ssmuБюллетень сибирской медициныBulletin of Siberian Medicine1682-03631819-3684Siberian State Medical University, the Ministry of Healthcare of the Russian Federation10.20538/1682-0363-2020-2-96-103ssmu-2866Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL PAPERSСостояние антиоксидантной системы в митохондриях клеток кожи при росте экспериментальной меланомы В16/F10 на фоне хронической нейрогенной болиState of the antioxidant system in mitochondria of skin cells during experimental B16/F10 melanoma growth with chronic neurogenic painhttps://orcid.org/0000-0003-3618-6890ФранциянцЕ. М.FrantsiyantsE. M.https://orcid.org/0000-0002-7395-3086НескубинаИ. В.NeskubinaI. V.neskubina.irina@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-4318-7587СуриковаЕ. И.SurikovaE. I.https://orcid.org/0000-0002-9749-2747ТрепитакиЛ. К.TrepitakiL. K.https://orcid.org/0000-0003-2713-8598НемашкаловаЛ. А.NemashkalovaL. A.https://orcid.org/0000-0002-3972-2452КаплиеваИ. В.KaplievaI. V.https://orcid.org/0000-0001-5686-8659ЛесоваяН. С.LesovayaN. S.

мл. науч. сотрудник, лаборатория изучения патогенеза злокачественных опухолей

Россия, 344037, г. Ростов-на-Дону, 14-я линия, 63/8

Ростовский научно-исследовательский онкологический институтРоссияRostov Research Institute of OncologyRussian Federation20201207202019296103Copyright © Франциянц Е.М., Нескубина И.В., Сурикова Е.И., Трепитаки Л.К., Немашкалова Л.А., Каплиева И.В., Лесовая Н.С., 20202020Франциянц Е.М., Нескубина И.В., Сурикова Е.И., Трепитаки Л.К., Немашкалова Л.А., Каплиева И.В., Лесовая Н.С.Frantsiyants E.M., Neskubina I.V., Surikova E.I., Trepitaki L.K., Nemashkalova L.A., Kaplieva I.V., Lesovaya N.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://bulletin.ssmu.ru/jour/article/view/2866

Цель – изучить состояние антиоксидантной системы в митохондриях клеток кожи при росте меланомы В16/F10 у мышей на фоне хронической нейрогенной боли.

Материалы и методы

Материалы и методы. Работа выполнена на самках мышей линии С57ВL/6 (n = 28). Экспериментальные  группы: интактная, контрольная – воспроизведение модели хронической нейрогенной боли, группа сравнения – стандартная подкожная перевивка меланомы В16/F10, основная группа – перевивка меланомы В16/F10 через 3 нед после создания модели хронической нейрогенной боли. Животных на 14-е сут роста меланомы В16/F10 декапитировали, иссекали кожу, выделяли митохондрии. Тест-системой для иммуноферментного анализа определяли уровень восстановленного глутатиона (GSH), окисленного глутатиона (GSSG) (Bio Source, США); глутатионпероксидазы-4 (ГПО-4) (Clod-Clon Corporation, CNDR); глутатионредуктазы (ГР) (Cusabio, CNDR); глутатион-S-трансферазы (ГТ) (Ivvundiagnostik, Германия); глутатионпероксидазы-1 (ГПО-1), супероксиддисмутазы-2 (СОД-2) (Ab Frontier, Южная Корея).

Результаты

Результаты. В митохондриях клеток кожи в контрольной группе установлено повышение содержания GSH в 1,3 раза; ГПО-1 – 2,9; ГПО-4 – 1,9; ГР – 2,8; СОД-2 в 2,4 раза относительно значений у интактных животных. В группе сравнения обнаружили принципиально противоположные изменения: снижение содержания ГПО-1 в 1,9 раза; ГПО-4 – 3,7; ГР – 3,9; СОД-2 в 3,8 раза и повышение уровня GSSG в 1,36 раза по сравнению со значениями у интактных животных. При росте меланомы на фоне хронической нейрогенной боли отмечено увеличение уровня GSH в 1,5 раза; ГПО-1 – 3,6; ГТ – 1,28; ГПО-4 – 1,6 и СОД-2 в 1,8 раза по сравнению со значениями в интактной группе животных.

Заключение

Заключение. При росте меланомы В16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли происходит перестройка  антиоксидантной системы митохондрий клеток кожи в сторону реализации «восстановительного стресса» под воздействием хронической боли, что может оказывать влияние на рост и развитие экспериментальной  меланомы.

Aim

Aim. To study the state of the antioxidant system in mitochondria of skin cells during B16/F10 melanoma growth in mice with chronic neurogenic pain.

