1. daļa Doksorubicīns paradoksāli uzlabo audzēja izraisītu iekaisumu jaunām pelēm
Mar 11, 2022
Kontaktpersona: ali.ma@wecistanche.com
Ibrahim Y. Abdelgawad et al
Cistanche tubulosa novērš nieru slimību, noklikšķiniet šeit, lai iegūtuprodukti un Cistanche herba
Abstract:
Doksorubicīns(DOX) ir viens no visplašāk izmantotajiem ķīmijterapijas līdzekļiem bērnu onkoloģijā. DOX izraisa iekaisuma reakciju vairākos orgānos, kas veicina DOX izraisītu nelabvēlīgu ietekmi. Vēzis pats par sevi izraisa iekaisumu, kas izraisa vairākas patoloģijas. Pašreizējā pētījumā tika pētīta iekaisuma reakcija uz DOX unaudzējiizmantojot EL{0}}limfomu, imūnkompetentu, juvenīlu peles modeli. Četras nedēļas veciem C57BL/6N peļu tēviņiem sānu reģionā subkutāni injicēja EL4 limfomas šūnas (5 × 104 šūnas/peli).audzējs- brīvām pelēm tika injicēts transportlīdzeklis. Trīs dienas pēc audzēja implantācijas gan pelēm bez audzējiem, gan ar audzējiem 3 nedēļas intraperitoneāli injicēja vai nu DOX (4 mg/kg/nedēļā), vai fizioloģisko šķīdumu. Nedēļu pēc pēdējās DOX injekcijas peles tika eitanāzētas, un sirdis, aknas,nieres, un serums tika novākts. Gēnu ekspresija un iekaisuma marķieru koncentrācija serumā tika kvantitatīvi noteikta, izmantojot attiecīgi reāllaika PCR un ELISA. Ārstēšana ar DOX ir ievērojami nomāktaaudzējsaugšanu pelēm ar audzējiem un izraisīja ievērojamu sirds atrofiju pelēm bez audzējiem un audzējiem. EL4 audzēji izraisīja spēcīgu iekaisuma reakciju sirdī, aknās unnieres. Pārsteidzoši, ka ārstēšana ar DOX mazināja audzēja izraisītu iekaisumu, kas bija paradoksāls DOX iedarbībai pelēm bez audzējiem, parādot ļoti atšķirīgu DOX terapijas ietekmi bez audzējiem, salīdzinot ar audzēju nesošajām pelēm.
Atslēgvārdi:doksorubicīns; audzējs; iekaisums
1. Ievads
Doksorubicīns (DOX), pazīstams arī kā Adriamicīns, ir viens no visplašāk izmantotajiem ķīmijterapijas līdzekļiem bērnu klīniskajā onkoloģijā. Neskatoties uz tā efektivitāti daudzu vēža veidu, tostarp limfomas, leikēmijas un citu bērnu vēža veidu, ārstēšanā, DOX klīniskā lietderība ir ierobežota tā vairāku orgānu toksicitātes dēļ. Ir pierādīts, ka papildus izteiktajai kardiotoksicitātei [1] DOX izraisa nefrotoksicitāti [2–5] un hepatotoksicitāti [6]. Gandrīz 50 procenti bērnu vēža pacientu saņem DOX kā daļu no viņu ārstēšanas protokola [7]. Pateicoties efektīvai vēža ārstēšanai, tostarp DOX, 5-gadu izdzīvošanas rādītājs bērniem, kuriem diagnosticēts vēzis, ir palielinājies no mazāk nekā 60 procentiem 1970. gados līdz vairāk nekā 80 procentiem tagad [8,9]. Tas rada lielu bērnu vēzi izdzīvojušo (CCS) populāciju, kas ir aptuveni 400,000. Diemžēl CCS ir augsts risks, ka vēža ārstēšanas un/vai paša vēža dēļ var attīstīties ilgtermiņa nelabvēlīga ietekme.
Ir pierādīts, ka DOX izraisa sistēmisku iekaisumu [10–12] un iekaisuma reakciju vairākos orgānos, tostarp sirdī [13],nieres[14] un aknas [15]. Ir pierādīts, ka šī iekaisuma reakcija veicina DOX izraisītu nelabvēlīgu ietekmi [16, 17]. Lielākā daļa no šiem pētījumiem, kuros ziņots par DOX izraisītu iekaisumu, ir veiktiaudzējs-bezmaksas dzīvnieku modeļi, kas neatdarina klīnisko scenāriju, kurā pediatriski vēža pacienti saņem DOX ārstēšanu pēc vēža diagnozes. Ir pierādīts, ka vēzis pats par sevi izraisa iekaisumu, kas veicina vairākus patoloģiskus stāvokļus, kas var saasināt DOX izraisītu toksicitāti [18, 19]. Tāpēc ir ļoti svarīgi izveidot klīniski nozīmīgus dzīvnieku modeļus, lai izpētītu DOX izraisītas vairāku orgānu toksicitātes mehānismus jauniem,audzējs- nesošās peles, lai izpētītu mijiedarbību starp ārstēšanu ar DOX un pašu vēzi, lai izraisītu šādu toksicitāti.
