Study of Radiosensitising Properties of Lithium Ascorbate under Neutron Irradiation in Tumour Growth Models

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Аннотация

Background: Radiosensitivity of tumour cells is a serious problem in the treatment of oncological diseases, which, along with the dama- ging effect of irradiation on healthy tissues, significantly limit the possibilities of radiation therapy; therefore, an important task of modern oncopharmacology is the search and study of new radiosensitizing compounds. The main objective of this study was to investigate the radiosensitising effect of lithium ascorbate in vitro and in vivo under neutron radiation exposure.

Material and methods: Evaluation of biological effect in vitro was performed on cell culture of tumour line HCT-116 (human colorectal cancer). To develop a model of tumour growth in vivo, SPF-nude immunodeficient mice (line Nu/j) were used. In vivo xenografts were formed by subcutaneous injection of cell suspension of HCT-116 cell line at a concentration of 2 million cells per 100 µl. The drug was administered to animals before irradiation by intraperitoneal injection in physiological solution at the rate of 2.4 mM/kg of animal weight. Neutron irradiation of cells was performed on cyclotron P-7M, by neutron flux with average energy of 7.5 MeV in the range of absorbed doses of 0.5‒1.5 Gy. Local irradiation of mice tumours was performed once at a dose of 1.5 Gy on a cyclotron with the same flux parameters. Cell viability was assessed by MTT test. Tumour growth parameters were assessed by measuring the sizes of xenografts and calculating the average volume, tumour doubling time and animal life span.

Results: Enhancement of cytotoxic effect with combined application of radiation exposure and lithium ascorbate in vitro and in vivo was shown. A dose-dependent decrease in cancer cell viability was found when lithium ascorbate was used at a concentration of 0.1‒0.3 mM in combination with neutron irradiation. It was shown that the average tumour volume decreased by more than 50 % in comparison with the control, the xenografts growth rate slowed down to 72 %, and the median life expectancy of experimental animals increased by 86 % when lithium ascorbate and neutron irradiation were combined. Mechanisms of radiosensitising effect by induction of oxidative stress were proposed.

Conclusion: The use of lithium ascorbate results in a more pronounced therapeutic effect of neutron radiation exposure in cellular and animal models of tumour growth.

Авторлар туралы

E. Plotnikov

National Research Tomsk Polytechnic University; Siberian State Medical University; Mental Health Research Institute of the Tomsk National Research Medical Center

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia; Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

M. Belousov

National Research Tomsk Polytechnic University; Siberian State Medical University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

A. Drozd

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia

K. Brazovsky

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia

M. Larkina

National Research Tomsk Polytechnic University; Siberian State Medical University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

E. Sukhikh

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia

A. Artamonov

Institute of Biomedical Problems

Email: plotnikovev@tpu.ru
Moscow, Russia

I. Lomov

National Research Tomsk Polytechnic University

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia

V. Chernov

National Research Tomsk Polytechnic University; Cancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center

