CC BY
92021 т 11 № 4 крымскии журнал экспериментальной и клиническои медицины
DOI: 10.37279/2224-6444-2021-11-4-54-61 УДК: 616(006+009.7):[612,825:576.311.347:577.17.6]:616.092.9
СОДЕРЖАНИЕ НЕЙРОСТЕРОИДОВ В МИТОХОНДРИЯХ КЛЕТОК КОРЫ ГОЛОВНОГО МОЗГА ПРИ РАЗВИТИИ МЕЛАНОМЫ В16/ F10 НА ФОНЕ ХРОНИЧЕСКОЙ НЕЙРОГЕННОЙ БОЛИ
Франциянц Е. М., Нескубина И. В., Каплиева И. В., Шихлярова А. И., Сурикова Е. И., Черярина Н. Д., Бандовкина В. А., Погорелова Ю. А., Шапошников А. И., Геворкян Ю. А.
Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Россия, 344037, Ростовская обл., г. Ростов-на-Дону, ул. 14 линия, 63; Тел. раб.: 8(863)2001000-(482) или - (483), e-mail: super.gormon@yandex.ru
Для корреспонденции: Ирина Валерьевна Нескубина - к.б.н., старший научный сотрудник лаборатории изучения патогенеза злокачественных опухолей, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону, Российская Федерация. Адрес: 344037, Российская Федерация, г. Ростов-на-Дону, ул. 14 линия, д. 63. E-mail: neskubina.irina@mail.ru
For correspondence: Irina V. Neskubina, C Sc. (Biology), senior researcher at Laboratory of Malignant Tumor Pathogenesis Study, Federal State Budgetari Institution «National Medical Research Centre for Oncology» of Ministry of Health of the Russian Federation, 344037, Rostov-on-Don, 14 liniya, 63; E-mail: neskubina.irina@ mail.ru
Информация об авторах:
Frantsiyants E. M., http://orcid.org/0000-0003-3618-6890 Neskubina I. V., https://orcid.org/0000-0002-7395-3086 Kaplieva I. V., http://orcid.org/0000-0002-3972-2452 Shikhlyarova A. I., https://orcid.org/0000-0003-2943-7655 Surikova E. I., http://orcid.org/0000-0002-4318-7587 Cheryarina N. D., http://orcid.org/0000-0002-3711-8155 Bandovkina V. A., http://orcid.org/0000-0002-2302-8271 Pogorelova Yu. A., http://orcid.org/0000-0002-2674-9832 Shaposhnikov A. V., http://orcid.org/0000-0001-6881-2281 Gevorkyan Yu. A., http://orcid.org/0000-0003-1957-7363
РЕЗЮМЕ
Цель. Изучить уровень нейростероидных гормонов в митохондриях клеток коры головного мозга на этапах роста меланомы B16/F10, сопряженной с хронической нейрогенной болью, у мышей линии C57BL/6. Работа выполнена на мышах линии C57BL/6 обоего пола (n=336). Экспериментальные группы: интактная; контрольная - модель хронической нейрогенной боли (ХНБ); группа сравнения - мыши с меланомой (B16/F10); основная (ХНБ+В16^10). В митохондриальных образцах методом ИФА определяли концентрацию: эстрадиола (пг/г белка), эстрона (пг/г белка), прогестерона (нг/г белка), общего тестостерона (нг/г белка), свободного тестостерона (пг/г белка). В норме в митохондриях коры головного мозга самок уровень эстрадиола превышал значения у самцов в 3,1 раза, а эстрон, прогестерон, общий и свободный тестостерон были снижены в 6,4 раза, в 2,7 раза, в 2,0 раза и в 2,5 раза. В митохондриях самок при ХНБ по сравнению с интактными показателями снижался уровень эстрадиола в 3,4 раза и повышались эстрон и тестостерон в 1,7 раза (р<0,05), в 3,9 раза. К 3 недели роста меланомы по сравнению с соответствующими интактными значениями у самок снижался эстрадиол в 3,1 раза и увеличивался прогестерон в 3,1 раза, у самцов снижался эстрадиол в 1,5 раза (р<0,05). К 3 недели развития меланомы на фоне ХНБ в митохондриях у самок относительно контроля был снижен уровень эстрадиола и эстрона в 1,4 раза (р<0,05) и уровень свободного тестостерона в 1,6 раза (р<0,05), а у самцов увеличивался эстрон в 1,5 раза (р<0,05) и снижался общий прогестерон в 2,9 раза. Опухолевый процесс способствует включению опосредованных механизмов своего влияния, что отражается на нейростероидном статусе митохондрий коры головного мозга и различной митохондриальной реакции сообразно полу животного.
Ключевые слова: митохондрии клеток, кора головного мозга, меланома ß16/F10, хроническая нейрогенная боль, эстрадиол, эстрон, прогестерон, тестостерон, мыши.
LEVELS OF NEUROSTEROIDS IN MITOCHONDRIA OF THE BRAIN CORTEX CELLS DURING THE DEVELOPMENT OF B16/F10 MELANOMA IN PRESENCE OF CHRONIC NEUROGENIC PAIN
Frantsiyants E. M., Neskubina I. V., Kaplieva I. V., Shikhlyarova A. I., Surikova E. I., Cheryarina N. D., Bandovkina V. A., Pogorelova Yu. A., Shaposhnikov A. V., Gevorkyan Yu. A.
