Role of internal stresses in the localization of plastic flow of irradiated materials

The collective behavior of dislocations in irradiated materials is studied using the kinetic equation for the dislocation density, taking account of a Burgers-type nonlinearity. It is shown that the degree of dislocation localization in slip bands is higher in the irradiated materials than in the unirradiated materialsyesBelgorod State Universit

Azimuthal modulation of the event rate of cosmic ray extensive air showers by the geomagnetic field

The Earth's magnetic field effect on the azimuthal distribution of extensive air showers (EAS) of cosmic rays has been evaluated using a bulk of the Yakutsk array data. The uniform azimuthal distribution of the EAS event rate is rejected at the significance level 10^(-14). Amplitude of the first harmonics of observed distribution depends on zenith angle as A1=0.2*sin^2(theta) and is almost independent of the primary energy; the phase coincides with the magnetic meridian. Basing upon the value of measured effect, the correction factor has been derived for the particle density depending on a geomagnetic parameter of a shower.Comment: 4 pages, 3 figures in ps file

Possibility of obtaining TiO2 material by plasma dynamic method into an air atmosphere

This paper shows the possibility to synthesize directly the titanium dioxide in a supersonic jet of an electric discharge erosive plasma. Using the X-ray diffractometry it is shown that the obtained product contains two main crystalline phases: anatase and rutile with tetragonal syngony. The size of the coherent scattering region is less 100 nm

Межклеточные взаимодействия и развитие гормональной резистентности клеток рака молочной железы

The main goal of the study is the analysis of the role of cell-cell interactions in the formation of the tumor cell resistance to hormonal drugs. About 70 % of breast tumors contain estrogen receptor (ER), a key molecular target for hormone (endocrine) therapy. However, the efficiency of endocrine therapy of breast cancer is limited by the development of hormone resistance which leads to progression of tumor cells to hormone-independent phenotype, increase in tumor malignancy and worse prognosis. Hormonal independence may be accompanied with the loss of the receptors, as well as with the another mechanisms including ligand-independent receptor activation, disbalance between receptor activators and repressors, stimulation of hormone-independent pathways. It is less known about the role of the intercellular interactions in the progression of hormonal resistance. Several studies demonstrate the involvement of cell junctions in the mediating of cell response to (anti) estrogens, however the significance of cell-cell contacts in the formation of hormonal resistance still not clear. Here we have hypothesized that the formation of the hormone resistance of tumors may be based, at least in part, on the transferring of the resistant phenotype from the resistant to hormone-sensitive cells – as a result of the secretion of the specific factors acting in the paracrine manner or via the direct cell-cell contacts. Using the estrogen-dependent breast cancer cells MCF-7 and the resistant subline MCF-7 / T developed by long-term cultivation of MCF-7 cells in the presence of antiestrogen tamoxifen, we investigated the possible changes in the hormonal sensitivity of these cells caused by the co-cultivation in vitro. To discern the cell cultures, the MCF-7 / T cells were previously transfected with the plasmid containing the gene of the green fluorescent protein (GFP), and GFP-positive hormone-resistant subline MCF-7 / T / GFP+ was developed. We showed that the co-cultivation of the parent and resistant cells lead to increase in the resistance of the parent cell to tamoxifen. To further explore the mechanism of such resistance, the analysis of the biological activity of exosomes prepared from the estrogen-sensitive and resistant cells was performed. The exosome preparations isolated from the resistant MCF-7 / T cells were found to induce the similar resistance in the recipient MCF-7 cells – in contrast to the control exosomes isolated from the MCF-7 cells. The subsequent cloning of these newly formed resistant cells showed that the cells retain the resistant phenotype for at least 80 days of cultivation. Totally, the results presented demonstrate the important role of cell-cell interactions in the progression of hormonal resistance, opening a new perspectives in the development of probable targets for breast cancer therapy.Основная задача работы – исследование роли межклеточных взаимодействий в развитии гормональной резистентности злокачественных опухолей, в частности опухолей молочной железы. Около 70 % опухолей молочной железы сохраняют рецепторы эстрогенов (ER) – основную мишень при действии гормональных препаратов на опухолевые клетки, однако эффективность гормонотерапии во многом ограничена развитием резистентности, приводящей к формированию эстрогеннезависимого фенотипа клеток. Различают врожденную и приобретенную гормональную резистентность рака молочной железы (РМЖ) (под последней подразумевают резистентность к гормональным препаратам, развившуюся в процессе терапии). В обоих случаях снижение гормональной зависимости может быть обусловлено как уменьшением содержания ER, так и рядом других факторов, среди которых нарушение баланса между белками-активаторами и супрессорами ER, лиганднезависимая активация ER, а также стимуляция сигнальных путей, идущих в обход ER и поддерживающих тем самым рост опухоли в отсутствие эстрогенов. Вместе с тем практически не исследована роль межклеточных взаимодействий в развитии гормональной резистентности опухолевых клеток. В отдельных работах отмечается участие межклеточных взаимодействий в реализации гормонального ответа опухолевых клеток, однако значение этого механизма для развития гормональной резистентности остается неясным.Мы предположили, что межклеточные взаимодействия могут влиять на формирование резистентного фенотипа клеток, в частности совместный рост гормоночувствительных и резистентных клеток может стимулировать распространение гормональной резистентности и на чувствительные клетки за счет продукции специфических факторов и их воздействия на соседние клетки либо паракринным путем, либо через собственно межклеточные контакты. На моделях клеток эстрогензависимого РМЖ MCF-7 и резистентной субпопуляции MCF-7 / T, полученной путем длительного культивирования клеток MCF-7 с антиэстрогеном тамоксифеном, исследована возможность изменения гормональной чувствительности этих клеток при кокультивировании in vitro. Предварительно гормонорезистентные клетки MCF-7 / Т были трансфицированы плазмидой, содержащей зеленый флуо- ресцентный белок (green fluorescent protein, GFP), что позволило в дальнейшем отличить их от родительских клеток MCF-7. Мы показали, что кокультивирования этих двух линий в течение 10 сут достаточно для развития частичной резистентности к тамоксифену у родительских клеток MCF-7. Примечательно, что уровень гормональной чувствительности резистентных клеток MCF-7 / Т / GFP+ в этих условиях оставался по-прежнему низким. Далее было продемонстрировано, что к аналогичному развитию гормональной резистентности приводит добавление к родительским клеткам MCF-7 препаратов экзосом, полученных от резистентных клеток MCF-7 / Т / GFP+ (но не от родительских клеток), что свидетельствует о непосредственном участии экзосом в формировании гормональной резистентности. Клонирование полученных подобным образом резистентных клеток показало, что вновь приобретенный резистентный фенотип сохраняется на протяжении не менее 80 сут культивирования, иными словами является практически необратимым.В целом мы рассматриваем полученные результаты как свидетельство возможного участия межклеточных взаимодействий в реализации гормонального ответа и развитии гормональной резистентности, что открывает новые подходы в поиске мишеней для таргетной терапии опухолей молочной желез

