Материал и методы

oncotomsk

Сибирский онкологический журнал

Siberian journal of oncology

1814-48612312-3168

Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences

10.21294/1814-4861-2021-20-3-67-75

oncotomsk-1811

Research Article

ЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

LABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIES

ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ НЕЙРОГЕННОЙ БОЛИ НА ДИНАМИКУ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ nO-СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ РОСТА МЕЛАНОМЫ B16/F10 У САМЦОВ МЫШЕЙ

INFLUENCE OF CHRONIC NEUROGENIC PAIN ON THE DYNAMICS OF THE NO-SYSTEM FUNCTIONING DURING MELANOMA B16/F10 GROWTH IN MALE MICE

https://orcid.org/0000-0003-3061-6108

Кит

О. И.

Kit

O. I.

доктор медицинских наук, профессор, член-корреспондент РАН, генеральный директор

SPIN-код: 1728-0329

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

MD, Professor, Corresponding Member of the Russian Academy of Sciences, General Director

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

super.gormon@yandex.ru

https://orcid.org/0000-0003-0252-4708

Котиева

И. М.

Kotieva

I. M.

доктор медицинских наук, научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 3478-5811

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

MD, DSc, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0003-3618-6890

Франциянц

Е. М.

Frantsiyants

E. M.

доктор биологических наук, профессор, заместитель генерального директора по науке, руководитель лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 9427-9928

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

Professor, Deputy General Director for Science, Head of Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4318-7587

Сурикова

Е. И.

Surikova

E. I.

кандидат биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 2401-4115. AuthorID (РИНЦ): 301537

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

PhD, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-3972-2452

Каплиева

И. В.

Kaplieva

I. V.

доктор медицинских наук, заведующая лабораторией изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 5047-1541

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

MD, DSc, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-2302-8271

Бандовкина

В. А.

Bandovkina

V. A.

доктор биологических наук, старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 8806-2641

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

PhD, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-9749-2747

Трепитаки

Л. К.

Trepitaki

L. K.

научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 2052-1248

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

Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-7395-3086

Нескубина

И. В.

Neskubina

I. V.

SPIN-код: 3581-8531

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

PhD, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

https://orcid.org/0000-0002-2674-9832

Погорелова

Ю. А.

Pogorelova

Ju. A.

кандидат биологических, старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей

SPIN-код: 2168-8737

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

PhD, Senior Researcher, Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study

63, 14 Liniya, Rostov-On-Don, 344037, Russia

ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияNational Medical Research Centre for Oncology Russian Federation

2021

28062021

2036775

2021

Кит О.И., Котиева И.М., Франциянц Е.М., Сурикова Е.И., Каплиева И.В., Бандовкина В.А., Трепитаки Л.К., Нескубина И.В., Погорелова Ю.А.

Kit O.I., Kotieva I.M., Frantsiyants E.M., Surikova E.I., Kaplieva I.V., Bandovkina V.A., Trepitaki L.K., Neskubina I.V., Pogorelova J.A.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/1811

В связи с выявлением половых различий в росте меланомы B16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли (ХрБ) и изменением системы проангиогенных факторов роста цель исследования состояла в изучении уровня компонентов nO-системы у самцов мышей в процессе роста перевивной меланомы B16/F10 на фоне ХрБ.

Материал и методы

Материал и методы. В эксперименте использовали 66 самцов мышей линии С57Вl/6. Создавали модель подкожного роста меланомы В16/F10 (в течение 3 нед) на фоне состояния ХрБ (перевязка седалищных нервов). В не пораженной опухолью коже и в ткани меланомы определяли концентрации nOs-2, nOs-3, l-аргинина, цитруллина, общего нитрита, нитротирозина и АДМА методом иФА.