Federal State Budgetari Institution «National Medical Research Centre for Oncology» of Ministry of Health of the Russian Federation, 344037, Rostov-on-Don, 14 liniya, 63, building 8; Tel. work.: 8(863)200l000-(482) or -(483),e-mail: super.gormon@yandex.ru
SUMMARY
Aim. An analysis of levels of neurosteroids in mitochondria of the brain cortex cells during the development of B16/ F10 melanoma in presence of chronic neurogenic pain in C57BL/6 mice. The study included male and female C57BL/6 mice (n=336). Experimental groups were: intact animals; the control group with a model of chronic neurogenic pain (CNP); the comparison group - mice with melanoma (B16/F10); the main group (CNP+B16/F10). Levels of estradiol (pg/g protein), estrone (pg/g protein), progesterone (ng/g protein), total testosterone (ng/g protein), and free testosterone (pg/g protein) were determined by ELISA in mitochondrial samples. Normal levels of estradiol in mitochondria of the brain cortex cells in females were 3.1 times higher than in males, while estrone, progesterone, and total and free testosterone were decreased by 6.4, 2.7, 2.0 and 2.5 times. In females with CNP, estradiol levels were 3.4 times lower than in intact females, and levels of estrone and testosterone were 1.7 (p<0.05) and 3.9 times higher. By the third week of melanoma growth, females demonstrated lower estradiol (by 3.1 times) and higher progesterone (by 3.1 times), compared intact values; estradiol in males decreased by 1.5 times (p<0.05). By the third week of melanoma growth in presence of CNP, levels of estradiol in females were 1.4 times lower than in controls (p<0.05), estrone 1.4 times lower (p<0.05), and free testosterone 1.6 times lower (p<0.05). In males, estrone increased by 1.5 times (p<0.05), and total progesterone decreased by 2.9 times. The tumor growth triggers mediated mechanisms of its influence, which is reflected in the neurosteroid status in the cerebral cortex mitochondria and different reactions depending on the animal gender.
Key words: cell mitochondria, brain cortex cells, B16/F10 melanoma, chronic neurogenic pain, estradiol, estrone, progesterone, testosterone, mice.
Половые различия в физиологии мозга и, как следствие, половые различия при патологии обычно признаются, однако часто игнорируются в эпидемиологических и экспериментальных исследованиях, что приводит к многочисленным пробелам в интерпретации данных [1]. Глубокое понимание эффектов влияния половых стероидов на организм при различных патологиях может дать теоретическое обоснование для разработки терапевтического сопровождения с учетом пола и возраста. Половые стероиды - это гормоны, полученные из холестерина, которые вырабатываются гонадами, надпочечниками и плацентой. Они могут достигать и преодолевать гематоэнцефалический барьер, попадая в центральную нервную систему, где в свою очередь модулируют несколько физиологических функций [2]. Кроме того, некоторые нейроны и гли-альные клетки также способны синтезировать половые гормоны de novo независимо от периферических тканей, которые обычно называют нейростероидами. Эти нейростероиды химически и биологически идентичны циркулирующим стероидам [2].
Митохондрии участвуют в стероидогенезе, поскольку первый и лимитирующий этап заключается в переносе холестерина внутрь этих органелл. В некоторых исследованиях выдвигается предположение о том, что ферменты, участвующие в нейростероидогенезе, имеют половую зависимость, внося свой вклад в гормональный половой фон, наблюдаемый у мужчин и женщин. Этот факт был доказан на животных моделях, но все еще требует рассмотрения на людях [3]. Женские половые гормоны и прогестерон в физиологических концентрациях обладают нейропротекторным действием in vivo и in vitro [4,5]. Однако мужские стероиды - андро-гены обычно проявляют нейротоксичность [6]. Нейропротекторные эффекты половых гормонов
могут быть реализованы через геномные и негеномные механизмы [1]. Геномные механизмы запускаются через взаимодействие гормонов с их рецептором: рецептором эстрогенов (ER) а или в, рецептором прогестерона или рецептором андрогенов [1]. Негеномный механизм реализуется через каскады протеинкиназ, которые приводят к фосфорилированию и последующему изменению цитоплазматических белков - это путь гормональной активации эндотелиальной синтазы оксида азота (eNOS) [1].
Хроническая нейропатическая боль определяется как «боль, возникающая в следствие прямого поражения или заболевания, влияющая на соматосенсорную систему» [7]. Известно, что повреждение нервов вызывает сложные молекулярные и биохимические изменения в первичных афферентах, контурах дорзального рога (нейроны и особенно микроглия), а также на более высоких уровнях нейраксиса [8]. Ряд исследователей рассматривают половые гормоны как факторы, влияющие на болевую чувствительность. Однако конкретное модулирующее воздействие половых гормонов на боль у мужчин и женщин требует дальнейшего изучения [9]. Болевой синдром зачастую сопровождает злокачественный процесс. Причины боли у онкологических больных, как правило, многофакторные: прямые и косвенные эффекты рака, побочное действие противоопухолевой терапии, сопутствующие заболевания [10].