Феномен подавления ДНК-метилтрансферазы 3А при формировании резистентного фенотипа в клетках рака молочной железы

Introduction. Rearrangement of molecular pathways and activation of bypass signaling determine the progression of tumor cell resistance to various drugs. Study of the common features of resistant formation mechanisms is essential for breast and other cancer beneficial treatments.Materials and methods. The present work was performed on estrogen receptor α ERα-positive (ERα – estrogen receptor α) McF-7 breast cancer cells, established sublines resistant to the mTOR inhibitor rapamycin or antiestrogen tamoxifen, and ERα-negative MDA-MB-231 breast cancer cells. Methods used include MTT test, transient transfection, immunoblotting, real-time polymerase chain reaction and methylation analysis by bisulfite pyrosequencing.Results. We have shown that the resistance of breast cancer cells to targeted and hormonal drugs is associated with the suppression of DNA methyltransferase 3A (DNMT3A) and respective changes in DNA methylation; DNMT3A knockdown results in the partial resistance to both drugs demonstrating the pivotal role of DNMT3A suppression in the progression of cell resistance.Conclusion. Totally, the results obtained highlight the possible mechanism of tumor cell resistance to targeting/hormonal drugs based on the deregulation of DNMTs expression and demonstrate  direct connection between DNMT3A suppression and resistance progression.Введение. Переключение сигнальных путей и активация параллельных сигнальных каскадов относятся к ключевым факторам, определяющим развитие резистентности опухолевых клеток, и изучение механизмов подобной реаранжировки является одной из актуальных задач современной онкологии.Материалы и методы. Настоящая работа выполнена на ERα-положительных  (ERα – эстрогеновый рецептор α) клетках рака молочной железы MCF-7 и полученных из них сублиниях, устойчивых к ингибитору mTOR рапамицину или антиэстрогену тамоксифену, а также на ERα-отрицательных клетках рака молочной железы MDA-MB-231. Используемые методы включают тест МТТ, транзиторную трансфекцию, иммуноблоттинг, полимеразную цепную реакцию в реальном времени и анализ метилирования с помощью бисульфитного пиросеквенирования.Результаты. Мы показали, что резистентность клеток рака молочной железы к таргетным и гормональным препаратам связана с подавлением ДНК-метилтрансферазы 3А (DNMT3A) и соответствующими изменениями в метилировании ДНК. Нокдаун DNMT3A приводит к частичной резистентности к обоим препаратам, что демонстрирует ключевую роль подавления DNMT3A в развитии резистентности опухолевых клеток.Заключение. В целом, полученные результаты свидетельствуют о возможном механизме формирования устойчивости опухолевых клеток к таргетным/гормональным препаратам, основанном на дерегуляции экспрессии DNMT, и демонстрируют прямую связь между подавлением DNMT3A и развитием резистентности

