РАДИАЦИЯ И РИСК
Бюллетень Национального радиационно-эпидемиологического регистра
c 1992 года

Действие гамма-излучения и сканирующего пучка протонов на морфофункциональные характеристики саркомы М-1 крыс

DOI: 10.21870/0131-3878-2020-29-2-101-114

Южаков В.В., Корчагина К.С., Фомина Н.К., Корякин С.Н., Соловьев А.Н., Ингель И.Э., Корецкая А.Е., Севанькаева Л.Е., Яковлева Н.Д., Цыганова М.Г.

«Радиация и риск». 2020. Том 29. № 2, с.101-114

Сведения об авторах

Южаков В.В. – зав. лаб., к.м.н. Контакты: 249035, Калужская обл., Обнинск, ул. Королёва, 4. Тел.: +7 (903) 635-79-71; e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра. .
Корчагина К.С. – научн. сотр.
Фомина Н.К. – ст. научн. сотр., к.б.н.
Корякин С.Н. – зав. отд., к.б.н.
Соловьев А.Н. – зав. лаб., к.ф.-м.н.
Ингель И.Э. – ст. научн. сотр., к.б.н.
Корецкая А.Е. – мл. научн. сотр.
Севанькаева Л.Е. – ст. научн. сотр.
Яковлева Н.Д. – вед. научн. сотр., к.б.н.
Цыганова М.Г. – научн. сотр. МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России.

МРНЦ им. А.Ф. Цыба – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, Обнинск

Аннотация

Протонная терапия (ПТ) считается одним из наиболее эффективных методов лучевого поражения опухолей, расположенных близко к критическим органам. В настоящее время физические свойства протонных пучков относительно хорошо изучены, однако всё ещё остаются вопросы относительно их биологической эффективности. Успех радиотерапии злокачественных новообразований во многом зависит от чувствительности неопластических клеток к действию ионизирующих излучений. Одним из молекулярно-биологических маркеров, позволяющих предсказывать радиочувствительность опухолей, прогнозировать развитие и исход заболевания является продукт экспрессии мутантного гена-онкосупрессора р53 (mtор53). Более чем у 50% онкологических больных в неоплазиях обнаруживается mtор53.Тем не менее, сведения о его вовлечении в чувствительность опухолей к ПТ практически отсутствуют. В данной работе изучали эффективность воздействия гамма-квантов 60Co и сканирующего пучка протонов на морфофункциональные характеристики положительной по mt р53 саркоме М-1. Методы исследования включали иммуногистохимическое окрашивание на онкопротеин p53, ядерный антиген пролиферирующих клеток (PCNA) и маркер эндотелия – CD31, а также определение индексов патологических митозов и апоптоза опухолевых клеток. Согласно полученным результатам, противоопухолевая эффективность гамма- и протонного излучений определяется разным уровнем снижения репопуляционной активности неопластических клеток, индукции патологических митозов и апоптоза. Расчётные значения относительной биологической эффективности (ОБЭ) протонов по снижению PCNA-положительной фракции опухолевых клеток, увеличению содержания патологических митозов и индуцированному апоптозу составили 1,3; 1,4 и 1,6 соответственно.

Ключевые слова
гамма-излучение, протоны, ОБЭ, противоопухолевая эффективность, саркома М-1, мутантный ген р53, патологические митозы, апоптоз, ангиогенез, иммуногистохимия, PCNA, CD31.

Список цитируемой литературы

1. Mohan R., Grosshans D. Proton therapy – present and future //Adv. Drug Deliv. Rev. 2017. V. 109. P. 26-44.

2. Воробьев Н.А., Михайлов А.В., Смирнова Е.В., Гуцало Ю.В., Мартынова Н.И. Возможности протонной терапии. Клинические аспекты //Русский медицинский журнал. 2017. № 16. С. 1175-1180.

