Исследование эритроцитов крови пациентов с диагнозом рак шейки матки в ходе лучевой терапии методом спектроскопии комбинационного рассеяния

В данной работе представлены результаты исследования изменений свойств гемоглобина у пациентов с диагнозом рак шейки матки (РШМ) до и после лучевой терапии методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР-спектроскопии). Проведен анализ сухих мазков крови пациенток с РШМ и здоровых доноров с использованием КР-спектрометра с длиной волны возбуждения 532 нм. Результаты исследования выявили значительные нарушения кислород-транспортной функции гемоглобина. Сравнительный анализ спектральных характеристик показал более высокую концентрацию оксигемоглобина в контрольной группе по сравнению с образцами пациенток с РШМ, что свидетельствует о снижении кислород-связывающей способности при патологическом состоянии. Смещения и изменения интенсивности характеристических пиков указывают на увеличение доли дезоксигемоглобина при РШМ. Анализ ключевых колебательных мод (991, 1127, 1165, 1300, 1337 см⁻¹) подтвердил наличие конформационных изменений в гемовой группе и нарушение функции связывания кислорода. Особенно значимым оказалось изменение соотношения интенсивностей I₁₃₇₅/I₁₁₂₇ (разница 2–5.5% по сравнению с контрольной группой), отражающее уменьшение доли R-формы гемоглобина. Исследование выявило увеличение количества комплексов гемоглобина с NO (рост I₁₆₁₈/I₁₅₈₀ на 20%) при сохранении стабильного уровня метгемоглобина. Также обнаружены изменения физико-химических свойств эритроцитов: повышение текучести мембран (увеличение I₂₈₅₀/I₂₈₈₀ до 35%) и увеличение полярности микроокружения аминокислот (снижение I₂₉₃₀/I₂₈₅₀ на 23%) при РШМ. Лучевая терапия усугубляла эти изменения, хотя ее влияние на кислород-связывающую способность было менее выраженным, чем эффект самого онкологического процесса.

1. Павлов А.Н., Максимов А.В., Мамаева С.Н. и др. Исследование образцов опухоли почки методом ИК-спектроскопии: проверка гипотезы «взрывного роста» опухоли. Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. 2024;25(3):59-74.

2. Laskowska P, Mrowka P, Glodkowska-Mrowka E. Raman spectroscopy as a research and diagnostic tool in clinical hematology and hematooncology. International Journal of Molecular Sciences. 2024;25(6):3376.

3. Coppey M, Tourbez H, Valat P, et al. Study of haem structure of photo-deligated haemoglobin by picosecond resonance Raman spectra. Nature. 1980;284(5756):568-570.

4. Smith KM. Porphyrins and metalloporphyrins. Amsterdam: Elsevier; 1975;9:3-27.

5. Bacon F. On the nature of allosteric transitions: a plausible model. J. Mol. Biol. 1965;12(1):88-118.

6. Perutz MF. Stereochemistry of cooperative effects in haemoglobin. Nature. 1970;228(5273):726-734.

7. Ozaki Y, Mizuno A, Sato H, et al. Biomedical application of near-infrared Fourier transform Raman spectroscopy. Part I: the 1064-nm excited Raman spectra of blood and met hemoglobin. Applied Spectroscopy. 1992;46(3):533-536.

8. Rousseau DL, Ondrias MR. Resonance Raman scattering studies of the quaternary structure transition in hemoglobin. Annual Review of Biophysics and Bioengineering. 1983;12:357-380.

9. Lemler P, Premasiri WR, DelMonaco A, et al. NIR Raman spectra of whole human blood: effects of laser-induced and in vitro hemoglobin denaturation. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2014;406:193-200.

10. Bokemeyer C, Oechsle K, Hartmann JT. Anaemia in cancer patients: pathophysiology, incidence and treatment. European Journal of Clinical Investigation. 2005;35:26-31.

11. Ludwig H, Fritz E. Anemia in cancer patients. Seminars in Oncology. 1998;25(3)(Suppl.7):2-6.

12. Savitzky A, Golay MJE. Smoothing and differentiation of data by simplified least squares procedures. Analytical chemistry. 1964;36(8):1627-1639.

13. Brunner H, Sussner H. Resonance Raman scattering on haemoglobin. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Protein Structure. 1973;310(1):20-31.

14. Abe M, Kitagawa T, Kyogoku Y. Resonance Raman spectra of octaethylporphyrinato‐Ni(II) and meso‐deuterated and 15N substituted derivatives. II. A normal coordinate analysis. The Journal of Chemical Physics. 1978;69(10)4526-4534.

15. Hu S, Smith KM, Spiro TG. Assignment of protoheme Resonance Raman spectrum by heme labeling in myoglobin. Journal of the American Chemical Society. 1996;118(50):12638-12646.

16. Николаев Н.И., Романова Д.А., Мамаева С.Н. и др. Исследование влияния β-излучения на эритроциты человека in vitro методами электронной микроскопии, ИК-спектроскопии и оценки линейных размеров дифракцией лазерного излучения. ХХХI Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов-2024». Секция «Физика». Подсекция «Медицинская физика». Сборник тезисов. Москва: Физический факультет МГУ; 2024:343-344.

17. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. Москва: Высш. шк.; 1999.

18. Кудряшов Ю.Б., Беренфельд Б.С. Радиационная биофизика. Москва: Изд-во МГУ; 1979:8.

19. Luneva OG, Sidorenko SV, Maksimov GV, et al. Erythrocytes as regulators of blood vessel tone. Biochem. Moscow Suppl. Ser. A. 2015;A9(3): 161-171. DOI: 10.1134/S1990747815040078

20. Шиффман Ф.Д. Патофизиология крови. Москва, Санкт-Петербург: Бином, Невский Диалект; 2000.

21. Поливода Б.И., Конев В.В., Попов Г.А. Биофизические аспекты радиационного поражения биомембран. Москва: Энергоатомиздат; 1990.