Bahagian 1 Doxorubicin Secara Paradoks Memperbaiki Keradangan Akibat Tumor pada Tikus Muda

Kenalan: ali.ma@wecistanche.com

Ibrahim Y. Abdelgawad et al

Cistanche tubulosa mencegah penyakit buah pinggang, klik di sini untuk mendapatkannyaproduk dan herba Cistanche

Abstrak:

Doxorubicin(DOX) adalah salah satu agen kemoterapi yang paling banyak digunakan dalam onkologi pediatrik. DOX menimbulkan tindak balas keradangan dalam pelbagai organ, yang menyumbang kepada kesan buruk akibat DOX. Kanser sendiri menyebabkan keradangan yang membawa kepada pelbagai keadaan patologi. Kajian semasa menyiasat tindak balas keradangan kepada DOX dantumormenggunakan anEL4-limfoma, imunokompeten, model tikus juvana. Tikus C57BL/6N jantan berumur empat minggu disuntik secara subkutan dengan sel limfoma EL4 (5 × 104sel/tikus) di kawasan rusuk, manakalaketumbuhan-tikus percuma disuntik dengan kenderaan. Tiga hari selepas implantasi tumor, kedua-dua tikus bebas tumor dan tumor-bearing disuntik secara intraperitoneal dengan sama ada DOX (4 mg/kg/minggu) atau saline selama 3 minggu. Seminggu selepas suntikan DOX terakhir, tikus telah dimatikan dan jantung, hati,buah pinggang, dan serum telah dituai. Ekspresi gen dan kepekatan serum penanda keradangan dikira menggunakan PCR dan ELISA masa nyata, masing-masing. Rawatan DOX ditindas dengan ketaraketumbuhanpertumbuhan dalam tikus yang membawa tumor dan menyebabkan atrofi jantung yang ketara pada tikus yang bebas tumor dan yang membawa tumor. Tumor EL4 menimbulkan tindak balas keradangan yang kuat di jantung, hati, danbuah pinggang. Secara mengejutkan, rawatan DOX memulihkan keradangan akibat tumor yang paradoks dengan kesan DOX dalam tikus bebas tumor, menunjukkan kesan DOX yang berbeza secara meluas dalam tikus bebas tumor berbanding tikus yang mengandungi tumor.

Kata kunci:doxorubicin; ketumbuhan; keradangan

1. Pengenalan

Doxorubicin (DOX), juga dikenali sebagai Adriamycin, adalah salah satu agen kemoterapi yang paling banyak digunakan dalam onkologi klinikal pediatrik. Walaupun keberkesanannya dalam pelbagai jenis kanser termasuk limfoma, leukemia dan kanser pediatrik yang lain, utiliti klinikal DOX adalah terhad kerana ketoksikan pelbagai organnya. Sebagai tambahan kepada kardiotoksisitinya yang ketara [1], DOX telah ditunjukkan untuk menyebabkan nefrotoksisiti [2-5] dan hepatotoksisiti [6]. Hampir 50 peratus pesakit kanser kanak-kanak menerima DOX sebagai sebahagian daripada protokol rawatan mereka [7]. Disebabkan oleh rawatan kanser yang berkesan, termasuk DOX, 5-kadar kelangsungan hidup kanak-kanak yang didiagnosis dengan kanser telah meningkat daripada kurang daripada 60 peratus pada tahun 1970-an kepada lebih daripada 80 peratus sekarang [8,9]. Ini membawa kepada populasi besar mangsa kanser kanak-kanak (CCS), dianggarkan kira-kira 400,000. Malangnya, CCS berisiko tinggi untuk mengalami kesan buruk jangka panjang akibat rawatan kanser dan/atau kanser itu sendiri.

DOX telah ditunjukkan untuk mencetuskan keradangan sistemik [10-12] dan tindak balas keradangan dalam pelbagai organ termasuk jantung [13],buah pinggang[14], dan hati [15]. Tindak balas keradangan ini telah ditunjukkan untuk menggalakkan kesan buruk yang disebabkan oleh DOX [16,17]. Majoriti kajian yang melaporkan keradangan yang disebabkan oleh DOX telah dijalankan diketumbuhan-model haiwan percuma yang tidak meniru senario klinikal di mana pesakit kanser pediatrik menerima rawatan DOX selepas diagnosis dengan kanser. Kanser juga telah ditunjukkan menyebabkan keradangan yang menyumbang kepada pelbagai keadaan patologi yang boleh memburukkan lagi ketoksikan yang disebabkan oleh DOX [18,19]. Oleh itu, terdapat keperluan kritikal untuk mewujudkan model haiwan yang berkaitan secara klinikal untuk menyiasat mekanisme ketoksikan pelbagai organ yang disebabkan oleh DOX dalam kalangan muda,ketumbuhan-membawa tikus untuk mengkaji interaksi antara rawatan DOX dan kanser itu sendiri untuk menyebabkan ketoksikan tersebut.

