Экспериментальная оценка онкопротективных свойств низкомолекулярного хитозана и его влияния на цитостатическую и радиационную миелосупрессию

Резюме
Введение. В настоящее время таргетная терапия является наиболее перспективным методом лечения злокачественных новообразований. Она применяется в основном в качестве второй линии, наряду с классическими методами химио- и лучевой терапии. Из всех видов таргетной терапии злокачественных новообразований наиболее интенсивно развиваются направления по созданию моноклональных антител и низкомолекулярных биологически активных веществ, блокаторов тирозинкиназы, рецепторов фолиевой кислоты и серин-/треонинкиназы. Существует еще одно направление таргетной терапии, которое основано на селективной активации клеточного звена иммунитета, прежде всего макрофагов. Макрофаги и Т-лимфоциты являются основным генетически детерминированным звеном для элиминации опухолевых клеток с помощью естественных патофизиологических механизмов.

Цель работы. Оценить онкопротективное действие низкомолекулярного хитозана на модели перевиваемой злокачественной опухоли in vivo и исследовать эффективность терапевтического действия хитозана при лейкопении, индуцированной цитостатиками и гамма-излучением.
Материалы и методы. 15 аутбредных нелинейных лабораторных ICR (CD-1) мышей (самцов) со средней массой тела 20-22 г разделили на 3 группы по 5 животных в каждой группе. Цитостатическую лейкопению моделировали однократным внутрибрюшинным введением животным всех групп раствора циклофосфана из расчета 250 мг/кг массы тела животного. 10 аутбредных нелинейных лабораторных ICR (CD-1) мышей (самцов) со средней массой тела 20-22 г разделили на 2 группы по 5 животных в каждой. Пострадиационную лейкопению средней степени тяжести моделировали однократным облучением тормозным гамма-излучением в дозе 0,9 Гр на импульсном линейном ускорителе ИЛУ-10. Для исследования противоопухолевой активности низкомолекулярного хитозана на модели перевиваемой опухоли in vivo в качестве перевиваемой опухоли использовали устойчивую к циклофосфамиду солидную форму лимфосаркомы мышей RLS 40. Для формирования солидной опухоли 22 аутбредным нелинейным лабораторным ICR (CD-1) мышам (самцам) была перевита лимфосаркома мышей RLS 40.
Результаты. В результате проведенного исследования установлено, что низкомолекулярный хитозан обладает терапевтической эффективностью при цитостатической лейкопении, причем его эффективность оказалась более выраженной при энтеральном введении. Исходя из результатов исследования, можно утверждать, что энтеральное введение низкомолекулярного хитозана начиная со вторых суток после введения цитостатика может быть весьма перспективным способом компенсации цитостатической миелосупрессии и существенно повысить эффективность лечения и качество жизни онкологических больных. Наблюдается выраженный терапевтический эффект от применения низкомолекулярного хитозана при компенсации пострадиационной лейкопении средней степени тяжести. Низкомолекулярный хитозан обладает выраженным онкопротективным действием на экспериментальной модели солидной формы лимфосаркомы мышей. Объем и вес солидной опухоли в опытной группе 1 оказались почти в два раза ниже, чем в контрольной группе.

Реклама

Заключение. Полученные данные позволяют рассматривать низкомолекулярный хитозан как весьма перспективное вспомогательное средство при лечении злокачественных опухолей традиционными методами химиолучевой терапии. Низкомолекулярный хитозан входит в состав энтеросорбентов. За счет уникальной технологии этот компонент стабилен в среде тонкого и толстого кишечника при рН до 8,2, что отличает его от аналогов, которые стабильны только при кислых значениях рН. Компенсация цитостатической и радиационной лейкопении за счет приема водного раствора низкомолекулярного хитозана в составе энтеросорбентов может быть эффективным и безопасным способом снижения осложнений химиолучевой терапии и повышения качества жизни онкологических больных. Предварительные данные оценки онкопротективного действия низкомолекулярного хитозана и энтеросорбентов на его основе позволяют рассматривать его в качестве безопасного средства профилактики онкозаболеваний, особенно на начальной стадии. Однако этот вывод требует дальнейших исследований на различных моделях перевиваемых опухолей.
Конфликт интересов. Авторы статьи подтвердили отсутствие конфликта интересов, о котором необходимо сообщить.