Pašreizējā pētījumā mēs pētījām iekaisuma reakciju uz DOX un audzēju klīniski nozīmīgā singēnā EL{0}}limfomas, imūnkompetentas, juvenīlas peles modelī. Šis modelis ir labi izveidots vēža pētījumos [20], un tas ir klīniski nozīmīgs bērnu vēža slimniekiem, jo limfoma ir viens no visizplatītākajiem bērnu vēža veidiem [21]. Singēno peļu izmantošana ir ļoti svarīga, lai pētītu iekaisuma reakciju gan uz DOX, gan uz audzēju, jo imūnsistēmai ir izšķiroša nozīme iekaisuma patoģenēzē [22]. Peļu vecums pēc DOX ievadīšanas bija 5 nedēļas, kas ir līdzvērtīgs pusaudžu vecumam 10–12 gadi cilvēkiem [23]. Turklāt ievadītās DOX devas ir klīniski nozīmīgas devām, ko saņem pediatriski vēža pacienti [24]. Vispirms mēs noteicām DOX ietekmi uz sirds darbību pelēm bez audzējiem un ar audzējiem, jo DOX izraisītā kardiotoksicitāte tiek uzskatīta par klīniski nozīmīgāko DOX nelabvēlīgo ietekmi, kā arī citas vairāku orgānu toksicitātes. Pēc tam mēs noteicām DOX, audzēja un to kombinācijas ietekmi uz vairākiem iekaisuma marķieriem sirdī, aknās unnierespapildus sistēmiskā iekaisuma seruma marķieriem. Mēs noskaidrojām, ka EL4 audzēja klātbūtne vairākos orgānos izraisīja spēcīgu iekaisuma reakciju. Pārsteidzoši, ka ārstēšana ar DOX mazināja audzēja izraisītu iekaisumu, kas bija paradoksāls iepriekš ziņotajai DOX iedarbībai pelēm bez audzējiem.
2. Rezultāti
2.1. DOX ietekme uz ķermeņa svaru un audzēja augšanu
Pašreizējais pētījums tika veikts ar nepilngadīgām pelēm, lai atdarinātu klīnisko scenāriju bērnu vēža slimniekiem, kā aprakstīts 1.A attēlā. Pēc DOX iedarbības (4 mg/kg/nedēļā 3 nedēļas) netika novērota nozīmīga saslimstība vai mirstība pelēm bez audzējiem vai ar audzējiem, kas atbilst mūsu iepriekšējam pētījumam, izmantojot tādu pašu devu [25]. Tomēr nepilngadīgo DOX iedarbība izraisīja ievērojami samazinātu ķermeņa masas pieaugumu, salīdzinot ar pelēm, kas apstrādātas ar fizioloģisko šķīdumu (1.B attēls). Lai novērtētu DOX pretvēža iedarbību šajā EL4 limfomas modelī, mēs izmērījām audzēja svaru pēc peļu autopsijas. Hroniska DOX ievadīšana pelēm ar audzējiem ievērojami kavēja EL4 audzēja augšanu, parādot šīs DOX dozēšanas shēmas pretvēža iedarbību (1.C attēls).
2.2. DOX ievadīšanas ietekme uz sirds darbību un morfometriju pelēm bez audzējiem un pelēm ar audzējiem
DOX izraisīja sirds atrofiju, par ko liecina ievērojams sirds svara samazinājums līdz stilba kaula garumam (HW/TL) (1.D attēls). Jāatzīmē, ka DOX izraisītā sirds atrofija tika palielināta pelēm, kurām bija audzējs (1D attēls). DOX, audzēja un abu kombinācijas ietekme uz sirds funkciju un morfoloģiju tika novērtēta, izmantojot transtorakālo ehokardiogrāfiju. Katras grupas reprezentatīvie M režīma attēli ir parādīti 2.A attēlā. Ne DOX, ne audzējs neizraisīja būtiskas izmaiņas izsviedes frakcijā (2.B attēls), sirds izsviedes tilpumā (2.C attēls), frakcionētā saīsināšanā (2.D attēls), kreisā kambara (LV) masā (2.E attēls), LV aizmugurējās sienas biezumā diastolā (LVPW). d) (2.F attēls) vai LV aizmugurējās sienas biezums sistolē (LVPW) (2.G attēls).
