Лучевое поражение мочевого пузыря является потенциальным осложнением после терапевтического облучения злокачественных новообразований органов малого таза (предстательной железы, шейки матки, прямой кишки, мочевого пузыря). До сих пор данная патология является недостаточно изученной, не в полной мере определены этиопатогенетические механизмы и тактика ведения пациентов [1].
Мочевой пузырь является критически уязвимым органом, в том числе чувствительным к низким дозам радиации. Несмотря на возможность применения усовершенствованных методов лучевой терапии (модуляция интенсивности, стереотаксическая лучевая терапия и брахитерапия под визуальным контролем), которые позволяют доставлять более эффективные дозы в меньших объемах с улучшением переносимости лечения, облучение органов малого таза по-прежнему является причиной ранних и/или поздних нежелательных явлений, в значительной степени нарушающих функцию мочевого пузыря [2, 3].
Заболеваемость лучевым циститом по различным литературным данным колеблется от 9,1% до 80%. Столь высокий разброс связан с различиями в диагностических критериях и методах мониторинга. Острые проявления лучевого цистита могут быть недооценены (и, следовательно, о них не сообщается), хотя в это время развиваются необратимые радиационно-индуцированные поражения мочевого пузыря. Поздний лучевой цистит является результатом продолжающегося процесса разрушения ткани мочевого пузыря и гистологических изменений [4].
Тяжесть лучевого цистита зависит от объема радиационного воздействия, общей полученной дозы, а также от схемы лучевой терапии и фракционирования. Это заболевание может существенно влиять на качество жизни пациентов.
Особую по сложности курации группу составляют пациенты, длительное время находящиеся на лучевой терапии, когда качество жизни максимально снижено. Заболеваемость поздним симптоматическим лучевым циститом стабильна с течением времени и составляет 5-10%, несмотря на усовершенствование методов лучевой терапии [6-8].
Для облегчения симптомов лучевого цистита традиционно применяют антихолинергические средства, которые являются, по сути, лишь симптоматическими, уменьшающими сократимость детрузора [9]. Альфа-адреноблокаторы упоминаются в контексте обсуждаемой проблемы для облегчения симптомов мочеиспускания, но действие их весьма ограничено в данной клинической ситуации [4]. Известно применение внутрипузырных инстилляций различными лекарственными «коктейлями», например, комбинации «гидрокортизон+гепарин+ лидокаин» по различным схемам, однако рядом авторов также отмечена их невысокая эффективность [6].
По мере улучшения выживаемости онкологических больных вопросы качества жизни приобретают все большее значение, поэтому улучшение понимания механизмов развития лучевого цистита, а также поиск более эффективных способов терапии имеет важное значение [2].
Известно, что воздействие ионизирующей радиации приводит к изменению экспрессии генов, отвечающих за выживаемость клеток и их пролиферацию, а развитие отсроченных последствий радиации в окружающих тканях зачастую связано с эпигенетическими воздействиями (локальным подавлением экспрессии генов) и последующим нарушением секреции сигнальных молекул, реализующих механизмы защиты и внутриорганной (паракринной) регуляции, включая факторы пролиферации, репарации и иммунного ответа [10-12]. Таким образом, для предотвращения отдаленных эффектов лучевой терапии особенно перспективным является поиск способов таргетного восстановления экспрессии генов и сигнальных молекул в окружающих тканях. Таким способом может стать применение регуляторных полипептидов, эффекты которых, согласно экспериментальным данным, реализованы через модуляцию экспрессии генов и восстановление внутриорганной пептидной регуляции, предотвращение повреждений ДНК и восстановление митохондриальной активности в тропных тканях [13-15].
При радиационно-индуцированных циститах представляется целесообразным применение регуляторных полипептидов мочевого пузыря, способных восстанавливать белоксинтезирующую активность уротелия, внутриорганную регуляцию и, в итоге, нормальную структуру, функциональную активность и репаративный потенциал органа.
Единственный лекарственный препарат на основе регуляторных пептидов мочевого пузыря, зарегистрированный на территории Российской Федерации – Везустен, применяемый в настоящее время для патогенетического лечения гиперактивного мочевого пузыря и вошедший в клинические рекомендации по недержанию мочи. Препарат оказывает тканеспецифическое действие, нормализует сократительную и эвакуаторную функции мочевого пузыря, уменьшает количество эпизодов недержания мочи, частоту и ургентность мочеиспусканий [16-18].