В настоящее время таргетная терапия является наиболее перспективным методом лечения злокачественных новообразований (ЗНО) и применяется в основном в качестве второй линии наряду с классическими методами химио- и лучевой терапии (ХТ и ЛТ). Из всех видов таргетной терапии ЗНО наиболее интенсивно развиваются направления по созданию моноклональных антител и низкомолекулярных биологически активных веществ, блокаторов тирозинкиназы, рецепторов фолиевой кислоты и блокаторов серин-/треонинкиназы [1-5]. Существует еще одно направление таргетной терапии, основанное на селективной активации клеточного звена иммунитета, прежде всего макрофагов.

Макрофаги и Т-лимфоциты являются основным генетически детерминированным звеном для элиминации опухолевых клеток с помощью естественных патофизиологических механизмов. В Японии до сих пор применяется препарат Лентина, созданный на основе β-1,3-гликанов базидиального гриба Lentinus edodes. Упомянутые β-1,3-гликаны являются специфическими активаторами макрофагов через гликановые рецепторы, локализованные на поверхности клеточной мембраны [6-8]. В результате такой активации возможна динамическая трансформация фенотипов тканевых макрофагов от М₁ до М₂ и М_ox.

Широкий спектр цитокинов, продуцируемых макрофагами различных фенотипов, способен не только создавать в зоне опухолевого роста высокий цитотоксический потенциал, но и обеспечивать на системном уровне противовоспалительный эффект и детоксикацию от продуктов, возникших вследствие распада опухолевой ткани. Если добавить к эффектам β-1,3-гликанов их способность стимулировать лейкопоэз на уровне костного мозга, то они могут выступать не только в роли противоопухолевых препаратов, но также в качестве средств для компенсации цитостатической и радиационной миелосупрессии в стандартных схемах химиолучевой терапии (ХЛТ) ЗНО.

В последнее время в качестве аналога со свойствами β-1,3-гликанов базидиальных грибов стали рассматривать природный аминополисахарид хитозан. Он также проявляет иммумодулирующие эффекты в отношении клеточного звена иммунитета, но при этом обладает дополнительными антимикробными свойствами и может быть получен в высокоочищенном виде, в отличие от β-1,3-гликанов базидиальных грибов, которые содержат множество пирогенных и аллергенных полифенолов. При создании противоопухолевых препаратов хитозан в основном используется как таргетный носитель активной противоопухолевой субстанции, которая может быть представлена как цитостатиком, так и моноклональным антителом [9]. Об исследованиях прямого онкопротективного действия хитозана в настоящее время практически нет данных. Также нет данных о влиянии хитозана на лейкопоэз в условиях химиолучевой миелосупрессии, которые позволили бы оценить перспективность его применения для лечения осложнений при стандартных схемах терапии ЗНО.

Целью настоящей работы было оценить онкопротективное действие низкомолекулярного хитозана (НХ) на модели перевиваемой злокачественной опухоли in vivo и исследовать эффективность терапевтического действия хитозана при лейкопении, индуцированной цитостатиками и гамма-излучением.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Цитостатическая лейкопения. 15 аутбредных нелинейных лабораторных ICR (CD-1) мышей (самцов) со средней массой тела 20-22 г разделили на 3 группы по 5 животных в каждой. Цитостатическую лейкопению моделировали однократным внутрибрюшинным введением животным всех групп раствора циклофосфана (ЦФ) из расчета 250 мг/кг массы тела животного. Через 10 минут после введения ЦФ первой группе животных (контрольной) внутрибрюшинно вводили физиологический раствор (250 мкл), а второй и третьей (экспериментальным) – однократно внутрибрюшинно и однократно подкожно по 250 мкл 0,1%-го водного раствора НХ с молекулярной массой до 50 кДа. Начиная с 4 суток до 7 суток эксперимента включительно животным экспериментальных групп заменяли воду для питья на 0,1%-й водный раствор НХ. У животных всех трех групп ежедневно определяли общее количество лейкоцитов в 1 мл периферической крови. Значимость различий показателя «количество лейкоцитов» между группами оценивали с использованием непараметрического критерия Крамера – Уэлча. Различия считали статистически значимыми при р <0,05.

