Особенности пролиферации и апоптоза в клетках сосудистых клубочков и нефроцитов после локального облучения электронами и введения аскорбиновой кислоты

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. Радиационное облучение ― один из методов лечения злокачественных новообразований, сопряжённых с риском развития радиационной нефропатии из-за высокой радиочувствительности сосудистых клубочков и эпителия канальцев нефронов. Исследование пролиферации и апоптоза эндотелия сосудистых клубочков и нефроцитов имеет ключевое значение для понимания механизмов радиационного повреждения и разработки способов профилактики.

Цель исследования — оценка пролиферации и апоптоза эндотелия сосудистых клубочков и нефроцитов при предлучевом введении аскорбиновой кислоты в модели лучевой нефропатии.

Материалы и методы. Крысы линии Wistar (n=90) были разделены на группы: I ― контрольная (n=15); II ― облучение, разовая очаговая доза (РОД) 2 Гр (n=15); III ― облучение, РОД 8 Гр (n=15); IV ― облучение, РОД 2 Гр + аскорбиновая кислота, интраперитонеальная инъекция, доза 50 мг/кг (n=15); V ― облучение, РОД 8 Гр + аскорбиновая кислота, интраперитонеальная инъекция, доза 50 мг/кг (n=15); VI ― аскорбиновая кислота, интраперитонеальная инъекция, доза 50 мг/кг (n=15). Образцы окрашивали гематоксилином и эозином, а также проводили иммуногистохимическую оценку количества Ki-67- и каспаза-3-позитивных клеток.

Результаты. При гистологическом исследовании патоморфологические изменения структур почки были менее выражены при предлучевом введении аскорбиновой кислоты в модели острой лучевой нефропатии, индуцированной локальным облучением электронами в РОД 2 Гр и 8 Гр. При иммуногистохимическом исследовании в группах РОД 2 Гр и 8 Гр наблюдали уменьшение Ki-67- и каспаза-3-позитивных клеток в сосудистых клубочках, эпителиоцитах проксимальных и дистальных канальцев нефронов (p >0,05). Напротив, в опытных группах с предлучевым введением аскорбиновой кислоты фиксировали статистически значимое снижение интенсивности апоптоза, а количество Ki-67-позитивных клеток было приближено к контрольным значениям (p >0,05).

Заключение. Предлучевое введение аскорбиновой кислоты снижает степень выраженности радиационно-индуцированного повреждения структур почек, а также воздействие электронов на пролиферацию и апоптоз клеток сосудистых клубочков, эпителиоцитов канальцев нефронов, усиливая эффективность антиоксидантной защиты.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Григорий Александрович Демяшкин

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет); Национальный медицинский исследовательский центр радиологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: dr.dga@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-8447-2600
SPIN-код: 5157-0177

д-р мед. наук

Россия, Москва; Москва

Жанна Эйсаевна Урусханова

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: jey.149@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0009-2291-3680
Россия, Москва

Сергей Николаевич Корякин

Национальный медицинский исследовательский центр радиологии

Email: korsernic@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-0128-4538
SPIN-код: 8153-5789

канд. биол. наук

Россия, Москва

Михаил Алексеевич Паршенков

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: misjakj@gmail.com
ORCID iD: 0009-0004-7170-8783
Россия, Москва

Татьяна Клеониковна Дубовая

Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н.И. Пирогова

Email: gusvbr@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7936-180X
SPIN-код: 4254-6082

д-р мед. наук, профессор

Россия, Москва

Галина Михайловна Родионова

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: rodionovagalinam@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0536-9590
SPIN-код: 5657-9984

канд. фарм. наук, доцент

Россия, Москва

Владимир Иванович Щекин

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: dr.shchekin@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3763-7454
SPIN-код: 3664-8044
Россия, Москва

Юлия Валерьевна Ивченко

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: ivchenko_yu_v@student.sechenov.ru
ORCID iD: 0000-0003-1336-7277
Россия, Москва

