mimmunМедицинская иммунологияMedical Immunology (Russia)1563-06252313-741XSPb RAACI10.15789/1563-0625-2018-3-391-400mimmun-1538Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESФЕРМЕНТНЫЙ СПЕКТР ЛИМФОЦИТОВ ПЕРИФЕРИЧЕСКОЙ КРОВИ У БОЛЬНЫХ ПОЧЕЧНОКЛЕТОЧНЫМ РАКОМ ДО И ПОСЛЕ ХИРУРГИЧЕСКОГО ЛЕЧЕНИЯENZYME PROFILE OF PERIPHERAL BLOOD LYMPHOCYTES IN PATIENTS WITH THE RENAL CELL CARCINOMA BEFORE AND AFTER SURGICAL TREATMENTКуртасоваЛ. М.KurtasovaL. M.

Куртасова Людмила Михайловна - доктор медицинских наук, профессор кафедры клинической иммунологии

660022, Красноярск,  ул. Партизана Железняка, 1, тел.: 8 (391) 220-06-28, факс: 8 (391) 221-16-38

Kurtasova Lyudmila M. - PhD, MD (Medicine), Professor, Laboratory of Cellular-Molecular Physiology and Patology, Research Institute of Medical Problems of the North, Siberian Branch, KRC RAS; Head, Department of Physiology, K S V.F. Voino-Yasenetsky MU

sibmed-obozrenie@yandex.ruСавченкоА. А.SavchenkoA. A.

Доктор медицинских наук, профессор, руководитель лаборатории клеточно-молекулярной физиологии и патологии ФИЦ „Красноярский научный центр СО РАН, обособленное подразделение «НИИМПС; заведующий кафедрой физиологии имени проф. А.Т. Пшоника ФГБОУ ВО «КГМУ им.проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого

PhD, MD (Medicine), Professor, Laboratory of Cellular-Molecular Physiology and Patology, Research Institute of Medical Problems of the North, Siberian Branch, KRC RAS; Head, Department of Physiology, K S V.F. Voino-Yasenetsky MU

ЗуковР. А.ZukovR. A.ТолмачеваТ. В.TolmachevaT. V.ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения РФРоссияKrasnoyarsk State V.F. Voino-Yasenetsky Medical UniversityRussian FederationФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет имени проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения РФ; ФГБНУ «Федеральный исследовательский центр „Красноярский научный центр Сибирского отделения Российской академии наук“», обособленное подразделение «Научно-исследовательский институт медицинских проблем Севера»РоссияKrasnoyarsk State V.F. Voino-Yasenetsky Medical University; Research Institute of Medical Problems of the North, Siberian Branch, Krasnoyarsk Research Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation201811062018203391400Copyright © Куртасова Л.М., Савченко А.А., Зуков Р.А., Толмачева Т.В., 20182018Куртасова Л.М., Савченко А.А., Зуков Р.А., Толмачева Т.В.Kurtasova L.M., Savchenko A.A., Zukov R.A., Tolmacheva T.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.mimmun.ru/mimmun/article/view/1538

Целью исследования явилось изучение показателей активности НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ лимфоцитов периферической крови у больных почечно-клеточным раком (ПКР) в период до операции и в динамике через 14 и 30 дней после хирургического лечения. Обследованы пациенты в возрасте 45-55 лет с местно-распространенным ПКР в период до хирургического лечения, через 14 и 30 дней после оперативного вмешательства. Контрольную группу составили здоровые доноры аналогичного возрастного диапазона. Активность НАД- и НАДФ-зависимых дегидрогеназ определяли с помощью биолюминесцентного метода с применением биферментного комплекса, выделенного из люминесцирующих бактерий. Установлены изменения ферментного профиля лимфоцитов периферической крови у больных ПКР в до и послеоперационном периоде. Метаболизм лимфоцитов у больных ПКР в дооперационном периоде характеризуется сниженной активностью пентозофосфатного цикла и глутатион-зависимой антиоксидантной системы. Изменение активности данных процессов может привести к снижению уровня реакций макромолекулярного синтеза в лимфоцитах и активации перекисных реакций. Обнаружено снижение активности анаэробной реакции лактатдегидрогеназы, что характеризует ингибирование терминальных реакций анаэробного гликолиза. Уровни метаболических реакций в лимфоцитах крови у больных ПКР в дооперационном периоде, определяющие интенсивность аэробного дыхания, соответствуют контрольным значениям, но выявляется увеличение интенсивности