Влияние химиотерапии на длину теломеров у больных раком молочной железы, страдающих артериальной гипертонией

Авторы:
  • Н. А. Дорощук
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • А. Д. Дорощук
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • М. В. Виценя
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • С. В. Гаврюшина
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • Е. В. Ощепкова
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • Ф. Т. Агеев
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • А. Ю. Постнов
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
  • И. Е. Чазова
    Институт клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России, Москва, Россия
Журнал: Кардиологический вестник. 2018;13(4): 50-56
Просмотрено: 672 Скачано: 104

Рак молочной железы (РМЖ) — одно из самых распространенных злокачественных заболеваний у женщин. По данным Всемирной организации здравоохранения, РМЖ составляет 11,9% всех случаев рака в мире и является причиной 1,6% смертей в год [1]. С 1970-х гг. достижения в области технологий скрининга и лечения привели к значительному снижению смертности от РМЖ [2]. Известно, что своевременная неоадъювантная и адъювантная терапия (химиотерапия (ХТ), таргетная терапия, гормонотерапия, лучевая терапия) снижает риск смерти на 50%. В случае ранней диагностики РМЖ вероятность выздоровления превышает 90%. Успехи в лечении РМЖ позволяют улучшить выживаемость, но связанная с противоопухолевой терапией кардиотоксичность остается серьезной проблемой. Сердечно-сосудистые осложнения не только ограничивают использование высокоэффективных методов лечения, но и негативно влияют на качество и продолжительность жизни больных. Несмотря на усилия кардиоонкологии — нового направления медицины, охватывающего широкий спектр проблем патогенеза, диагностики, профилактики и лечения сердечно-сосудистых осложнений противоопухолевой терапии [3], механизмы их развития и прогрессирования до конца не изучены. Активно ведутся исследования, направленные на выявление предикторов возникновения кардиотоксических эффектов, что позволит найти эффективные подходы к недопущению их развития.

Теломеры — это ДНК-белковые структуры, находящиеся на линейных концах хромосом, содержащие многократно повторяющуюся шестинуклеотидную последовательность ДНК (TTAGGG) [4]. Теломеры обеспечивают целостность генома во время репликации. При достижении длины теломеров критических значений происходит апоптоз клетки [4]. Известно, что у больных с сердечно-сосудистыми заболеваниями длина теломеров короче, чем у сопоставимых по возрасту здоровых лиц [5, 6]. Ранее нами было показано влияние окислительного стресса на изменение длины теломеров у лиц с различным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний и больных ишемической болезнью сердца [7]. Доказано, что короткие теломеры связаны с повышенным риском развития онкологических заболеваний [8]. В ряде исследований продемонстрировано уменьшение длины теломеров в процессе ХТ [9].

Цель данной работы — исследование влияния противоопухолевой терапии на длину теломеров у женщин с различными молекулярными типами РМЖ и артериальной гипертонией (АГ).

Материал и методы

В исследовании приняли участие 83 женщины с тройным негативным и 55 женщин с HER2 позитивным (HER2+) РМЖ в возрасте от 26 до 75 лет. АГ страдали 20 (24%) женщин с тройным негативным и 22 (40%) женщины с HER2+ РМЖ (см. таблицу).

Клиническая характеристика больных Примечание. РМЖ — рак молочной железы.
До начала ХТ провели общеклиническое обследование всех больных. Кровь для измерения длины теломеров в лейкоцитах брали у всех больных до начала ХТ, а также после проведения в течение 12 нед 8 курсов ХТ доксорубицином, цисплатином и паклитакселом у больных тройным негативным РМЖ (n=59) и через 12 нед еженедельного введения трастузумаба и паклитаксела у больных HER2+ РМЖ (n=51).

Так как с возрастом длина теломерных повторов в хромосомах уменьшается [10], проводилось сравнительное исследование длины теломеров у больных РМЖ до начала противоопухолевого лечения и у практически здоровых лиц (142 женщины) соответствующего возраста.