3. Забелин М.В., Климанов В.А., Галяутдинова Ж.Ж., Самойлов А.С., Лебедев А.О., Шелухина Е.В. Протонная лучевая терапия: возможности клинического применения и перспективы исследования //Исследования и практика в медицине. 2018. Т. 5, № 1. С. 82-95.

4. Бушманов А.Ю., Шейно И.Н., Липенгольц А.А., Соловьев А.Н., Корякин С.Н. Перспективы применения комбинированных технологий в протонной терапии злокачественных новообразований //Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64, № 3. С. 11-18.

5. Wedenberg M., Lind B.K., Hårdemark B. A model for the relative biological effectiveness of protons: the tissue specific parameter / of photons is a predictor for the sensitivity to LET changes //Acta Oncol. 2013. V. 52, N 3. P. 580-588.

6. Paganetti H. Relative biological effectiveness (RBE) values for proton beam therapy. Variations as a function of biological endpoint, dose, and linear energy transfer //Phys. Med. Biol. 2014. V. 59, N 22. P. R419-R472.

7. Tommasino F., Durante M. Proton radiobiology //Cancers (Basel). 2015. V. 7, N 1. P. 353-381.

8. Иванов А.А., Бычкова Т.М., Никитенко О.В., Ушаков И.Б. Радиобиологические эффекты протонов //Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2019. Т. 64, № 3. С. 19-31.

9. Baskar R., Dai J., Wenlong N., Yeo R., Yeoh K.W. Biological response of cancer cells to radiation treatment //Front. Mol. Biosci. 2014. V. 1, N 24. P. 1-9. DOI: 10.3389/fmolb.2014.00024.

10. Kim B.M., Hong Y., Lee S., Liu P., Lim J.H., Lee Y.H., Lee T.H., Chang K.T., Hong Y. Therapeutic implications for overcoming radiation resistance in cancer therapy //Int. J. Mol. Sci. 2015. V. 16, N 11. P. 26880-26913.

11. Maier P., Hartmann L., Wenz F., Herskind C. Cellular pathways in response to ionizing radiation and their targetability for tumor radiosensitization //Int. J. Mol. Sci. 2016. V. 17, N 1. P. 102. DOI: 10.3390/ijms17010102.

12. Южаков В.В., Севанькаева Л.Е., Ульяненко С.Е., Яковлева Н.Д., Кузнецова М.Н., Цыганова М.Г., Фомина Н.К., Ингель И.Э., Лычагин А.А. Эффективность фракционированного воздействия гамма-излучения и быстрых нейтронов на саркому М-1 //Радиационная биология. Радиоэкология. 2013. Т. 53, № 3. С. 267-279.

13. Южаков В.В., Романко Ю.С., Каплан М.А., Галкин В.Н., Мажуга А.Г., Грин М.А., Бурмистрова Н.В., Фомина Н.К., Бандурко Л.Н., Севанькаева Л.Е., Яковлева Н.Д., Ингель И.Э., Мозеров С.А., Старовойтова А.В. Действие фотодинамической терапии с производным бактериохлорофилла а на рост и функциональную морфологию саркомы М-1 крыс //Альманах клинической медицины. 2017. Т. 45, № 4. С. 333-347.

14. Севанькаева Л.Е., Южаков В.В., Коноплянников А.Г., Романко Ю.С., Бандурко Л.Н., Фомина Н.К., Ингель И.Э., Коноплянников М.А., Яковлева Н.Д., Цыганова М.Г. Радиосенсибилизирующее действие мезенхимальных стволовых клеток человека при локальном воздействии гамма-излучения на саркому М-1 крыс //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 3. С. 100-115.

15. Baskar R., Lee K.A., Yeo R., Yeoh K.W. Cancer and radiation therapy: current advances and future directions //Int. J. Med. Sci. 2012. V. 9, N 3. P. 193-199.

16. Vitale I., Galluzzi L., Castedo M., Kroemer G. Mitotic catastrophe: a mechanism for avoiding genomic instability //Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2011. V. 12, N 6. P. 385-392.