Precursor synthesis and properties of iron and lithium co-doped cadmium oxide

Lithium and iron co-doped cadmium oxide Cd0.9(Li1-xFex)0.1O (x = 0.1, 0.3, 0.5, 0.7) with NaCl structure has been synthesized using formate of the composition Cd0.9(Li1-xFex)0.1(HCOO)2·2H2O as a precursor. The NMR spectroscopy results demonstrate that the structure of lithium-doped cadmium oxide appears to have impurity centers only of one type. All the synthesized samples show a metal-like conductivity as indicated by the growth of their electrical resistance with temperature increasing in the interval 78–330 K. The study of the magnetic properties of the Cd0.9(Li1-xFex)0.1O samples at 5 and 300 K revealed that they are ferromagnets, whose saturation magnetization increases with the iron concentration both at low and room temperature reaching the maximal values in the samples with a Li and Fe concentration of 3 and 7 at.%, respectively. An enhancement of the iron concentration in Cd0.9(Li1-xFex)0.1O from x = 0.5 to x = 0.7 leads to an abrupt growth of the magnetization from 0.30 to 1.94 emu/g at 5 K and from 0.16 to 1.03 emu/g at 300 K. Iron doping with a simultaneous reduction of the lithium concentration also results in an increase of the band gap. The properties of these compounds are explained on the basis of first-principles calculations of their band structure.The research was carried out within the state assignment of the Ministry of Education and Science of the Russian Federation (theme “Spin”, No. AAAA-A18-118020290104-2), supported in part by “Electrical Engineering” Shanghai class 2 Plateau Discipline, the Government of the Russian Federation (Decree No. 211, Contract No. 02.A03.21.0006), “Electrical Engineering” Shanghai class 2 Plateau Discipline and the National Natural Science Foundation of China (NSFC, Nos. 12074242, 51862032). Absorption spectra were obtained using the equipment at the Center for Joint Use "Spectroscopy and Analysis of Organic Compounds" at the Postovsky Institute of Organic Synthesis, UB RAS. The optical measurements were carried out in accordance with the scientific and research plans and state assignment of the Institute of Solid State Chemistry, UB RAS (Grant No. AAAA-A19-119031890025-9). E.V.C. acknowledges funding by Saint Petersburg State University project for scientific investigations (ID No. 73028629). TPeer reviewe

SYNTHESIS OF ANATASE/BROOKITE/CARBON COMPOSITES BY LOW-TEMPERATURE THERMOLYSIS OF TITANIUM GLYCOLATE. STRUCTURE AND PHOTOELECTROCHEMICAL PROPERTIES

TiO2/C composites were prepared by thermolysis of Ti-glycolate. The composite with maximum crystallinity, brookite content and optimal carbon concentration has the highest IPCE values. Increased IPCE values are associated with the preferential formation of carbon/brookite/anatase heterostructures.TiO2/C composites were prepared by thermolysis of Ti-glycolate. The composite with maximum crystallinity, brookite content and optimal carbon concentration has the highest IPCE values. Increased IPCE values are associated with the preferential formation of carbon/brookite/anatase heterostructures.Работа выполнена в соответствии с гос. заданием ИХТТ УрО РАН (124020600024-5)

Сигнальный путь микроРНК-484 / Akt в регуляции чувствительности клеток рака молочной железы к противоопухолевым препаратам