На основании известных фактов, приведенных выше, возникает необходимость в изучении половых гормонов в митохондриях клеток с учетом пола при патологических процессах. Кроме того, актуальным является вопрос о степени влияния патологии и в частности злокачественного процесса на функциональные особенности митохондрий в немалигнизированных органах в зависимости от пола. Но еще больший научный
интерес возникает, в том случае, когда речь идет о сочетанном влиянии двух патологических процессов на организм и какие при этом происходят перестройки в органах на субклеточном уровне с учетом половой принадлежности.
Цель. Изучить уровень нейростероидных гормонов в митохондриях клеток коры головного мозга на этапах роста меланомы B16/F10, сопряженной с хронической нейрогенной болью, у мышей линии C57BL/6.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Работа выполнена на мышах самцах и самках линии C57BL/6 (n=336) 8 недельного возраста с начальной массой 21-22 г. Животные были получены из ФГБУ МНИЦ Научный центр биомедицинских технологий «Андреевка» ФМБА (Московская область). В работе использовали клеточную линию мышиной меланомы B16/F10, метастазирующую в легкие. Опухолевый штамм получен из ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России. Работа с животными проводилась в соответствии с правилами «Европейской конвенции о защите животных, используемых в экспериментах» (Директива 86/609/ЕЕС) и Хельсинкской декларации, а также в соответствии с «Международными рекомендациями по проведению медико-биологических исследований с использованием животных» и приказом Минздрава России от 19 июня 2003 г. № 267 «Об утверждении правил лабораторной практики». Животные содержались при естественном режиме освещения со свободным доступом к воде и пище. Комиссией по биоэтике ФГБУ «НМИЦ онкологии» Минздрава России от 19. 12. 2019, был одобрен протокол исследования (протокол этического комитета №14/74). Манипуляции с животными производили в боксе с соблюдением общепринятых правил асептики и антисептики.
Животные (n=336) каждого пола были распределены методом случайной выборки на следующие экспериментальные группы: интактную группу (^ n=21; 9 n=21); контрольную группу (^ n=21; 9 n=21) - воспроизведение модели хронической нейрогенной боли (ХНБ) [11]; группу сравнения (^ n=63; 9 n=63) - мыши со стандартной подкожной перевивкой меланомы (B16/F10); основную группу (^ n=63; 9 n=63) (ХНБ+В16/Р10) - мыши, которым меланому перевивали через 3 недели после создания модели ХНБ.
Мышам основной группы (ХНБ+В16/Р10) осуществляли перевязку седалищных нервов с 2-х сторон под ксила-золетиловым наркозом: ксилазин (препарат Ксила) внутримышечно, в дозе 0,05 мл/кг (по инструкции), через 10 ми-
нут вводили Золетил-50 в дозе 10 мг/100г. Через 3 недели после заживления операционной раны подкожно под правую лопатку вводили 0,5 мл взвеси опухолевых клеток меланомы B16/F10 в физиологическом растворе в разведении 1:10. Животным из группы сравнения трансплантировали меланому B16/F10 подкожно в той же дозе и объёме, что и в основной группе, но без воспроизведения модели хронической боли. Животных из основной группы и группы сравнения декапитировали в следующие сроки роста экспериментальной меланомы B16/F10: 1-я неделя -7 день роста, 2-я неделя - 14 день роста и 3-я неделя - 21 день роста.
После декапитации животных на гильотине быстро извлекали мозг и выделяли из коры головного мозг митохондрии по методу Егоровой М.В., Афанасьева С.А. (2011) [12] с применением дифференциального центрифугирования на высокоскоростной рефрижераторной центрифуге Avanti J-E, BECMAN COULTER, USA. Полученные митохондриальные образцы (концентрация белка 4-6 г/л) до анализа хранили при -80°С в среде выделения. В митохондриальных образцах с помощью тест-систем на ИФА-ана-лизаторе (Infinite F50 Tecan, Austria) определяли концентрацию: эстрадиола (пг/г белка), эстро-на (пг/г белка) (DBC, Канада); прогестерона (нг/г белка), общего тестостерона (нг/г белка), свободного тестостерона (пг/г белка) (ХЕМА, Россия) и концентрацию белка в мг/мл - биу-ретовым методом (Ольвекс Диагностикум, Россия) на автоматическом анализаторе ChemWell (Awareness Technology INC, USA).
Статистический анализ результатов проводили с помощью пакета программ Statistica 10.0. Полученные данные подвергали анализу на соответствие распределения признаков нормальному закону распределения с использованием критерия Шапиро-Уилка (для малых выборок). Сравнение количественных данных в группах (независимые выборки) проводили с использованием критерия Краскела-Уоллиса (множественные сравнения). Данные таблиц представлены в виде M±m, где M - среднее арифметическое значение, m - стандартная ошибка среднего, за уровень статистической значимости принимали р<0,05. Полученные результаты статистически обрабатывали с соблюдением общих рекомендаций для медицинских исследований.
