотерапевтического фактора. Результаты анализа выполненных нами исследований подтверждают мнение других авторов, что антиканцерогенный эффект магнитных полей обусловлен их влиянием на различные уровни организации опухолевой клетки и процессы онкогенеза. Несмотря на отсутствие однозначных сведений о механизмах противоопухолевого действия магнитных полей, следует подчеркнуть перспективность развития этого направления в онкологии, особенно в отношении использования в комплексном лечении злокачественных новообразований высокоинтенсивных магнитных полей.

Конфликт интересов отсутствует.

Подтверждение e-mail

На test@yandex.ru отправлено письмо с ссылкой для подтверждения e-mail. Перейдите по ссылке из письма, чтобы завершить регистрацию на сайте.

Подтверждение e-mail