КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер проекта 24-24-00173

НазваниеВлияние микропластика на развитие колоректального рака

Руководитель Золотова Наталья Александровна, Кандидат биологических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Российский научный центр хирургии имени академика Б.В. Петровского" , г Москва

Конкурс №89 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 04 - Биология и науки о жизни; 04-301 - Охрана окружающей среды

Ключевые слова микропластик, загрязнение окружающей среды, колоректальный рак, воспалительные заболевания кишечника, колит

Код ГРНТИ87.25.00


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Частицы пластика диаметром не более 5 мм получили название микропластик (МП). Из-за малых размеров и низкой скорости разложения, МП быстро распространяется и накапливается в воде, воздухе, почве и живых организмах. Загрязнение окружающей среды МП – глобальная экологическая проблема. Один из ключевых вопросов загрязнения среды МП заключается в том, представляет ли он риск для здоровья человека. Экспериментальные исследования на мышах и крысах показали, что МП способен проникать во внутреннюю среду организма, вызывать структурные повреждения и нарушения функций различных органов. Человек потребляет МП преимущественно с водой и пищей, и первой мишенью его воздействия является желудочно-кишечный тракт. Возможно, что наблюдаемое во всем мире повышение частоты развития воспалительных заболеваний кишечника (ВЗК), в том числе язвенного колита (ЯК), связано с увеличением количества частиц МП в окружающей среде. Показано, что на Тайване, где основу рациона людей составляют морепродукты из сильно загрязненных пластиком вод, показатели заболеваемости язвенным колитом (ЯК) за 10 лет увеличились более, чем в 1.5 раза – с 0,61 на 100 000 человек в 1998 году до 0,98 на 100 000 в 2008 году (Tong M. et al., 2013). Z. Yan et. al. (2022) обнаружили, что концентрация частиц МП в кале у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) достоверно выше, чем у здоровых людей, и что существует положительная корреляция между концентрацией МП в фекалиях и тяжестью течения ВЗК. ЯК – распространенное хроническое рецидивирующее ВЗК. Этиология и патогенез ЯК до сих пор неясны, в связи с чем существующие методы лечения и профилактики этого заболевания недостаточно эффективны. Течение ЯК сопровождается развитием множества осложнений, таких как токсический мегаколон, массивные кишечные кровотечения, перфорация стенки толстой кишки, стриктура толстой кишки и др. При длительном течении ЯК у больных развивается колоректальный рак (КРР) (Золотова Н.А., Макарова О.В., 2020). Риск развития КРР при ВЗК составляет 0,02%, 4,8% и 13,9% через 10, 20 и 30 лет течения заболевания. КРР – третий по распространенности вид рака, ежегодно диагностируется от одного до двух миллионов новых случаев, является четвертой по значимости причиной смерти от рака во всем мире, несмотря на достижения в области скрининга, диагностики и лечения (Galissier et al., 2016; Mármol et al. 2017). Недавно было показано, что у пациентов с КРР количество МП в опухолевых тканях толстой кишки выше, чем количество МП в участках кишки без опухолей и в контрольных образцах (Cetin M. et al., 2023). На сегодняшний день опубликовано только 3 исследования влияния МП на течение экспериментального колита (Zheng H. et al., 2021; Luo T. et al., 2022; Xie S. et al., 2023) и только 1 работа о влиянии МП на развитие КРР (Yang Q. et al., 2023). Согласно этим работам, воздействие МП при экспериментальном колите у мышей вызывает более выраженное укорочение толстой кишки, усугубляет тяжесть структурных повреждений и воспаления, снижает секрецию слизи, повышает проницаемость толстой кишки и уровни провоспалительных цитокинов в сыворотке крови, усугубляет патологические изменения в печени. На трансплантатной модели КРР показано, что нанопластик (частицы полиэтилена и полистирола диаметром около 0,5 мкм) создают иммунную среду, способствующую инициации и прогрессии опухоли. В данном проекте планируется оценить способность МП индуцировать опухоли на фоне хронического экспериментального колита и усугублять течение колит-ассоциированного КРР, что позволит разработать новые подходы к профилактике и лечению ВЗК и КРР.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2024 году
В связи с глобальной проблемой загрязнения окружающей среды микропластиком (МП) вопрос о влиянии МП на здоровье человека является актуальной проблемой. МП проникает в организм преимущественно с водой и пищей и его максимальное содержание обнаружено в толстой кишке. Выявлено повышенное содержание частиц МП в кале у больных с воспалительными заболеваниями кишечника и в опухолевой ткани у пациентов с колоректальным раком. Цель работы – оценить влияние потребления микропластика на течение хронического колита и колоректального рака у мышей. Работа выполнена на 48 половозрелых самцах мышей C57Bl/6. Животные были разделены на 6 групп: 1) К – контрольная группа на протяжении всего эксперимента получала дистиллированную воду; 2) МП – воду в поилках на 12 недель заменяли на суспензию 10 мг/мл частиц полистирола (PS) диаметром 5 мкм. 3) ХК – хронический колит индуцировали с помощью 3-х циклов замены воды на 1% раствор декстрансульфата натрия (ДСН) на 1 неделю начиная с 8, 29 и 50 дня