Результаты

Результаты. В коже и в ткани опухоли выявлен значительно повышенный уровень nO-синтаз с 1-й нед роста опухоли на фоне ХрБ, сниженный уровень общего нитрита в коже, разнонаправленная динамика уровня АДМА и аргинина, стабильно повышенный уровень цитруллина в коже и в опухоли в динамике роста опухоли на фоне ХрБ.

Заключение

Заключение. У самцов мышей при росте меланомы В16 на фоне ХрБ уже с 1-й нед выявлено более активное функционирование nO-системы, чем при стандартном росте опухоли, что может обусловливать бóльшую скорость роста меланомы при ХрБ. Отличительной особенностью был значительно более высокий уровень цитруллина в коже и опухоли у самцов, в отличие от меланомы при стандартном росте, что может быть результатом ингибирования синтеза аргинина и формирования опухоли, ауксотрофной по аргинину.

Since B16/F10 melanoma demonstrated gender differences in its growth in the presence of chronic neuropathic pain (cnp) and changes in the system of proangiogenic growth factors, the aim of the study was to analyze levels of components of the no-system in male mice during the growth of transplantable B16/F10 melanoma in the presence of cnp.

Material and Methods

Material and Methods. 66 male mice С57Вl/6 were used in the experiment. A model of subcutaneous growth of B16/F10 melanoma (during 3 weeks) was created in the cnp presence (sciatic nerve ligation). Concentrations of nos-2, nos-3, l-arginine, citrulline, total nitrite, nitrotyrosine and adma were determined by elisa in intact and tumor tissues.

Results

Results. A significant increase in levels of no-synthases was revealed in the skin and tumor tissues in the tumor growth with cnp from week 1, as well as a decrease in the level of total nitrite in the skin, multidirectional dynamics of adma and arginine levels, a steadily increased level of citrulline in the skin and tumor in the dynamics of tumor growth with cnp.

Conclusions

Conclusions. Male mice with B16 melanoma growing in the presence of cnp demonstrated a more active functioning of the no-system already from week 1, compared to standard tumor growth, which might result in a greater rate of growth of melanoma with cnp. Significantly higher skin and tumor levels of citrulline in males were a distinctive feature, in contrast to melanoma with standard growth, which could be the result of inhibition of arginine synthesis and formation of a tumor auxotrophic for arginine.

меланома B16/F10хроническая болькожаопухольмышиnO-система

B16/F10 melanomachronic neurogenic painskintumormiceNO-system

References1

van Hecke O., Austin S.K., Khan R.A., Smith B.H., Torrance N. Neuropathic pain in the general population: a systematic review of epidemiological studies. Pain. 2014 Apr; 155(4): 654–662. doi: 10.1016/j.pain.2013.11.013.

Каприн А.Д., Абузарова Г.Р., Хороненко В.Э., Алексеева Г.С., Костин А.А., Старинский В.В., Алексеев Б.Я., Александрова Л.М. Фармакотерапия хронического болевого синдрома у онкологических пациентов. М., 2015. 48 с.

Kaprin A.D., Abuzarova G.R., Khoronenko V.E., Alekseeva GS, Kostin A.A., Starinskiy V.V., Alekseev B.Ya., Alexandrova L.M. Pharmacotherapy of chronic pain syndrome in cancer patients. Moscow, 2015. 48 p. (in Russian).

Mulvey M.R., Boland E.G., Bouhassira D., Freynhagen R., Hardy J., Hjermstad M.J., Mercadante S., Pérez C., Bennett M.I. Neuropathic pain in cancer: systematic review, performance of screening tools and analysis of symptom profiles. Br J Anaesth. 2017 Oct 1; 119(4): 765–774. doi: 10.1093/bja/aex175.

Rosen S., Ham B., Mogil J.S. Sex differences in neuroimmunity and pain. J Neurosci Res. 2017 Jan 2; 95(1–2): 500–508. doi: 10.1002/jnr.23831.

Price T.J., Ray P.R. Recent advances toward understanding the mysteries of the acute to chronic pain transition. Curr Opin Physiol. 2019 Oct; 11: 42–50. doi: 10.1016/j.cophys.2019.05.015.

