ИЗУЧЕНИЕ УЛЬТРАСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КЛЕТКАХ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КОШЕК ПРИ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ Текст научной статьи по специальности «Ветеринарные науки»

DOI 10.24412/2074-5036-2021-4-40-42 УДК 619:616-006

Ключевые слова: фотодинамическая терапия, фотосенсибилизатор, опухоль, электронная микроскопия, рак молочной железы.

Key words: photodynamic therapy, photosensitizer, tumor, electron microscopy, breast cancer.

1,2Давыдов Е. В., 2Уша Б. В., 2Марюшина Т. О., 2Немцева Ю. С.

ИЗУЧЕНИЕ УЛЬТРАСТРУКТУРНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ В КЛЕТКАХ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ КОШЕК ПРИ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ

STUDY OF ULTRASTRUCTURAL CHANGES IN FELINE BREAST CANCER CELLS

DURING PHOTODYNAMIC THERAPY

'Ветеринарная клиника «Росвет». Адрес: 109129, Россия, Москва, улица Текстильщиков, дом 7.

Veterinary clinic "Rosvet". Address: 109129, Russia, Moscow, Tekstilshchikov Street, 7. 2ФГБОУ ВО Московский государственный университет пищевых производств, Институт ветеринарии, ветеринарно-санитарной экспертизы и агробезопасности. Адрес: 125080 Россия, Москва, Волоколамское шоссе, д.11. FGBOU VO Moscow State University of Food Production, Institute of Veterinary Medicine, Veterinary and Sanitary

Expertise and Agro-safety. Address: 125080 Russia, Moscow, Volokolamskoe highway, 11.

Давыдов Евгений Владимирович, к. вет. н., доцент кафедры «Ветеринарная медицина».

E-mail: dr.DavydovEV@yandex.ru.

Davydov Evgeny Vladimirovich, PhD of Veterinary Sciences, Associate Professor of the Department of Veterinary

Medicine. E-mail: dr.DavydovEV@yandex.ru. Уша Борис Вениаминович, академик РАН, д. вет. н., профессор, директор Института ветеринарии, ветеринарно-санитарной экспертизы и агробезопасности. E-mail: vetsan@mgupp.ru.

Usha Boris Veniaminovich, Academician of the Russian Academy of Sciences, Doctor of Veterinary Sciences, Professor, Director of the Institute of Veterinary Medicine, Veterinary and Sanitary Expertise and Agro-Safety.

E-mail: vetsan@mgupp.ru.

Марюшина Татьяна Олеговна, к. вет. н., доцент кафедры «Ветеринарная медицина». E-mail: mariushina@mail.ru.

Maryushina Tatyana Olegovna, PhD of Veterinary Sciences, Associate Professor of the Department of Veterinary Medicine. E-mail: mariushina@mail.ru. Немцева Юлия Сергеевна, аспирант кафедры «Ветеринарная медицина». E-mail: jul555lia@yandex.ru. Nemtseva Yulia Sergeevna, post-graduate student of the Department of Veterinary Medicine.

E-mail: jul555lia@yandex.ru.

Аннотация. Одно из новых направлений в области лечения опухолей - это фотодинамическая терапия, цитоток-сическое действие которой обусловлено образованием активных форм кислорода в клетках опухоли, накопивших фотосенсибилизатор при их облучении лазером. В нашем исследовании проведена электронная микроскопия клеток рака молочной железы кошки до фотодинамической терапии и после нее. В качестве фотосенсибилизатора использовали фотодитазин в дозе 1 мг/кг. При электронной микроскопии мы обнаружили что через 30 минут после завершения сеанса фотодинамической терапии происходит разрушение клеточной стенки клеток рака молочной железы. Поэтому наиболее значимое воздействие при фотодинамической терапии приходятся на клеточную стенку, в результате разрушения которой оказывается основной цитотоксический эффект на клетки рака молочной железы кошек. При этом мы не исключаем возникновение фотодинамического эффекта в органеллах опухолевой клетки, в клетках сосудов, питающих опухоль, и других структурах.

Summary. One of the new directions in the field of tumor treatment is photodynamic therapy, the cytotoxic effect of which is due to the formation of reactive oxygen species in tumor cells that have accumulated a photosensitizer when they are irradiated with a laser. In our study, electron microscopy of cat breast cancer cells was performed before and after photodynamic therapy. Photoditazine at a dose of 1 mg/kg was used as a photosensitizer. With electron microscopy, we found that 30 minutes after the end of the photodynamic therapy session, the cell wall of breast cancer cells is destroyed. Therefore, the most significant impact of photodynamic therapy is on the cell wall, as a result of the destruction of which the main cytotoxic effect on the breast cancer cells of cats turns out to be. At the same time, we do not exclude the occurrence of a photodynamic effect in the organelles of the tumor cell, in the cells of the vessels feeding the tumor and other structures.

Введение

Актуальным вопросом ветеринарной медицины является разработка и изучение новых методов лечения злокачественных опухолей. Одним из таких методов является фотодинамическая терапия. Суть которой заключается в следующем: в организм животного, с солидной опухолью, внутривенно вводится специальное вещество - фотосенсибилизатор, который, распространяясь по организму, накапливается преимущественно в опухолевой ткани, после чего новообразование облучают светом лазера определенной длины волны, которая попадает в спектр поглощения фотосенсибилизатора. При взаимодействии лазерного излучения и фотосенсибилизатора происходит фотохимическая реакция, ее продуктами являются активные формы кислорода. Данные вещества - сильные окислители с очень коротким периодом жизни, они окисляют клеточные структуры непосредственно там, где образовались, приводя к гибели опухолевые клетки [1]. При этом до конца остаются невыясненными многие вопросы касательно избирательного накопления фотосенсибилизатора и механизма фотодинамического воздействия на клеточном уровне, особенно у животных. Цель исследования - изучить ультраструктурные изменения, возникающие в клетке рака молочной железы непосредственно под воздействием фотодинамической терапии.