Ольга Владиславовна Ионова

Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Сеченовский Университет)

Email: olgaionova99@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-9137-6597
Россия, Москва

Список литературы

  1. Pinto R., Ardoino L., Villani P., Marino C. In vivo studies on radiofrequency (100 kHz-300 GHz) electromagnetic field exposure and cancer: A systematic review // Int J Environ Res Public Health. 2023. Vol. 20, N 3. P. 2071. EDN: UWBDFH doi: 10.3390/ijerph20032071
  2. Wild C.P., Espina C., Bauld L., et al. Cancer prevention Europe // Mol Oncol. 2019. Vol. 13, N 3. P. 528–534. doi: 10.1002/1878-0261.12455
  3. Wei J., Wang B., Wang H., et al. Radiation-induced normal tissue damage: Oxidative stress and epigenetic mechanisms // Oxid Med Cell Longev. 2019. Vol. 2019. P. 3010342. EDN: CJOKXL doi: 10.1155/2019/3010342
  4. Le V.H., Kha Q.H., Minh T.N., et al. Development and validation of CT-based radiomics signature for overall survival prediction in multi-organ cancer // J Digit Imaging. 2023. Vol. 36, N 3. P. 911–922. EDN: CUARJO doi: 10.1007/s10278-023-00778-0
  5. Dawson L., Kavanagh B., Paulino A., et al. Radiation-associated kidney injury // Int J Radiation Oncol Biol Physics. 2010. Vol. 76, N 3. P. 108–115. doi: 10.1016/j.ijrobp.2009.02.089
  6. Aratani S., Tagawa M., Nagasaka S., et al. Radiation-induced premature cellular senescence involved in glomerular diseases in rats // Sci Rep. 2018. Vol. 8, N 1. P. 16812. doi: 10.1038/s41598-018-34893-8
  7. Scholz M., Kraft-Weyrather W., Ritter S., Kraft G. Cell cycle delays induced by heavy ion irradiation of synchronous mammalian cells // Int J Radiation Biol. 1994. Vol. 66, N 1. P. 59–75. EDN: XYSSVT doi: 10.1080/09553009414550951
  8. Mavragani I.V., Nikitaki Z., Kalospyros S.A., Georgakilas A.G. Ionizing radiation and complex DNA damage: From prediction to detection challenges and biological significance // Cancers (Basel). 2019. Vol. 11, N 11. P. 1789. EDN: GIFYCB doi: 10.3390/cancers11111789
  9. Carante M.P., Ballarini F. Radiation damage in biomolecules and cells // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 21, N 21. P. 8188. EDN: CXOOGB doi: 10.3390/ijms21218188
  10. Sia J., Szmyd R., Hau E., Gee H.E. Molecular mechanisms of radiation-induced cancer cell death: A primer // Front Cell Developmental Biol. 2020. N 8. P. 41. EDN: IHCCVI doi: 10.3389/fcell.2020.00041
  11. Ashrafizadeh M., Farhood B., Eleojo Musa A., et al. Damage-associated molecular patterns in tumor radiotherapy // Int Immunopharmacol. 2020. Vol. 86. P. 106761. EDN: UNXGZM doi: 10.1016/j.intimp.2020.106761
  12. Nano M., Mondo J.A., Harwood J., et al. Cell survival following direct executioner-caspase activation // Proc Natl Acad Sci USA. 2023. Vol. 120, N 4. P. e2216531120. EDN: QFKEAX doi: 10.1073/pnas.2216531120
  13. Демяшкин Г.А., Корякин С.Н., Степанова Ю.Ю., и др. Морфологическая характеристика почек крыс после прицельного облучения электронами в дозах 2, 4 и 6 Гр // Ветеринарный врач. 2021. № 5. P. 9–16. EDN: YIAPCK doi: 10.33632/1998-698Х.2021-5-9-16
  14. Бунятян Н.Д., Васильев А.Н., Верстакова О.Л., и др. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая / отв. ред. А.Н. Миронов. Москва: Гриф и К, 2012. 944 с.
  15. Yumusak N., Sadic M., Yucel G., et al. Apoptosis and cell proliferation in short-term and long-term effects of radioiodine-131-induced kidney damage: An experimental and immunohistochemical study // Nucl Med Commun. 2018. Vol. 39, N 2. P. 131–139. EDN: YFTKAP doi: 10.1097/MNM.0000000000000788
  16. Колина И.Б., Бобкова И.Н. Поражение почек при злокачественных образованиях // Клиницист. 2014. № 2. С. 7–16. EDN: TIINVP
  17. Zhao W., Zhuang P., Chen Y., et al. “Double-edged sword” effect of reactive oxygen species (ROS) in tumor development and carcinogenesis // Physiol Res. 2023. Vol. 72, N 3. P. 301–307. EDN: XLCYPX doi: 10.33549/physiolres.935007