РЕЗУЛЬТАТЫ
При изучении половых гормонов в митохондриях клеток коры головного мозга у животных обоего пола было определено, что в норме у самок уровень эстрадиола был выше в 3,1 раза по сравнению со значением у самцов (таблица).
В то же время уровни эстрона, прогестерона, ответственно в 6,4 раза, в 2,7 раза, в 2,0 раза и общего и свободного тестостерона в митохон- в 2,5 раза по сравнению с соответствующими дриях коры головного мозга были снижены со- показателями у самцов (таблица 1). табпица 1
Содержание нейростероидов в митохондриях клеток коры головного мозга самок и самцов мышей линии С57ВL/6 в динамике роста меланомы В16/Р10, сопряженной с хронической нейрогенной
болью
Эстрадиол пг/г белка Эстрон пг/мг белка Прогестерон нг/мг белка Тестостерон общий нг/мг белка Тестостерон свободный пг/ мг белка
Интактные группы
Самки 208,65±10,139 6,067±0,629 0,286±0,037 0,203±0,022 0,378±0,049
Самцы 67,314±4,003 р=0,0000 39,101±3,288 р=0,0000 0,785±0,074 р=0,0000 0,411±0,036 р=0,0000 0,946±0,087 р=0,0000
Контрольные группы (ХНБ)
Самки 61,697±3,668 р1=0,0000 10,106±0,634 р1=0,0007 0,171±0,023 0,196±0,017 1,484±0,186 р1=0,0000
Самцы 63,999±3,829 30,046±3,834 р=0,0000 0,737±0,075 р=0,0000 0,358±0,028 р=0,0000 0,840±0,062 р=0,0000
Рост меланомы В16/Р10 (группы сравнения)
1 неделя Самки 48,917±3,483 р1=0,0000 7,022±0,605 0,13±0,016 р1=0,0025 0,145±0,015 0,842±0,068 р1=0,0001
1 неделя Самцы 80,935±5,236 р=0,0000 13,91±0,881 р=0,0000 р1=0,0000 0,945±0,094 р=0,0000 0,296±0,032 р=0,0000 0,994±0,122
2 неделя Самки 60,835±2,729 р1=0,0000 7,867±0,599 0,239±0,031 0,166±0,013 1,226±0,173 р1=0,0005
2 неделя Самцы 66,239±3,217 23,56±3,008 р=0,0000 р1=0,0044 0,405±0,032 р=0,0000 р1=0,0005 0,303±0,038 р=0,0000 0,847±0,065 р=0,0000
3 неделя Самки 67,468±3,858 р1=0,0000 6,467±0,596 0,885±0,102 р1=0,0001 0,224±0,023 0,768±0,049 р1=0,0001
3 неделя Самцы 43,724±3,574 р=0,0000 р1=0,0008 29,215±3,632 р=0,0000 0,713±0,045 0,315±0,035 0,861±0,063
ХНБ + рост меланомы В16/Р10 (основные группы)
1 неделя Самки 65,558±3,463 9,8±0,750 0,233±0,030 0,177±0,018 0,712±0,047 р2=0,0016
1 неделя Самцы 42,649±3,632 р=0,0006 р2=0,0016 31,916±3,896 р=0,0000 0,531±0,045 р=0,0001 0,288±0,034 р=0,0000 0,702±0,059
2 неделя Самки 81,108±5,243 р2=0,0104 13,908±0,804 р2=0,0029 0,405±0,033 р2=0,0000 0,368±0,045 р2=0,0038 0,861±0,089 р2=0,0106
2 неделя Самцы 62,834±3,953 р=0,0165 22,462±2,399 р=0,0054 0,638±0,061 р=0,0063 0,345±0,031 1,088±0,125
3 неделя Самки 44,919±4,233 р2=0,0111 7,311±0,643 р2=0,0093 0,223±0,023 0,156±0,017 0,898±0,098 р2=0,0164
3 неделя Самцы 62,274±3,772 р=0,0098 44,191±3,332 р=0,0000 р2=0,0165 0,253±0,032 р2=0,0000 0,316±0,030 р=0,0000 0,910±0,095
Примечание: статистически значимые различия р - между значениями у самок и самцов; р1 - по отношению к уровню в интактной группе; р2 - по отношению к уровню в группе ХНБ (контроль); ХНБ - хроническая нейрогенная боль.
Воспроизведенная ХНБ у мышей обоего пола способствовала различному проявлению изменений в уровне изучаемых нейростероидов в митохондриях клеток коры головного мозга. Так у самок по сравнению с интактными показателями уровень эстрадиола в митохондриях коры головного мозга был снижен в 3,4 раза, а уровни эстрона и тестостерона повышены в 1,7 раза (р<0,05) и 3,9 раза (таблица). В то же время у самцов с ХНБ по сравнению с интактной группой каких-либо изменений в гормональном фоне митохондрий коры головного мозга выявлено не было. При этом у самок по сравнению с самцами уровни эстрона, прогестерона и общего тестостерона были ниже в 2,9 раза, 4,3 раза и 1,8 раза (р<0,05) соответственно, а уровень свободного тестостерона был повышен в 1,8 раза (р<0,05).
