Водород при рак на дебелото червоНаучно Изследване

Богатата на водород вода има противотуморни ефекти, сравними с 5-флуороурацил в модел на ксенотрансплантат на колоректален рак / рак на дебелото черво

Авторско право ©Авторът(ите) 2022. Публикувано от Baishideng Publishing Group Inc. Всички права запазени.

World J Gastrointest Oncol. 15 януари 2022 г.; 14(1): 242-252 Публикувано онлайн на 15 януари 2022 г. doi: 10.4251/wjgo.v14.i1.242<br/ ><br/ >Asgharzadeh F, Tarnava A, Mostafapour A, Khazaei M, LeBaron TW. Hydrogen-rich water exerts anti-tumor effects comparable to 5-fluorouracil in a colorectal cancer xenograft model. World J Gastrointest Oncol 2022; 14(1): 242-252 [PMID: 35116114 DOI: 10.4251/wjgo.v14.i1.242]

Fereshteh Asgharzadeh, Alex Tarnava, Asma Mostafapour, Majid Khazaei, Tyler W LeBaron Fereshteh Asgharzadeh, Majid Khazaei, Катедра по физиология, Факултет по медицина, Университет по медицински науки Машхад, Машхад 9177899191, Иран

Алекс Търнава, Drink HRW, Ню Уестминстър, BC V3j0b6 Канада Асма Мостафапур, Катедра по медицинска генетика и молекулярна медицина, Медицински факултет, Университет по медицински науки Машхад, Машхад 9177899191, Иран

Tyler W LeBaron, Център по експериментална медицина, Институт за изследване на сърцето на Словашката академия на науките, Братислава 984104, Словакия Тайлър У. Лебарън, Катедра по кинезиология и отдих на открито, Университет на Южна Юта, UT 84720, САЩ Tyler W LeBaron, Биологични изследвания, Molecular Hydrogen Institute, UT 84721, Съединени щати Tyler W LeBaron, катедра по физически науки, Southern Utah University, UT 84720, Съединени щати

ORCID номер: Fereshteh Asgharzadeh ( 0000-0002-8349-3722 ); Алекс Търнава ( 0000-0002-0796-5345 ); Асма Мостафапур ( 0000-0001-8337-2827 ); Маджид Хазаи ( 0000-0002-8257-2699 ); Тайлър У. Лебарън ( 0000-0001-9164-6728 ).

Принос на автора : Всички автори са участвали в проектирането на експеримента; Asgharzadeh F, Mostafapour A и Khazaei M проведоха експериментите и написаха разделите за методите и резултатите; Tarnava A и LeBaron TW написаха предисторията, дискусията и заключенията; и всички автори се съгласяват с окончателния ръкопис.

Публикувана онлайн: 2 януари 2022 г.

Абстракт

Колоректалният рак (CRC)  или още рак на дебелото черво е третата водеща причина за смъртни случаи, свързани с рака в света. Премахването на тумора остава предпочитаното лечение на първа линия; обаче ефективните нехирургични интервенции остават с висок приоритет. 5-флуороурацил (5-FU) е широко използван химиотерапевтичен агент, а молекулярният водород (H 2 ) е повторнопризнат за своите антиоксидантни и противовъзпалителни ефекти, като изследванията също предполагат потенциалните му противотуморни ефекти. Следователно, водорода  H2, разтворен във вода [богата на водород вода (HRW)], със или без 5-FU, може да се представи като ново терапевтично средство за CRC. AIM Да се ​​изследват ефектите на HRW, със или без 5-FU, като нов терапевтичен продукт за CRC.

МЕТОДИ

Рака на дебелото черво CRC се индуцира в левия фланг на инбредни Balb/c мишки. Общо 24 мишки, носещи тумори, бяха разделени на случаен принцип в четири групи ( n = 6 на група) и третирани, както следва: (1) Контролна група; (2) 5-FU група, която получава интраперитонеална инжекция на 5-FU (5 mg/kg) през ден; (3) H 2 група, която е получила HRW, създадена и доставена чрез разтваряне на H2- генериращата таблетка в питейната вода на животните, като 200 μL също се доставят чрез орална сонда; и (4) Комбинационна група, Н2 ( приложен по същия начин като за група три) комбиниран с 5-FU, прилаган по същия начин като група две.