ДНК из цельной крови выделяли с использованием набора для выделения ДНК ДНК-Экстран-1 (ЗАО «Синтол» Россия). Длину теломерных повторов хромосом определяли методом количественной полимеразно-цепной реакции в реальном времени [11]. Амплификацию в реальном времени проводили на анализаторе нуклеиновых кислот BIO-RAD CFX 96 Real-Time System (Syngapore). Исследование каждого образца повторяли 3 раза. Расчет относительной длины теломеров по сравнению c альбумином производился на основании формулы: 2(–ΔCt), ΔCt=Ctтеломеров – Ctальбумина. Результаты представлены как процент к калибратору. В качестве калибратора использовали случайную ДНК.

Статистическая обработка данных

Статистическую обработку результатов проводили в программе SPSS 21.0 («SPSS Inc.», США). При сравнении групп по количественному признаку использовали параметрический t-критерий Стьюдента, по качественному — критерий χ2 и точный критерий Фишера. Параметры, имеющие нормальное распределение признака, представлены в виде среднего значения и доверительного интервала (Mean; 95% CI). Статистически значимыми считали значения р<0,05.

Результаты

У больных РМЖ до начала лечения длина теломеров была снижена в среднем на 19,4±3,6% (р<0,001) по сравнению со здоровыми женщинами соответствующего возраста (рис. 1).

Рис. 1. Длина теломеров в различных возрастных группах у здоровых женщин (синяя кривая) и женщин с различными типами РМЖ до начала химиотерапии (красная кривая). РМЖ — рак молочной железы.
Не было выявлено различий в длине теломеров у женщин с различными типами РМЖ: в группе тройного негативного — 78,0±2,8, HER2+ 79,7±3 относительных единиц (о.е.).

Длина теломеров у больных РМЖ до начала ХТ не зависела от наличия АГ: в общей группе у больных с АГ — 81,1±3,6 о.е., без АГ — 78±3,5 о.е. (р=0,3). Данные закономерности сохранялись в группах с различными типами РМЖ. Так, в группе с HER2+ РМЖ длина теломеров у женщин с АГ составила 77,3±8,3 о.е., без АГ — 81,5±9,1 о.е. (р=0,08), а в группе тройного негативного — 78,5±5,4 о. е и 78,0±7,9 о. е (р=0,95) соответственно.

В процессе ХТ отмечено укорочение длины теломеров в обеих группах. В группе женщин с тройным негативным РМЖ произошло укорочение теломеров на 8,3±2,8% (р=0,04), в группе HER2+ РМЖ — на 7,1±3,0% (р=0,05) (рис. 2, а).

Рис. 2. Изменение длины теломеров, p<0,05. а — на фоне химиотерапии у женщин с HER2+ и тройным негативным РМЖ; б — в процессе ХТ у больных HER2+ РМЖ в зависимости от наличия АГ; в — в процессе ХТ у больных тройным негативным РМЖ в зависимости от наличия АГ.

На изменение длины теломеров в процессе ХТ повлияло наличие АГ. У 39 пациенток, страдающих АГ, за время ХТ длина теломеров сократилась на 12,5±3,8% (р<0,05). У женщин с нормальным уровнем артериального давления достоверного уменьшения длины теломеров не отмечено (р=0,22). Данная закономерность показательна как для женщин с HER2+, у которых уменьшение относительной длины теломеров при наличии АГ составило 16,2±4,5% (р<0,05) (рис. 2, б), так и для пациенток с тройным негативным РМЖ — уменьшение на 12,4±3,8% при наличии АГ (р<0,05) (рис. 2, в).

Обсуждение

Теломеры обеспечивают стабильную репликацию клеток, предохраняют хромосомы от слияния, а также участвуют в концевой недорепликации ДНК [4]. Во время деления клетки длина теломерных концов хромосом сокращается на 30—200 пар оснований [10]. При укорочении хромосом до определенного размера индуцируются процессы клеточного старения [11]. Различные заболевания невоспалительного генеза сопровождаются укорочением длины теломерных повторов хромосом [12]. Это характерно, например, для сахарного диабета 2-го типа [13], заболеваний сердечно-сосудистой системы [7], злокачественных новообразований [14], в частности РМЖ [15]. В нашем исследовании продемонстрировано относительное укорочение длины теломеров у больных РМЖ еще до начала противоопухолевого лечения по сравнению с сопоставимыми по возрасту здоровыми женщинами. Это согласуется с данными других авторов, свидетельствующими о том, что короткие теломеры являются фактором риска развития онкологических заболеваний, в том числе РМЖ [16].