Цель: изучить эффективность применения полипептидов мочевого пузыря крупного рогатого скота при моделировании лучевого поражения мочевого пузыря у крыс.
В качестве экспериментальных животных были использованы 55 половозрелых крыс-самок линии Wistar, массой 200±20 г. Все процедуры одобрены локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО ОмГМУ Минздрава России, протокол №10 от 19.09.2023. Животных содержали в стандартных лабораторных условиях со своевременным приемом корма и питьевой воды. На 0-е сутки особям делали мультиспиральную компьютерную томографию (МСКТ) для определения положения мочевого пузыря и создания 3D модели мочевого пузыря для формирования зоны облучения. Животную модель лучевого цистита формировали однократным облучением в дозе 20 Гр, аппаратом Varian (США).
Животные были распределены на 5 групп:
В ходе морфологического исследования, кроме описательного, использован иммуногистохимический метод изучения стенки мочевого пузыря, проведенный с целью оценки секреции сигнальных молекул. Серийные поперечные срезы окрашены гематоксилином-эозином.
Для иммуногистохимического исследования использованы антитела к трансформирующему фактору роста бета-1 (TGF-β1) – полифункциональному полипептиду, принадлежащему к семейству димерных полипептидов с молекулярной массой 25 кДа, которые широко распространены в тканях и синтезируются многими клетками. TGF-β1 оказывает разнонаправленные эффекты фактически на все типы клеток, регулирует рост и дифференцировку клеток.
Для исследования использованы максимально измененные участки после создания модели лучевого цистита из области шейки мочевого пузыря. Морфометрию производили в интерфейсе программы ImageJ для оценки долей мышечной и соединительной тканей в препарате (на каждый препарат производили оценку в 5 случайных полях зрения).
Оценивали изменения в поведении крыс на протяжении всего эксперимента. Начиная с 5 суток после облучения, у животных отмечалась некоторая заторможенность, крысы были сонные и заметно группировались в домашней клетке. На 14 день после моделирования (4 день терапии) крысы под воздействием Везустена вели себя более активно, у других групп таких изменений не отмечалось.
На 10-14 дни после облучения у крыс начались изменения шерстяного покрова в виде алопеции, язвенных изменений. У животных, получавших терапию пептидным препаратом Везустен, шерстяной покров восстанавливался к 22-26 суткам эксперимента, у крыс из групп положительного и отрицательного контроля язвы и алопеции сохранялись до окончания эксперимента.
При наблюдении крыс из групп негативного контроля и терапии инстилляциями была отмечена острая задержка мочи, в результате чего опорожнение мочевого пузыря происходило с помощью массажных движений в области уретры.
Была изучена гистоструктура мочевого пузыря у интактных и модельных животных (табл. 1, рис. 1). Молодые самки крыс возрастом 2 месяца имели четкую трехслойную структуру и выраженную складчатость слизистой, что коррелируют с данными доступной литературы о нормальной анатомии [5].
Таблица 1. Изменения в морфологии стенки мочевого пузыря крыс
Table 1. Changes in the morphology of the urinary bladder wall in rats
Показатель Indicator |
Литературные данные [5] Literary data [5] |
Интактная группа Intact group |
Отрицательный контроль Negative control |
Терапия Везустеном Therapy Vesusten |
Терапия инстилляциями Instillation therapy |
---|---|---|---|---|---|
Толщина стенки мочевого пузыря, мкм Bladder wall thickness, microns |
350-420 | 410 | 295 | 385 | 310 |
Длина складки, мкм Fold length, microns |
385-400 | 390 | - | 370 | 180 |
Толщина складки, мкм Fold thickness, microns |
116 | 114 | - | 112 | 85 |
Слоистость, мкм Layering, microns |
5-7 | 3-6 | 1-2 | 2-4 | 1-2 |
Высота микроворсинок, мкм Height of microvilli, microns |
2 | 2 | 1 | 2 | 1 |
Ядро клетки (d), мкм Cell nucleus (d), microns |
4,5-7 | 5,5 | 3,5 | 5,0 | 4,0 |
Переходный эпителий слизистой оболочки, мкм Transitional epithelium of the mucous membrane, microns |
23-25 | 24 | 18 | 22 | 18 |
Собственная пластинка слизистой оболочки, мкм Lamina propria of the mucous membrane, microns |
70-75 | 73 | 60 | 69 | 62 |
Мышечная оболочка, мкм Muscular membrane, microns |
302 | 299 | 200 | 287 | 224 |
Серозная оболочка, мкм Serous membrane, microns |