РЕЗУЛТАТИ

Приложението на водородна вода HRW съвместно с лекарствово  5-FU значително подобрява теглото на тумора, размера на тумора, съдържанието на колаген и фиброзата в сравнение с контролната група на CRC. По-конкретно, водородната вода HRW отслабва оксидативния стрес (OS) и потенцира антиоксидантната активност (AA), докато лечението с 5-FU изостри OS и притъпява AA. Комбинацията от HRW + 5-FU значително намалява теглото и размера на тумора, както и намалява отлагането на колаген и степента на фиброза, като същевременно увеличава допълнително OS и намалява AA в сравнение с прилагането само на 5-FU.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приложението на водородна вода HRW, приемана с или без лекарството 5-FU, може да служи като терапевтично средство за лечение на рака на дебелото черво CRC.

 Основен съвет:

Колоректалният рак е водеща причина за смърт и често се лекува с лекарството за химиотерапия, 5-флуороурацил (5-FU), което има някои нежелани странични ефекти. Молекулярният водород (газ Н2 ) има антиоксидантно, противовъзпалително и противораково действие. Водорода H 2 може да се разтвори във вода, за да се получи богата на водород вода (HRW). Изследвани са ефектите на HRW, 5-FU и комбинацията от HRW и 5-FU в модел на мишка с колоректален рак. HRW и 5-FU намаляват размера и теглото на тумора, като комбинацията е най-ефективна. За разлика от 5-FU, HRW отслабва оксидативния стрес и подобрява антиоксидантната активност.

Въдедение

Колоректалният рак (CRC) е третата водеща причина за смъртни случаи, свързани с рака в световен мащаб, при който статистически 3,2% от мъжете и 2,6% от жените ще умрат от заболяването[ 1 , 2 ]. CRC има процент на преживяемост от 91%, ако бъде открит в етап 1. Въпреки това, общата му 5-годишна преживяемост е само 65%, според данни от 2020 г. от Американското дружество за борба с рака, публикувани в базата данни на SEER[ 3 ]. Хирургичното отстраняване на рак на ректума остава лечение на първа линия на CRC. Въпреки това, опциите за нехирургично лечение служат като важни инструменти за лечение, тъй като процентите на одобрения за скрининг и хирургия между различните нации могат да доведат до разлики в степента на преживяемост[ 4 ]. Молекулният водород (H 2 ) е изследван задълбочено като терапевтичен газ, с приблизително 1500 публикации до момента, изследващи потенциалната му терапевтична употреба при 170 модела на заболяване във всеки орган в тялото на бозайник. H 2 може да се прилага чрез няколко метода, като например H 2 вдишване, разтваряне на газ H 2 във вода, за да се направи богата на водород вода (HRW) за орална консумация или локално приложение, или богат на водород физиологичен разтвор. 5-флуороурацил (5-FU) е широко използван химиотерапевт, използван по време на лечение на рак[ 5 ]. H 2 показва положителни ефекти по отношение на качеството на живот в клиничните изследвания при хора. Например, проучванията съобщават, че Н2 терапията е свързана с подобрена чернодробна функция при пациенти, на които е прилагана химиотерапия, както и с намалени странични ефекти за тези, получаващи лъчева терапия, и защитни ефекти срещу индуцирано от радиация увреждане на костния мозък при пациенти с рак[ 6 – 8 ]. По-рано е доказано, че H 2 показва противоракови свойства, когато се прилага самостоятелно. Хипербарната Н2 терапия е изследвана като потенциална терапия за рак, разкривайки мощни противотуморни ефекти при мишки с плоскоклетъчен карцином[ 9 ] . В проучване, включващо мишки с рак на дебелото черво, беше показано, че пиенето на HRW зависи от дозата потенцира тумор-инхибиторната активност на 5-FU от enстимулиране на клетъчната апоптоза на раковите клетки[ 10 ]. В настоящото проучване ние имахме за цел да проучим потенциалните ефекти от по-висока концентрация на HRW от използваната преди, за да проучим по-нататък ефектите на HRW с висока концентрация в сравнение с контролата, самостоятелното приложение на 5-FU, както и HRW в комбинация с 5-FU, за смекчаване на прогресията на CRC и съпътстващите резултати.