Materials and methods

Materials and methods. The study included female С57ВL/6 mice (n = 28). Experimental groups included an intact group, a control group – chronic neurogenic pain model, a comparison group – standard subcutaneous transplantation of В16/F10 melanoma, and a main group – transplantation of  В16/F10 melanoma 3 weeks after creation of a model of chronic neurogenic pain. Animals were decapitated on day 14 of the В16/F10 melanoma growth, the skin was excised and mitochondria were isolated. Standard ELISA test systems were used to determine the levels of reduced glutathione (GSH) and oxidized glutathione (GSSG) (Bio Source, USA); glutathione peroxidase-4 (GPx 4) (Clod-Clon Corporation, CNDR); glutathione reductase (GR) (Cusabio, CNDR); glutathione S-transferase (G-S-T) (Ivvundiagnostik, Germany); glutathione peroxidase-1 (GPx 1), and superoxide dismutase-2 (SOD-2) (Ab Frontier, South Korea).

Results

Results. Mitochondria of skin cells in controls showed an increase in the levels of GSH by 1.3 times, GPx 1 – by 2.9 times, GPx 4 – by 1.9 times, GR – by 2.8 times, and SOD-2 – by 2.4 times, compared to intact animals. Changes in the comparison group were opposite: GPx 1 decreased by 1.9 times, GPx 4 – by 3.7 times, GR – by 3.9 times, SOD-2 – by 3.8 times, and GSSG rose by 1.36 times compared to intact animals. The growth of melanoma with chronic neurogenic pain caused an increase in the levels of GSH by 1.5 times, GPx 1 – by 3.6 times, G-S-T – by 1.28 times, GPx 4 – by 1.6 times, and SOD-2 – by 1.8 times, compared to intact animals.

Conclusions

Conclusions. The growth of В16/F10 melanoma together with chronic neurogenic pain restructures the antioxidant system of skin mitochondria towards generation of reductive stress under the influence of chronic pain, which can affect the growth and development of experimental melanoma.