Ранее описывалось уменьшение длины теломеров в процессе проведения ХТ у больных РМЖ [17], что, вероятно, связано с прямым повреждающим действием препаратов как на опухолевые, так и на гемопоэтические клетки [18]. Однако в некоторых работах не наблюдалось значимого изменения длины теломеров при ХТ [18]. В нашем исследовании укорочение теломеров отмечалось в процессе противоопухолевой терапии независимо от ее режима, обусловленного молекулярным типом РМЖ. Важным фактором, влияющим на уменьшение длины теломеров на фоне ХТ, явилось наличие АГ: статистически значимое укорочение теломеров произошло лишь в группе женщин, страдающих А.Г. Ранее в исследовании R. M’kacher и соавт. было показано значительное укорочение теломерных повторов хромосом после проведения лучевой терапии у пациентов с лимфомой Ходжкина только при наличии АГ [19].

Развитие злокачественного новообразования сопровождается интенсификацией свободнорадикальных процессов [20] за счет усиления продукции активных форм кислорода [21] и снижения активности супероксиддисмутазы в опухолевых клетках. Активные формы кислорода являются наиболее важными естественными мутагенными факторами в организме, вызывающими генетическую нестабильность в клетках. Многочисленные биохимические реакции, в которых метаболизируется кислород, приводят к образованию вторичных продуктов свободнорадикального окисления, вызывающих окислительную деструкцию ДНК [22]. Помимо этого, развитие окислительного стресса индуцируют цитотоксические препараты, применяемые для лечения злокачественных новообразований. Специфическая противоопухолевая терапия может стать триггером, запускающим механизмы окислительной деструкции ДНК [23], что связано с блокировкой репликации ДНК большинством цитостатиков и вызывает повреждение ДНК [24]. В свою очередь АГ характеризуется как повышенным образованием активных форм кислорода [25, 26], так и снижением активности антиоксидантных ферментов, в результате чего инициируется развитие окислительного стресса [20, 26]. Вероятно, специфическая противоопухолевая терапия у пациенток с АГ, помимо прямого повреждающего действия на гемопоэтические клетки, также ускоряет процессы окислительной деструкции ДНК за счет интенсификации свободнорадикальных процессов, приводя к укорочению теломеров.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Сведения об авторах

Дорощук Александр Дмитриевич — к.б.н., научный сотрудник отдела биохимии свободнорадикальных процессов ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России; e-mail: doroschuk_n@mail.ru; тел.: +7(495)414-6513

Виценя Марина Вячеславовна — к.м.н., научный сотрудник отдела амбулаторных лечебно-диагностических технологий НИИ клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России; e-mail: marinsvitsenya@gmail.com; тел.: +7(916)591-3633

Ощепкова Елена Владимировна — д.м.н., проф., главный научный сотрудник лаборатории мониторинга программ снижения смертности от ССЗ научно-организационного отдела ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России

Гаврюшина Светлана Валерьевна — к.м.н., врач-кардиолог консультативно-диагностического отделения НИИ клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России

Агеев Фаиль Таипович — д.м.н., проф., главный научный сотрудник отдела амбулаторных лечебно-диагностических технологий НИИ клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России

Постнов Антон Ювенальевич — д.м.н., главный научный сотрудник лаборатории патоморфологии сердечно-сосудистых заболеваний ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России; e-mail: anton-5@mail.ru; тел.: +7(495)414-6811

Чазова Ирина Евгеньевна — д.м.н., проф., акад. РАМН, директор НИИ клинической кардиологии им. А.Л. Мясникова ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России; e-mail: info@cardioweb.ru; тел.: +7(495)414-6975

Дорощук Наталья Александровна — к.м.н., врач-генетик кабинета медицинской генетики ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава России;
e-mail: natador28@mail.ru; тел.: +7(916)279-6381

Список литературы:

