МОЛЕКУЛЯРНАЯ БИОЛОГИЯ

УДК 616.155.37:616.35

А.С. Агабалян, А.П. Макарян, О.Я. Давтян,
А.М. Агавелян, В.Э. Акопян

Экспрессия ДНК опухоли человека в чужеродном организме
и характеристика биохимического и иммунного статуса
животных с индуцированным опухолевым ростом

(Представлено академиком Ю.Т. Алексаняном 26/I 2000)

   Известно, что развитие опухолевой прогрессии в организме представляет собой многоэтапный процесс, затрагивающий многочисленные стороны жизнедеятельности организма и вызывающий разнообразные изменения в биохимическом, иммунологическом, генетическом и бактериологическом статусе организма.
   Основным постулатом теории онкогенеза является положение о клеточном онкогенезе как причине опухолевой трансформации клетки [1,2].
    Ранее нами была показана возможность индуцирования опухолевого роста в слизистой оболочке толстой кишки лабораторных животных (белые крысы) при введении последним ДНК, выделенной из аденокарциномы толстой кишки человека [3,4]. Полученные в этих экспериментах результаты позволили констатировать ряд положений:
   1. возможность экспрессии ДНК в чужеродном организме;
   2. выраженное тканеспецифичное свойство опухолевой ДНК;
   3. возможность создания экспериментальной моноцентричной модели
       опухоли толстой кишки человека у животных.
   В настоящей работе сделана попытка изучить возможные механизмы экспрессии опухолевой ДНК, а также охарактеризовать биохимический и иммунный статус животных с индуцированным опухолевым ростом.
   Эксперименты проводили на 130 белых беспородных лабораторных крысах массой 160-200гр. Активность ферментов (ЩФ, КФК, ГГТП, ЛДГ) количественный баланс сывороточных белков: (общий белок, альбумин) определяли в биохимическом анализаторе FP-901, количественную характеристику сывороточных иммуноглобулинов определяли по методу Манчини.
   ДНК из опухоли толстой кишки человека и слизистой оболочки толстой кишки (СОТК) крыс выделяли по известному методу [3]. Молекулярную гибридизацию ДНК осуществляли по Саузерну [5]. В экспериментах по индуцированию неопластических изменений в СОТК животных при помощи опухолевой ДНК была установлена выраженная тканевая специфичность опухолевой ДНК - индукция неопластических изменений только в гомологичном органе у животных. В настоящее время имеются единичные сообщения о тканевой специфичности онкогенов. Так, установлена выраженная тканевая специфичность онкогенов на примере ретровирусов. Определенную тканевую специфичность проявляют также клеточные онкогены [6-8]. В наших экспериментах опухолевая ДНК, введенная животным внутрибрюшинно (в/бр), могла попасть в клетки различных органов брюшной полости, однако свою трансформирующую активность проявляет только в гистологически гомологичных структурах.

 


   Для ответа на вопрос, каким путем опухолевая ДНК человека, введенная животным, индуцирует у последних опухолевый рост, нами был осуществлен гибридизационный анализ ДНК из трансформированных клеток СОТК крыс. В качестве зонда гибридизации использовали Alu-фрагмент ДНК (Alu-повторы - последовательности человеческой ДНК вследствие высокой частоты повторяемости являются удобным зондом для идентификации фрагментов генома человека в трансформированных клетках).
   Результат гибридизации фрагментов ДНК крысы и человека с меченными в системе НИК-трансляции Alu-повторами человека представлен на рисунке, на котором отчетливо видно, что ДНК, выделенная из СОТК крысы с индуцированными неопластическими изменениями в отличие от ДНК из СОТК интактных крыс содержит в своем составе нуклеотидные последовательности, гибридизуюшиеся с Alu-последовательностями человека. Полученный результат однозначно указывает на интеграцию фрагментов опухолевой ДНК человека в геном клеток крысы с последующей экспрессией. Способность генов активно работать после переноса между клетками животных, даже принадлежащих к разным классам, показана также в исследованиях по гибридизации соматических клеток [9]. Гены, являющиеся чужеродными для того или иного вида животных, продолжают нормально работать, как показано в случае с генами интерферона и соматостатина [10].
   Следующая серия экспериментов была посвящена изучению биохимического и иммунного статуса животных с индуцированным опухолевым ростом в толстой кишке. Проведен анализ активности таких ферментов, как щелочная фосфатаза (ЩФ), креатинфосфокиназа (КФК), гаммаглутамилтранспептидаза (ГГТП) и лактатдегидрогеназа (ЛДГ). Определяли также количественное содержание общего белка и альбумина у подопытных животных. Результаты этих исследований суммированы в табл. 1.