  18. McRobb L.S., McKay M.J., Gamble J.R., et al. Ionizing radiation reduces ADAM10 expression in brain microvascular endothelial cells undergoing stress-induced senescence // Aging (Albany NY). 2017. Vol. 9, N 4. P. 1248–1268. EDN: YEVGSZ doi: 10.18632/aging.101225
  19. Fujino S., Sun J., Nakayama S., et al. A combination of iohexol treatment and ionizing radiation exposure enhances kidney injury in contrast-induced nephropathy by increasing DNA damage // Radiat Res. 2022. Vol. 197, N 4. P. 384–395. EDN: YNXLII doi: 10.1667/RADE-21-00178.1
  20. Finkelman B.S., Zhang H., Hicks D.G., Turner B.M. The evolution of Ki-67 and breast carcinoma: Past observations, present directions, and future considerations // Cancers (Basel). 2023. Vol. 15, N 3. P. 808. EDN: RKJHIR doi: 10.3390/cancers15030808
  21. Chrabańska M., Rynkiewicz M., Kiczmer P., Drozdzowska B. Immunohistochemical expression of CD44, MMP-2, MMP-9, and Ki-67 as the prognostic markers in non-clear cell renal cell carcinomas: A prospective cohort study // J Clin Med. 2022. Vol. 11, N 17. P. 5196. EDN: YDLFYK doi: 10.3390/jcm11175196
  22. Li Z., Li F., Pan C., et al. Tumor cell proliferation (Ki-67) expression and its prognostic significance in histological subtypes of lung adenocarcinoma // Lung Cancer. 2021. N 154. P. 69–75. EDN: CIWVOU doi: 10.1016/j.lungcan.2021.02.009
  23. Kim D.H., Park J.S., Choi H.I., et al. The critical role of FXR is associated with the regulation of autophagy and apoptosis in the progression of AKI to CKD // Cell Death Disease. 2021. Vol. 12, N 4. P. 320. EDN: MEBYNA doi: 10.1038/s41419-021-03620-z
  24. Li G., Wang S., Fan Z. Oxidative stress in intestinal ischemia-reperfusion // Front Med (Lausanne). 2022. N 8. P. 750731. EDN: TCFEIW doi: 10.3389/fmed.2021.750731
  25. Wang Q., Zhou Y., Wang X., Evers B.M. Glycogen synthase kinase-3 is a negative regulator of extracellular signal-regulated kinase // Oncogene. 2006. Vol. 25, N 1. P. 43–50. doi: 10.1038/sj.onc.1209004
  26. Okunieff P., Suit H.D. Toxicity, radiation sensitivity modification, and combined drug effects of ascorbic acid with misonidazole in vivo on FSaII murine fibrosarcomas // J Natl Cancer Inst. 1987. Vol. 79, N 2. P. 377–381. doi: 10.1093/JNCI/79.2.377
  27. González E., Cruces M.P., Pimentel E., Sánchez P. Evidence that the radioprotector effect of ascorbic acid depends on the radiation dose rate // Environ Toxicol Pharmacol. 2018. Vol. 62. P. 210–214. doi: 10.1016/j.etap.2018.07.015
  28. Jagetia G.C., Rajanikant G.K., Rao S.K., Baliga M.S. Alteration in the glutathione, glutathione peroxidase, superoxide dismutase and lipid peroxidation by ascorbic acid in the skin of mice exposed to fractionated gamma radiation // Clin Chim Acta. 2003. Vol. 332, N 1–2. P. 111–121. doi: 10.1016/S0009-8981(03)00132-3
  29. Mikirova N., Ichim T.E., Riordan N.H. Anti-angiogenic effect of high doses of ascorbic acid // J Transl Med. 2008. Vol. 6. P. 50. doi: 10.1186/1479-5876-6-50
  30. Morel C., Carlson S.M., White F.M., Davis R.J. Mcl-1 integrates the opposing actions of signaling pathways that mediate survival and apoptosis // Mol Cell Biol. 2009. Vol. 29, N 14. P. 3845–3852. doi: 10.1128/MCB.00279-09
  31. Allum A.J., Mussallem J.T., Froning C.E., et al. Ascorbic acid 2-glucoside pretreatment protects cells from ionizing radiation, UVC, and short wavelength of UVB // Genes (Basel). 2020. Vol. 11, N 3. P. 238. doi: 10.3390/genes11030238
  32. Petruk G., del Giudice R., Rigano M.M., Monti D.M. Antioxidants from plants protect against skin photoaging // Oxidat Med Cell Longev. 2018. Vol. 2018. P. 1454936. EDN: VJFAYU doi: 10.1155/2018/1454936
  33. El-Sonbaty S.M., Moawed F.S., Elbakry M.M. Amphora algae with low-level ionizing radiation exposure ameliorate D-galactosamine-induced inflammatory impairment in rat kidney // Environ Toxicol. 2021. Vol. 36, N 4. P. 451–459. EDN: RANHHY doi: 10.1002/tox.23050