Dalam kajian semasa, kami menyiasat tindak balas keradangan kepada DOX dan tumor dalam limfoma EL4-singeneik yang berkaitan secara klinikal, model tetikus juvana, imunokompeten. Model ini mantap dalam penyelidikan kanser [20] dan secara klinikal berkaitan dengan pesakit kanser pediatrik kerana limfoma adalah salah satu jenis kanser pediatrik yang paling biasa [21]. Penggunaan tikus syngeneic adalah penting untuk mengkaji tindak balas keradangan kepada kedua-dua DOX dan tumor kerana peranan kritikal sistem imun dalam patogenesis keradangan [22]. Umur tikus adalah 5 minggu selepas pentadbiran DOX, yang bersamaan dengan usia remaja 10-12 tahun pada manusia [23]. Di samping itu, dos DOX yang diberikan secara klinikal berkaitan dengan dos yang diterima oleh pesakit kanser pediatrik [24]. Kami mula-mula menentukan kesan DOX pada fungsi jantung dalam tikus bebas tumor dan tumor, kerana kardiotoksisiti yang disebabkan oleh DOX dianggap sebagai kesan buruk DOX yang paling berkaitan secara klinikal, antara ketoksikan organ berbilang yang lain. Selepas itu, kami menentukan kesan DOX, tumor, dan gabungannya pada beberapa penanda keradangan di jantung, hati, danbuah pinggangsebagai tambahan kepada penanda serum keradangan sistemik. Kami mendapati bahawa kehadiran tumor EL4 menimbulkan tindak balas keradangan yang kuat dalam pelbagai organ. Secara mengejutkan, rawatan DOX memulihkan keradangan akibat tumor yang paradoks dengan kesan DOX yang dilaporkan sebelum ini dalam tikus bebas tumor.

2. Keputusan

2.1. Kesan DOX pada Berat Badan dan Pertumbuhan Tumor

Kajian semasa telah ditubuhkan pada tikus juvana untuk meniru senario klinikal dalam pesakit kanser pediatrik seperti yang diterangkan dalam Rajah 1A. Tiada morbiditi atau mortaliti yang ketara diperhatikan dalam sama ada tikus bebas tumor atau tumor yang mengandungi tumor berikutan pendedahan kepada DOX (4 mg / kg / minggu selama 3 minggu), yang selaras dengan kajian terdahulu kami menggunakan dos yang sama [25]. Walau bagaimanapun, pendedahan juvana kepada DOX mengakibatkan pertambahan berat badan berkurangan dengan ketara berbanding tikus yang dirawat dengan garam (Rajah 1B). Untuk menilai kesan antikanser DOX dalam model limfoma EL4 ini, kami mengukur berat tumor berikutan nekropsi tikus. Pentadbiran DOX kronik dalam tikus yang membawa tumor dengan ketara menghalang pertumbuhan tumor EL4, menunjukkan kesan antikanser rejimen dos DOX ini (Rajah 1C).

2.2. Kesan Pentadbiran DOX ke atas Fungsi Jantung dan Morfometri dalam Tikus Bebas Tumor dan Bawa Tumor

DOX menyebabkan atrofi jantung seperti yang ditunjukkan oleh penurunan ketara dalam berat jantung kepada panjang tibia (HW/TL) (Rajah 1D). Hebatnya, atrofi jantung yang disebabkan oleh DOX telah ditambah dalam tikus yang membawa tumor (Rajah 1D). Kesan DOX, tumor, dan gabungan kedua-duanya pada fungsi jantung dan morfologi dinilai menggunakan ekokardiografi transthoracic. Imej M-Mode wakil daripada setiap kumpulan dipaparkan dalam Rajah 2A. DOX mahupun tumor tidak menyebabkan perubahan ketara dalam pecahan ejeksi (Rajah 2B), keluaran jantung (Rajah 2C), pemendekan pecahan (Rajah 2D), jisim ventrikel kiri (LV) (Rajah 2E), ketebalan dinding posterior LV dalam diastole (LVPW' d) (Rajah 2F), atau ketebalan dinding posterior LV dalam systole (LVPW's) (Rajah 2G).