Пострадиационная лейкопения. 10 аутбредных нелинейных лабораторных ICR (CD-1) мышей (самцов) со средней массой тела 20-22 г разделили на 2 группы по 5 животных в каждой. Пострадиационную лейкопению средней степени тяжести моделировали однократным облучением тормозным гамма-излучением в дозе 0,9 Гр на импульсном линейном ускорителе ИЛУ-10. После облучения экспериментальной группе заменяли воду для питья на 0,1%-й водный раствор НХ. У животных обеих групп в течение 6 дней определяли общее количество лейкоцитов в 1 мл периферической крови. Значимость различий показателя «количество лейкоцитов» между группами оценивали с использованием непараметрического критерия Крамера – Уэлча. Различия считали статистически значимыми при р < 0,05.

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОТИВООПУХОЛЕВОЙ АКТИВНОСТИ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО ХИТОЗАНА НА МОДЕЛИ ПЕРЕВИВАЕМОЙ ОПУХОЛИ IN VIVO

В качестве перевиваемой опухоли использовали устойчивую к циклофосфамиду солидную форму лимфосаркомы мышей RLS 40. Для формирования солидной опухоли 22 аутбредным нелинейным лабораторным ICR (CD-1) мышам (самцам) была перевита лимфосаркома мышей RLS 40. Пассаж проводили во внешнюю верхнюю часть правого бедра в количестве 1 × 10⁶ опухолевых клеток на особь в физиологическом растворе в объеме 0,1 мл. Все мыши были разделены на 3 группы. Первой группе (контрольной), состоявшей из 8 особей, после пассажа опухолевых клеток начиная со второго дня через день в течение 28 суток вводили внутрибрюшинно 0,1 мл физиологического раствора. Второй группе (опытной 1, оценка онкопротективного действия), состоявшей из 8 особей, после пассажа опухолевых клеток начиная со второго дня через день в течение 28 суток вводили внутрибрюшинно 0,1 мл 0,85%-го раствора НХ. Третьей группе (опытной 2, оценка терапевтического действия), состоявшей из 6 особей, после пассажа опухолевых клеток начиная с седьмого дня через день в течение 21 суток вводили внутрибрюшинно 0,1 мл 0,85%-го раствора гидратированных комплексов НХ. Массу и объем солидной опухоли во всех трех группах определяли на 28-е сутки после эвтаназии мышей (дислокация шейных позвонков) и экстирпации опухоли.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Оценка динамики падения общего содержания лейкоцитов в крови, исходя из полученных результатов исследования, показывает, что 0,1%-й водный раствор НХ, введенный после внутрибрюшинной инъекции ЦФ, обладает отчетливо выраженным профилактическим действием в отношении цитостатической лейкопении. При этом в ранние сроки до трех суток эксперимента профилактический эффект НХ при цитостатической лейкопении более выражен при внутрибрюшинном введении НХ по сравнению с подкожным.

К четвертым суткам эксперимента значения общего содержания лейкоцитов в крови мышей второй и третьей групп уравниваются. Это может свидетельствовать о том, что при внутрибрюшинном введении НХ он сразу поступает в системный кровоток и в течение первых суток выводится, а при подкожном введении НХ в несколько меньших дозах он постепенно, в течение трех суток диффундирует из подкожной клетчатки в системный кровоток, обеспечивая постоянную фоновую стимуляцию лейкопоэза.

Начиная с четвертых суток исследования для животных второй и третьей группы эффект восстановления лейкопоэза был изучен при энтеральном введении НХ. Как видно из полученных результатов, у животных второй группы восстановление общего содержания лейкоцитов в периферической крови происходит более эффективно. К седьмым суткам эксперимента в этой группе содержание лейкоцитов в периферической крови полностью восстановилось, в то время как в третьей группе к седьмым суткам эксперимента общее содержание лейкоцитов в периферической крови было несколько снижено по сравнению с исходными значениями (на 8%), а в контрольной группе к седьмым суткам эксперимента снижение общего содержания лейкоцитов в периферической крови оставалось на уровне 31% от исходного значения.

Таким образом, в результате проведенного исследования было установлено, что НХ обладает терапевтической эффективностью при цитостатической лейкопении, причем его эффективность оказалась более выраженной при энтеральном введении (табл. 1). Исходя из полученных результатов, можно утверждать, что энтеральное введение НХ со вторых суток после введения цитостатика может быть весьма перспективным способом компенсации цитостатической миелосупрессии и способно существенно повысить эффективность лечения и качество жизни онкологических больных.