                                                                                                                                      Таблица 1

Активность ферментов у животных с индуцированным
опухолевым ростом в толстой кишке


Группа
Активность ферментов Е/л (x10)
    ЩФ
   КФК
   ГГТП
  ЛДГ

Интактные животные

(контроль), n=40

22,5±1,2
 23,7±2,21
2,4±0,91
21,2±0,91

Животные

с индуцированным опу-

холевым ростом, n=40

37,3±1,02

(1,6 раз)

30,1±1,12

(1,2 раза)

5,6±1,44

(2,3 раза)

35,1±0,98
(1,6 раза)

   Как видно из таблицы, активность изученных ферментов в опытной группе животных значительно повышена, что находится в полном соответствии с данными других авторов относительно активности ферментов при опухолевом росте. В то же время количественный баланс сывороточных белков, общего белка и альбумина выраженно снижался в среднем в 1,3-1,5 раза, что также характерно при опухолевом росте [11].
   Анализ результатов по изучению состояния гуморального иммунитета животных с индуцированным опухолевым ростом выявил существенное понижение показателей иммунитета (табл. 2).
                                                                                                     

                                                                                                                                       Таблица 2

Иммунологические показатели у животных с индуцированным
опухолевым ростом в толстой кишке

Группа
Концентрация сывороточных иммуноглобулинов, мг/мл
           IgA
           IgM
         IgG

Интактные

животные,

n=40

       1,6±0,23
       0,61±0,31
     6,4±1,12

Животные с ин-

дуцированным

опухолевым

ростом, n=30


       1,24±0,91

       0,42±0,19

     3,65±0,84

   Данные таблицы однозначно указывают на снижение иммунного ответа и понижение неспецифической резистентности организма, характерные для опухолевого роста в организме.
   Таким образом, полученные нами данные позволили уточнить механизм индукции опухолевого роста в толстой кишке крыс после в/бр введения опухолевой ДНК.
   Выявленные сдвиги в биохимическом и иммунном статусе экспериментальных животных, характерныe для опухолевого роста в организме, вкупе с результатами морфологических исследований, описанными в другой нашей работе [4], а также обнаружение фрагментов человеческой ДНК в геноме подопытной крысы позволяют охарактеризовать индуцированные неопластические изменения в СОТК.
   И наконец, индуцирование опухолевого роста вместе с выраженной тканевой специфичностью позволили создать новую экспериментальную, моноцентричную модель опухоли толстой кишки человека у животных.


   Ереванский государственный медицинский университет
   НИИ проктологии МЗ РА
   Институт молекулярной биологии НАН РА

Литература

     1. Альтштейн А.Д. - Журн. Всесоюз. Хим. о-ва им.Д.И.Менделеева. 1973. Т. 18. С. 630-638.
     2. Clain M.J., Siamon D.J., Lipsick J.S. - Ann.Inter.Med. 1984. V. 101. P. 223-233.
     3. Агабалян А.С., Давтян О.Я., Багдасарян А.А. и др. - ДАН АрмССР. 1987. Т. 84. № 4. С. 179-183.
     4. Агабалян А.С., Давтян О.Я., Багдасарян А.А. и др. - Журн. клинич. и эксп. медицины. 1989. № 4. С. 372-376.
     5. Southern E.M. - J.Mol.Biol. 1975. V. 98. P. 53-517.
     6. Сейц И.Ф., Федоров С.Н., Серова И.М. - Вопр. онкологии. 1986. № 8. C. 52-56.
     7. Серова О.М., Шпатарь Т.В., Федоров С.М. - Вопр. онкологии. 1986. T. 8. С. 89-92.
     8. Alitato K. - Med.Biol. 1984. V. 1962. P. 304-317.
     9. Ephrussi B., Weies M.C. - Proc.Nat.Acad.Sci USA. 1965. V. 503. P. 1040-1042.
     10. Esteban M., Paez E. - Viruses, oncogenes and cancer. Basel. 1975. V. 98. P. 503-517.
     11. Stefelin D., Varmus H., Bishop J. - Brit.J.Cancer. 1981.V. 6. P. 856-862.