2.3. Kesan Pentadbiran DOX pada Ekspresi Gen Penanda Radang di Jantung Tikus yang Mengandung Tumor dan Bebas Tumor

Jantung telah dituai daripada kedua-dua tikus bebas tumor dan limfoma EL4 yang mengandungi tumor juvana C57BL/6N satu minggu selepas pemberian 4 mg/kg/minggu DOX atau jumlah yang setara dengan garam steril selama 3 minggu (n=8 setiap kumpulan). Berikutan pengekstrakan jumlah RNA, ekspresi mRNA jantung bagi penanda radang interleukin-1 alpha (IL-1 ), interleukin-1 beta (IL-1 ), interleukin{{12} } (IL-6), tumor necrosis factor-alpha (TNF- ), inflammatory chemokines monocyte chemoattractant protein-1 (Mcp-1), dan CX C motif chemokines (Cxcl1, Cxcl9 dan Cxcl10) ditentukan oleh PCR masa nyata. Ekspresi gen bagi pelbagai penanda keradangan di dalam hati telah dikawal dengan ketara dalam tikus yang membawa tumor berbanding dengan tikus bebas tumor, termasuk sitokin pro-radang IL-1 (Rajah 3A), IL-1 ( Rajah 3B), IL-6 (Rajah 3C) dan TNF- (Rajah 3D) dan kemokin radang Mcp-1 (Rajah 3E), Cxcl1 (Rajah 3F) dan Cxcl10 (Rajah 3H). Walaupun pentadbiran DOX dalam tikus bebas tumor tidak menghasilkan perubahan ketara dalam ekspresi penanda keradangan di dalam hati, pentadbiran DOX dengan ketara membatalkan regulasi IL yang disebabkan oleh tumor -1 (Rajah 3B), Mcp{{44} } (Rajah 3E), Cxcl9 (Rajah 3G), dan Cxcl10 (Rajah 3H). Yang penting, ANOVA dua hala menunjukkan kesan interaksi yang ketara dalam semua penanda kecuali Cxcl1, Cxcl9, dan Cxcl10, menunjukkan kesan berbeza yang DOX ada pada penanda radang jantung dalam tumor-bearing berbanding tikus tanpa tumor.

2.4. Kesan Pentadbiran DOX ke atas Ekspresi Gen Penanda Radang dalam Hati Tikus Bebas Tumor dan Tumor

Hati dituai daripada tikus C57BL/6N juvana bebas tumor dan limfoma EL4 tanpa tumor dan limfoma tikus satu minggu selepas pemberian 4 mg/kg/minggu DOX atau isipadu yang setara dengan garam steril selama 3 minggu (n=8 setiap kumpulan). Berikutan pengekstrakan jumlah RNA, ekspresi mRNA hepatik penanda radang IL-1 , IL-1 , IL-6, TNF- , Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9 dan Cxcl10 ditentukan oleh PCR masa nyata. Tikus pembawa tumor telah meningkatkan ekspresi hepatik dengan ketara bagi sitokin pro-radang IL-1 (Rajah 4A), IL-1 (Rajah 4B), TNF- (Rajah 4D), Cxcl9 (Rajah 4G), dan Cxcl10 (Rajah 4H) berbanding tikus bebas tumor. Walaupun kurang luar biasa, ANOVA dua hala menunjukkan kesan ketara tumor pada ekspresi gen hepatik IL-6 (Rajah 4C). ANOVA dua hala menunjukkan kesan interaksi yang ketara antara tumor dan DOX dalam Cxcl10 (Rajah 4H). Pentadbiran DOX mengurangkan regulasi IL-1 dan TNF- yang disebabkan oleh tumor (Rajah 4B, D). DOX mahupun tumor tidak mempunyai kesan ketara pada ekspresi hepatik kemokin radang Mcp-1 dan Cxcl1 (Rajah 4E, F).