  1. Глобальную битву с раком не выиграть с помощью одного лишь лечения. Всемирная организация здравоохранения. 2014. Ссылка активна на 08.08.18. http://www.who.int/mediacentre/news/releases/2014/cancer-report-20140203/ru/
  2. Berry DA, Cronin KA, Plevritis SK, Fryback DG, Clarke L, Zelen M, Mandelblatt JS, Yakovlev AY, Habbema JD, Feuer EJ. Effect of screening and adjuvant therapy on mortality from breast cancer. The New England Journal of Medicine. 2005;353(17):1784-1792. https://doi.org/10.1056/NEJMoa050518
  3. Stellitano A, Fedele R, Barillà S, Iaria A, Rao CM, Martino M. Chemotherapy and cardiotoxicity in hematologic malignancies. Current Cancer Drug Targets. 2017;17(4):311-324. https://doi.org/10.2174/1568009617666161121141607
  4. Armanios M. Telomeres and age-related disease: how telomere biology informs clinical paradigms. The Journal of Clinical Investigation. 2013;123(3):996-1002. https://doi.org/10.1172/JCI66370
  5. Yeh JK, Wang CY. Telomeres and telomerase in cardiovascular diseases. Genes (Basel). 2016;7(9):E58. https://doi.org/10.3390/genes7090058
  6. Fyhrquist F, Saijonmaa O, Strandberg T. The roles of senescence and telomere shortening in cardiovascular disease. Nature reviews. Cardiology. 2013;10(5):274-283. https://doi.org/10.1038/nrcardio.2013.30
  7. Дорощук Н.А., Тихазе А.К., Ланкин В.З., Медникова Т.К., Постнов А.Ю., Кухарчук В.В. Влияние окислительного стресса на длину теломерных повторов в хромосомах лейкоцитов крови лиц с различным риском сердечно-сосудистой смерти и больных ИБС. Кардиологический вестник. 2017;1:32-36.
  8. Duggan C, Risques R, Alfano C, Prunkard D, Imayama I, Holte S, Baumgartner K, Baumgartner R, Bernstein L, Ballard-Barbash R, Rabinovitch P, McTiernan A. Change in peripheral blood leukocyte telomere length and mortality in breast cancer survivors. Journal of the National Cancer Institute. 2014;106(4):dju035. https://doi.org/10.1093/jnci/dju035
  9. Sanoff HK, Deal AM, Krishnamurthy J, Torrice C, Dillon P, Sorrentino J, Ibrahim JG, Jolly TA, Williams G, Carey LA, Drobish A, Gordon BB, Alston S, Hurria A, Kleinhans K, Rudolph KL, Sharpless NE, Muss HB. Effect of cytotoxic chemotherapy on markers of molecular age in patients with breast cancer. Journal of the National Cancer Institute. 2014;106(4):dju057. https://doi.org/10.1093/jnci/dju057
  10. Aubert G, Hills M, Lansdorp PM. Telomere length measurement V Caveats and a critical assessment of the available technologies and tools. Mutation Research. 2012;730(1-2):59-67. https://doi.org/10.1016/j.mrfmmm.2011.04.003
  11. Chatterjee S. Telomeres in health and disease. Journal of Oral and Maxillofacial Pathology. 2017;21(1):87-91. https://doi.org/10.4103/jomfp.JOMFP_39_16
  12. Armanios M. Telomeres and age-related disease: How telomere biology informs clinical paradigms. The Journal of Clinical Investigation. 2013.123:996-1002. https://doi.org/10.1172/JCI66370
  13. Дорощук Н.А., Ланкин В.З., Тихазе А.К., Одинокова О.А., Коновалова Г.Г., Постнов А.Ю. Окислительный стресс и укорочение теломеров в лейкоцитах крови больных с впервые выявленным сахарным диабетом 2-го типа. Кардиологический вестник. 2016;2:56-60.
  14. Qu S, Wen W, Shu X-O, Chow W-H, Xiang Y-B, Wu J, Ji B-T, Rothman N, Yang G, Cai Q, Gao YT, Zheng W. Association of leukocyte telomere length with breast cancer risk: nested case-control findings from the Shanghai Women’s Health Study. American Journal of Epidemiology. 2013;177(7):617-624. https://doi.org/10.1093/aje/kws291