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Почки лабораторных крыс Wistar контрольной и опытных групп. Окрашивание гематоксилином и эозином, ×200.

Скачать (5MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Почки лабораторных крыс Wistar контрольной и опытных групп. Иммуногистохимическое исследование с антителами к Ki-67, докрашивание гематоксилином; ×400.

Скачать (4MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Почки лабораторных крыс Wistar контрольной и опытных групп. Группы пронумерованы согласно дизайну исследования. * Сравнение с контрольной группой (p <0,05). ** Сравнение групп IV и II (РОД 2 Гр + аскорбиновая кислота и РОД 2 Гр; p <0,01). *** Сравнение групп V и III (РОД 8 Гр + аскорбиновая кислота и РОД 8 Гр; p <0,01). Доля Ki-67-позитивных клеток: a ― в почечном тельце; b ― в проксимальных и дистальных канальцах нефронов; c ― в канальцах петли Генле и собирательных трубочках.

Скачать (519KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Почки лабораторных крыс Wistar контрольной и опытных групп. Иммуногистохимическое исследование с антителами к каспазе-3, докрашивание гематоксилином; ×400.

Скачать (4MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Почки лабораторных крыс Wistar контрольной и опытных групп. Группы пронумерованы согласно дизайну исследования. * Сравнение с контрольной группой (p <0,05). ** Сравнение групп IV и II (РОД 2 Гр + аскорбиновая кислота и РОД 2 Гр; p <0,01). *** Сравнение групп V и III (РОД 8 Гр + аскорбиновая кислота и РОД 8 Гр; p <0,01). Доля каспаза-3-позитивных клеток: a ― в почечном тельце; b ― в проксимальных и дистальных канальцах нефронов; c ― в канальцах петли Генле и собирательных трубочках (p <0,001).

Скачать (491KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


Периодический печатный журнал зарегистрирован как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): № 0110212 от 08.02.1993.
Сетевое издание зарегистрировано как СМИ Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор): ЭЛ № ФС 77 - 84733 от 10.02.2023.