МАТЕРИАЛИ И МЕТОДИ

Химикали и реактиви

HRW е създаден с помощта на H2- продуциращи таблетки (HRW Natural Health Products Inc., New Westminster BC, Канада) чрез разтварянето му в 500-mL чаша. HRW се прави два пъти всеки ден на всеки 12 часа. Концентрацията на HRW е > 1.5 mmol/L и остава > 0.1 mmol/L след 12 часа, както е определено чрез редокс титруване (H2Blue; H2Sciences, Лас Вегас, Невада). 5-FU е получен от EBEWE Pharma, Unterach, Австрия. F12/Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM/F12), фетален говежди серум (FBS), пеницилин (Pen) и стрептомицин (Strep) са получени от Gibco BRL, Life Technologies Inc. (Gaithersburg, MD, Съединени щати).

Клетъчна култура

Клетъчната линия CT-26 от колоректален аденокарцином на мишка е получена от Pasteur Institute (Техеран, Иран). CT-26 клетките се култивират в среда DMEM/F12, съдържаща 10% FBS, Pen (50 U/mL) и Strep (50 μg/mL) във овлажнена атмосфера, съдържаща 5% CO2 и 95% въздух при 37 °C.

Ксенографти при мишки:

Лечение и оценка Експериментите с туморен ксенотрансплантат са проведени, както е описано по-горе от Golovko et al [ 11 ]. Накратко, 6- до 8-седмични женски инбредни мишки Balb/c бяха инжектирани с 5 × 10 5 CT-26 клетки (100 μL) в левия заден хълбок (ден 0). Когато обемите на тумора достигнат 80-100 mm3 ( -10 d), 24 мишки, носещи тумори, бяха разделени на случаен принцип в четири групи ( n = 6 на група) и третирани, както следва: (1) Контролната група; (2) Групата с 5-FU получава интраперитонеални инжекции от 5-FU (5 mg/kg) през ден; (3) H 2 групата получава HRW както от питейна вода, така и чрез доставяне на 200 μL от разтвора чрез орална сонда; и (4) Комбинираната група, H2(приложен по същия начин като група три) комбиниран с 5-FU (приложен по същия начин като група две). Обемът на тумора се изчислява през ден по следната формула: V = (дължина × ширина 2 )/2[ 12 ]. Животните бяха умъртвени на 14-ия ден и туморите бяха отстранени за по-нататъшен анализ.

Хистологичен анализ

Фиксирани проби от туморна тъкан се вграждат в парафинов восък и след това се разделят с дебелина 5 μm с микротом. Срезовете на туморната тъкан бяха депарафинизирани и оцветени с хематоксилин-еозин за оценка на туморна некроза. Оцветяването на Masson с трихром също беше извършено за оценка на съдържанието на колаген и фиброза.

Подготовка на тъкани за измерване на маркери за оксидативен стрес

Пробите от тъкани на дебелото черво се хомогенизират в лед с PBS и се центрофугират. Супернатантата се съхранява при -70 °С за определяне на окислителни и антиоксидантни протеини.

Измерване на малондиалдехид

Малондиалдехидът (MDA) се измерва по методи, описани по-горе[ 13 ]. Накратко, 1 mL хомогенат се смесва с 2 mL разтвор, съдържащ тиобарбитурова киселина, трихлороцетна киселина и HCl в гореща вода (100 °C) в продължение на 45 минути и цент.трифугиран в продължение на десет минути. Нивата на MDA се определят чрез измерване на абсорбцията на разтвора.

Измерване на обща тиолна група

Използвахме реагент на ди-тио нитробензоена киселина (DTNB) за измерване на общата тиолова група, както е описано по-горе[ 13 ]. Накратко, 1 mL Tris-EDTA буфер (рН = 8.6) се добавя към хомогената на дебелото черво и се измерва абсорбцията. По подобен начин към абсорбцията на пробата се добавят 20 μL DTNB реагенти и абсорбцията се измерва отново; впоследствие се определя общата моларна концентрация на тиол, както е описано по-горе[ 14 ].