Vacca V., Marinelli S., Pieroni L., Urbani A., Luvisetto S., Pavone F. Higher pain perception and lack of recovery from neuropathic pain in females: a behavioural, immunohistochemical, and proteomic investigation on sex- related differences in mice. Pain. 2014; 155(2): 388–402. doi: 10.1016/j.pain.2013.10.027.

Rovner G.S., Sunnerhagen K.S., Björkdahl A., Gerdle B., Börsbo B., Johansson F., Gillanders D. Chronic pain and sex-differences; women accept and move, while men feel blue. PLoS One. 2017 Apr 25; 12(4): e0175737. doi: 10.1371/journal.pone.0175737.

El Sharouni M.A., Witkamp A.J., Sigurdsson V., van Diest P.J., Louwman M.W.J., Kukutsch N.A. Sex matters: men with melanoma have a worse prognosis than women. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2019 Nov; 33(11): 2062–2067. doi: 10.1111/jdv.15760.

Yuan T.A., Lu Y., Edwards K., Jakowatz J., Meyskens F.L., LiuSmith F. Race-, Age-, and Anatomic Site-Specific Gender Differences in Cutaneous Melanoma Suggest Differential Mechanisms of Early- and Late-Onset Melanoma. Int J Environ Res Public Health. 2019; 16(6): 908. doi: 10.3390/ijerph16060908.

Франциянц Е.М., Бандовкина В.А., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Черярина Н.Д., Димитриади С.Н., Пржедецкий Ю.В. Влияние роста перевивной меланомы В16/F10 на функционирование гипоталамо-гипофизарно–надпочечниковой и тиреоидной осей организма у самцов и самок мышей. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2017; 3–2(195–2): 118–124.

Frantsiyants E.M., Bandovkina V.A., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Cheryarina N.D., Dimitriadi S.N., Przhedetskiy Y.V. Influence of transplantable В16/F10 melanoma growth on hypothalamicpituitary-adrenal and thyroid axes in male and female mice. Bulletin of higher education institutes north caucasus region natural sciences. 2017; 3–2(195–2): 118–124. (in Russian).

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.

Kit O.I., Frantsiyants E.M., Kotieva I.M., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Bandovkina V.A., Rozenko L.Ya., Cheryarina N.D., Pogorelova Yu.A. Some mechanisms of increasing malignancy of B16/F10 melanoma in female mice with chronic pain. Russian Journal of Pain. 2017; 2(53): 14–20. (in Russian).

Кит О.И., Котиева И.М., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Бандовкина В.А., Нескубина И.В., Сурикова Е.И., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А., Немашкалова Л.А. Влияние хронической нейропатической боли на течение злокачественного процесса меланомы В16/F10 у самцов мышей. Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2019; 1(201): 106–111.

Kit O.I., Kotieva I.M., Frantsiyants E.M., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Bandovkina V.A., Neskubina I.V., Surikova E.I., Cheryarina N.D., Pogorelova J.A., Nemashkalova L.A. Influence of chronic neuropathic pain on the course of malignant В16/F10 melanoma in male mice. Bulletin of higher education institutes North Caucasus region. Natural sciences. 2019; 1(201): 106–111. (in Russian).

Bonnet C.S., Walsh D.A. Osteoarthritis, angiogenesis and inflammation. Rheumatology (Oxford). 2005; 44(1): 7– 16. doi: 10.1093/rheumatology/keh344.

Llorián-Salvador M., González-Rodríguez S. Painful Understanding of VEGF. Front Pharmacol. 2018 Nov 6; 9: 1267. doi: 10.3389/fphar.2018.01267.

Calvo M., Dawes J.M., Bennett D.L. The role of the immune system in the generation of neuropathic pain. Lancet Neurol. 2012 Jul; 11(7): 629–42. doi: 10.1016/S1474-4422(12)70134-5.