The development of acquired resistance of malignant tumors to specific drugs, such as target and hormonal drugs, is usually associated with a rearrangement of the intracellular signaling network and activation of unblocked growth pathways. Epigenetic regulators, in particular, non-coding miRNAs that control the level of expression of specific signaling proteins, are directly involved in the development and maintenance of such changes. We have previously shown that the development of resistance of breast cancer cells to mTOR (mammalian target of rapamycin) inhibitors and hormonal drugs is accompanied by constitutive activation of protein kinase Akt, the key anti-apoptotic protein.Aim. To study the role of microRNAs in the regulation of Akt expression and the formation of a resistant phenotype of breast cancer cells.We have shown that Akt activation in the tamoxifen- or rapamycin-resistant MCF-7 sublines is associated with a decrease in the level of miRNA-484, one of the Akt suppressors. Transfection of microRNA-484 into MCF-7 cells does not affect the activity of estrogen signaling, but leads to a marked decrease in Akt expression and is accompanied by an increase in cell sensitivity to tamoxifen and rapamycin. The obtained data demonstrate the involvement of the miRNA-484 / Akt axis in the breast cancer cells’ sensitization to target and hormonal drugs, which allows us to consider miRNA-484 as a potential candidate for drug development to cure resistant cancers.Развитие приобретенной резистентности злокачественных опухолей к препаратам направленного действия, таким как таргетные и гормональные препараты, сопряжено с перестройкой внутриклеточной сигнальной сети и активацией незаблокированных путей передачи ростового сигнала. Непосредственное участие в развитии и поддержании подобных изменений принимают эпигенетические регуляторы, в частности некодирующие микроРНК, контролирующие уровень экспрессии конкретных сигнальных белков. Ранее мы показали, что развитие резистентности клеток рака молочной железы к ингибиторам mTOR (mammalian target of rapamycin) и блокаторам эстрогенового сигналинга сопровождается конститутивной активацией протеинкиназы Akt – основного антиапоптотического белка клеток. Цель настоящей работы – исследование роли отдельных микроРНК в регуляции экспрессии Akt и формировании резистентного фенотипа клеток рака молочной железы.Мы показали, что повышение активности протеинкиназы Akt в сублиниях MCF-7, резистентных к тамоксифену или рапамицину, ассоциировано со снижением уровня микроРНК-484 – одного из супрессоров Akt. Трансфекция в клетки MCF-7 микроРНК-484 не влияет на активность эстрогенового сигналинга, но приводит к выраженному снижению экспрессии Akt и сопровождается повышением чувствительноси клеток к тамоксифену и рапамицину. Полученные данные свидетельствуют об участии сигнального пути микроРНК-484 / Akt в сенсибилизации клеток рака молочной железы к действию таргетных и гормональных препаратов, что позволяет рассматривать микроРНК-484 в качестве перспективного кандидата для разработки на его основе новых противоопухолевых соединений

Феномен подавления эстрогенового сигналинга в клетках рака молочной железы под действием ультрафиолетового облучения: роль белков Snail