2.5. Kesan Pentadbiran DOX terhadap Ekspresi Gen Penanda Radang dalam Buah Pinggang Tikus Bebas Tumor dan Tumor

Buah pinggang dituai daripada kedua-dua tikus bebas tumor dan limfoma EL4 yang mengandungi tumor juvana C57BL/6N seminggu selepas pemberian 4 mg/kg/minggu DOX atau jumlah yang setara dengan garam steril selama 3 minggu (n=8 setiap kumpulan). Berikutan pengekstrakan jumlah RNA, ekspresi mRNA buah pinggang penanda keradangan IL-1 , IL-1 , IL-6, TNF- , Mcp-1, Cxcl1, Cxcl9 dan Cxcl10 ditentukan oleh PCR masa nyata. Selaras dengan perubahan yang diperhatikan dalam jantung dan hati, tikus yang membawa tumor telah meningkatkan dengan ketara ekspresi buah pinggang sitokin pro-radang IL-1 (Rajah 5A), IL-1 (Rajah 5B), TNF- (Rajah 5D) dan Mcp-1 (Rajah 5E) berbanding tikus bebas tumor. Selain itu, ANOVA dua hala menunjukkan kesan ketara tumor pada ekspresi gen buah pinggang Cxcl1 (Rajah 5F), Cxcl9 (Rajah 5G), dan Cxcl10 (Rajah 5H). Pentadbiran DOX dalam tikus yang membawa tumor dengan ketara meningkatkan regulasi akibat tumor IL-1 (Rajah 5B), IL-6 (Rajah 5C), TNF- (Rajah 5D) dan Mcp{{43} } (Rajah 5E). Dalam penanda tersebut, ANOVA dua hala juga menunjukkan interaksi yang signifikan antara DOX dan tumor yang menunjukkan kesan berbeza yang DOX ada pada penanda radang buah pinggang dalam tumor-bearing berbanding dengan tikus bebas tumor.

2.6. Kesan Pentadbiran DOX terhadap Ciri Histopatologi dalam Jantung, Hati dan Buah Pinggang Tikus Bebas Tumor dan Bertumor

Jantung, hati, dan buah pinggang telah dituai daripada satu kohort tikus bebas tumor dan limfoma EL4 yang mengandungi tumor juvana C57BL/6N satu minggu selepas pemberian 4 mg/kg/minggu DOX atau isipadu salin steril yang setara selama 3 minggu ( n=4 setiap kumpulan). Penilaian histopatologi tidak menunjukkan perubahan patologi utama dalam jantung (Rajah 6A). Hanya penyusupan sel radang yang minimum, yang ditunjukkan sebagai tumpuan jarang keradangan bercampur selular (mononuklear dan neutrofilik) yang jarang berlaku, diperhatikan dalam tisu hati yang dituai daripada bebas tumor yang dirawat DOX (tiga daripada empat tikus), yang mengandungi tumor yang dirawat dengan garam ( dua daripada empat tikus), dan tikus pembawa tumor yang dirawat DOX (tiga daripada empat tikus) (Rajah 6B). Penilaian histopatologi buah pinggang tidak menunjukkan perubahan patologi utama dalam semua kumpulan kecuali tikus yang mengandungi tumor yang dirawat DOX (Rajah 6C), dengan dua daripada empat tikus dalam kumpulan ini menunjukkan kawasan pertumbuhan semula tiub tebal penuh, fibrosis, dan celahan ringan. keradangan yang menjejaskan kira-kira 5 peratus daripada jumlah kawasan tisu.

2.7. Kesan Mencapah DOX pada Sitokin Radang Serum dalam Tikus Bebas Tumor Berbanding Tikus yang Membawa Tumor

Kami sebelum ini telah melaporkan bahawa pentadbiran DOX akut menimbulkan tindak balas keradangan sistemik pada tikus C57BL / 6N dewasa [11]. Di sini, kami menentukan kesan pentadbiran DOX kronik pada tahap serum penanda keradangan IL-6 dan TNF- , dalam tikus bebas tumor dan tumor juvana. Tikus pembawa tumor yang dirawat dengan garam menunjukkan peningkatan yang ketara, walaupun secara statistik tidak signifikan, dalam IL serum-6 (Rajah 7A) dan TNF- (Rajah 7B) berbanding tikus bebas tumor. Yang penting, ANOVA dua hala menunjukkan interaksi yang ketara antara pentadbiran DOX dan tumor pada tahap serum IL-6 dan TNF- . Sesungguhnya, pentadbiran DOX menormalkan regulasi akibat tumor IL-6 ke tahap yang sama seperti mengawal tikus bebas tumor (Rajah 7A).