Кит О.И., Котиева И.М., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Бандовкина В.А., Розенко Л.Я., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А. Регуляция ангиогенеза факторами роста в интактной и патологически измененной коже самок мышей при злокачественной меланоме, развивающейся на фоне хронической боли. Российский журнал боли. 2017; 3–4(54): 17–25.

Keith O.I., Kotieva I.M., Frantsyants E.M., Kaplieva I.V., Trepitaki L.K., Bandovkina V.A., Rosenko L.Ya., Cheryarina N.D., Pogorelova Yu.A. Regulation of angiogenesis by growth factors in intact and pathologically altered skin of female mice with malignant melanoma developing against the background of chronic pain. Russian Journal of Pain. 2017; 3–4(54): 17–25. (in Russian).

Кит О.И., Франциянц Е.М., Котиева И.М., Сурикова Е.И., Каплиева И.В., Бандовкина В.А., Трепитаки Л.К., Погорелова Ю.А., Сидоренко Ю.С. Динамика концентрации компонентов NO-системы в процессе роста меланомы B16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли у самок мышей. Вопросы онкологии. 2019; 65(6): 898–903.

Kit O.I., Frantsiyants E.M., Kotieva I.M., Surikova E.I., Kaplieva I.V., Bandovkina V.A., Trepitaki L.K., Pogorelova JU.A., Sidorenko Yu.S. Dynamics of concentrations of no-system components during B16/F10 melanoma growth in female mice with chronic neurogenic pain. Problems in Oncology. 2019; 65(6): 898–903. (in Russian).

Горошинская И.А., Сурикова Е.И., Айрапетов К.Г., Нескубина И.В., Шалашная Е.В., Немашкалова Л.А., Качесова П.С. Содержание производных оксида азота в крови онкологических больных с церебральными метастазами с различной степенью эндогенной интоксикации. Сибирский онкологический журнал. 2009; (6): 44–47.

Goroshinskaya I.A., Surikova E.I., Airapetov K.G., Neskubina I.V., Shalashnaya E.V., Nemashkalova L.A., Kachesova P.S. The content of nitric oxide derivatives in the blood of cancer patients with cerebral metastases with varying degrees of endogenous intoxication. Siberian Journal of Oncology. 2009; (6): 44–47. (in Russian).

Somasundaram V., Basudhar D., Bharadwaj G., No J.H., Ridnour L.A., Cheng R.Y.S., Fujita M., Thomas D.D., Anderson S.K., McVicar D.W., Wink D.A. Molecular Mechanisms of Nitric Oxide in Cancer Progression, Signal Transduction, and Metabolism. Antioxid Redox Signal. 2019 Mar 10; 30(8): 1124–1143. doi: 10.1089/ars.2018.7527.

Saleh A., Stathopoulou M.G., Dadé S., Ndiaye N.C., Azimi-Nezhad M., Murray H., Masson C., Lamont J., Fitzgerald P., Visvikis-Siest S. Angiogenesis related genes NOS3, CD14, MMP3 and IL4R are associated to VEGF gene expression and circulating levels in healthy adults. BMC Med Genet. 2015 Oct 5; 16: 90. doi: 10.1186/s12881-015-0234-6.

Yang Y., Zhang J., Liu Y., Zheng Y., Bo J., Zhou X., Wang J., Ma Z. Role of nitric oxide synthase in the development of bone cancer pain and effect of L-NMMA. Mol Med Rep. 2016; 13(2): 1220–6. doi: 10.3892/mmr.2015.4647.

Vahora H., Khan M.A., Alalami U., Hussain A. The Potential Role of Nitric Oxide in Halting Cancer Progression Through Chemoprevention. J Cancer Prev. 2016 Mar; 21(1): 1–12. doi: 10.15430/JCP.2016.21.1.1.