17. Di Pietro C., Piro S., Tabbì G., Ragusa M., Di Pietro V., Zimmitti V., Cuda F., Anello M., Consoli U., Salinaro E.T., Caruso M., Vancheri C., Crimi N., Sabini M.G., Cirrone G.A., Raffaele .L, Privitera G., Pulvirenti A., Giugno R., Ferro A., Cuttone G., Lo Nigro S., Purrello R., Purrello F., Purrello M. Cellular and molecular effects of protons: apoptosis induction and potential implications for cancer therapy //Apoptosis. 2006. V. 11, N 1. P. 57-66.

18. Ristic-Fira A.M., Todorovic D.V., Koricanac L.B., Petrovic I.M., Valastro L.M., Cirrone P.G., Raffaele L., Cuttone G. Response of a human melanoma cell line to low and high ionizing radiation //Ann. N.Y. Acad. Sci. 2007. V. 1095. P. 165-174.

19. Lee K.B., Lee J.S., Park J.W., Huh T.L., Lee Y.M. Low energy proton beam induces tumor cell apoptosis through reactive oxygen species and activation of caspases //Exp. Mol. Med. 2008. V. 40, N 1. P. 118-129.

20. Gerelchuluun A., Hong Z., Sun L., Suzuki K., Terunuma T., Yasuoka K., Sakae T., Moritake T., Tsuboi K. Induction of in situ DNA double-strand breaks and apoptosis by 200 MeV protons and 10 MV X-rays in human tumour cell lines //Int. J. Radiat. Biol. 2011. V. 87, N 1. P. 57-70.

21. Mitteer R.A., Wang Y., Shah J., Gordon S., Fager M., Butter P.-P., Jun Kim H., Guardiola-Salmeron C., Carabe-Fernandez A., Fan Y. Proton beam radiation induces DNA damage and cell apoptosis in glioma stem cells through reactive oxygen species //Sci. Rep. 2015. V. 5. P. 13961-13973.

22. Lühr A., von Neubeck C., Pawelke J., Seidlitz A., Peitzsch C., Bentzen S.M., Bortfeld T., Debus J., Deutsch E., Langendijkm J.A., Loeffler J.S., Mohan R., Scholz M., Sørensen B.S., Weber D.C., Baumann M., Krause M. “Radiobiology of Proton Therapy”: results of an international expert workshop //Radiother. Oncol. 2018. V. 128, N 1. P. 56-67.

23. Каприн А.Д., Галкин В.Н.,, Жаворонков Л.П., Иванов В.К., Иванов С.А., Романко Ю.С. Синтез фундаментальных и прикладных исследований – основа обеспечения высокого уровня научных результатов и внедрения их в медицинскую практику //Радиация и риск. 2017. Т. 26, № 2. С. 26-40.

24. Каприн А.Д., Мардынский Ю.С., Смирнов В.П., Иванов С.А., Костин А.А., Полихов С.А., Решетов И.В., Фатьянова А.С., Денисенко М.В., Эпатова Т.В., Коренев С.В., Терещенко А.В., Филоненко Е.В., Гафаров М.М., Романко Ю.С. К истории развития лучевой терапии (часть I) //Biomedical Photonics. 2019. Т. 8, № 1. С. 52-62. [Электронный ресурс]. URL: https://doi.org/10.24931/2413-9432-2019-8-1-52-62 (дата обращения 22.01.2020).

25. Каприн А.Д., Смирнов В.П., Иванов С.А., Полихов С.А., Решетов И.В., Фатьянова А.С., Бабаева Ю.В., Денисенко М.В., Семенова Н.М., Коренев С.В., Терещенко А.В., Филоненко Е.В., Южаков В.В., Корякин С.Н., Сухова Т.Е., Гафаров М.М., Огданская К.В., Романко Ю.С. К 115-летию отечественной радиологии. История развития лучевой терапии: лучевая диагностика в МРНЦ им. А.Ф. Цыба //Biomedical Photonics. 2019. Т. 8, № 2. С. 47-50.

Полная версия статьи