2.3. DOX ievadīšanas ietekme uz iekaisuma marķieru gēnu ekspresiju audzēju nesošo un bezaudzēju peļu sirdī
Sirdis tika ievāktas gan no audzējiem brīvām, gan EL4 limfomas audzēju nesošām juvenīlām C57BL/6N pelēm vienu nedēļu pēc 4 mg/kg/nedēļā DOX vai līdzvērtīga tilpuma sterila fizioloģiskā šķīduma ievadīšanas 3 nedēļas (n=8 uz vienu grupa). Pēc kopējās RNS ekstrakcijas sirds mRNS iekaisuma marķieru interleikīna-1 alfa (IL-1), interleikīna-1 beta (IL-1), interleikīna{{12} } (IL-6), audzēja nekrozes faktors-alfa (TNF-), iekaisuma ķīmokīnu monocītu ķīmijatraktants proteīns-1 (Mcp-1) un CX C motīva ķīmokīni (Cxcl1, Cxcl9 un Cxcl10) tika noteikti ar reāllaika PCR. Vairāku iekaisuma marķieru gēnu ekspresija sirdī tika ievērojami pārregulēta pelēm ar audzējiem, salīdzinot ar pelēm bez audzējiem, ieskaitot pro-iekaisuma citokīnus IL-1 (3.A attēls), IL-1 (3. 3.B attēls), IL-6 (3.C attēls) un TNF- (3.D attēls) un iekaisuma ķīmokīni Mcp-1 (3.E attēls), Cxcl1 (3F attēls) un Cxcl10 (3H attēls). Lai gan DOX ievadīšana pelēm bez audzējiem neizraisīja būtiskas izmaiņas iekaisuma marķieru ekspresijā sirdī, DOX ievadīšana ievērojami atcēla audzēja izraisīto IL-1 (3.B attēls), Mcp{{44}. } (3. E attēls), Cxcl9 (3G attēls) un Cxcl10 (3H attēls). Svarīgi, ka divvirzienu ANOVA uzrādīja ievērojamu mijiedarbības efektu visos marķieros, izņemot Cxcl1, Cxcl9 un Cxcl10, parādot atšķirīgo ietekmi, kāda DOX ir uz sirds iekaisuma marķieriem audzējiem, salīdzinot ar pelēm bez audzējiem.
2.4. DOX ievadīšanas ietekme uz iekaisuma marķieru gēnu ekspresiju bezaudzēju un audzēju nesēju peļu aknās
Aknas tika ievāktas gan no audzējiem brīvām, gan EL4 limfomas audzēju nesošām juvenīlām C57BL/6N pelēm vienu nedēļu pēc 4 mg/kg/nedēļā DOX vai līdzvērtīga tilpuma sterila fizioloģiskā šķīduma ievadīšanas 3 nedēļas (n=8 uz vienu grupa). Pēc kopējās RNS ekstrakcijas, iekaisuma marķieru IL-1, IL-1, IL-6, TNF-, Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9 un Cxcl10 mRNS ekspresija aknās. tika noteikti ar reāllaika PCR. Audzēju nesošajām pelēm bija ievērojami paaugstināta iekaisuma veicinošo citokīnu IL-1 (4.A attēls), IL-1 (4.B attēls), TNF- (4.D attēls), Cxcl9 (4G attēls) ekspresija aknās. un Cxcl10 (4H attēls), salīdzinot ar pelēm bez audzējiem. Lai gan tas ir mazāk ievērojams, divvirzienu ANOVA parāda būtisku audzēja ietekmi uz IL-6 aknu gēnu ekspresiju (4.C attēls). Divvirzienu ANOVA parādīja nozīmīgu mijiedarbības efektu starp audzēju un DOX Cxcl10 (4H attēls). DOX ievadīšana samazināja audzēja izraisītu IL-1 un TNF- regulēšanu (4.B un D attēls). Ne DOX, ne audzējs būtiski neietekmēja iekaisuma ķīmokīnu Mcp-1 un Cxcl1 ekspresiju aknās (4. E, F attēls).