НАД-зависимого оттока субстратов с цикла трикарбоновых кислот на реакции аминокислотного обмена. В послеоперационном периоде у больных ПКР в лимфоцитах крови сохраняется низкая активность терминальных реакций анаэробного гликолиза, умеренно активируется аэробная реакция лактатдегидрогеназы. В течение всего послеоперационного периода в лимфоцитах крови больных ПКР сохраняется повышенный НАД-зависимый отток субстратов с цикла трикарбоновых кислот на реакции аминокислотного обмена. Тем не менее наблюдается значительное увеличение интенсивности терминальных реакций цикла Кребса, определяющее повышение активности аэробного дыхания, что является энергетически более выгодным для клеток. В то же время вызванное подобным перераспределением субстратных потоков «обеднение» метаболитами пентозофосфатного цикла в лимфоцитах у больных ПКР приводит к снижению пластических процессов в клетках. Даже через 30 дней после хирургического лечения сохраняется снижение глутатион-зависимой антиоксидантной защиты клеток. Следовательно, больные ПКР в послеоперационном периоде нуждаются в коррекции метаболических процессов в клетках иммунной системы, что необходимо учитывать при разработке реабилитационных программ у данной категории пациентов.

The aim of the study was to investigate activities of NAD- and NADP-dependent dehydrogenases in peripheral blood lymphocytes of the patients with renal cell carcinoma (RCC) at the terms before surgery and 14 and 30 days after surgical treatment. The patients at the age of 45-55 years with locally advanced RCC were examined before surgical treatment, 14 and 30 days after surgery. The control group consisted of healthy donors of the same age range. Activity of NAD- and NADP-dependent dehydrogenases was determined by bioluminescence method using bienzyme complex isolated from luminescent bacteria. The enzyme profile changes of peripheral blood lymphocytes in the patients with RCC in pre- and postoperative period have been revealed. The lymphocyte metabolism in patients with RCC at the pre-operative period was characterized by decreased activity of pentose phosphate cycle, and glutathione-dependent antioxidant system. The changes in activity of these processes may lead to decreased levels of macromolecular synthetic reactions in the lymphocytes and activation of peroxide reactions. We have registered a decreased activity of lactate dehydrogenase anaerobic reaction which characterizes inhibition of the terminal anaerobic glycolysis reactions. The levels of metabolic reactions in blood lymphocytes from the RCC patients in preoperative period determining the intensity of aerobic respiration corresponded to control values, along with an increased intensity of the NAD-dependent substrates outflow from the tricarboxylic acid cycle to the amino acid exchange reaction. In the postoperative period in patients with RCC in blood lymphocytes the activity of the terminal reactions of the anaerobic glycolysis hold on, the aerobic lactate dehydrogenase reaction moderately activated. During the entire postoperative period, an increased outflow of NAD-dependent substrates from the tricarboxylic acid cycle to the amino acid exchange reaction is registered in blood lymphocytes of RCC patients. Nevertheless, there is a significant increase in the intensity of the Krebs cycle terminal reactions, which determines an increase in aerobic respiration activity being energetically more beneficial to the cells. At the same time, «impoverishment» of the pentose phosphate cycle metabolites in the lymphocytes of the patients with RCC, due to similar redistribution of the substrate flows, leads to decreased plastic processes in cells. Even 30 days after surgical treatment, a decrease remains in glutathione-dependent antioxidant protection of the cells. Therefore, the patients with RCC need correction of metabolic processes in the immune cells during postoperative period. This fact should be taken into account by developing rehabilitation programs in this category of the patients.