  15. Shen J, Gammon MD, Terry MB, Wang Q, Bradshaw P, Teitelbaum SL, Neugut AI, Santella RM. Telomere length, oxidative damage, antioxidants and breast cancer risk. International Journal of Cancer. 2009;124(7):1637-1643. https://doi.org/10.1002/ijc.24105
  16. Willeit P, Willeit J, Mayr A, Weger S, Oberhollenzer F, Brandstätter A, Kronenberg F, Kiechl S. Telomere length and risk of incident cancer and cancer mortality. Journal of the American Medical Association. 2010;304(1):69-75. https://doi.org/10.1001/jama.2010.897
  17. Benitez-Buelga C, Sanchez-Barroso L, Gallardo M, Apellániz-Ruiz M, Inglada-Pérez L, Yanowski K, Carrillo J, Garcia-Estevez L, Calvo I, Perona R, Urioste M, Osorio A, Blasco MA, Rodriguez-Antona C, Benitez J. Impact of chemotherapy on telomere length in sporadic and familial breast cancer patients. Breast Cancer Research and Treatment. 2015;149(2):385-394. https://doi.org/10.1007/s10549-014-3246-6
  18. Diker-Cohen T, Uziel O, Szyper-Kravitz M, Shapira H, Natur A, Lahav M. The effect of chemotherapy on telomere dynamics: clinical results and possible mechanisms. Leukemia & Lymphoma. 2013;54(9):2023-2029. https://doi.org/10.3109/10428194.2012.757765
  19. M’kacher R, Girinsky T, Colicchio B, Ricoul M, Dieterlen A, Jeandidier E, Heidingsfelder L, Cuceu C, Shim G, Frenzel M, Lenain A, Morat L, Bourhis J, Hempel WM, Koscielny S, Paul JF, Carde P, Sabatier L. Telomere shortening: a new prognostic factor for cardiovascular disease post-radiation exposure. Radiation Protection Dosimetry. 2015;164(1-2):134-137. https://doi.org/10.1093/rpd/ncu296
  20. Ho Е, Karimi Galougahi K, Liu CC, Bhindi R, Figtree GA. Biological markers of oxidative stress: applications to cardiovascular research and practice. Redox Biology. 2013;1:483-491. https://doi.org/10.1016/j.redox.2013.07.006
  21. Postnov YV, Orlov SN, Budnikov YY, Doroshchuk AD, Postnov AY. Mitochondrial energy conversion disturbance with decrease in ATP production as a source of systemic arterial hypertension. Pathophysiology. 2007;14(3-4): 195-204. https://doi.org/10.1016/j.pathophys.2007.09.002
  22. Andrisic L, Dudzik D, Barbas C, Milkovic L, Grune T, Zarkovic N. Short overview on metabolomics approach to study pathophysiology of oxidative stress in cancer. Redox Biology. 2017;14:47-58. https://doi.org/10.1016/j.redox.2017.08.009
  23. Sosa V, Moliné T, Somoza R, Paciucci R, Kondoh H, LLeonart ME. Oxidative stress and cancer: an overview. Ageing Research Reviews. 2013;12(1):376-390. https://doi.org/10.1016/j.arr.2012.10.004
  24. Klaunig JE, Kamendulis LM, Hocevar BA. Oxidative stress and oxidative damage in carcinogenesis. Toxicologic Pathology. 2010;38(1):96-109. https://doi.org/10.1177/0192623309356453
  25. Fyhrquist F, Saijionmaa O, Strandberg T. Association of leukocyte telomere length with breast cancer risk: nested case-control findings from the Shanghai Women’s Health Study. American Journal of Epidemiology. 2013;178(4):662-663. https://doi.org/10.1093/aje/kws291
  26. Lankin VZ, Tikhaze AK. Role of oxidative stress in the genesis of atherosclerosis and diabetes mellitus: a personal look back on 50 years of research. Current Aging Science. 2017;10(1):18-25. https://doi.org/10.2174/1874609809666160926142640