ІМУНОГІСТОХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ ЕКСПРЕСІЇ КАТЕПСИНУ К ТА ОСТЕОПОНТІНУ КЛІТИННИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ РЕГЕНЕРАТУ В УМОВАХ ВПЛИВУ ПРОТИПУХЛИННИХ ХІМІОПРЕПАРАТІВ

  2. 2021
  3. ІМУНОГІСТОХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ ЕКСПРЕСІЇ КАТЕПСИНУ К ТА ОСТЕОПОНТІНУ КЛІТИННИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ РЕГЕНЕРАТУ В УМОВАХ ВПЛИВУ ПРОТИПУХЛИННИХ ХІМІОПРЕПАРАТІВ
Показати/завантажити

Публікація статті:

«Вісник проблем біології і медицини», 2021 Випуск 2, 160,

Рябенко Т. В., Кореньков О. В., Понирко А. О., Теслик Т. П., Гула В. І.

ІМУНОГІСТОХІМІЧНИЙ АНАЛІЗ ЕКСПРЕСІЇ КАТЕПСИНУ К ТА ОСТЕОПОНТІНУ КЛІТИННИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ КІСТКОВОЇ ТКАНИНИ РЕГЕНЕРАТУ В УМОВАХ ВПЛИВУ ПРОТИПУХЛИННИХ ХІМІОПРЕПАРАТІВ

Про автора:

Рябенко Т. В., Кореньков О. В., Понирко А. О., Теслик Т. П., Гула В. І.

Рубрика:

МОРФОЛОГІЯ

Тип статті:

Наукова стаття

Анотація:

Резюме. У пацієнтів з онкологічними захворюваннями відмічається високий відсоток виникнення переломів кісток, обумовлений розвитком порушень кісткового метаболізму у вигляді метастатичного ураження кісток, остеопорозу та виникнення патологічних переломів. У зв’язку з необхідністю призначення тривалих курсів протипухлинних хіміопрепаратів для лікування раку загоєння переломів у таких пацієнтів часто відбувається на фоні застосування цитотоксичної терапії. Тому метою нашого дослідження було вивчення активності маркерів резорбції та кісткоутворення в ділянці кісткового регенерату в умовах впливу протипухлинних хіміопрепаратів. Дослідження було проведене на лабораторних щурах, яким наносився дірчастий дефект діаметром 2мм в ділянці середньої третини діафізу стегнової кістки. Тварини були поділені на контрольну, а також три експериментальні групи, яким після нанесення травми вводили внутрішньоочеревинно протипухлинні хіміопрепарати: I – доксорубіцин (60мг/м²), II – 5-фторурацил (600мг/м²), III—метотрексат (40мг/м²). Через кожну 21-у добу тваринам експериментальних груп повторювали введення відповідного хіміопрепарату на протязі усього експерименту. На 15-ту, 30-ту, 45-ту, 60-ту добу після травми тварин виводили з експерименту. Застосовуючи імуногістохімічне дослідження визначали експресію катепсину К та остеопонтіну клітинними елементами регенерату. Було встановлено, що протипухлинні хіміопрепарати посилюють експресію катепсину К в ділянці кісткового регенерату: доксорубіцин – на 25,72% (p˂0,005), 5-фторурацилу – на 17,64% (p˂0,005), метотрексат – на 22,76% (p˂0,005) у порівнянні з контрольною групою на 60-ту добу експерименту. Поряд із цим, протипухлинні хіміопрепарати викликали зниження активності остеопонтіну в кістковому регенераті: доксорубіцин – на 20,62% (p˂0,005), 5-фторурацилу – на 18,87% (p˂0,005) та метотрексат – на 21,89% (p˂0,005) у порівнянні з контролем на 60-ту добу після травми. Найбільш виражений негативний вплив на формування кісткової мозолі відмічався при застосуванні метотрексату та доксорубіцину. Призначення протипухлинних хіміопрепаратів призводить до посилення процесів резорбції в кістковому регенераті внаслідок активації остеокластогенезу та зниження функціональної активності остеобластів, що сповільнює мінералізацію в ділянці перелому.