почечно-клеточный раклечениелимфоцитыактивность ферментовметаболизмэнергетические процессыпластический обменrenal cell carcinomatreatmentlymphocytesenzyme activitymetabolismenergy processesplastic metabolismReferencesАлександрова Л.М., Грецова О.П., Калинина А.М., Петрова Г.В., Старинский В.В., Каприн А.Д., Бойцов С.А. Роль диспансеризации в выявлении рака почки в России // Онкология. Журнал им. П.А. Герцена, 2015. Т. 4, № 5. С. 44-48.Aleksandrova L.M., Gretsova O.P., Kalinina A.M., Petrova G.V., Starinskiy V.V., Kaprin A.D., Boytsov S.A. Role of prophylactic medical examination in the detection of kidney cancer in Russia. Onkologiya. Zhurnal im. P.A. Gertsena = Oncology. P.A. Herzen Journal, 2015, Vol. 4, no. 5, pp. 44-48. (In Russ.)Вторушин С.В., Тараканова В.О., Завьялова М.В. Молекулярно-биологические факторы прогноза рака почки // Архив патологии, 2016. Т. 78, № 1. С. 56-61.Vtorushin S.V., Tarakanova V.O., Zavyalova M.V. Molecular biological predictors for kidney cancer. Arkhiv patologii = Archive of Pathology, 2016, Vol. 78, no. 1, pp. 56-61. (In Russ.)Зуков Р.А., Дыхно Ю.А., Модестов А.А., Шкапова Е.А. Почечно-клеточный рак. Новосибирск: Наука, 2015. 244 с.Zukov R.A., Dykhno Yu.A., Modestov A.A., Shkapova E.A. Renal cell cancer. Novosibirsk: Science, 2015. 244 p.Кадагидзе З.Г., Черткова А.И., Славина Е.Г., Заботина Е.Н., Борунова А.А., Короткова О.В. Фенотип иммунокомпетентных клеток и его значение в противоопухолевом иммунитете // Вестник РАМН, 2011. № 12. С. 21-25.Kadagidze Z.G., Chertkova A.I., Slavina E.G., Zabotina E.N., Borunova A.A., Korotkova O.V. Phenotype of immunocompetent cells and its role in antitumour immune response. Vestnik RAMN = Annals of the Russian Academy of Medical Sciences, 2011, no. 12, pp. 21-25. (In Russ.)Коленчукова О.А., Савченко А.А. Сравнительная характеристика НАД(Ф)-зависимых дегидрогеназ в лимфоцитах крови и лимфоидной ткани при хроническом аденоидите // Медицинская иммунология, 2015. Т. 17, № 3. С. 229-234. doi: 10.15789/1563-0625-2015-3-229-234.Kolenchukova O.A., Savchenko A.A. Comparative characteristics of NAD(P) – dependent dehydrogenases in blood lymphocytes and lymphoid tissue in chronic adenoiditis. Meditsinskaya immunologiya = Medical Immunology (Russia), 2015, Vol. 17, no. 3, pp. 229-234. (In Russ.) doi: 10.15789/1563-0625-2015-3-229-234.Куртасова Л.М., Манчук В.Т., Савченко А.А. Основы метаболической иммунореабилитации детей с атопическим дерматитом. Красноярск: КрасГМА, 2002. 153 с.Kurtasova L.M., Manchuk V.T., Savchenko A.A. Fundamentals of the metabolic immunorehabilitation of children with atopic dermatitis. Krasnoyarsk: KrasGMA, 2002. 153 p.Савченко А.А. Определение активности NAD(P)-зависимых дегидрогеназ в нейтрофильных гранулоцитах биолюминесцентным методом // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины, 2015. Т. 159, № 5. С. 656-660.Savchenko A.A. Evaluation of NAD(P)-dependent dehydrogenase activities in neutrophilic granulocytes by the bioluminescent method. Byulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine, Vol. 159, no. 5, pp. 656-660. (In Russ.)Савченко А.А., Здзитовецкий Д.Э., Борисов А.Г. Иммунометаболические нарушения при распространенном гнойном перитоните. Новосибирск: Наука, 2013. 