7 | 6 | 4 | 6 | 5 |
Сосуды, мкм Vessels, microns |
Капилляры
(Capillaries) 7-8 Венулы (Venules) 12-16 |
Капилляры
(Capillaries) 7 Венулы (Venules) 14 |
Капилляры
(Capillaries) 4 Венулы (Venules) 18 |
Капилляры
(Capillaries) 6 Венулы (Venules) 12 |
Капилляры
(Capillaries) 4 Венулы (Venules) 17 |
Полученные результаты коррелируют с литературными данными, микроскопически модель лучевого цистита была достигнута (рис. 1А). В группе негативного контроля (группа 2) наблюдали резко расширенные просветы мочевых пузырей. Переходный эпителий состоял из 1-2 слоев с выраженной дистрофией. В срезах обнаружена выраженная атрофия, носящая тотальный характер, резкое истончение всех слоев, вплоть до очагов атрофии мышечного слоя. В большей части образцов выявлено очаговое/тотальное исчезновение складок. Данные изменения говорят о начинающемся склерозе в мочевом пузыре на фоне облучения (рис. 1Б). В группе животных с введением Везустена (группа 3) морфологическая картина была максимально приближена к интактной группе: небольшое снижение высоты и количества складок, уменьшение слоев эпителия до 1-2 и уменьшение количества сосудов капиллярного типа, по сравнению со здоровыми животными (рис. 1В). При применении инстилляций у крыс (группа 5) морфологическая картина не отличалась от группы негативного контроля: складчатость сглажена, эрозивно-язвенные дефекты слизистой до мышечного слоя, воспалительная инфильтрация распространена на все слои стенки мочевого пузыря, эпителий истончен, с обширными очагами десквамации, местами – эрозивные изменения и некроз, гиповаскуляризация, в подслизистой встречаются мелкие капилляры (рис. 1Г). Для оценки безопасности применения препарата Везустен изучали его влияние на мочевой пузырь здоровых животных (группа 4). По результатам контрольного морфологического исследования, в группе 4 строение стенки мочевого пузыря было максимально приближено к нормальному. Лишь в отдельных образцах отмечалась сглаженность слизистой оболочки, количество слоев эпителия достигало 3-5 клеточных слоев (рис. 2).
При морфометрии полученных микрофотографий в интерфейсе программы ImageJ и оценке долей мышечной и соединительной тканей в препарате получены данные, наглядно демонстрирующие, что фиброз был наиболее выражен в группах негативного контроля и терапии инстилляциями. В группе крыс, получающих терапию Везустеном, изменения были незначительные (табл. 2, рис. 3). Отмечается статистически достоверная разница в распределении мышечной и соединительной тканей между группами интактных животных, негативного контроля и стандартной терапии.
При иммуногистохимическом исследовании оценивали разницу в экспрессии паракринного фактора TGF-β1, которая оказалась наиболее заметной на клетках эндотелия сосудов подслизистой основы. Положительная реакция расценивалась как умеренное мембранное и цитоплазматическое окрашивание в более чем 50% клеток сосуда. В микропрепаратах подсчитывалось общее количество капилляров подслизистой основы и количество TGFβ1-положительных капилляров (рис. 4).
Таблица. 2 Морфометрическое исследование микропрепаратов с использованием программы ImageJ
Table 2. Morphometric study of micropreparations using the ImageJ program
Группы Groups |
Среднее значение Average value |
|
---|---|---|
Мышечная ткань, % Muscle tissue, % |
Соединительная ткань, % Connective tissue, % |
|
Интактные животные Intact animals |
62,828 | 37,172 |
Негативный контроль Negative control |
47,9814 | 52,0186 |
Терапия Везустеном Vesustene therapy |
55,3614 | 44,6386 |
Терапия инстилляциями Instillation therapy |
46,5832 | 53,4168 |
При статистической обработке результатов отношения TGF-β1-положительных сосудов к суммарному количеству капилляров с использованием ANOVA с критерием Дьюка установлены следующие различия: уменьшение количества позитивных клеток в группе негативного контроля и терапии инстилляциями по сравнению с интактными животными более чем в 6 раз ((0,62 vs 0,1) p<0,001 и (0,62 vs 0,35) p<0,001); значительное превышение количества позитивных клеток в группе 3 (лечение препаратом Везустен) по сравнению с группой негативного контроля (0,1 против 0,68, p<0,001); тенденция к увеличению TGF-β1положительных клеток у животных под воздействием Везустена относительно интактных животных (0,68 vs 0,62) p=0,06.