Introduction. The study of the effect of irradiation or any other DNA-damaging agents on the sensitivity of tumors to conservative therapy, drug or hormonal, is among the most imporant tasks that determine the efficiency of combined therapy of cancer patients.Aim. To investigate the effect of irradiation on the activity of key signaling proteins and the level of hormone dependence of breast cancer cells.Materials and methods. The experiments were performed on in vitro cultured estrogen-dependent MCF-7 breast cancer cells. Ultraviolet (UV) irradiation in the range of 254 nm with the intensity of 25–50 J/m2  was used as an experimental model to study the response of tumor cells to DNA damage. Cell growth rate was determined using the MTT test, cell survival after irradiation was analyzed using the colony-forming test.  Estrogen receptor transcriptional  activity was determined by reporter assay; cellular protein expression was determined by immunoblotting.Results. Single UV irradiation of MCF-7 cells leads to a marked increase in the level of apoptotic markers: p53, cPARP, suppression of expression of growth signaling proteins: CDK4/6 and estrogen receptor α (ERα). The above changes are accompanied with an increase in phosphorylation of Akt protein kinase and a marked increase in the expression of Snail1, one of the key proteins of epithelial-mesenchymal transition. In UV-resistant MCF-7/UVR cell subline obtained under repeated irradiation cycles, the levels of apoptotic and growth signaling proteins (p53, cPARP, CDK4/6) return to control levels, except for the phosphorylated form of Akt and Snail1, whose content  remains high. Transfection of Snail1-expressing plasmid into MCF-7 cells is accompanied by activation of apoptotic signaling, suppression of ERα activity, and development of partial hormone resistance; however, the sensitivity of cells to irradiation is practically unchanged. Transfection of microRNA-181a-2, one of the microRNAs associated with cell resistance, simultaneously activates Akt and Snail1 and leads to the development of cross-resistance of cells to irradiation and hormonal drugs.Conclusion. The obtained data allow us to consider irradiation-induced Snail1 activation as one of the factors involved in deregulation of estrogen signaling and formation of cell resistance to hormonal drugs, while simultaneous activation of Akt and Snail1 is accompanied by the development of cross-resistance to irradiation and hormonal drugs.Введение. Исследование влияния облучения или любых других ДНК-повреждающих агентов на чувствительность опухолей к консервативной терапии, лекарственной или гормональной, относится к числу наиболее актуальных задач, во многом определяющих целесообразность  комбинированной терапии онкологических больных.Цель исследования – изучение влияния облучения на активность ключевых сигнальных белков и уровень гормональной зависимости клеток рака молочной железы.Материалы и методы. Эксперименты проводились на культивируемых in vitro клетках эстрогензависимого рака молочной железы MCF-7. В качестве экспериментальной модели для изучения реакции опухолевых клеток на повреждения ДНК использовалось ультрафиолетовое (УФ) облучение в диапазоне 254 нм с интенсивностью 25–50 Дж/м2. Скорость роста клеток определяли с помощью  МТТ-теста; выживаемость клеток после облучения анализировали с использованием колониеобразующего теста. Определение транскрипционной активности рецептора эстрогенов проводили методом репортерного анализа, экспрессии клеточных белков – методом иммуноблоттинга.Результаты. Однократное  УФ-облучение клеток MCF-7 приводит к резкому повышению уровня апоптотических маркеров: р53, cPARP, подавлению экспрессии белков ростового сигналинга: CDK4/6 и рецептора эстрогенов α (ERα). На этом фоне наблюдается усиление фосфорилирования протеинкиназы Akt и выраженное повышение экспрессии Snail1 – одного из ключевых белков эпителиально-мезенхимального перехода. В клетках УФ-резистентной сублинии MCF-7/UVR, полученной в условиях повторяющихся циклов облучения, уровень белков апоптотического и ростового сигналингов (р53, cPARP, CDK4/6) возвращается к контрольному значению, за исключением фосфорилированной формы Akt и Snail1, содержание которых остается высоким. Трансфекция в клетки MCF-7 плазмиды,  экспрессирующей Snail1, сопровождается активацией апоптотического сигналинга, снижением активности ERα и развитием частичной гормональной резистентности; при этом чувствительность клеток к облучению практически не меняется. Трансфекция микроРНК-181а-2 – одной из микроРНк, ассоциированной с резистентностью клеток, – одновременно активирует Akt и Snail1 и приводит к развитию перекрестной резистентности клеток к облучению и гормональным препаратам.Заключение. Полученные данные позволяют рассматривать активацию Snail1 под действием облучения в качестве одного из факторов, участвующих в дерегуляции эстрогенового сигналинга и формировании устойчивости клеток к гормональным препаратам, в то время как одновременная активация Akt и Snail1 сопровождается развитием перекрестной резистентности к облучению и гормональным соединениям

Экзосомы и развитие резистентности опухолевых клеток к метформину: пилотное исследование

Objective: to study the role of the intercellular interactions in the progression of the cancer cells resistance to metformin, a biguanide antidiabetic drug exhibited the marked anti-tumor activity.Results. Earlier we have demonstrated the effect of horizontal transferring of hormonal resistance of breast cancer cells  from cell to cell, and showed the key role of exosomes on the transferring of the resistance. Here we have shown the effect of the horizontal transferring of metformin resistance in breast cancer cells – similar to the progression of hormonal resistance. We found that horizontal transferring of the metformin resistance is mediated via exosomes secreted by the resistant cells. The proteome analysis of the exosomes revealed several proteins differentially expressed in the exosomes of metformin-resistant cells and associated with the regulation of cell response to apoptotic drugs.Conclusions. Totally, the data presented demonstrate the new mechanism of the development of the cancer cell resistance based on the intercellular interactions, opening the new insights in the target therapy of breast cancer.Цель работы – исследование роли межклеточных взаимодействий в развитии резистентности клеток рака молочной железы к метформину – антидиабетическому препарату из группы бигуанидов, обладающему выраженным противоопухолевым эффектом.Результаты. В основу работы легли данные, полученные нами ранее при изучении гормональной резистентности клеток рака молочной железы и продемонстрировавшие возможность передачи резистентного фенотипа горизонтальным путем, от клетки к клетке, в том числе с участием экзосом. В настоящей работе мы показали возможность развития устойчивости к метформину горизонтальным путем, как и в случае гормональной резистентности. Установлено, что решающим фактором в подобном горизонтальном пути передачи резистентности являются межклеточные взаимодействия, реализуемые в том числе с участием экзосом, продуцируемых метформинрезистентными клетками. Анализ протеома экзосом подтвердил присутствие в экзосомах резистентных клеток белков, регулирующих ответ клеток на действие апоптотических агентов.Заключение. Полученные данные подтверждают существование неизвестного ранее механизма распространения резистентности, основанного на межклеточных взаимодействиях, и открывают новые возможности в поиске мишеней противоопухолевой терапии