эксперимента; 4) МП+ХК – индуцировали хронический колит на фоне потребления МП; 5) КРР – для индукции колоректального рака мышам в/б вводили азоксиметан в дозе 10 мг/кг, затем 3 цикла 1% ДСН; 6) МП+КРР – индуцировали колоректальный рак на фоне потребления МП. Животных выводили из эксперимента на 84 сутки. Оценивали число опухолевых узлов в толстой кишке. Проводили патоморфологическое исследование внутренних органов в гистологических препаратах, окрашенных гематоксилином и эозином. Оценивали содержание клеточных элементов в собственной пластинке слизистой оболочки (СПСО) ободочной кишки. Определяли объемную доля бокаловидных клеток и содержание в них нейтральных (ШИК-реакция) и высокосульфатированных (окраска альциановым синим) муцинов. Оценивали экспрессию генов трансмембранных муцинов Muc1, Muc3, Muc13 и клаудинов Cldn2, Cldn4, Cldn7. МП по сравнению с К При воздействии МП на здоровых мышей в ободочной кишке возрастало содержание клеток в СПСО, наблюдалась тенденция к снижению объемной доли бокаловидных клеток и содержания в них высокосульфатированных муцинов, повышалась экспрессия Cldn2. В легких в адвентициальном слое вен появлялись лимфоидные скопления, а у половины мышей обнаружена очаговая интерстициальная пневмония. В брыжеечных лимфатических узлах (БЛУ) и селезенке наблюдались реактивные изменения лимфоидных узелков. ХК по сравнению с контролем При хроническом колите морфологическая картина в ободочной кишке была мозаична. Некоторые участки не отличались от нормы, в других была выраженная лимфоцитарно-плазмоцитарная воспалительная инфильтрация. Выявлено нарушение гистоархитектоники крипт: деформация, расширение просветов, ветвление. Определялись многочисленные эпителизированные язвы. В краях язв были выраженные регенераторные изменения. Встречались единичные крипт-абсцессы. В зонах вне язв, но с выраженными воспалительными изменениями было повышено число клеток в СПСО и снижена объемная доля бокаловидных клеток, в них снижалось содержание высокосульфатированных муцинов, снижена экспрессия Muc1. В печени увеличивалось число неэпителиальных клеток. В тимусе развивалась акцидентальная инволюция I стадии. В БЛУ и селезенке наблюдалась гиперплазия лимфоидных фолликулов, в БЛУ – плазматизация мозговых тяжей, появление большого числа пенистых макрофагов. В легких у половины животных обнаружена очаговая интерстициальная пневмония. МП+ХК по сравнению с ХК У животных с хроническим колитом на фоне потребления МП по сравнению с колитом без МП, в ободочной кишке язвы и крипт-абсцессы встречались чаще, у 1 животного из группы выявлена аденокарцинома. Были ниже экспрессия Cldn2 и выше – Cldn7. По показателям числа клеток в СПСО, содержания бокаловидных клеток и муцинов в них группы не различались. Не выявлено различий патоморфологических изменений в почках, печени, легких, тимусе, БЛУ и селезенке. КРР по сравнению с К У животных с колоректальным раком морфологическая картина в ободочной кишке была мозаична. Выявлялись области с воспалительной инфильтрацией, эпителизированными язвами, очаговой дисплазией эпителия, а также опухоли. Опухоли были представлены аденокарциномами. В зоне опухолей выявлялось большое число крипт-абсцессов. Опухоли были выявлены у всех животных, они располагались преимущественно в дистальном отделе ободочной кишки, реже – в медиальном. Диаметр опухолевых узлов, выявленных на макроуровне, составлял в среднем 1,7 мм. По сравнению с контролем возрастало содержание клеточных элементов в СПСО и снижалась объемная доля бокаловидных клеток, наблюдалась тенденция к снижению содержания высокосульфатированных муцинов. Повышалась экспрессия Muc13. В печени увеличивалось содержание неэпителиальных клеток и наблюдалась вакуольная дистрофия гепатоцитов. В тимусе развивалась акцидентальная инволюция I-II стадии. В БЛУ и селезенке наблюдалась гиперплазия лимфоидных фолликулов, в БЛУ – плазматизация мозговых тяжей, появление большого числа пенистых макрофагов. В легких у всех животных выявлены очаги интерстициальной пневмонии. МП+КРР по сравнению с КРР У животных с колоректальным раком на фоне потребления МП по сравнению с КРР без МП в ободочной кишке количество опухолевых узлов и их суммарная площадь были выше. Чаще встречались крипт-абсцессы. Были выше объемная доля бокаловидных клеток и содержание в них нейтральных и высокосульфатированных муцинов. Содержание клеточных элементов в СПСО и экспрессия генов муцинов и клаудинов не различалась. Не выявлено различий патоморфологических изменений в почках, печени, легких, тимусе, БЛУ и селезенке.

 

Публикации

1. Золотова Н.А., Джалилова Д.Ш., Цветков И.С., Силина М.В., Фокичев Н.С., Макарова О.В. Microplastic effects on mouse colon in normal and colitis conditions: A literature review PeerJ, 13:e18880 (год публикации - 2025)
10.7717/peerj.18880

2. Золотова Н.А., Силина М.В., Джалилова Д.Ш., Цветков И.С., Фокичев Н.С., Макарова О.В. Influence of Microplastics on Manifestations of Experimental Chronic Colitis Toxics, 13(8):701 (год публикации - 2025)
10.3390/toxics13080701

3. Золотова Н.А., Кириллова М.В., Джалилова Д.Ш., Цветков И.С., Фокичев Н.С., Макарова О.В. Microplastics’ Impact on the Development of AOM/DSS-Induced Colitis-Associated Colorectal Cancer in Mice International Journal of Molecular Sciences, 26(23):11511 (год публикации - 2025)
10.3390/ijms262311511