В доступной литературе данных о применении пептидов мочевого пузыря крупного рогатого скота при лучевом цистите нами не встречено.
Острое лучевое поражение тканей мочевого пузыря обусловлено преимущественно повреждением слизистой оболочки мочевого пузыря. При этом регенерация уротелия останавливается, а клетки слущиваются без регенерации, что делает мочевой пузырь уязвимым к травмам и инфекциям [19]. Эти поражения характеризуются острой воспалительной реакцией, проявляющейся отеком и гиперемией уротелия [20]. В большинстве случаев прогноз благоприятный, проявления исчезают спонтанно в течение четырех-шести недель после завершения лучевой терапии [19-21], однако при 3-4 степени тяжести радиационно-индуцированного цистита может потребоваться временное прекращение лучевой терапии, что может привести к снижению контроля над опухолью [21].
В нашем эксперименте были воссозданы клинические и морфологические симптомы лучевого цистита на животных, выявлена низкая эффективность внутрипузырных инстилляций комбинации «гидрокортизон+гепарин+лидокаин» как в отношении клинических проявлений (состояние шерстяного покрова, масса тела, активность), так и на морфологическом уровне (состояние слизистой, развитие фиброза).
Введение регуляторных полипептидов мочевого пузыря (Везустен) оказывало положительный эффект после моделирования лучевого цистита. В сравнении со стандартной терапией инстилляциями, введение Везустена показало лучшую переносимость послелучевого состояния (поведение животных, состояние шерстяного покрова, масса тела). Эти результаты подтверждаются морфологической картиной: состояние слизистой оболочки мочевого пузыря после облучения на фоне введения Везустена лишь немного отличалось от интактных животных, имелись существенные отличия от групп с инстилляциями и негативного контроля: в группе терапии Везустеном отсутствовали очаги атрофии, некроза, эрозивные изменения, признаки начинающегося склероза и фиброза (табл. 1). При введении Везустена здоровым животным морфологическая картина мочевого пузыря не изменялась, что говорит об отсутствии токсического действия препарата.
Кроме влияния Везустена на общее состояние животных и морфологическую картину при радиационно-индуцированном цистите, в данном эксперименте изучен один из возможных механизмов противовоспалительного, радиопротективного и репаративного действия Везустена – модуляция экспрессии полипептидного фактора TGF-β1, обладающего широким спектром биологической активности.
Известно, что эффекты TGF-β1 включают контроль над клеточным ростом, пролиферацией, процессами воспаления, дифференцировкой клеток и апоптозом [22, 23].
TGF-β1 обладает ингибиторной активностью по отношению к Tи B-клеточной пролиферации, а также к созреванию и активации макрофагов и является элементом обратной регуляции иммунного ответа, прежде всего, воспалительной реакции. TGF-β1 ингибирует активность NK-клеток, подавляет цитотоксическую активность CD8+-лимфоцитов, лимфокин-активированных киллеров и блокирует выработку цитокинов и секрецию некоторых иммуноглобулинов [24].
Активация экспрессии TGF-β1 в норме происходит в ответ на повреждение, что необходимо для активации репарации ДНК и последующего восстановления поврежденных тканей [22]. Показано, что острое радиационное поражение в значительной степени снижает экспрессию TGF-β1, а достоверное сохранение TGF-β1-положительных клеток на физиологическом уровне у животных может быть отражением выраженных протективных эффектов Везустена в отношении тканей мочевого пузыря на фоне лучевой альтерации, в том числе и в части сохранения ангиогенеза подслизистого слоя.
На достигнутой экспериментальной модели лучевого цистита у крыс введение регуляторных полипептидов мочевого пузыря крупного рогатого скота (препарат Везустен) как значительно уменьшило клинические проявления лучевого поражения, так и нормализовало морфологическую картину. Вероятно, репаративный эффект Везустена реализуется, в том числе, за счет нормализации экспрессии паракринного пептидного фактора TGF-β1 по сравнению с животными без терапии.
Прикрепленный файл | Размер |
---|---|
Скачать статью | 4.68 Мб |