Email: plotnikovev@tpu.ru
Tomsk, Russia; Tomsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Abdel-Wahab M., Gondhowiardjo S.S., Rosa A.A., Lievens Y., El-Haj N., Polo Rubio J.A., Prajogi G.B., Helgadottir H., Zubizarreta E., Meghzifene A., Ashraf V., Hahn S., Williams T., Gospodarowicz M. Global Radiotherapy: Current Status and Future Directions-White Paper. JCO Global Oncology. 2021;7:827–842. doi: 10.1200/GO.21.00029.
  2. Baskar R., Lee K.A., Yeo R. Yeoh K.W. Cancer and Radiation Therapy: Current Advances and Future Directions. Int J Med Sci. 2012;9, No.3:193-9. doi: 10.7150/ijms.3635
  3. Gong L., Zhang Y., Liu C., Zhang M. Han S., Application of Radiosensitizers in Cancer Radiotherapy. Int J Nanomedicine, 2021;16:1083-1102. doi: 10.2147/ijn.s290438.
  4. Liao J.J., Laramore G.E., Rockhill J.K. Neutron Radiotherapy. Encyclopedia of Radiation Oncology. Ed. Brady L.W., Yaeger T.E. Springer, Berlin, Heidelberg, 2013. P. 544–550. doi: 10.1007/978-3-540-85516-3_45.
  5. Старцева Ж.А., Грибова О.В., Великая В.В., Сухих Е.С., Лисин В.А., Новиков В.А. Дистанционная нейтронная терапия в Томске: 40 лет на службе онкологии // Сибирский онкологический журнал. 2024. Т.23, № 1. С. 98–108. [Startseva Zh.A., Gribova O.V., Velikaya V.V., Sukhikh E.S., Lisin V.A., Novikov V.A. Remote Neutron Therapy in Tomsk: 40 Years in the Service of Oncology. Sibirskiy Onkologicheskiy Zhurnal = Siberian Journal of Oncology. 2024;23;1:98–108 (In Russ.)]. doi: 10.21294/1814-4861-2024-23-1-98-108.
  6. Великая В.В., Старцева Ж.А., Лисин В.А., Гольдберг В.Е., Попова Н.О. Адъювантная нейтронная терапия в комплексном лечении больных первично-метастатическим раком молочной железы // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2022. Т. 67. № 5. С. 64-68. [Velikaya V.V., Startseva Zh.A., Lisin V.A., Goldberg V.E., Popova N.O. Adjuvant Neutron Therapy in the Complex Treatment of Patients with Primary Metastatic Breast Cancer. Meditsinskaya Radiologiya i Radiatsionnaya Bezopasnost = Medical Radiology and Radiation Safety. 2022;67;5:64-68 (In Russ.)].
  7. Pfeffer C.M., Singh A.T.K. Apoptosis: A Target for Anticancer Therapy. Int J Mol Sci. 2018;19;2:448. doi: 10.3390/ijms19020448.
  8. Лосенков И.С., Плотников Е.В., Епимахова Е.В. Цитотоксический и прооксидантный эффекты аскорбата лития in vitro // Сибирский вестник психиатрии и наркологии. 2018. Т. 1, № 98. C. 24–29. [Losenkov I.S., Plotnikov E.V., Epimakhova E.V. Cytotoxic and Prooxidant Effect of Lithium Ascorbate in vitro. Sibirskiy Vestnik Psihiatrii i Narkologii = Siberian Herald of Psychiatry and Addiction Psychiatry. 2018;1;98:24–29 (In Russ.)]. doi: 10.26617/1810-3111-2018-1(98)-24-29.
  9. Tretyakova M.S., Drozd A.G., Belousov M., Brazovskiy K.S., Larkina M.S., Krivoshchekov S., Artamonov A.A., Miloichikova I.A., Bezmaga A., Bolshakov A.M., Sukhikh E.S., Plotnikov E. Study of the Radiosensitizing Action of Lithium Ascorbate under Neutron and Photon Irradiation of Tumor Cells. Drug Development & Registration. 2023;12;2:185–189. doi: 10.33380/2305-2066-2023-12-2-185-189.
  10. Chen Q., Espey M.G., Sun A.Y., Pooput C., Kirk K.L., Krishna M.C., Levine M. Pharmacologic Doses of Ascorbate Act as a Prooxidant and Decrease Growth of Aggressive Tumor Xenografts in Mice. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2008;105;32:11105–11109. doi: 10.1073/pnas.0804226105.
  11. Rajput A., Dominguez San Martin I., Rose R., et al. Characterization of HCT116 Human Colon Cancer Cells in an Orthotopic Model. J Surg Res. 2008;147;2:276-281. doi: 10.1016/j.jss.2007.04.021.
  12. Tretayakova M., Brazovskii K., Belousov M., Artamonov A., Stuchebrov S., Gogolev A., Larkina M., Sukhikh E., Plotnikov E. Radiosensitizing Effects of Lithium Ascorbate on Normal and Tumor Lymphoid Cells under X-ray Irradiation. Current Bioactive Compounds. 2023;19;8. doi: 10.2174/1573407219666230503094421.
  13. Maekawa T., Miyake T., Tani M., Uemoto S. Diverse Antitumor Effects of Ascorbic Acid on Cancer Cells and the Tumor Microenvironment. Frontiers in Oncology. 2022;12. doi: 10.3389/fonc.2022.981547.
  14. Jones B. Clinical Radiobiology of Fast Neutron Therapy: What Was Learnt? Front Oncol. 2020;10. doi: 10.3389/fonc.2020.01537.
  15. Baiocco G., Barbieri S., Babini G., Morini J., Alloni D., Friedland W., Kundrát P., Schmitt E., Puchalska M., Sihver L. Ottolenghi A. The Origin of Neutron Biological Effectiveness as a Function of Energy. Scientific Reports. 2016;6;1. doi: 10.1038/srep34033.
  16. Vendrely V., Rivin Del Campo E., Modesto A., Jolnerowski M., Meillan N., Chiavassa S., Serre A.A., Gérard J.P., Créhanges G., Huguet F., et al. Rectal Cancer Radiotherapy. Cancer/Radiothérapie. 2022;26:272–278. doi: 10.1016/j.canrad.2021.11.002.
  17. Patel A.K., Dhanik A., Lim W.K., Adler C., Ni M., Wei Y., Zhong M., Nguyen C., Zhong J., Lu Y.F., Thurston G., Macdonald L., Murphy A., Gurer C., Frleta D. Spontaneous Tumor Regression Mediated by Human T Cells in a Humanized Immune System Mouse Model. Communications biology. 2023;6;1:444. doi: 10.1038/s42003-023-04824-z.
  18. Hong J.M., Kim J.H., Kang J.S., Lee W.J., Hwang Y.I. Vitamin C Is Taken up by Human T Cells Via Sodium-Dependent Vitamin C Transporter 2 (SVCT2) and Exerts Inhibitory Effects on the Activation of These Cells in Vitro. Anat Cell Biol. 2016;49;2:88-98. doi: 10.5115/acb.2016.49.2.88.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».