Пострадиационная лейкопения. Наблюдается выраженный терапевтический эффект от применения НХ при компенсации пострадиационной лейкопении средней степени тяжести (табл. 2). В онкологической практике, как правило, встречается пострадиационная лейкопения средней и легкой степени тяжести, поэтому моделирование лейкопении при облучении 100% поверхности тела мышей тормозным гамма-излучением в дозе 0,9 Гр наиболее приближено к распространенным осложнениям со стороны крови при ЛТ у онкологических больных.

Исследование противоопухолевой активности НХ на модели перевиваемой опухоли

В табл. 3 представлены результаты исследования онкопротективного и терапевтического действия НХ на модели солидной формы лимфосаркомы мышей RLS 40. Как видно из представленных результатов, НХ обладает выраженным онкопротективных действием на экспериментальной модели солидной формы лимфосаркомы мыши. Объем и вес солидной опухоли в опытной группе 1 оказались почти в два раза ниже, чем в контрольной группе. Терапевтический эффект от применения гидратированных комплексов НХ на данной модели слабый, что может быть связано с низкой васкуляризацией солидных опухолей.

ВЫВОДЫ

Полученные данные позволяют рассматривать НХ как весьма перспективное вспомогательное средство при лечении злокачественных опухолей традиционными методами ХЛТ. НХ входит в состав энтеросорбентов. За счет уникальной технологии этот компонент стабилен в среде тонкого и толстого кишечника при рН до 8,2, что отличает его от аналогов, которые стабильны только при кислых значениях рН. Компенсация цитостатической и радиационной лейкопении за счет приема водного раствора НХ в составе энтеросорбентов может быть эффективным и безопасным способом снижения осложнений ХЛТ и повышения качества жизни онкологических больных. Предварительные данные по оценке онкопротективного действия НХ и энтеросорбентов на его основе позволяют рассматривать его в качестве безопасного средства профилактики онкозаболеваний, особенно на начальной стадии, однако это требует дальнейших исследований на различных моделях перевиваемых опухолей.

Вклад авторов:
Авторы внесли равный вклад на всех этапах работы и написания статьи.
Contribution of authors:
All authors contributed equally to this work and writing of the article at all stages.

Литература/References

1. Vermorken J. B. Cetuximab: Its unique place in head and neck cancer treatment. Biologics Targets and Therapy. 2013; 7 (1): 77-90. DOI: 10.2147/btt.s43628.
2. Zhang J., Zong Y., Xu G. Z., Xing K. Erlotinib for advanced hepatocellular carcinoma. A systematic review of phase II/III clinical trials. Saudi Med J. 2016; 37 (11): 1184-1190. DOI: 10.15537/smj.2016.11.16267.
3. Greenhalgh J., Bagust A., Boland A., Dwan K., Beale S., Hockenhull J., Proudlove C., Dundar Y., Richardson M., Dickson R., Mullard A., Marshall E. Erlotinib and gefitinib for treating non-small cell lung cancer that has progressed following prior chemotherapy (review of NICE technology appraisals 162 and 175): a systematic review and economic evaluation. Health Technol Assess. 2015; 19 (47): 1-134. DOI: 10.3310/hta19470.
4. Bouabdallah K., Ribrag V., Terriou L., Soria J. C., Delarue R. Temsirolimus in the treatment of mantle cell lymphoma: frequency and management of adverse effects. Curr Opin Oncol. 2013; 25 Suppl 2: S1-12. DOI: 10.1097/CCO.0b013e32835de8ee.
5. Ambrosio A. J., Suzin D., Palmer E. L., Penson R. T. Vintafolide (EC145) for the treatment of folate-receptor-alpha positive platinum-resistant ovarian cancer. Expert Rev Clin Pharmacol. 2014; 7 (4): 443-450. DOI: 10.1586/17512433.2014.909723.
6. Zhang Y., Zhang M., Jiang Y., Li X., He Y., Zeng P., Guo Z., Chang Y., Luo H., Liu Y., Hao C., Wang H., Zhang G., Zhang L. J Lentinan as an immunotherapeutic for treating lung cancer: a review of 12 years clinical studies in China. Cancer Res Clin Oncol. 2018; 144 (11): 2177-2186. DOI: 10.1007/s00432-018-2718-1.
7. Motta F., Gershwin M. E., Selmi C. J Mushrooms and immunity. Autoimmun. 2021; 117: 102576. DOI: 10.1016/j.jaut.2020.102576.
8. Taek Joon Yoon, Sushruta Koppula, Kwang Ho Lee. The effects of β-glucans on cancer metastasis. Anticancer Agents Med Chem. 2013; 13 (5): 699-708. DOI: 10.2174/1871520611313050004.
9. Albeituni S. H., Jun Yan. The effects of β-glucans on dendritic cells and implications for cancer therapy, Anticancer Agents Med Chem. 2013; 13 (5): 689-698. DOI: 10.2174/1871520611313050003.
10. Горшенин Д. С., Жернов Ю. В., Кривцов Г. Г., Хаитов М. Р. Применение хитозана и его производных в иммунотерапии злокачественных новообразований. Иммунология. 2020; 41 (5): 470-478. DOI: 10.33029/0206-4952-2020-41-5-470-478. / Gorshenin D. S., Zhernov Yu. V., Krivtsov G. G., Khaitov M. R. Application of chitosan and its derivatives in immunotherapy of malignant neoplasms. Immunologiya. 2020; 41 (5): 470-478. (In Russ.) doi: 10.33029/0206-4952-2020-41-5-470-478
11. A. V. Troitsky., et al. Experimental Assessment of the Oncoprotective. Acta Scientific Medical Sciences 8.8 (2024): 177-181. DOI: 10.31080/ASMS.2024.08.1894.