экспериментальная меланома В16/F10хроническая нейрогенная болькожаантиоксидантная системамитохондрииexperimental В16/F10 melanomachronic neurogenic painskinantioxidant systemmitochondriaReferencesЖуковец А.Г. Современные принципы и перспективы лечения меланомы кожи. Онкологический журнал. 2015; 9 (4): 69–76.Curtin J.A., Fridlyand J., Kageshita T., Patel H.N., Busam K.J., Kutzner H., Cho K.H., Aiba S., Bröcker E.B., LeBoit P.E., Pinkel D., Bastian B.C. Distinct sets of genetic alterations in melanoma. N. Engl. J. Med. 2005; 353 (20): 2135–2147. DOI: 10.1056/NEJMoa050092.Curtin J.A., Fridlyand J., Kageshita T., Patel H.N., Busam K.J., Kutzner H., Cho K.H., Aiba S., Bröcker E.B., LeBoit P.E., Pinkel D., Bastian B.C. Distinct sets of genetic alterations in melanoma. N. Engl. J. Med. 2005; 353 (20): 2135–2147. DOI: 10.1056/NEJMoa050092.Ahn C.S., Metallo C.M. Mitochondria as biosynthetic factories for cancer proliferation. Cancer Metab. 2015; 3 (1): 1–10. DOI: 10.1186/s40170-015-0128-2.Пирузян Л.А. О возможности создания новых лечебных технологий. Нейрохимия. 2010; 27 (2): 109–129.Leppert W., Zajaczkowska R., Wordliczek J., Dobrogowski J., Woron J., Krzakowski M. Pathophysiology and clinical characteristics of pain in most common locations in cancer patients. J. Physiology and Pharmacology. 2016; 67 (6): 787–799.Ahn C.S., Metallo C.M. Mitochondria as biosynthetic factories for cancer proliferation. Cancer Metab. 2015; 3 (1): 1–10. DOI: 10.1186/s40170-015-0128-2.Takebe G., Yarimizu J., Saito Y., Hayashi T., Nakamura H., Yodoi J., Nagasawa S., Takahashi K. A comparative study on the hydroperoxide and thiol specificity of the glutathione peroxidase family and selenoprotein P. The Journal of Biological Chemistry. 2002; 277 (43): 41254–41258. DOI: 10.1074/jbc.M202773200.Древин В.Е., Савина Е.Г., Надежкина Е.Ю., Савин Г.А. Кожная экскреция азотистых веществ. Волгоград: Волгоградский ГАУ, 2014: 108.Rajasekaran N.S., Connell P., Christians E.S., Yan L.J., Taylor R.P., Orosz A., Zhang X.Q., Stevenson T.J., Peshock R.M., Leopold J.A., Barry W.H., Loscalzo J., Odelberg S.J., Benjamin I.J. Human alphaB-crystallin mutation causes oxido- reductive stress and protein aggregation cardiomyopathy in mice. Cell. 2007; 130 (3): 427–439. DOI: 10.1016/j.cell.2007.06.044.Leppert W., Zajaczkowska R., Wordliczek J., Dobrogowski J., Woron J., Krzakowski M. Pathophysiology and clinical characteristics of pain in most common locations in cancer patients. J. Physiology and Pharmacology. 2016; 67 (6): 787–799.Rajasekaran N.S., Connell P., Christians E.S., Yan L.J., Taylor R.P., Orosz A., Zhang X.Q., Stevenson T.J., Peshock R.M., Leopold J.A., Barry W.H., Loscalzo J., Odelberg S.J., Benjamin I.J. Human alphaB-crystallin mutation causes oxido- reductive stress and protein aggregation cardiomyopathy in mice. Cell. 2007; 130 (3): 427–439. DOI: 10.1016/j.cell.2007.06.044.Кит О.И., Франциянц Е.М., Котиева И.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Бандовкина В.А., Розенко Л.Я., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А. Некоторые механизмы повышения злокачественности меланомы на фоне хронической боли у самок мышей. Российский журнал боли. 2017; 2 (53): 14–20.Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E., Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (7): 1957–1997. DOI: 10.1089/ars.2010.3586.Котиева И.М. Особенности моноаминового обмена в болевых и противоболевых структурах мозга в динамике хронической боли. Дисс. … канд. мед. наук. Ростов н/Д, 1999: 169.Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E., Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (7): 1957–1997. DOI: 10.1089/ars.2010.3586.Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: Современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011; 26 (1–1): 22–28.Kim J.W., Gao P., Dang C.V. Effects of hypoxia on tumor metabolism. Cancer Metastasis Rev. 2007; 26 (2): 291–298. DOI: 10.1007/s10555-007-9060-4.Takebe G., Yarimizu J., Saito Y., Hayashi T., Nakamura H., Yodoi J., Nagasawa S., Takahashi K. A comparative study on the hydroperoxide and thiol specificity of the glutathione peroxidase family and selenoprotein P. The Journal of Biological Chemistry. 2002; 277 (43): 41254–41258. DOI: 10.1074/jbc.M202773200.Kim J.W., Gao P., Dang C.V. Effects of hypoxia on tumor metabolism. Cancer Metastasis Rev. 2007; 26 (2): 291–298. DOI: 10.1007/s10555-007-9060-4.Лю Б.Н. Старение, возрастные патологии и канцерогенез (кислородно-перекисная концепция). Алмааты: КазНТУ, 2003: 706.Nyengaard J.R., Ido Y., Kilo C., Williamson J.R. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy. Diabetes. 2004; 53 (11): 2931–2938. DOI: 10.2337/diabetes.53.11.2931.Rajasekaran N.S., Connell P., Christians E.S., Yan L.J., Taylor R.P., Orosz A., Zhang X.Q., Stevenson T.J., Peshock R.M., Leopold J.A., Barry W.H., Loscalzo J., Odelberg S.J., Benjamin I.J. Human alphaB-crystallin mutation causes oxido- reductive stress and protein aggregation cardiomyopathy in mice. Cell. 2007; 130 (3): 427–439. DOI: 10.1016/j.cell.2007.06.044.Nyengaard J.R., Ido Y., Kilo C., Williamson J.R. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy. Diabetes. 2004; 53 (11): 2931–2938. DOI: 10.2337/diabetes.53.11.2931.Lubos E., Loscalzo J., Handy D.E., Glutathione peroxidase-1 in health and disease: from molecular mechanisms to therapeutic opportunities. Antioxid Redox Signal. 2011; 15 (7): 1957–1997. DOI: 10.1089/ars.2010.3586.Tilton R.G. Diabetic vascular dysfunction: links to glucose-induced reductive stress and VEGF. Microsc. Res. Tech. 2002; 57 (5): 390–407. DOI: 10.1002/jemt.10092.Kim J.W., Gao P., Dang C.V. Effects of hypoxia on tumor metabolism. Cancer Metastasis Rev. 2007; 26 (2): 291–298. DOI: 10.1007/s10555-007-9060-4.Tilton R.G. Diabetic vascular dysfunction: links to glucose-induced reductive stress and VEGF. Microsc. Res. Tech. 2002; 57 (5): 390–407. DOI: 10.1002/jemt.10092.Nyengaard J.R., Ido Y., Kilo C., Williamson J.R. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy. Diabetes. 2004; 53 (11): 2931–2938. DOI: 10.2337/diabetes.53.11.2931.Nyengaard J.R., Ido Y., Kilo C., Williamson J.R. Interactions between hyperglycemia and hypoxia: implications for diabetic retinopathy. Diabetes. 2004; 53 (11): 2931–2938. DOI: 10.2337/diabetes.53.11.2931.Tilton R.G. Diabetic vascular dysfunction: links to glucose-induced reductive stress and VEGF. Microsc. Res. Tech. 2002; 57 (5): 390–407. DOI: 10.1002/jemt.10092.Tilton R.G. Diabetic vascular dysfunction: links to glucose-induced reductive stress and VEGF. Microsc. Res. Tech. 2002; 57 (5): 390–407. DOI: 10.1002/jemt.10092.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.