Ключові слова:

кістковий регенерат, катепсин К, остеопонтін, протипухлинні хіміопрепарати.

Список цитованої літератури:

 

  1. Bahney CS, Zondervan RL, Allison P, Theologis A, Ashley JW, Ahn J, et al. Cellular biology of fracture healing. Journal of Orthopaedic Research. 2019;37(1):35-50. doi: https://doi.org/10.1002/jor.24170.
  2. Giannoudis PV, editor. Fracture Reduction and Fixation Techniques. Switzerland: Springer; 2018. Chapter 1, Fracture Healing: Back to Basics and Latest Advances; p. 3-17. doi: https://doi:10.1007/978-3-319-68628-8_1.
  3. Sturgeon KM, Mathis KM, Rogers CJ, Schmitz KH, Waning DL. Cancer and Chemotherapy Induced Musculoskeletal Degradation. JBMR plus. 2019:3(3);e10187. doi: https://doi.org/10.1002/jbm4.10187.
  4. Handforth C, D’Oronzo S, Coleman R, Brown J. Cancer Treatment and Bone Health. Calcif Tissue Int. 2018;102:251-264. doi: https://doi. org/10. 1007/s00223-017-0369-x.
  5. Riabenko TV, Ponyrko AO. Analiz vplyvu zloiakisnykh novoutvoren’ na stan kistkovoi systemy ta poiava dii protypukhlynnykh khimiopreparativ na reheneratsiiu kistkovoi tkanyny (ohliad literatury). Bukovyns’kyi medychnyi visnyk. 2020;24.1(93):242-249. [in Ukrainian].
  6. D’Oronzo S, Stucci S, Tucci M, Silvestris F. Cancer treatment-induced bone loss (CTIBL): Pathogenesis and clinical implications. Cancer Treatment Reviews. 2015;41(9):798-808. doi: https://doi:10.1016/j.ctrv.2015.09.003.
  7. Greenblatt MB, Tsai JN, Wein MN. Bone Turnover Markers in the Diagnosis and Monitoring of Metabolic Bone Disease, Clinical Chemistry. 2017;63(2):464-474. doi: https://doi.org/10.1373/clinchem.2016.259085.
  8. Ferreira A, Alho I, Casimiro S, Costa L. Bone remodeling markers and bone metastases: From cancer research to clinical implications. BoneKEy Reports. 2015;4:668. doi: https://dx.doi.org/ 10.1038 / bonekey.2015.35.
  9. Konukoglu D. Bone markers. Int J Med Biochem. 2019;2(2):65-78. doi: 10.14744/ijmb.2019.60362.
  10. Takito J, Inoue S, Nakamura M. The Sealing Zone in Osteoclasts: A Self-Organized Structure on the Bone. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(4):984. doi: https://doi.org/10.3390/ijms19040984.
  11. Dai R, Wu Z, Chu HY, Lu J, Lyu A, Liu J, et al. Cathepsin K: The action in and beyond bone. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2020;8:433. doi: https://doi.org/10.3389/fcell.2020.00433.
  12. Costa AG, Cusano NE, Silva BC, Cremers S, Bilezikian JP. Cathepsin K: its skeletal actions and role as a therapeutic target in osteoporosis. Nat Rev Rheumato. 2011;17:447-456. doi: https://doi.org/10.1038/nrrheum.2011.77.
  13. Christensen J, Vonwil D, Shastri VP. Non-invasive in vivo imaging and quantification of tumor growth and metastasis in rats using cells expressing far-red fluorescence protein. PloS one. 2015;10(7):e0132725. doi: https: //doi. org/10.1371/journal.pone.0132725.
  14. Drake MT, Clarke BL, Oursler MJ, Khosla S. Cathepsin K inhibitors for osteoporosis: biology, potential clinical utility, and lessons learned. Endocrine reviews. 2017;38(4):325-350. doi: https://doi.org/10.1210/er. 2015-1114.
  15. Okamoto K, Takayanagi H. Osteoimmunology: the conceptual framework unifying the immune and skeletal systems. Physiological reviews. 2017;97(4):1295-1349. doi: https://doi.org/10.1152/physrev.00036.2016.