Оценка на супероксид дисмутаза и каталаза

Супероксид дисмутазата (SOD) се определя с колориметричен анализ, описан от Madesh et al [ 15 ]. Методът е съсредоточен върху синтеза на SOD чрез автоокисляване на пирогалол и инхибиране на супероксид-зависима редукция на 3-(4,5-диметил-тиазол-2-ил) 2,5-дифенил тетразолиев бромид (MTT) до неговия формазан . Каталазата се измерва чрез оценка на кинетиката на хидролизата на Н2О2 при 240 nm в буфер от натриев фосфат . Скоростта на ензимната активност може да се определи чрез превръщане на H 2 O 2 в H 2 O и O 2 в рамките на 60 s от нормалните условия[ 15 ].

Изявление за етика

Комитетът по етика на животните на Университета по медицински науки в Машхад одобри всички протоколи за животни, използвани в това изследване. Референтен номер: 991229; Дата: 10 юли 2020 г.

Анализ на данни

Статистическите методи на това изследване бяха прегледани от д-р Мохамад Таги Шакери, член на биостатистичния отдел на Университета по медицински науки Машад. Всички резултати са представени като средна стойност и стандартна грешка на средната стойност (средно ± SEM). Разликите в средните стойности между различните групи бяха определени чрез еднопосочен дисперсионен анализ (ANOVA) с помощта на програмата SPSS 22.0. Значимостта беше зададена при стойности P < 0,05.

РЕЗУЛТАТИ

Водорода H 2 потиска растежа на тумора и повишава антитуморната ефикасност на 5-FU в ксенотрансплантатен модел на рак на дебелото черво Изследвахме влиянието на H 2 върху растежа на тумора в модел на ксенотрансплант CRC. Прилагането на HRW значително намалява туморния растеж при мишки (Фигура 1 ). Супотискащият ефект на HRW върху растежа на тумора е леко, но не статистически, по-мощен от 5-FU и не толкова ефективен като комбинираната терапия. По-конкретно, средният размер на контролния тумор е 2698,85 mm 3 , докато средният размер на тумора в HRW групата е 2047,23 mm 3 (24,1% потискане в сравнение с контролата), докато средният размер на тумора в групата с 5-FU е 2097,32 mm 3 ( 22,3% потискане в сравнение с контрола). Комбинираната група от HRW + 5-FU доведе до най-голямо потискане на размера на тумора, със среден размер от 1177,5 mm 3 (56,4% потискане в сравнение с контрола) (Фигура 1А ).

Фигура 1  Водород, 5-флуороурацил и тяхната комбинация намаляват туморния растеж и теглото на тумора в миши модел на колоректален рак. A: Размер на тумора; B: Промяна в теглото на тумора при мишки, третирани с вода, богата на водород (HRW), 5-флуороурацил (5-FU) и тяхната комбинация. P < 0,05 и P < 0,001 в сравнение с контролата, P < 0,01 в сравнение с 5-FU, P < 0,05 в сравнение с HRW и P < 0,05, P < 0,01 и P < 0,001 в сравнение с комбинираните групи; n = 6 на група. a: P < 0,05 в сравнение с контролата; b: P < 0,01 в сравнение с контролата; в: П< 0,001 в сравнение с контрола; d: P < 0,05 в сравнение с H 2 ; e: P < 0,01 в сравнение с 5-FU. H2 : Водород; 5-FU: 5-флуороурацил.

По подобен начин, сравнение на теглото на тумора между групите показа, че както 5-FU, така и HRW значително намаляват туморното тегло ( P < 0,05) и това намаление се засилва в комбинираната група на HRW + 5-FU ( P < 0,001) (Фигура 1B ). Лечението с 5-FU достигна статистическа значимост на ден 12 до 14 ( P <0,05) в сравнение с контролата, докато комбинираното лечение с HRW + 5-FU достигна значимост на ден 6 ( P <0,05) и продължи потискащия си ефект на ден 8 ( P < 0,01) и дни 10-14 ( P < 0,001) в сравнение с контролата. Освен това комбинираното лечение е по-ефективно в сравнение с лечението само с 5-FU, достигайки значимост на 8-ия ден (P < 0,05) като дни от 10 до 14 са още по-значими ( P < 0,01).