Различные изменения в гормональном фоне нейростероидов митохондрий коры головного мозга в зависимости от пола животных были определены на этапах роста меланомы В16/ F10 (таблица). Через 1 неделю роста мелано-мы у самок в митохондриях по сравнению с интактными значениями оказалось, что уровень эстрадиола был снижен в 4,3 раза, прогестерона в 2,2 раза, а уровень свободного тестостерона повышен в 2,2 раза. В митохондриях самцов были отмечены изменения лишь в уровне эстрона, который был снижен в 2,8 раза. Установлено, что в митохондриях коры головного мозга самок на этом же сроке эксперимента уровни эстрадиола, эстрона, прогестерона и общего тестостерона были ниже, чем у самцов в 1,7 раза (р<0,05), в 2,0 раза и 2,0 раза соответственно. Через 2 недели роста меланомы по сравнению с соответствующими интактными значениями в митохондриях коры головного мозга самок фиксировалось снижение уровня эстрадиола в 3,4 раза и повышение уровня свободного тестостерона в 3,2 раза, а у самцов снижение уровня эстрона в 1,6 раза (р<0,05) и уровня прогестерона в 1,9 раза (р<0,05). На этом же сроке роста опухоли, статистически значимые различия между самками и самцами в изучаемом гормональном профиле митохондрий коры головного мозга определялись по следующим нейростероидам: эстрон, прогестерон, общий тестостерон были ниже у самок в 3 раза, в 1,7 раза (р<0,05), в 1,9 раза (р<0,05) и свободный тестостерон выше в 1,4 раза (р<0,05). Через 3 недели роста меланомы установлено, что по сравнению с интактным уровнем нейростероидов в митохондриях коры головного мозга самок статистически значимо изменился уровень эстрадиала - снижение в 3,1 раза и уровень прогестерона - повышение в 3,1
раза. В митохондриях самцов на данном этапе роста меланомы определялось снижение уровня эстрадиола в 1,5 раза (р<0,05). В этот же срок недели роста меланомы различия в гормональном статусе митохондрий коры головного мозга между самками и самцами определялись в уровне эстрадиола - повышен в 1,5 раза (р<0,05) и эстрона - снижен в 4,5 раза.
Сочетание двух патологических процессов - ХНБ и меланомы В16/Р10 в организме животных привело к тому, что в митохондриях коры головного мозга самок через 1 неделю роста меланомы по сравнению с контрольными величинами фиксировали статистически значимые изменения в уровне свободного тестостерона - повышение в 1,9 раза (р<0,05), а у самцов в уровне эстрадиола - снижение в 1,6 раза (р<0,05) (таблица). При этом у самок в митохондриях клеток коры головного мозга через 1 неделю сочетанного роста меланомы с ХНБ выявлен более высокий уровень эстрадиола по сравнению с самцами в 1,5 раза (р<0,05) и низкие уровни эстрона и прогестерона в 3,2 раза и 2,3 раза соответственно. Через 2 недели со-четанного роста меланомы с ХНБ лишь в митохондриях коры головного мозга самок были установлены статистически значимые изменения по сравнению с контрольными величинами. Выявлено, что четыре показателя находились в области высоких значений и один в низких значениях, а именно: эстрадиол, эстрон, прогестерон, общий тестостерон были повышены в 1,3 раза (р<0,05), в 1,4 раза (р<0,05), 2,4 раза, в 1,9 раза (р<0,05) и снижен свободный тестостерон в 1,7 раза (р<0,05). По сравнению с самцами у самок в митохондриях коры головного мозга продолжала сохраняться направленность изменений в уровне нейростероидов. Так уровень эстрадиола был повышен в 1,3 раза (р<0,05), а уровни эстрона и прогестерона снижены в 1,6 раза (р<0,05). Финальный этап (3 недели) развития меланомы на фоне ХНБ приводил к тому, что в митохондриях коры головного мозга самок по сравнению с контрольными значениями уровень эстрадиола был снижен в 1,4 раза (р<0,05), уровень эстрона в 1,4 раза (р<0,05) и уровень свободного тестостерона в 1,6 раза (р<0,05). При этом у самцов в митохондриях коры головного мозга фиксировали повышение уровня эстрона в 1,5 раза (р<0,05) и снижение прогестерона в 2,9 раза. Сравнивая обнаруженные изменения уровней нейростероидов в митохондриях коры головного мозга между самками и самцами обнаружили, что у самок уровень эстрадиола был ниже в 1,4 раза (р<0,05), уровень эстрона в 6,0 раз и уровень общего тестостерона в 2,0 раза, чем у самцов.
ОБСУЖДЕНИЕ
Различия между мужчинами и женщинами обнаруживаются почти в каждой области мозга и имеют фундаментальное значение при половом диморфизме [1]. Когда один пол защищен или более склонен к возникновению и прогрес-сированию заболевания, исследование факторов сообразно признаку пола, лежащих в основе патологических механизмов заболевания, является ключом к определению потенциальных терапевтических целей. Следовательно, выявление половых различий необходимо для полного понимания заболеваний, которое возможно с привлечением экспериментальных моделей и приемов [13,14], что является фундаментом для адаптированных клинических исследований на людях.
