Одно из основных направлений повышения эффективности лекарственной терапии рака связано с поиском новых противоопухолевых агентов, обладающих большей антибластической активностью (в том числе, по отношению к химиорезистентным опухолям), специфичностью и не оказывающих повреждающего действия на организм [14]. Большое внимание в области разработки новых противоопухолевых средств уделяется исследованию агентов на основе переходных d-металлов. Интерес к d-металлам определяется не только их способностью подавлять рост клеток, но и участием в разнообразных физиологических функциях, поскольку многие представители этой группы являются эссенциальными микроэлементами [11].

Развитие нанотехнологий и внедрение их в медицину приобрело большое значение для онкологии. Так, для таргетной терапии опухолей используются функционализированные различными лигандами наночастицы металлов, показана эффективность лечения рака печени с помощью нацеливания магнитных наночастиц, содержащих 5-фторурацил [15, 13]. Металлические наночастицы также используются в качестве контейнеров для доставки лекарственных средств к тканям-мишеням, проведения гипертермии, фотодинамической и радиотерапии [10]. В качестве самостоятельных лекарственных средств наночастицы переходных металлов пока не нашли применения, имеются лишь отдельные исследования по использованию наночастиц металлов в ветеринарии и экспериментальной онкологии [6]. На наш взгляд, использование различных наноконструкций d-металлов в качестве самостоятельных противоопухолевых средств может быть перспективным, поскольку в ультрадисперсной форме они обладают пролонгированным действием и меньшей токсичностью по сравнению с солями [2].

Поскольку к проявлениям биологической активности наночастиц относят их способность вызывать развитие окисидативного стресса, что может привести к гибели клеток [12], мы сочли интересным изучить изменение ряда показателей, характеризующих активность и регуляцию свободнорадикального окисления в крови животных-опухоленосителей, в зависимости от выраженности антибластомного эффекта наночастиц металлического железа.

В опытах in vivo нами изучено влияние наночастиц железа на рост перевиваемой фибросаркомы крыс (экспериментальная опухоль – саркома 45, получена из банка опухолевых штаммов Российского Онкологического Центра РАМН) и ряд показателей, отражающих состояние свободнорадикальных процессов в крови животных-опухоленосителей. Всего в исследовании было использовано 76 нелинейных крыс-самцов: 39 животных с саркомой 45 и 37 крыс без опухоли.

Использовали нанопорошки железа, полученные из крупнодисперсных порошков с помощью плазменной технологии, основанной на испарении сырья (крупнодисперсного порошка или прутка) в плазменном потоке с температурой 5000–6000 К и конденсации пара до ультрадисперсных частиц требуемого размера (дисперсность частиц 30–50 нм). Форма наночастиц была близка к сферической. Исследование структуры наночастиц и их растворов в 0,9 % NaCl методом рентгеновской спектроскопии на основе анализа тонкой структуры спектров рентгеновского поглощения в области края поглощения (XANES – X-ray absorption near edge spectroscopy) показало, что наночастицы представляли собой металлическое железо в оксидной оболочке и что в 0,9 % NaCl наночастицы не окислялись [8].

Наночастицы (НЧ) железа суспендировали в физиологическом растворе непосредственно перед использованием и вводили животным 8-кратно по 4 введения в неделю с 5-дневным перерывом после 4-го введения. Разовая доза НЧ составила 1,25 мг/кг массы, курсовая – 10 мг/кг. Использовали два способа введения наночастиц: локально в опухоль и внутрибрюшинно. В контрольной группе животным-опухоленосителям внутрибрюшинно вводили 0,9 %-й раствор хлорида натрия (по 0,3 мл). Введение наночастиц начинали при достижении размеров опухоли в среднем 1,24 ± 0,17 см³ (от 0,16 до 2,64 см³). Забой животных осуществляли на 23–26-е сутки после перевивки опухоли. Критериями оценки влияния НЧ железа на рост экспериментальных опухолей служили индекс эффективности и процент торможения роста опухоли – ТРО (по объему опухоли – Тv %, по массе опухоли – Тm %).

Для оценки влияния введения животным наночастиц железа на состояние окислительного метаболизма был исследован ряд показателей, характеризующих интенсивность перекисного окисления липидов и функционирование антиоксидантной системы крови. Интенсивность липопероксидации оценивали по накоплению в эритроцитах и плазме крови продуктов реакции с тиобарбитуровой кислотой в пересчете на концентрацию малонового диальдегида (МДА), как наиболее изученного продукта перекисного окисления липидов [1]. Для оценки состояния антиоксидантной системы в 1 % гемолизатах эритроцитов определяли активность супероксиддисмутазы (СОД) и каталазы, в плазме крови определяли каталазную активность, а также оценивали оксидазную активность церулоплазмина [1]. Значения биохимических показаний, полученные у экспериментальных животных, как с введением, так и без введения (контрольная группа) наночастиц железа, сопоставлялись со значениями этих показателей у интактных крыс. Для оценки воздействия наночастиц на процессы окисления в организме здоровых животных в исследование была включена группа крыс без опухоли (группа сравнения), которая получала внутрибрюшинные инъекции взвеси наночастиц в указанных выше дозах по аналогичной схеме.

Статистическую обработку полученных данных проводили с использованием пакета статистических программ «Statistica 6.0». Различия считали статистически значимыми при p < 0,05 и более.

У животных с саркомой 45 регрессия или торможение роста опухоли при введении НЧ железа наблюдались в 66,6 % случаев (у 12 животных из 18): при интратуморальном введении НЧ – у всех животных, при внутрибрюшинном введении НЧ – у половины животных. Процент ТРО составил: по объёму опухоли (Тv %) – 49,3 % (р < 0,05), по массе опухолевого узла (Тm %) – 53,4 % (р < 0,05). Индекс эффективности воздействия наночастиц железа составил 2,15. Введение наноразмерного железа локально в опухоль оказалось более эффективным по сравнению с внутрибрюшинным введением. Так торможение роста опухоли при интратуморальном введении железа было почти втрое выше, чем при внутрибрюшинном введении, при этом у двух третей животных рост опухоли был снижен в 4–7 раз по сравнению с контрольной группой, а у остальных животных наблюдалась полная резорбция опухолевого очага.

Анализ полученных данных показал, что введение взвеси наночастиц металлического железа животным без опухоли в указанных дозах не приводило к существенному изменению изученных показателей антирадикальной защиты. Отмечалось лишь незначительное повышение каталазной активности в эритроцитах (на 22,0 %), которое, вероятнее всего, носило компенсаторный характер в ответ на стимуляцию окислительных процессов наночастицами [9]. В то же время мы не наблюдали развития выраженных проявлений оксидативного стресса, так как содержание МДА, промежуточного продукта ПОЛ, сохранялось на уровне нормативных величин (таблица).

Некоторые показатели состояния свободнорадикальных процессов в крови крыс с саркомой 45 при различной эффективности противоопухолевого действия НЧ железа (M ± m)

Примечание. р – статистическая значимость различий по сравнению с группой интактных животных; р_к – статистическая значимость различий по сравнению с контрольной группой; р₁ – статистическая значимость различий по сравнению с группой сравнения; р₂ – статистическая значимость различий между группами без эффекта и с эффектом.