Ефектите на H 2 и 5-FU върху редокс статуса

Изследвахме ефектите на H 2 , приложен чрез пиене на HRW, върху нивата на маркерите на OS в тъканните хомогенати. Както е показано на Фигура 2 , лечението с HRW намалява нивата на MDA в туморните тъкани в сравнение с контролата ( P <0,05) и лечението с 5-FU ( P <0,001). Въпреки това, лечението с 5-FU повишава нивата на MDA в сравнение с контролата (Фигура 2A , P <0,001). HRW има тенденция да подобрява активността и на трите измерени антиоксидантни маркера. Например, HRW повишава концентрациите на тиол (Фигура 2В ) в сравнение с контролата ( P <0,01) и лечението с 5-FU ( P< 0,001). Освен това наблюдавахме тенденция към повишаване на активността на SOD и каталаза след лечение с H 2 , въпреки че значимостта беше постигната само в сравнение с лечението с 5-FU. В сравнение с контролната група се наблюдава значително намаляване на нивата на всички антиоксидантни маркери след лечение с 5-FU. В комбинираната група (HRW и 5-FU) се наблюдава по-разпространено повишаване на OS и потискане на AA в сравнение с 5-FU самостоятелно. Нивата на MDA значително се повишават в комбинираната група в сравнение с контролата (фигури 2B , 2C и 2D ; P < 0,001) и лечението с 5-FU ( P< 0,05). По същия начин, активността на всичките три измерени антиоксиданта е потисната от комбинацията в сравнение с контролата, а също и в сравнение с 5-FU самостоятелно.

Фигура 2  Ефекти на водород и 5-флуороурацил върху индекса на оксидативния стрес при колоректален рак. A: малондиалдехид; B: Общ тиол; C: Супероксид дисмутаза; D: Каталазна активност. P < 0,05, P < 0,01 и P < 0,001 в сравнение с контролата, P < 0,05 и P < 0,001 в сравнение с 5-флуороурацил, P < 0,001 в сравнение с водородните групи; n = 6 на група. a: P < 0,05 в сравнение с контролата; b: P < 0,01 в сравнение с контролата; c: P < 0,001 в сравнение с контрола; d: P < 0,05 в сравнение с H 2 ; e: P <0,001 в сравнение с H 2 ; f: P < 0,001 в сравнение с 5-FU. H2 : Водород; 5-FU: 5-флуороурацил; SOD: Супероксид дисмутаза; MDA: малондиалдехид; КОТКА: Каталаза.

Водорода H 2 и 5-FU увеличават некротичните зони

Туморна некроза се наблюдава под светлинен микроскоп. Както е илюстрирано на фигури 3А и 3В , лечението с Н2 или 5-FU показва разпръсната тъканна некроза в сравнение с нетретираната група. В групата на H 2 + 5-FU наблюдавахме по-големи некротични зони, отколкото некротичните зони във всяка група самостоятелно.

Водорода H 2 и 5-FU намаляват туморната фиброза в модела на ксенотрансплантат на рак на дебелото черво

Използвахме трихромното оцветяване на Masson, за да сравним отлагането на колаген в туморните тъкани в третираните и контролните групи. Нашите резултати показват, че прилагането на H2 или 5-FU потиска отлагането на колаген и степента на фиброза в сравнение с контролната група (Фигура 4А ). Нарастването на процента на отлагане на колаген във всички третирани групи е значително намалено в сравнение с контролната група (Фигура 4В ; P <0,001). По-конкретно, процентът на отлагане на колаген в контролната група е 24,6%. За разлика от това, както само с H2, така и с 5 -FU, процентът на отлагане на колаген в туморната тъкан е значително намален до около 13% ( P< 0,001). Въпреки това, прилагането на двата H 2 + 5-FU в комбинация допълнително намалява процента на отлагане на колаген в туморната тъкан (= 3%) в сравнение както с 5-FU групата, така и с групата с H 2 ( P < 0,001).