Результатами представленного эксперимента было подтверждено существование полового диморфизма нормального нейростероидного статуса в митохондриях клеток коры головного мозга мышей линии С57ВL/6. Это не могло не отразиться на разной ответной реакции, согласно полу животных, на возникновение патологического процесса, через изменение нейростероидного статуса в митохондриях коры головного мозга. Показано, что при ХНБ происходит снижение нейростероидов именно у самок, в то время как у самцов ХНБ не оказывает никакого влияния на нейростероидный фон митохондрий коры головного мозга. Учитывая нейропротекторные свойства эстрона, эстрадиола и прогестерона [4, 5], можно предположить, что головной мозг самок наиболее подвержен отрицательному влиянию нейрогенной боли вследствие снижения нейро-стероидной защиты митохондрий.
Была очевидной разница реакций митохондрий клеток коры головного мозга самок и самцов на этапах роста меланомы В16/Р10. В митохондриях коры головного мозга самок доминирующим фактом на протяжении всего роста опухоли проходит низкий уровень эстрадиола. Следовательно, мы полагаем, что сбой в защитном механизме нейростероидов происходит через звено эстрадиола. В митохондриях коры головного мозга самцов такой доминанты нет, все регистрируемые изменения единичны и зачастую имеют разнонаправленную динамику.
Сочетание двух патологических процессов в организме изменяет нейростероидный фон митохондрий головного мозга у животных совершенно иначе, нежели наличие одного патологического процесса. Особое внимание привлек факт повышения всех изучаемых эстрогенов в митохондриях коры головного мозга на второй неделе соче-танного роста меланомы у самок. Вторая неделя
роста опухоли является логарифмическим или экспоненциальным этапом, который характеризуется появлением в организме большого количества опухолевых клеток с увеличением объема и массы опухоли [15]. На данном этапе роста опухоли накопление общего тестостерона, способного вызвать нейротоксичность [6], сопровождается активацией защитных механизмов, через наработку эстрогенов. По всей видимости, организм пытается противостоять сочетанной патологии, через синтез женских стероидов, в ответ на активный рост опухоли, сопровождаемый накоплением нейротоксического компонента. В результате к терминальному этапу развития опухоли у самок в митохондриях клеток коры головного мозга все защитные механизмы оказываются подавлены. Митохондрии клеток коры головного мозга самцов более устойчивы к влиянию двух патологических процессов, поскольку были зафиксированы лишь единичные изменения компонентов нейростеро-идного фона на всем протяжении злокачественного роста на фоне ХНБ.
Половой диморфизм какого-либо заболевания обычно связывают со специфическими эффектами половых гормонов [16,17,18,19]. Хотя из-за многих несоответствий сложные отношения между половыми гормонами и заболеваниями еще предстоит полностью оценить и понять. Половые различия в мозге могут быть результатом гормональной регуляции, а также генетических и эпигенетических факторов, которые действуют параллельно и в комбинации [20]. Многочисленные митохондриальные функции имеют половой диморфизм - митохондрии мозга обладают специфическими для пола различиями в морфологии, путях биогенеза, аутофагии, гибели клеток, уровне кальция и окислительно-восстановительном гомеостазе [21].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Не вызывает сомнений тот факт, что ХНБ, злокачественный процесс и их сочетание в организме животного вызывают перестройки на субклеточном уровне в клетках коры головного мозга. Опухолевый процесс напрямую не затрагивает головной мозг, однако способствует включению опосредованных механизмов своего влияния, что отражается в синтезе нейростеро-идов. Сочетание коморбидной патологии - ХНБ и злокачественного процесса изменяет характер ответной реакции митохондрий коры головного мозга. Полагаем, что обнаруженные половые различия в содержании нейростероидов в митохондриях клеток коры головного мозга животных важны для понимания патогенеза заболеваний и возможно дальнейшей разработки терапевтического сопровождения с учетом пола.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of Interests. The authors declare that there is no conflict of interests.
ЛИТЕРАТУРА
1. Ruszkiewicz J.A., Miranda-Vizuete A., Tinkov A.A., Skalnaya M.G., Skalny A.V., Tsatsakis A., Aschner M. Sex-specific differences in redox homeostasis in brain norm and disease. J. Mol. Neurosci. 2019;67:312-342. doi: 10.1007/ s12031-018-1241-9.
2. Reddy D.S., Bakshi K. Horm. Neurosteroids: biosynthesis, molecular mechanisms, and neurophysiological functions in the human brain. Signal. Biol. Med. Elsevier Inc. 2020: 69-82.
3. Mendell A.L., MacLusky N.J. Neurosteroid metabolites of gonadal steroid hormones in neuroprotection: implications for sex differences in neurodegenerative disease. Front. Mol. Neurosci. 2018;11:1-18. doi: 10.3389/fnmol.2018.00359.
4. Engler-Chiurazzi E.B., Brown C.M., Povroznik J.M., Simpkins J.W. Estrogens as neuroprotectants: estrogenic actions in the context of cognitive aging and brain injury. Prog. Neurobiol. 2017;157:188-211. doi: 10.1016/J. PNEUR0BI0.2015.12.008.