  16. Ono T, Nakashima T. Recent advances in osteoclast biology. Histochemistry and cell biology. 2018;149(4):325-341. doi: https://doi. org/10.1007/s00418-018-1636-2.
  17. Depalle B, McGilvery CM, Nobakhti S, Aldegaither N, Shefelbine SJ, Porter AE. Osteopontin regulates type I collagen fibril formation in bonetissue. Acta biomaterialia. 2021;120:194-202. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio. 2020.04.040.
  18. Rodriguez DE, Thula-Mata T, Toro EJ, Yeh YW, Holt C, Holliday LS, et al. Multifunctional role of osteopontin in directing intrafibrillar mineralization of collagen and activation of osteoclasts. Acta biomaterialia. 2014;10(1):494-507. doi: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2013.10.010.
  19. Si J, Wang C, Zhang D, Wang B, Hou W, Zhou Y. Osteopontin in bone metabolism and bone diseases. Medical science monitor: international medical journal of experimental and clinical research. 2020;26:e9191591. doi: https://doi.org/10.12659/MSM.919159.
  20. Linder HC, Ek-Rylander B, Krumpel M, Norgard M, Narisawa S, Millan JL, et al. Bone Alkaline Phosphatase and Tartrate-Resistant Acid Phosphatase: Potential Co-regulators of Bone Mineralization. Calcified tissue international. 2017;101(1):92-101. doi: https://doi. org/10.1007/s00223-017-0259-2.
  21. Verhovna Rada Ukrayni. Evropeyska konventsiya pro zahist hrebetnih tvarin, scho vikoristovuyutsya dlya doslidnih ta inshih naukovih tsiley. Strasburg, 18 bereznya 1986 roku: ofltsiyniy pereklad [Internet]. Dostupno: http:zakon.rada.gov.ua/cgi-bin/laws/main.cgi?nreg=994_137. [in Ukrainian].
  22. Verhovna Rada Ukrayni. Zakon Ukrayini № 3447-IV vіd 21.02.2006 «Pro zahist tvarin vid zhorstokogo povodzhennya» [Internet]. 2006. Dostupno: https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/3447-15#Text. [in Ukrainian]
  23. Kukharuk VR. Alhorytmy heneruvannia imunohistokhimichnykh zobrazhen. Ternopil: Zakhidnoukrayinsʹkyy natsionalʹnyy universytet; 2020. 74 s. [in Ukrainian].
  24. Bonnet N, Douni E, Perréard Lopreno G, Besse M, Biver E, Ferrari S. RANKL induced increase in cathepsin K levels restricts cortical expansion in a periostin dependent fashion: a potential new mechanism of bone fragility. Journal of Bone and Mineral Research. 2021;2021:1. doi: https://doi.org/10.1002/jbmr.4307.
  25. Duvall CL, Taylor WR, Weiss D, Wojtowicz AM, Guldberg RE. Impaired Angiogenesis, Early Callus Formation, and Late Stage Remodeling in Fracture Healing of Osteopontin-Deficient Mice. Journal of Bone and Mineral Research. 2006;22(2):286-297. doi: 10.1359/jbmr.061103.
  26. Bailey S, Karsenty G, Gundberg C, Vashishth D. Osteocalcin and osteopontin influence bone morphology and mechanical properties. Ann N Y Acad Sci. 2017;1409(1):79-84. doi: 10.1111/nyas.13470.
  27. Wei R, Wong JPC, Kwok HF. Osteopontin – a promising biomarker for cancer therapy. J Cancer. 2017;8(12):2173-2183. doi: 10.7150/ jca.20480.

 

Публікація статті:

«Вістник проблем біології і медицини» Випуск 2 (160), 2021 рік , 236-241 сторінки, код УДК 616.7-006-092.18-085.277.3

DOI:

10.29254/2077-4214-2021-2-160-236-241

2021 Випуск 2, 160
07.02.2023
Чи була ця стаття корисною?
48
1