Уровень антиоксидантов, 8ОHDG и мембранного потенциала митохондрий клеток опухоли в зависимости от локализации колоректального рака

Цель исследования. Изучить мембранный потенциал митохондрий, показатели ферментативной и неферментативной антиоксидантных систем, показатель повреждения мтДНК в митохондриях клеток колоректального рака (КРР) в зависимости от его расположения, наличия метастазов в лимфатических узлах и пола больных.

Пациенты и методы. В исследование включены 132 пациента (52 женщины и 80 мужчин), у которых диагностирован рак толстой кишки T2-3N0-1M0. Митохондрии из клеток тканей кишки и опухоли выделяли методом дифференциального центрифугирования и определяли концентрацию супероксиддисмутазы (СОД-2), 8-оксо-7,8-дигидрогуанин (8OHDG), витаминов А и Е, глутатионпероксидазы (ГПО-1), мембранный потенциал (Δψm). Для статистической обработки результатов была использована программа Statistica 10.0.

Результаты. В митохондриях опухоли прямой кишки с метастазами в лимфатических узлах у пациентов обоего пола увеличивалось содержание 8ОHDG, снижался Δψm относительно показателя в митохондриях опухоли больных без метастазов: у мужчин в 2,2 раза и 1,5 раза (р < 0,05), у женщин в 1,3 раза (р < 0,05) и 2,0 раза. Левая половина ободочной кишки: в митохондриях опухоли у мужчин с метастазами уровень 8ОHDG выше в 2,4 раза; Δψm, витамины А и Е снижены в 1,7 (р < 0,05), 2,4 и 3,1 раза соответственно. В митохондриях опухоли женщин с метастазами уровень витаминов А и Е снижен в 1,7 (р < 0,05) и 4,3 раза. Правая половина ободочной кишки: в митохондриях опухоли мужчин и женщин с метастазами в лимфатических узлах относительно показателей в митохондриях опухоли без метастазов были выше витамин А в 1,7 (р < 0,05) и 2,4 раза и витамин Е в 4,2 и 3,9 раза. Уровень СОД-2 был ниже в 2,2 раза только в митохондриях опухоли с метастазами у мужчин.

Заключение. Митохондриальный окислительный стресс представляет собой важное системное явление при прогрессирующем КРР, и его проявления зависят от пола и локализации.

1. Bray F, Ferlay J, Soerjomataram I, Siegel RL, Torre LA, Jemal A. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA Cancer J Clin. 2018 Nov;68(6):394–424. https://doi.org/10.3322/caac.21492 Erratum in: CA Cancer J Clin. 2020 Jul;70(4):313. https://doi.org/10.3322/caac.21609

2. La Vecchia S, Sebastián C. Metabolic pathways regulating colorectal cancer initiation and progression. Semin Cell Dev Biol. 2020 Feb;98:63-70. https://doi.org/10.1016/j.semcdb.2019.05.018

3. Wolf AMD, Fontham ETH, Church TR, Flowers CR, Guerra CE, LaMonte SJ, et al. Colorectal cancer screening for average-risk adults: 2018 guideline update from the American Cancer Society. CA Cancer J Clin. 2018 Jul;68(4):250–281. https://doi.org/10.3322/caac.21457

4. Cheung EC, Lee P, Ceteci F, Nixon C, Blyth K, Sansom OJ, Vousden KH. Opposing effects of TIGAR- and RAC1-derived ROS on Wnt-driven proliferation in the mouse intestine. Genes Dev. 2016 Jan 1;30(1):52–63. https://doi.org/10.1101/gad.271130.115

5. Zhang B, Pan C, Feng C, Yan C, Yu Y, Chen Z, Guo C, Wang X. Role of mitochondrial reactive oxygen species in homeostasis regulation. Redox Rep. 2022 Dec;27(1):45–52. https://doi.org/10.1080/13510002.2022.2046423

6. Hsu CC, Tseng LM, Lee HC. Role of mitochondrial dysfunction in cancer progression. Exp Biol Med (Maywood). 2016 Jun;241(12):1281–1295. https://doi.org/10.1177/1535370216641787

7. Luo Y, Ma J, Lu W. The Significance of Mitochondrial Dysfunction in Cancer. Int J Mol Sci. 2020 Aug 5;21(16):5598. https://doi.org/10.3390/ijms21165598

8. Wang S, Wu X, Bi W, Xu J, Hou L, Li G, et al. ROS-induced cytosolic release of mitochondrial PGAM5 promotes colorectal cancer progression by interacting with MST3. Nat Commun. 2025 Feb 6;16(1):1406. https://doi.org/10.1038/s41467-025-56444-2

9. Егорова М. В., Афанасьев С. А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011;26(1–1):22–28.

10. Гуреев А. П., Кокина А. В., Сыромятникова М. Ю., Попов В. Н. Оптимизация методов выделения митохондрий из разных тканей мыши. Вестник ВГУ, серия: химия, биология, фармация. 2015;4:61–65.

11. Dekker E, Tanis PJ, Vleugels JLA, Kasi PM, Wallace MB. Colorectal cancer. Lancet. 2019 Oct 19;394(10207):1467–1480. https://doi.org/10.1016/s0140-6736(19)32319-0

12. Murphy MP. Mitochondrial dysfunction indirectly elevates ROS production by the endoplasmic reticulum. Cell Metab. 2013 Aug 6;18(2):145–146. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2013.07.006

13. Forman HJ, Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nat Rev Drug Discov. 2021 Sep;20(9):689–709. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00233-1 Erratum in: Nat Rev Drug Discov. 2021 Aug;20(8):652. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00267-5

14. Atkinson J, Harroun T, Wassall SR, Stillwell W, Katsaras J. The location and behavior of alpha-tocopherol in membranes. Mol Nutr Food Res. 2010 May;54(5):641–651. https://doi.org/10.1002/mnfr.200900439

15. Halliwell B. Reactive oxygen species (ROS), oxygen radicals and antioxidants: Where are we now, where is the field going and where should we go? Biochem Biophys Res Commun. 2022 Dec 10;633:17–19. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2022.08.098

16. Forman HJ, Zhang H. Targeting oxidative stress in disease: promise and limitations of antioxidant therapy. Nat Rev Drug Discov. 2021 Sep;20(9):689–709. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00233-1 Epub 2021 Jun 30. Erratum in: Nat Rev Drug Discov. 2021 Aug;20(8):652. https://doi.org/10.1038/s41573-021-00267-5

17. Brigelius-Flohé R, Kipp A. Glutathione peroxidases in different stages of carcinogenesis. Biochim Biophys Acta. 2009 Nov;1790(11):1555–1568. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2009.03.006

18. Baffy G. Mitochondrial uncoupling in cancer cells: Liabilities and opportunities. Biochim Biophys Acta Bioenerg. 2017 Aug;1858(8):655-664. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2017.01.005

19. Kobayashi H, Imanaka S. Mitochondrial DNA Damage and Its Repair Mechanisms in Aging Oocytes. Int J Mol Sci. 2024 Dec 6;25(23):13144. https://doi.org/10.3390/ijms252313144

20. Xu X, Pang Y, Fan X. Mitochondria in oxidative stress, inflammation and aging: from mechanisms to therapeutic advances. Signal Transduct Target Ther. 2025 Jun 11;10(1):190. https://doi.org/10.1038/s41392-025-02253-4

21. Li C, Xue Y, Ba X, Wang R. The Role of 8-oxoG Repair Systems in Tumorigenesis and Cancer Therapy. Cells. 2022 Nov 27;11(23):3798. https://doi.org/10.3390/cells11233798