5. Spychala M.S., Honarpisheh P., McCullough L.D. Sex differences in neuroinflammation and neuroprotection in ischemic stroke. J. Neurosci. Res. 2017;95:462-471. doi: 10.1002/jnr.23962.
6. Quillinan N., Deng G., Grewal H., Herson P.S. Androgens and stroke: good, bad or indifferent? Exp. Neurol. 2014;259:10-15. doi: 10.1016/J. EXPNEUR0L.2014.02.004.
7. Treede RD, Jensen TS, Campbell J et al. Neuropathic pain Redefinition and classification system for clinical and research purposes. Neurology. 2008;70:1630-1635. doi: 10.1212 / 01.wnl.0000282763.29778.59.
8. Kuner R. Spinal excitatory mechanisms of pathological pain. Pain. 2015;156(Suppl 1):11-17. doi: 10.1097/j.pain.0000000000000118.
9. Bartley E. J., Fillingham R. B. Sexual Differences in Pain: A Brief Overview of Clinical and Experimental Results. Br, J Anaesth. 2013;111(1):52-58. doi: 10.1093 / BpM / aet127.
10. Leppert W., Zajaczkowska R., Wordliczek J., Dobrogowski J., Woron J., Krzakowski M. Pathophysiology and clinical characteristics of pain in most common locations in cancer patients. J. Physiology and Pharmacology. 2016; 67(6):787-799.
11. Кит О.И., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Котиева И.М. Способ модификации хронической болью злокачественного роста меланомы В16 у мышей. Патент на
изобретение RU 2650587 C1, 16.04.2018. Заявка № 2017114818 от 26.04.2017.
12. Егорова М.В., Афанасьев С.А. Выделение митохондрий из клеток и тканей животных и человека: Современные методические приемы. Сибирский медицинский журнал. 2011; 26(1-1): 22-28.
13. Козлова М.Б., Франциянц Е.М., Сала-това А.М., Комарова Е.Ф., Погорелова Ю.А. Первичные опухоли и их метастазы в головной мозг: особенности влияния на системный статус тиреоидных гормонов и кортизола. Фундаментальные исследования. 2014;7-1:81-86.
14. Жукова Г.И., Шихлярова А.И., Логинова Л.Н., Протасова Т.П. Эффекты комбинированного воздействия низкоинтенсивного электромагнитного излучения миллимитрового диапазона и комплексов незаменимых аминокислот у крыс-опухоленосителей старческого возраста. Южно-российский онкологический журнал. 2020;1(4):38-46.
15. Эмануэль Н.М. Кинетика экспериментальных опухолевых процессов. М.: Наука. 1977.
16. Margalida Torrens-Mas, Daniel-Gabriel Pons, Jorge Sastre-Serra, Jordi Oliver, Pilar Rocaa. Sexual hormones regulate the redox status and mitochondrial function in the brain. Pathological implications. Redox Biol. 2020; 31: 101505.doi: 10.1016/j.redox.2020.101505.
17. Hausmann M. Why sex hormones matter for neuroscience: a very short review on sex, sex hormones, and functional brain asymmetries. J Neurosci Res. 2017;95:40-49. https://doi. org/10.1002/jnr.23857.
18. Кит О.И., Котиева И.М., Франциянц Е.М., Каплиева И.В., Трепитаки Л.К., Бандовки-на В.А., Черярина Н.Д., Погорелова Ю.А., Бли-кян М.В. Нейромедиаторные системы головного мозга самок мышей в динамике роста злокачественной меланомы, воспроизведенной на фоне хронической боли. Патогенез. 2017;15(4):49-55.
19. Франциянц Е.М., Бандовкина В.А., Каплиева И.В., Черярина Н.Д., Нескубина И.В., Сурикова Е.И., Котиева И.М., Трепитаки Л.К. Влияние злокачественного роста и хронической нейрогенной боли на уровень нейротро-финов в мозге крыс. Бюллетень сибирской медицины. 2021; 20 (1):112-118. https://doi. org/10.20538/1682-0363-2021-1-112-118.
20. Ratnu VS, Emami MR, Bredy TW. Genetic and epigenetic factors underlying sex differences in the regulation of gene expression in the brain. J Neurosci Res. 2017; 95:301-310. https://doi. org/10.1002/jnr.23886.
21. Demarest T.G., McCarthy M.M. Sex differences in mitochondrial (dys)function: implications for neuroprotection. J. Bioenerg.
Biomembr. 2015;47:173-188. doi: 10.1007/ s10863-014-9583-7.
REFERENCES
1. Ruszkiewicz J.A., Miranda-Vizuete A., Tinkov A.A., Skalnaya M.G., Skalny A.V., Tsatsakis A., Aschner M. Sex-specific differences in redox homeostasis in brain norm and disease. J. Mol. Neurosci. 2019;67:312-342. doi: 10.1007/ s12031-018-1241-9.
2. Reddy D.S., Bakshi K. Horm. Neurosteroids: biosynthesis, molecular mechanisms, and neurophysiological functions in the human brain. Signal. Biol. Med. Elsevier Inc. 2020: 69-82.