---

А. В. Троицкий¹
Т. Н. Быстрова²
К. А. Рожкова³
Н. Н. Мамонтова⁴

¹ Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины, Новосибирск, Россия, pharm2008@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-9407-5377
² Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины, Новосибирск, Россия, tanibi1@rambler.ru, https://orcid.org/0000-0002-2719-6328
³ Инновационные технологии здоровья, Новосибирск, Россия, Rozhkovak2607@gmail.com
⁴ Инновационные технологии здоровья, Новосибирск, Россия, 3340035@mail.ru

Сведения об авторах:

Троицкий Александр Васильевич, к.м.н., ведущий научный сотрудник, руководитель лаборатории биосовместимых наночастиц, наноматериалов и средств адресной доставки Научно-исследовательского института экспериментальной и клинической медицины, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»; Россия, 630060, Новосибирск, ул. Тимакова, 2; pharm2008@yandex.ru

Быстрова Татьяна Николаевна, научный сотрудник лаборатории биосовместимых наночастиц, наноматериалов и средств адресной доставки Научно-исследовательского Института экспериментальной и клинической медицины, Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины»; Россия, 630060, Новосибирск, ул. Тимакова, 2; tanibi1@rambler.ru

Рожкова Кристина Андреевна, научный сотрудник, Общество с ограниченной ответственностью «Инновационные технологии здоровья»; Россия, 630007, Новосибирск, ул. Фабричная, 55, офис 813; Rozhkovak2607@gmail.com

Мамонтова Наталья Николаевна, научный сотрудник, Общество с ограниченной ответственностью «Инновационные технологии здоровья»; Россия, 630007, Новосибирск, ул. Фабричная, 55, офис 813; 3340035@mail.ru

Information about the authors:

Aleksander V. Troitskii, Cand. of Sci. (Med.), Leading Researcher, Head of the Laboratory of Biocompatible Nanoparticles, Nanomaterials and Targeted Delivery Facilities at the Research Institute of Experimental and Clinical Medicine, Federal State Budgetary Scientific Institution Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine; 2 Timakova str., Novosibirsk, 630060, Russia; pharm2008@yandex.ru

Tatyana N. Bystrova, Researcher of the Laboratory of Biocompatible Nanoparticles, Nanomaterials, and Targeted Delivery Systems, Federal State Budgetary Scientific Institution Federal Research Center for Fundamental and Translational Medicine; 2 Timakova str., Novosibirsk, 630060, Russia; tanibi1@rambler.ru

Kristina A. Rozhkova, Researcher, Innovative Technologies of Health Limited Liability Company; 55 of. 813 Fabrichnaya str., Novosibirsk, 630007, Russia; Rozhkovak2607@gmail.com

Natalya N. Mamontova,

Researcher, Innovative Technologies of Health Limited Liability Company; 55 of. 813 Fabrichnaya str., Novosibirsk, 630007, Russia; 3340035@mail.ru

Для цитирования: Троицкий А. В., Быстрова Т. Н., Рожкова К. А., Мамонтова Н. Н. Экспериментальная оценка онкопротективных свойств низкомолекулярного хитозана и его влияния на цитостатическую и радиационную миелосупрессию. Лечащий Врач. 2026; 4 (29): 110-115. https://doi.org/10.51793/OS.2026.29.4.015