142 с.Savchenko A.A., Zdzitovetskiy D.E., Borisov A.G. The immune and metabolic disorders by the widespread purulent peritonitis. Novosibirsk: Science, 2013. 142 p.Basappa N., Pouliot F. New research in kidney cancer, ASCO-GU 2017. Can. Urol. Assoc. J., 2017, Vol. 11, Suppl. l2, pp. S163-S165.Basappa N., Pouliot F. New research in kidney cancer, ASCO-GU 2017. Can. Urol. Assoc. J., 2017, Vol. 11, Suppl. l2, pp. S163-S165.Boonyuen U., Chamchoy K., Swangsri T., Junkree T., Day N.P.J., White N.J., Imwong M. A trade off between catalytic activity and protein stability determines the clinical manifestations of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency. Int. J. Biol. Macromol., 2017, Vol. 104, Pt A, pp. 145-156.Boonyuen U., Chamchoy K., Swangsri T., Junkree T., Day N.P.J., White N.J., Imwong M. A trade off between catalytic activity and protein stability determines the clinical manifestations of glucose-6-phosphate dehydrogenase (G6PD) deficiency. Int. J. Biol. Macromol., 2017, Vol. 104, Pt A, pp. 145-156.Bunik V., Artiukhov A., Aleshin V., Mkrtchyan G. Multiple forms of glutamate dehydrogenase in animals: Structural determinants and physiological implications. Biology (Basel), 2016, Vol. 5, no. 4, pii: E53.Bunik V., Artiukhov A., Aleshin V., Mkrtchyan G. Multiple forms of glutamate dehydrogenase in animals: Structural determinants and physiological implications. Biology (Basel), 2016, Vol. 5, no. 4, pii: E53.Chang C.H., Curtis J.D., Maggi L.B. Jr., Faubert B., Villarino A.V., O’Sullivan D., Huang S.C., van der Windt G.J., Blagih J., Qiu J., Weber J.D., Pearce E.J., Jones R.G., Pearce E.L. Posttranscriptional control of T cell effector function by aerobic glycolysis. Cell, 2013, Vol. 153, no. 6, pp. 1239-1251.Chang C.H., Curtis J.D., Maggi L.B. Jr., Faubert B., Villarino A.V., O’Sullivan D., Huang S.C., van der Windt G.J., Blagih J., Qiu J., Weber J.D., Pearce E.J., Jones R.G., Pearce E.L. Posttranscriptional control of T cell effector function by aerobic glycolysis. Cell, 2013, Vol. 153, no. 6, pp. 1239-1251.Couto N., Wood J., Barber J. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network. Free Radic. Biol. Med., 2016, Vol. 95, pp. 27-42.Couto N., Wood J., Barber J. The role of glutathione reductase and related enzymes on cellular redox homoeostasis network. Free Radic. Biol. Med., 2016, Vol. 95, pp. 27-42.Gerriets V.A., Kishton R.J., Nichols A.G., Macintyre A.N., Inoue M., Ilkayeva O., Winter P.S., Liu X., Priyadharshini B., Slawinska M.E., Haeberli L., Huck C., Turka L.A., Wood K.C., Hale L.P., Smith P.A., Schneider M.A., MacIver N.J., Locasale J.W., Newgard C.B., Shinohara M.L., Rathmell J.C. Metabolic programming and PDHK1 control CD4+ T cell subsets and inflammation. J. Clin. Invest., 2015, Vol. 125, no. 1, pp. 194-207.Gerriets V.A., Kishton R.J., Nichols A.G., Macintyre A.N., Inoue M., Ilkayeva O., Winter P.S., Liu X., Priyadharshini B., Slawinska M.E., Haeberli L., Huck C., Turka L.A., Wood K.C., Hale L.P., Smith P.A., Schneider M.A., MacIver N.J., Locasale J.W., Newgard C.B., Shinohara M.L., Rathmell J.C. Metabolic programming and PDHK1 control CD4+ T cell subsets and inflammation. J. Clin. Invest., 2015, Vol. 125, no. 1, pp. 194-207.Leoni V., Nury T., Vejux A., Zarrouk A., Caccia C., Debbabi M., Fromont A., Sghaier R., Moreau T., Lizard G. Mitochondrial