Материалы и методы

Исследование проводили на базе ветеринарной клиники «Росвет». Объектом исследования была тубулярная аденокарцинома молочной железы кошки, породы метис, в возрасте 12 лет. У животного регионарные лимфоузлы не увеличены, рентгенологические и ультрасонографические признаки отдаленного метастазирования не обнаружены. Опухоль представляла из себя солидное бугристое образование, подвижное относительно подлежащих тканей, размером 2,5 см в диаметре. Таким образом диагностировали II стадию онкологического процесса Т2^0М0. Отбор проб для электронной микроскопии, объемом 2-3 мм3, мы прово-

дили до сеанса фотодинамической терапии и через 30 минут после завершения облучения. Фиксация биоматериала осуществлялась в 2,5 %-ном растворе глютарового альдегида на какодилатном буфере, с последующим хранением в холодильнике. Подготовку ультратонких срезов осуществляли по общепринятой методике, окрашивание проводили цитратом свинца. Электронно-микроскопическое исследование проводили на просвечивающемся электронном микроскопе JEOL JEM - 1011 c цифровой камерой ORIUS SC1000W.

Фотодинамическую терапию проводили по стандартной методике, в качестве фотосенсибилизатора применяли «Фотодитазин» в дозе 1,0 мг/кг, который вводили за 3 часа до начала облучения лазерным светом с длинной волны 660 нм и дозой 400 Дж/см2 [2, 3, 4, 5].

Результаты исследования

При проведении электронно-микроскопического исследования образцов ткани тубу-лярной аденокарциномы молочной железы до фотодинамической терапии, мы хорошо визуализировали клеточную стенку, были выражены десмосомы (клеточные контакты, за счет которых обеспечивается структурная целостность слоев клетки, образуют каркас цитоплазмы), ядро, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, также обнаружены вакуоли в цитоплазме. При этом отмечали признаки злокачественности клеток - анизоци-оз, анизокариоз, наличие от 1 до 3 нуклеол в ядре, грубый рисунок хроматина, увеличенное ядерно-цитоплазматического соотношение (Рис. 1).

Исследуя материал через 30 минут после фотодинамической терапии (Рис. 2), мы обнаружили скопление клеточного детрита, повышение количества коллагеновых волокон, отсутствие десмосом, а также наличие свободно расположенных клеточных органелл - ядра, митохондрии, рибосомы, комплекс Гольджи, вакуоли. Без клеточной стенки.

Заключение

Исходя из полученных данных можно сделать вывод, что наиболее значимые

Рис. 1. Клетка аденокарциномы молочной железы кошки (окраска цитратом свинца, ув. х 3000): 1 - дес-мосомы; 2 - клеточная стенка; 3 - ядро; 4 - нуклеула; 5 - цитоплазма; 6 - артефакт окраски.

воздействия при фотодинамической терапии приходятся на клеточную стенку, в результате разрушения которой оказывается основной цитотоксический эффект на клетки рака молочной железы кошек. На наш взгляд, это происходит из-за того, что фотосенсибилизатор «Фотодитазин» в большей степени накапливается в клеточной стенке клетки аденокарциномы молочной железы, в результате чего при фотодинамическом воздействии в первую очередь там начинают образовываться активные формы кислорода (в том числе синглетный кислород), что и обуславливает основное разрушающее воздействие на опухолевую клетку. При этом мы не исключаем возникновение фотодинамического эффекта в органеллах опухолевой клетки, в клетках сосудов, питающих опухоль, и других структурах. Считаем, что необходимы дальнейшие исследования в данном направлении.

Рис. 2. Электронная микроскопия аденокарциномы молочной железы кошки через 30 минут после фотодинамической терапии (окраска цитратом свинца, ув. х 3000): 1 - ядро; 2 - органеллы клетки; 3 - сегменто-ядерный нейтрофил; 4 - артефакт окраски.

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ (The work was support ed by RFBR grant), проект № 19-316-90069.

Список литературы

1. Гельфонд М. Л. Фотодинамическая терапия в онкологии. / М. Л. Гельфонд // Практическая онкология. 2007. Т. 8, № 4. С. 204-210.

2. Давыдов Е. В. Опыт комбинированного использования фотосенсибилизаторов при ФДТ / Е. В. Давыдов // Российский биотерапевтический журнал. 2013. Т. 12. № 2. С. 26.

3. Давыдов Е. В. Опыт применения ФДТ при саркоме мягких тканей / Е. В. Давыдов // Лазерная медицина: Научно-практический журнал. 2016. Т. 20. Вып. 3. С. 45.

4. Давыдов Е. В. Опыт применения фотодинамической терапии для реабилитации после радикального удаления опухоли молочной железы на животных в эксперименте / Е. В. Давыдов, Ю. В. Алексеев, С. В. Москвин // Российский биотерапевтический журнал. 2017. Т. 16. С. 29.

5. Немцева Ю. С. Опыт лечения опухолей молочной железы с использованием фотодинамической терапии / Ю. С. Немцева, Е. В. Давыдов // Лазерная медицина: Научно-практический журнал. 2016. Т. 20. Вып. 3. С. 50.

Подписной индекс журнала «Актуальные вопросы ветеринарной биологии»: Агентство «Роспечать» - 33184