2.5. DOX ievadīšanas ietekme uz iekaisuma marķieru gēnu ekspresiju bezaudzēju un audzēju nesēju peļu nierēs
Nieres tika ievāktas gan no audzējiem brīvām, gan EL4 limfomas audzēju nesošām juvenīlām C57BL/6N pelēm vienu nedēļu pēc 4 mg/kg/nedēļā DOX vai līdzvērtīga tilpuma sterila fizioloģiskā šķīduma ievadīšanas 3 nedēļas (n=8 uz vienu grupa). Pēc kopējās RNS ekstrakcijas iekaisuma marķieru IL-1, IL-1, IL-6, TNF-, Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9 un Cxcl10 mRNS ekspresija nierēs. tika noteikti ar reāllaika PCR. Atbilstoši novērotajām pārmaiņām sirdī un aknās pelēm ar audzējiem bija ievērojami palielinājusies pro-iekaisuma citokīnu IL-1 (5.A attēls), IL-1 (5.B attēls) ekspresija nierēs. TNF- (5.D attēls) un Mcp-1 (5.E attēls), salīdzinot ar pelēm bez audzējiem. Turklāt divvirzienu ANOVA parāda būtisku audzēja ietekmi uz Cxcl1 (5F attēls), Cxcl9 (5G attēls) un Cxcl10 (5H attēls) nieru gēnu ekspresiju. DOX ievadīšana pelēm, kurām bija audzējs, ievērojami uzlaboja audzēja izraisīto IL-1 (5.B attēls), IL-6 (5C attēls), TNF- (5D attēls) un Mcp{43} regulējumu. } (5. E attēls). Šajos marķieros divvirzienu ANOVA arī parādīja nozīmīgu mijiedarbību starp DOX un audzēju, parādot atšķirīgo DOX ietekmi uz nieru iekaisuma marķieriem audzējiem, salīdzinot ar pelēm bez audzējiem.
2.6. DOX ievadīšanas ietekme uz histopatoloģiskajām pazīmēm bezaudzēju un audzēju nesēju peļu sirdī, aknās un nierēs
Sirdis, aknas un nieres tika novāktas no vienas kohortas bezaudzēju un EL4 limfomas audzēju nesošu mazuļu C57BL/6N peļu vienu nedēļu pēc 4 mg/kg/nedēļā DOX vai līdzvērtīga tilpuma sterila fizioloģiskā šķīduma ievadīšanas 3 nedēļas ( n=4 vienai grupai). Histopatoloģiskais novērtējums neuzrādīja lielas patoloģiskas izmaiņas sirdī (6.A attēls). Aknu audos, kas iegūti no DOX ārstētiem bez audzējiem (trīs no četrām pelēm), ar fizioloģisko šķīdumu ārstētiem audzējiem, tika novērota tikai minimāla iekaisuma šūnu infiltrācija, kas tika parādīta kā reti minimāli šūnu jaukta (mononukleāra un neitrofīla) iekaisuma perēkļi. divas no četrām pelēm) un ar DOX ārstētām pelēm ar audzējiem (trīs no četrām pelēm) (6.B attēls). Nieru histopatoloģiskais novērtējums neliecināja par būtiskām patoloģiskajām izmaiņām visās grupās, izņemot ar DOX ārstētām pelēm, kurām bija audzējs (6.C attēls), un divas no četrām šīs grupas pelēm uzrāda pilna biezuma kanāliņu reģenerācijas, fibrozes un vieglas intersticiālas zonas. iekaisums, kas skar aptuveni 5 procentus no kopējā audu platības.
2.7. DOX atšķirīgā ietekme uz seruma iekaisuma citokīniem bezaudzēju pelēm, salīdzinot ar audzēju nesošām pelēm
Mēs jau iepriekš ziņojām, ka akūta DOX ievadīšana izraisīja sistēmisku iekaisuma reakciju pieaugušām C57BL / 6N pelēm [11]. Šeit mēs noteicām hroniskas DOX ievadīšanas ietekmi uz iekaisuma marķieru IL-6 un TNF- līmeni serumā pelēm bez audzējiem un pelēm ar audzējiem. Ar fizioloģisko šķīdumu ārstētām pelēm ar audzēju, salīdzinot ar pelēm bez audzējiem, tika novērots izteikts, lai gan statistiski nenozīmīgs seruma IL-6 (7.A attēls) un TNF- (7.B attēls) pieaugums. Svarīgi, ka divvirzienu ANOVA parādīja nozīmīgu mijiedarbību starp DOX ievadīšanu un audzēju uz IL-6 un TNF- līmeni serumā. Patiešām, DOX ievadīšana normalizēja audzēja izraisītu IL-6 augšupregulāciju līdz līdzīgam līmenim kā kontroles bezaudzēju pelēm (7.A attēls).