Keshet R., Erez A. Arginine and the metabolic regulation of nitric oxide synthesis in cancer. Dis Model Mech. 2018 Aug 6; 11(8): dmm033332. doi: 10.1242/dmm.033332.

Mishra D., Patel V., Banerjee D. Nitric Oxide and S-Nitrosylation in Cancers: Emphasis on Breast Cancer. Breast Cancer (Auckl). 2020 Jan 22; 14: 1178223419882688. doi: 10.1177/1178223419882688.

Lundberg J.O., Weitzberg E., Gladwin M.T. The nitrate-nitrite-nitric oxide pathway in physiology and therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 2008 Feb; 7(2): 156–67. doi: 10.1038/nrd2466.

Nagamani S.C., Erez A. A metabolic link between the urea cycle and cancer cell proliferation. Mol Cell Oncol. 2016 Feb 18; 3(2): e1127314. doi: 10.1080/23723556.2015.1127314.

Song S., Yu Y. Progression on Citrullination of Proteins in Gastrointestinal Cancers. Front Oncol. 2019 Jan 23; 9: 15. doi: 10.3389/fonc.2019.00015.

Yuzhalin A.E. Citrullination in Cancer. Cancer Res. 2019 Apr; 79(7): 1274–84. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-2797.

Qin Y., Kwon J., Li L., Rosenblatt K.P., Zhang S., Chen L., Jayachandran G., Grimm E.A. The S-nitrosylation-mediated modification of p53 leads to altered DNA binding and associates with inactivity of p53 in human melanoma cells. Cancer Research. 2012; 72 (8 Suppl.): 4988–88. doi: 10.1158/1538-7445.AM2012-4988.

Lopez-Rivera E., Jayaraman P., Parikh F., Davies M.A., Ekmekcioglu S., Izadmehr S., Milton D.R., Chipuk J.E., Grimm E.A., Estrada Y., Aguirre-Ghiso J., Sikora A.G. Inducible nitric oxide synthase drives mTOR pathway activation and proliferation of human melanoma by reversible nitrosylation of TSC2. Cancer Res. 2014; 74(4): 1067–78. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-13-0588.

Kashiwagi S., Izumi Y., Gohongi T., Demou Z.N., Xu L., Huang P.L., Buerk D.G., Munn L.L., Jain R.K., Fukumura D. NO mediates mural cell recruitment and vessel morphogenesis in murine melanomas and tissueengineered blood vessels. J Clin Invest. 2005 Jul; 115(7): 1816–27. doi: 10.1172/JCI24015.

Lankhorst S., Kappers M.H., van Esch J.H., Danser A.H., van den Meiracker A.H. Hypertension during vascular endothelial growth factor inhibition: focus on nitric oxide, endothelin-1, and oxidative stress. Antioxid Redox Signal. 2014 Jan 1; 20(1): 135–45. doi: 10.1089/ars.2013.5244.

Dillon B.J., Prieto V.G., Curley S.A., Ensor C.M., Holtsberg F.W., Bomalaski J.S., Clark M.A. Incidence and distribution of argininosuccinate synthetase deficiency in human cancers: a method for identifying cancers sensitive to arginine deprivation. Cancer. 2004; 100(4): 826–33. doi: 10.1002/cncr.20057.

Wu L., Li L., Meng S., Qi R., Mao Z., Lin M. Expression of argininosuccinate synthetase in patients with hepatocellular carcinoma. J Gastroenterol Hepatol. 2013 Feb; 28(2): 365–8. doi: 10.1111/jgh.12043.

Rabinovich S., Adler L., Yizhak K., Sarver A., Silberman A., Agron S., Stettner N., Sun Q., Brandis A., Helbling D., Korman S., Itzkovitz S., Dimmock D., Ulitsky I., Nagamani S.C., Ruppin E., Erez A. Diversion of aspartate in ASS1-deficient tumours fosters de novo pyrimidine synthesis. Nature. 2015 Nov 19; 527(7578): 379–383. doi: 10.1038/nature15529.

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