3. Mendell A.L., MacLusky N.J. Neurosteroid metabolites of gonadal steroid hormones in neuroprotection: implications for sex differences in neurodegenerative disease. Front. Mol. Neurosci. 2018;11:1-18. doi: 10.3389/fnmol.2018.00359.
4. Engler-Chiurazzi E.B., Brown C.M., Povroznik J.M., Simpkins J.W. Estrogens as neuroprotectants: estrogenic actions in the context of cognitive aging and brain injury. Prog. Neurobiol. 2017;157:188-211. doi: 10.1016/J. PNEUR0BI0.2015.12.008.
5. Spychala M.S., Honarpisheh P., McCullough L.D. Sex differences in neuroinflammation and neuroprotection in ischemic stroke. J. Neurosci. Res. 2017;95:462-471. doi: 10.1002/jnr.23962.
6. Quillinan N., Deng G., Grewal H., Herson P.S. Androgens and stroke: good, bad or indifferent? Exp. Neurol. 2014;259:10-15. doi: 10.1016/J. EXPNEUR0L.2014.02.004.
7. Treede RD, Jensen TS, Campbell J et al. Neuropathic pain Redefinition and classification system for clinical and research purposes. Neurology 2008;70:1630-1635. doi: 10.1212 / 01.wnl.0000282763.29778.59.
8. Kuner R. Spinal excitatory mechanisms of pathological pain. Pain. 2015;156 (Suppl 1):11-17. doi: 10.1097/j.pain.0000000000000118.
9. Bartley E. J., Fillingham R. B. Sexual Differences in Pain: A Brief Overview of Clinical and Experimental Results. Br, J Anaesth. 2013;111(1):52-58. doi: 10.1093 / BpM / aet127.
10. Leppert W., Zajaczkowska R., Wordliczek J., Dobrogowski J., Woron J., Krzakowski M. Pathophysiology and clinical characteristics of pain in most common locations in cancer patients. J. Physiology and Pharmacology. 2016;67(6): 787-799.
11. Kit O. I., Franciyanc E. M., Kaplieva I. V., Trepitaki L. K., Kotieva I. M. A method for modifying the malignant growth of melanoma B16 in mice by chronic pain. Patent for the invention RU 2650587 C1, 16.04.2018. Application № 2017114818 dated 26.04.2017. (In Russ.).
12. Egorova M. V., Afanas'ev S. A. Isolation of mitochondria from cells and tissues of animals and human: modern methodical approaches. Siberian Medical Journal. 2011;26(1-1):22-28. (In Russ).
13. Kozlova M. B., Franciyanc E. M., Salatova A. M., Komarova E. F., Pogorelova YU. A. Primary tumors and their metastases to the brain: particularities of influence on the systemic status of thyroid hormones and cortisol. Fundamental research. 2014;7-1:81-86. (In Russ.).
14. Zhukova G. I., Shihlyarova A. I., Loginova L. N., Protasova T. P. The effects of combined action of low-intensity electromagnetic radiation of the millimeter range and complexes of essential amino acids in tumorbearing rats of old age. South Russian Journal of Cancer. 2020;1(4):38-46. (In Russ).
15. Emanuel' N. M. Kinetics of experimental tumor processes. M.: Science. 1977. (In Russ.).
16. Margalida Torrens-Mas, Daniel-Gabriel Pons, Jorge Sastre-Serra, Jordi Oliver, Pilar Rocaa. Sexual hormones regulate the redox status and mitochondrial function in the brain. Pathological implications. Redox Biol. 2020;31:101505. doi: 10.1016/j.redox.2020.101505.
17. Hausmann M. Why sex hormones matter for neuroscience: a very short review on sex, sex hormones, and functional brain asymmetries. J Neurosci Res. 2017;95:40-49. https://doi. org/10.1002/jnr.23857.
18. Kit O. I., Kotieva I. M., Franciyanc E. M., Kaplieva I. V., Trepitaki L. K., Bandovkina V. A., CHeryarina N. D., Pogorelova YU. A., Blikyan M. V. Neurotransmitter systems of female mouse brain during growth of malignant melanoma modeled on the background of chronic pain. Pathogenesis. 2017;15(4):49-55. (In Russ.).
19. Franciyanc E. M., Bandovkina V. A., Kaplieva I. V., CHeryarina N. D., Neskubina I. V., Surikova E. I., Kotieva I. M., Trepitaki L. K. Effect of malignant growth and chronic neurogenic pain on neurotrophin levels in rat brain. Bulletin of Siberian Medicine. 2021; 20 (1):112-118. https://doi.org/10.20538/1682-0363-2021-1-112-118 (In Russ.).
20. Ratnu V. S, Emami M. R, Bredy T. W. Genetic and epigenetic factors underlying sex differences in the regulation of gene expression in the brain. J Neurosci Res. 2017; 95:301-310. https://doi.org/10.1002/jnr.23886.
21. Demarest T. G., McCarthy M. M. Sex differences in mitochondrial (dys)function: implications for neuroprotection. J. Bioenerg. Biomembr. 2015;47:173-188. doi: 10.1007/ s10863-014-9583-7.