Фигура 4  Водородът и 5-флуороурацилът отслабват фиброзата в туморната тъкан на колоректален рак. A: Трихромното оцветяване на туморни проби разкрива, че водородът (H 2 ) потиска фиброзата в миши модел на колоректален рак (натрупването на колагенови влакна се появява в синьо); B: Туморна фиброза, изразена като съдържание на колаген (%) в различни групи. P < 0,001 в сравнение с контролата, P < 0,001 в сравнение с 5-флуороурацил, P <0,01 в сравнение с H 2 групите; n = 6 на група. a: P < 0,001 в сравнение с контрола; b: P < 0,001 в сравнение с 5-FU; c: P < 0,001 в сравнение с H2. H 2: водород; 5-FU: 5-флуороурацил.

ДИСКУСИЯ

Възможностите за нехирургично лечение за подобряване на резултатите при CRC остават с висок приоритет. Идеалните опции за адювантно лечение трябва да имат за цел да подобрят качеството на живот, да намалят симптомите и да работят синергично със стандартните грижи. Въпреки че 5-FU остава първа опция за лечение на различни видове рак поради своята ефективност, той също има ограничения. Например, доказано е, че кардиотоксичността е сериозен страничен ефект от приложението на 5-FU, до голяма степен поради повишаване на ОС и потискане на ендогенната антиоксидантна мобилизация[ 16 ]. Съответно, молекулярният Н2 е предложен като нов подход за лечение на сърдечно-съдови заболявания поради способността му да намалява значително ефектите на OS[ 17 ]. Нашите резултати показват, че комбинацията от лечение с HRW и 5-FU потенцира благоприятните противотуморни ефекти на двете лечения самостоятелно, като тегло на тумора, размер, степен на фиброза и съдържание на колаген в тумора. Загадъчно, докато лечението с HRW самостоятелно значително подобрява и трите измерени антиоксидантни маркера, като същевременно намалява нивата на MDA, комбинираната терапия с HRW и 5-FU значително притъпява AA и повишава нивата на MDA значително над тези, измерени само с 5-FU. Остро темпорално повишение на OS след приложение на H 2 е отбелязано в други проучвания и по-рано се предполага, че молекулярният H 2 може да действа като терапевтично хорметично средство, подобно на упражнението [ 18-21 ] . Ногейраet al [ 19 ] (2018) изследват ефектите от прилагането на молекулно H 2 върху изпълнението на упражненията и отбелязват остро повишаване на OS в групата, лекувана с H 2 , последвано от по-голяма антиоксидантна мобилизация, което води до подобрена редокс хомеостаза малко след периода на тренировка приключи. Освен това, публикувани по-рано клинични изследвания при хора показват значителни подобрения в редокс хомеостазата след средносрочно приложение на HRW за 24 седмици[ 22 ]. Тъй като нашето краткосрочно проучване не успя да определи ефектите от прилагането на H 2 + 5-FU върху OS и AA при по-дълъг курс на лечение, както е докладвано в предишни изследвания върху HRW[ 23], бъдещите изследвания са оправдани за изследване на тази област. Когато се прилага самостоятелно, HRW демонстрира сходни ползи за намаляване на размера на тумора в сравнение с 5-FU. Тези резултати потвърждават по-ранни доклади, че HRW може да потисне ранното образуване на тумори при плъхове[ 24 ]. Освен това е показано, че молекулярният Н2 предотвратява прогресията на тумора в модел на клетъчна линия на рак на белия дроб[ 25 ] . В нашето проучване ние показахме, че прилагането на HRW е свързано със значително намаляване на патологичното съдържание на колаген, еквивалентно на това на 5-FU. За разлика от предишни доклади, демонстриращи, че молекулярният H 2 регулира биосинтезата и експресията на колаген, и съответстващи на резултатите от друго проучване, съобщаващо, че молекулярният H 2значително намалени отлагания на колаген тип III, както се наблюдава чрез оцветяване [ 26-28 ] . Молекулярният H 2 е показал, че е в състояние както да насърчава, така и да потиска резултати, зависими от модела, за много биологични процеси, което може да показва, че противоречивите доклади не подкопават нашето разбиране за механизмите, чрез които H 2 работи. HRW демонстрира сходни резултати с 5-FU за визуални резултати от фиброза от масово трихромно оцветяване. Освен това по- рано е доказано , че молекулярният Н2 намалява фиброзата в белите дробове и корема[ 29 , 30 ]. Интересно е, че комбинацията от 5-FU и HRW демонстрира значително намаляване на теглото, размера на тумора, отлагането на