dysfunctions in 7-ketocholesterol-treated 158N oligodendrocytes without or with α-tocopherol: Impacts on the cellular profil of tricarboxylic cycle-associated organic acids, long chain saturated and unsaturated fatty acids, oxysterols, cholesterol and cholesterol precursors. J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 2017, Vol. 169, pp. 96-110.Leoni V., Nury T., Vejux A., Zarrouk A., Caccia C., Debbabi M., Fromont A., Sghaier R., Moreau T., Lizard G. Mitochondrial dysfunctions in 7-ketocholesterol-treated 158N oligodendrocytes without or with α-tocopherol: Impacts on the cellular profil of tricarboxylic cycle-associated organic acids, long chain saturated and unsaturated fatty acids, oxysterols, cholesterol and cholesterol precursors. J. Steroid Biochem. Mol. Biol., 2017, Vol. 169, pp. 96-110.Li L., Fath M.A., Scarbrough P.M., Watson W.H., Spitz D.R. Combined inhibition of glycolysis, the pentose cycle, and thioredoxin metabolism selectively increases cytotoxicity and oxidative stress in human breast and prostate cancer. Redox Biol., 2015, Vol. 4, pp. 127-135.Li L., Fath M.A., Scarbrough P.M., Watson W.H., Spitz D.R. Combined inhibition of glycolysis, the pentose cycle, and thioredoxin metabolism selectively increases cytotoxicity and oxidative stress in human breast and prostate cancer. Redox Biol., 2015, Vol. 4, pp. 127-135.Li M., Song M., Ren L.M., Xiu C.Y., Liu J.Y., Zhu Y.Z., Li Y.F. AlCl3 induces lymphocyte apoptosis in rats through the mitochondria-caspase dependent pathway. Environ. Toxicol., 2016, Vol. 31, no. 4, pp. 385-394.Li M., Song M., Ren L.M., Xiu C.Y., Liu J.Y., Zhu Y.Z., Li Y.F. AlCl3 induces lymphocyte apoptosis in rats through the mitochondria-caspase dependent pathway. Environ. Toxicol., 2016, Vol. 31, no. 4, pp. 385-394.Medvedeva S.E., Tyulkova N.A., Kuznetsov A.M., Rodicheva E.K. Bioluminescent bioassays based on luminous bacteria. Journal of Siberian Federal University. Biology, 2009, Vol. 2, no. 4, pp. 418-452.Medvedeva S.E., Tyulkova N.A., Kuznetsov A.M., Rodicheva E.K. Bioluminescent bioassays based on luminous bacteria. Journal of Siberian Federal University. Biology, 2009, Vol. 2, no. 4, pp. 418-452.Melis D., Carbone F., Minopoli G., La Rocca C., Perna F., De Rosa V., Galgani M., Andria G., Parenti G., Matarese G. Cutting edge: Increased autoimmunity risk in glycogen storage disease type 1b is associated with a reduced engagement of glycolysis in t cells and an impaired regulatory T cell function. J. Immunol., 2017, Vol. 198, no. 10, pp. 3803-3808.Melis D., Carbone F., Minopoli G., La Rocca C., Perna F., De Rosa V., Galgani M., Andria G., Parenti G., Matarese G. Cutting edge: Increased autoimmunity risk in glycogen storage disease type 1b is associated with a reduced engagement of glycolysis in t cells and an impaired regulatory T cell function. J. Immunol., 2017, Vol. 198, no. 10, pp. 3803-3808.Nassif E., Thibault C., Vano Y., Fournier L., Mauge L., Verkarre V., Timsit M.O., Mejean A., Tartour E., Oudard S. Sunitinib in kidney cancer: 10 years of experience and development. Expert Rev. Anticancer Ther., 2017, Vol. 17, no. 2129-2142.Nassif E., Thibault C., Vano Y., Fournier L., Mauge L., Verkarre V., Timsit M.O., Mejean A., Tartour E., Oudard S. Sunitinib in kidney cancer: 10 years of