ІНІЦІАЦІЯ АПОПТОЗУ В СИСТЕМІ IN VITRO ЯК НАСЛІДОК ПОЄДНАНОЇ ДІЇ ЛАЗЕРНОГО ОПРОМІНЕННЯ І ДОКСОРУБІЦИНУ
DOI:
https://doi.org/10.32471/oncology.2663-7928.t-24-3-2022-g.10669Ключові слова:
апоптоз, доксорубіцин, молекулярні маркери, проліферативна активність, рак молочної залози, фотобіомодуляціяАнотація
Лазерне випромінювання може бути ефективним у лікуванні пацієнтів зі злоякісними новоутвореннями, а також гармонійно поєднуватися з іншими методами терапії. Тому вивчення різних сценаріїв поєднання впливу лазерного опромінення та хіміотерапевтичних препаратів є на сьогодні актуальним та перспективним напрямом експериментальної онкології. Мета: оцінити в системі in vitro ефективність поєднаної дії лазерного випромінювання низької енергії і доксорубіцину (DOX) щодо експресії молекулярних маркерів апоптозу та проліферативної активності у клітинах раку молочної залози (РМЗ) людини. Об’єкт і методи: дослідження проведено на двох культурах клітин РМЗ людини з різною чутливістю до цитостатиків: MCF-7 — чутливій та MCF-7DOX — резистентній до DOX. Залежно від комбінаторики чинників з урахуванням характеристик опромінення, використаних доз DOX та схем їх застосування виготовлені цитологічні препарати пухлинних клітин розподілено на 18 груп: контроль, фотобіомодуляція (ФБМ) 660 нм, ФБМ 810 нм, DOX 2,0 мкг/мл, DOX 0,5 мкг/мл, ФБМ 660 нм + DOX 2,0 мкг/мл, ФБМ 660 нм + DOX 0,5 мкг/мл, ФБМ 810 нм + DOX 2,0 мкг/мл, ФБМ 810 нм + DOX 0,5 мкг/мл. Експресію молекулярних маркерів апоптозу та проліферативної активності досліджували імуноцитохімічним методом із застосуванням відповідних моноклональних антитіл. Результати: у клітинах чутливої до DOX лінії MCF-7 за умови поєднаного впливу DOX та лазерів спостерігалося суттєве підвищення експресії маркерів p53 та Bax, а також зниження активності Ki-67. Антипроліферативний вплив був більш вираженим у разі застосування інфрачервоного лазера (810 нм) за концентрації DOX 2,0 мкг/мл. У клітинах резистентної лінії MCF-7/DOX поєднання дії хіміопрепарату у відносно низькій концентрації (0,5 мкг/мл) та лазерного опромінення при ФБМ (810 нм) призвело до суттєвого підвищення експресії маркерів Bax та p53 до рівня 70,1 ± 3,6 та 77,2 ± 5,2 балів H-Score відповідно, що вдвічі перевищує контрольні показники. Рівень експресії Ki-67 після впливу лазера (ФБМ 660 нм і 810 нм) та хіміотерапевтичного агента знизився, особливо помітно за застосування концентрації DOX 2,0 мкг/мл. Висновки: результати дослідження дозволяють розглядати застосування DOX у поєднанні з ФБМ як перспективну методику терапевтичної дії на пухлинні клітини з метою ініціації в них процесів апоптозу.
Посилання
Chekhun VF, Lukianova NY, Chekhun SV,et al. Association of cd44+cd24-/low with markers of aggressiveness and plasticity of cell lines and tumors of patients with breast cancer. Experimental Oncol 2017; 39 (3): 203–11.
Grybach SM, Polishchuk LZ, Chekhun VF. Analysis of the survival of patients with breast cancer depending on age, molecular subtype of tumor and metabolic syndrome. Exp Oncol 2018; 40 (3): 243–8.
Chekhun VF, BorikunTV, Bazas VМ, et al. Association of circulating Mir-21, -205, and -182 with response of luminal breast cancers to neoadjuvant FAC and AC treatment. Exp Oncol 2020; 42 (3): 162–6.