колаген и степента на фиброза, като същевременно увеличава маркерите на OS и притъпява AA значително отвъд 5-FU самостоятелно. Предишни проучвания показват, че HRW като цяло намалява ОС при повечето модели на болести при животни и хора, когато се прилага като самостоятелна интервенция. Наблюдавано е, че молекулярният H 2 работи в адитивен или синергичен капацитет с няколко други интервенции в различни модели, както е показано от скорошно проучване, при което прилагането на HRW с висока концентрация заедно с миноциклин подобрява резултатите след исхемичен инсулт при плъхове[ 31 ]. Освен това, молекулен H2показа, че засилва ефектите на фототермалната терапия чрез инхибиране на туморната прогресия в клетъчни култури и също така беше показано, че действа еквивалентно на сулфасалазин в миши модел на колит, предизвикан от декстран натриев сулфат, като комбинираната терапия на HRW + сулфасалазин демонстрира ефекти на значително по-голям величина, отколкото всяко лечение самостоятелно [ 32 , 33 ]. Доказано е, че лечението с 5-FU води до увреждане на ДНК[ 34 ]. Промените в различни процеси, като метаболизъм на нуклеотиди и аминокиселини, могат да доведат до резистентност към 5-FU[ 35 ]. Автофагията играе важна роля в метаболизма на нуклеотидите и аминокиселините, а H2 е доказано, че стимулира и смекчава аутофагията за благоприятни резултати [ 36-40 ] . Предполага се също, че терапиите, които медиират възстановяването на ДНК заедно с 5-FU и други лечения на рак, трябва да бъдат допълнително проучени като терапевтична цел[ 41 ]. Например, доказано е, че H 2 оказва значителни защитни ефекти срещу увреждане на ДНК в тъканта на тимуса на телето след излагане на радиация [42 ]. Необходими са и бъдещи изследвания, за да се разгледат както потенциалните защитни ефекти, така и дългосрочните ползи от молекулярния H2 , доставян във връзка с 5-FU и други конвенционални терапии за рак, като се изследват резултатите, свързани с увреждане на ДНК, клетъчна сигнализация и степен на оцеляване. Досега малко се знае по отношение на ефектите на различни дози и различни методи на приложение на HRW, инхалация на H 2 и богат на водород физиологичен разтвор върху раковите клетки. Към днешна дата няколко начина са показали потенциални ползи от прилагането на HRW за лечение на рак, включително цитираните по-рано доклади, използващи инхалационни проучвания при хора и употреба на HRW в миши модели. Освен това, скорошен доклад показа, че използването на H2- продуциращи реактивни магнезиеви импланти е свързано със значително потискане на туморния растеж в миши модел на рак на яйчниците[ 43 ]. Въпреки това, тъй като H 2 демонстрира защитни ефекти върху здравите клетки, той може също да предпазва и стимулира растежа на раковите клетки. Например H 2Доказано е, че приложението индуцира отговора на митохондриалния разгънат протеин, който също е пролиферативен сигнал в различни ракови клетки[ 44 , 45 ]. Следователно ефектите на различните дозировки и методи на приложение на молекулен Н2 трябва да бъдат внимателно анализирани, за да се определят неговите ефекти.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Безопасните и добре поносими спомагателни терапии с потенциал за облекчаване на вредните последици от различни лечения на рак, като същевременно подобряват резултатите, са от голям интерес за пациентите с рак и медицинската общност. Молекулярна Н 2терапията демонстрира потенциални противоракови свойства, както и способност за намаляване на вторичните ефекти от различни лечения. В това проучване ние показахме, че прилаган самостоятелно, HRW демонстрира противоракови свойства и подобрява маркерите на OS и AA в сравнение с конвенционалното лечение (5-FU). Комбинацията от HRW и 5-FU потиска прогресията на тумора по синергичен начин; обаче добавянето на HRW към лечението с 5-FU повишава нивата на OS и намалява AA. Ограниченията на това проучване включват, че периодът на наблюдение по време на проучването е само 14 дни, като степента на преживяемост и ремисия не са изследвани. Поради това интерпретацията на тези резултати трябва да се оценява внимателно. По-големи, дългосрочни проучвания са силно оправдани за изследване на HRW като спомагателна терапия за различни видове рак, наред с конвенционалната терапия,2 за редокс хомеостазата по време на лечение на рак.