experience and development. Expert Rev. Anticancer Ther., 2017, Vol. 17, no. 2129-2142.Previte D.M., O’Connor E.C., Novak E.A., Martins C.P., Mollen K.P., Piganelli J.D. Reactive oxygen species are required for driving efficient and sustained aerobic glycolysis during CD4+ T cell activation. PLoS ONE, 2017, Vol. 12, no. 4, pp. e0175549. doi: 10.1371/journal.pone.0175549.Previte D.M., O’Connor E.C., Novak E.A., Martins C.P., Mollen K.P., Piganelli J.D. Reactive oxygen species are required for driving efficient and sustained aerobic glycolysis during CD4+ T cell activation. PLoS ONE, 2017, Vol. 12, no. 4, pp. e0175549. doi: 10.1371/journal.pone.0175549.Sharabi A. Editorial: Molecules balancing immunological surveillance against cancer and autoimmune diseases. Front. Oncol., 2016, Vol. 6, p. 86.Sharabi A. Editorial: Molecules balancing immunological surveillance against cancer and autoimmune diseases. Front. Oncol., 2016, Vol. 6, p. 86.Smirnova O.V., Manchouk V.T., Savchenko A.A. Immune status and enzymes activity in blood lymphocytes in adult patients at different stages of acute lymphoblastic leukemia. Indian Journal of Medical Research, 2011, Vol. 133, pp. 280-286.Smirnova O.V., Manchouk V.T., Savchenko A.A. Immune status and enzymes activity in blood lymphocytes in adult patients at different stages of acute lymphoblastic leukemia. Indian Journal of Medical Research, 2011, Vol. 133, pp. 280-286.Thakor P., Subramanian R.B., Thakkar S.S., Ray A., Thakkar V.R. Phytol induces ROS mediated apoptosis by induction of caspase 9 and 3 through activation of TRAIL, FAS and TNF receptors and inhibits tumor progression factor Glucose 6 phosphate dehydrogenase in lung carcinoma cell line (A549). Biomed. Pharmacother., 2017, Vol. 92, pp. 491-500.Thakor P., Subramanian R.B., Thakkar S.S., Ray A., Thakkar V.R. Phytol induces ROS mediated apoptosis by induction of caspase 9 and 3 through activation of TRAIL, FAS and TNF receptors and inhibits tumor progression factor Glucose 6 phosphate dehydrogenase in lung carcinoma cell line (A549). Biomed. Pharmacother., 2017, Vol. 92, pp. 491-500.Xu Y., Chaudhury A., Zhang M., Savoldo B., Metelitsa L.S., Rodgers J., Yustein J.T., Neilson J.R., Dotti G. Glycolysis determines dichotomous regulation of T cell subsets in hypoxia. J. Clin. Invest., 2016, Vol. 126, no. 7, pp. 2678-2688.Xu Y., Chaudhury A., Zhang M., Savoldo B., Metelitsa L.S., Rodgers J., Yustein J.T., Neilson J.R., Dotti G. Glycolysis determines dichotomous regulation of T cell subsets in hypoxia. J. Clin. Invest., 2016, Vol. 126, no. 7, pp. 2678-2688.Zhu M., Fang J., Zhang J., Zhang Z., Xie J., Yu Y., Ruan J.J., Chen Z., Hou W., Yang G., Su W., Ruan B.H. Biomolecular interaction assays identified dual inhibitors of glutaminase and glutamate dehydrogenase that disrupt mitochondrial function and prevent growth of cancer cells. Anal. Chem., 2017, Vol. 89, no. 3, pp. 1689-1696.Zhu M., Fang J., Zhang J., Zhang Z., Xie J., Yu Y., Ruan J.J., Chen Z., Hou W., Yang G., Su W., Ruan B.H. Biomolecular interaction assays identified dual inhibitors of glutaminase and glutamate dehydrogenase that disrupt mitochondrial function and prevent growth of cancer cells. Anal. Chem., 2017, Vol. 89, no. 3, pp. 1689-1696.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.