Chekhun VF, Zhylchuk VE, Lukyanova NY, et al. Expression of drug resistance proteins in triple-receptor-negative tumors as the basis of individualized therapy of the breast cancer patients. Exp Oncol 2009; 31 (2): 123–4.
Moo TA, Sanford R, Dang C, et al. Overview of breast cancer therapy. PET Clin 2018; 13 (3): 339–54. doi: 10.1016/j.cpet.2018.02.006.
Zarcos-Pedrinaci I, Redondo M, Louro J, et al. Impact of adjuvant chemotherapy on the survival of patients with breast cancer diagnosed by screening. Cancer Med 2019; 8 (15): 6662–70. doi: 10.1002/cam4.2488.
Cheung KL. Treatment strategies and survival outcomes in breast cancer. Cancers (Basel) 2020; 12 (3): 735. https://www.mdpi.com/2072–6694/12/3/735/htm.
Haidinger R, Bauerfeind I. Long-term side effects of ad juvant therapy in primary breast cancer patients: results of a web based survey. Breast Care (Basel) 2019; 14 (2): 111–16. doi: 10.1159/000497233. Epub 2019 Feb 15.
Kong CY, Guo Z, Song P, et al. Underlying the mechanisms of doxorubicin-induced acute cardiotoxicity: oxidative stress and cell death. Int J Biol Sci 2022; 18 (2): 760–70. doi: 10.7150/ijbs.65258.
Yousefian M, Hosseinzadeh H, Hayes AW, et al. The protective effect of natural compounds on doxorubicin-induced cardiotoxicity via nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase inhibition. J Pharm Pharmacol 2022; 74 (3): 351–59. doi: 10.1093/jpp/rgab109. PMID: 34562089.
Allison RR, Bagnato VS, Sibata CH. Future of oncologic photodynamic therapy. Future Oncol 2010; 6 (6): 929–40. doi: 10.2217/fon.10.51.
Lanzafame RJ. Photobiomodulation: an enlightened path emerges. Photomed Laser Surg 2013; 31 (7): 299–300. doi: 10.1089/pho.2013.9875.
Hasan T, Ortel B, Solban N, Pogue B. Photodynamic therapy of cancer. Cancer Med 2003: 7: 537–48.
de Freitas LF, Hamblin MR. Proposed mechanisms of photobiomodulation or low-level light therapy. IEEE J Sel Top Quantum Electron 2016; 22 (3): 7000417. doi: 10.1109/JSTQE.2016.2561201.
Alothman SJ, Kang K, Liu X, et al. Characterization of transcriptome diversity and in vitro behavior of primary human high-risk breast cells. Sci Rep 2022; 12 (1): 6159. doi: 10.1038/s41598-022-10246-4.
Lukyanova NY, Kulik GI, Yurchenko OV, et al. Expression of p53 and Bcl-2 Proteins in Epithelial Ovarian Carcinoma With Different Grade of Differentiation. Exp Oncol 2000; 22 (1-2): 91–3.
Zhan Y, Guan X, Zhang Y, et al. Identification of an immune-related gene pair signature in breast cancer. Transl Cancer Res 2022; 11 (6): 1523–33. doi: 10.21037/tcr-21-2309.
Li X, Niu Z, Sun C, et al. Regulation of P53 signaling in breast cancer by the E3 ubiquitin ligase RNF187. Cell Death Dis 2022; 13 (2): 149. doi: 10.1038/s41419-022-04604-3.
Butera G, Manfredi M, Fiore A, et al. Tumor suppressor role of wild-type p53-dependent secretome and its proteomic identification in PDAC. Biomolecules 2022; 12 (2): 305. doi: 10.3390/biom12020305.
Phan TTT, Lin YC, Chou YT, et al. Tumor suppressor p53 restrains cancer cell dissemination by modulating mitochondrial dynamics. Oncogenesis 2022; 11 (1): 26. doi: 10.1038/s41389-022-00401-x.
Mohd Faheem M, Bhagat M, Sharma P, Anand R. Induction of p53 mediated mitochondrial apoptosis and cell cycle arrest in human breast cancer cells by plant mediated synthesis of silver nanoparticles from Bergenia ligulata (Whole plant). Int J Pharm 2022; 619: 121710. doi: 10.1016/j.ijpharm.2022.121710.