АКЦЕНТИ НА СТАТИЯТА

Предистория на изследването

Колоректалният рак (CRC) е третата водеща причина за смъртни случаи, свързани с рака в световен мащаб. Хирургичното отстраняване остава лечение от първа линия за CRC; обаче, нехирургичните опции остават важни инструменти за лечение. Понастоящем лечения като 5-флуороурацил (5-FU), широко прилаган химиотерапевтичен агент, използван при лечението на CRC, показват известни полезни ефекти, но също така и значителни странични ефекти. Богатата на водород вода (HRW) демонстрира благоприятни ефекти при много видове, включително хора, при много модели на болести, включително различни видове рак. Един атрактивен аспект на HRW е високият профил на безопасност и ниските нива на странични ефекти, съчетани с неговите обещаващи терапевтични ефекти.

Изследователска мотивация

Нови лечения с потенциални положителни ефекти при CRC са отчаяно необходими, особено лечения с висок профил на безопасност и ниски странични ефекти. HRW може да отговаря на критериите като безопасно потенциално лечение за CRC, или като самостоятелно лечение, или в комбинация с конвенционални лечения.

Цели на изследването

Целта ни беше да оценим ефикасността на HRW върху модел на CRC в сравнение с 5-FU и контрола, както и комбинираното лечение на HRW и 5-FU в сравнение с 5-FU самостоятелно, HRW самостоятелно или контрола. Измервахме размера на тумора, теглото на тумора, фиброзата и съдържанието на колаген, както и оксидативния стрес (OS) и антиоксидантната активност (AA) при мишки с индуциран CRC. Тези цели ни позволяват да определим терапевтичната ефикасност и механистичното прозрение на HRW със или без 5-FU, както и да определим дали има допълнителни ползи в комбинираното лечение, за да насочим бъдещи клинични проучвания.

Изследователски методи

Шест до осем седмични женски инбредни мишки Balb/c бяха инжектирани с 5 × 10 5 CT-26 клетки (100 μL) в левия заден хълбок (ден 0). Когато обемите на тумора достигнат 80-100 mm3 , 24 мишки, носещи тумори, бяха разделени на случаен принцип в четири групи. Мишките са или оставени нелекувани (контрола), или третирани с 5-FU (интраперитонеална инжекция, 5 mg/kg всеки друг ден), HRW с висока концентрация, произведена от магнезиеви таблетки (ad libitum в питейна вода, както и чрез орална сонда 200 μL дневно), или както HRW, така и 5-FU.

Резултати от изследванията

Ние съобщаваме, че молекулярният водород, разтворен във вода (HRW), е толкова ефективен, колкото 5-FU, с по-преференциални резултати, свързани с по-висока AA и по-ниска OS. Важно е, че комбинацията от HRW и 5-FU е по-добра от която и да е терапия сама по себе си, представяйки възможността HRW да бъде изследвана като адювантна терапия заедно с конвенционалните химиотерапевтици.

Изводи от изследването

HRW може да бъде нова безопасна адювантна терапия за лечение на рак на дебелото черво CRC, или като самостоятелна терапия, или за предпочитане, заедно с конвенционалните химиотерапевтици.

Изследователски перспективи

Клиничните изследвания за оценка на ефектите на HRW като лечение на рака на дебелото черво  CRC, както самостоятелно, така и в комбинация с 5-FU и други химиотерапевтици, са силно оправдани.

ПЪЛЕН ТЕКСТ НА СТАТИЯТА DOI: 10.4251/wjgo.v14.i1.242]