Young A, Bu W, Jiang W, et al. Targeting the pro-survival protein BCL-2 to prevent breast cancer. Cancer Prev Res (Phila) 2022; 15 (1): 3–10. doi: 10.1158/1940-6207.CAPR-21-0031.
Kawiak A, Kostecka A. Regulation of Bcl-2 family proteins in estrogen receptor-positive breast cancer and their implications in endocrine therapy. Cancers (Basel) 2022; 14 (2): 279. doi: 10.3390/cancers14020279.
Zhang G, Xu Z, Yu M, Gao H. Bcl-2 interacting protein 3 (BNIP3) promotes tumor growth in breast cancer under hypoxic conditions through an autophagy-dependent pathway. Bioengineered 2022; 13 (3): 6280–92. doi: 10.1080/21655979.2022.2036399.
Valentini E, D’Aguanno S, Di Martile M, et al. Targeting the anti-apoptotic Bcl-2 family proteins: machine learning virtual screening and biological evaluation of new small molecules. Theranostics 2022; 12 (5): 2427–44. doi: 10.7150/thno.64233.
Tzifi F, Economopoulou C, Gourgiotis D, et al. The Role of BCL2 family of apoptosis regulator proteins in acute and chronic leukemias. Adv Hematol 2012; 2012: 524308. doi: 10.1155/2012/524308.
Hardwick JM, Soane L. Multiple functions of BCL-2 family proteins. Cold Spring Harb Perspect Biol 2013; 5 (2): a008722. doi: 10.1101/cshperspect.a008722.
Alam M, Alam S, Shamsi A, et al. Bax/Bcl-2 cascade is regulated by the egfr pathway: therapeutic targeting of non-small cell lung cancer. Front Oncol 2022; 12: 869672. doi: 10.3389/fonc.2022.869672.
Zou R, Zhao W, Xiao S, Lu Y. A signature of three apoptosis-related genes predicts overall survival in breast cancer. Front Surg 2022; 9: 863035. doi: 10.3389/fsurg.2022.863035.
Sharifi S, Barar J, Hejazi MS, Samadi N. Roles of the Bcl-2/Bax ratio, caspase-8 and 9 in resistance of breast cancer cells to paclitaxel. Asian Pac J Cancer Prev 2014; 15 (20): 8617–22. doi: 10.7314/apjcp.2014.15.20.8617.
Kreipe H, Harbeck N, Christgen M. Clinical validity and clinical utility of Ki67 in early breast cancer. Ther Adv Med Oncol 2022; 14: 17588359221122725. doi: 10.1177/17588359221122725.
Zhang L, Du Z, He L, et al. ROS-induced oxidative damage and mitochondrial dysfunction mediated by inhibition of SIRT3 in cultured cochlear cells. Neural Plast 2022; 2022: 5567174. doi:10.1155/2022/5567174
Schartinger VH, Galvan O, Riechelmann H, Dudas J. Differential responses of fibroblasts, non-neoplastic epithelial cells, and oral carcinoma cells to low-level laser therapy. Support Care Cancer 2012; 20: 523–9. doi: 10.1007/s00520-011-1113-0
Ravera S, Bertola N, Pasquale C, et al. 808-nm photobiomodulation affects the viability of a head and neck squamous carcinoma cellular model, acting on energy metabolism and oxidative stress production. Biomedicines 2021; 9 (11): 1717. doi:10.3390/biomedicines9111717
Hamblin MR. Mechanisms and mitochondrial redox signaling in photobiomodulation. Photochem Photobiol 2018; 94 (2): 199–212. doi:10.1111/php.12864
Somu P, Mohanty S, Paul S. () A detailed overview of ROS-modulating approaches in cancer treatment. In: Chakraborti S. (eds) Handbook of Oxidative Stress in Cancer: Therapeutic Aspects. Springer, Singapore 2022. https://doi.org/10.1007/978-981-16-1247-3_213-1
Pilco-Ferreto N, Calaf GM. Influence of doxorubicin on apoptosis and oxidative stress in breast cancer cell lines. Int J Oncol 2016; 49 (2): 753–62. doi: 10.3892/ijo.2016.3558.
