Effect of urokinase gene knockout on tissue levels of biogenic amines in mice with melanoma

The research aim was to study the dynamics of biogenic amines in the brain, tumor and intact skin of urokinase (uPA) gene knockout mice on day 21 of the B16/F10 melanoma growth.Material and methods. The study included male and female uPA gene knockout (-uPA, n = 38) and wild type mice (+uPA, n = 61). Melanoma was transplanted subcutaneously. Levels of biogenic amines were studied by ELISA in tissues obtained on day 21 of carcinogenesis.Results and discussion. Intact (-uPA) mice showed an increased total content of biogenic amines: in the skin - due to noradrenaline increase by 4.8 times in males and by 4.9 times in females, histamine - by 3.6 times in males and by 1.6 times (p < 0.05) in females, serotonin - by 3.4 times in males and by 8.3 times in females; in the brain - due to noradrenaline increase by 3.5 times in males and by 3.2 times in females, dopamine by 2.1 times in males and by 2.9 times in females, while histamine content decreased. Melanoma development in (-uPA) mice was characterized by: lower levels of adrenaline with high NA concentrations and an increase in the serotonin metabolism in the brain; higher histamine concentrations in the tumor and higher serotonin levels in the skin; similar to (+uPA) mice levels of adrenaline (males) and noradrenaline in the tumor and higher levels of adrenaline in the tumor and histamine in the skin in (-uPA) females.Conclusions. The uPA gene knockout limits the development of stress at the central regulatory level due to lower levels of A together with increasing serotoninergic mediation in the brain, as well as modulates the immune antitumor response due to higher levels of histamine in the tumor and 5 serotonin in the skin, as a result of lower monoamine oxidase activity, in mice with B16/F10 melanoma

Редокс формы глутатиона при злокачественном поражении желудка разной степени агрессивности

Aim. To study the levels of reduced and oxidized glutathione (GSH and GSSG, respectively), as well as the thiol status in gastric cancer (GC) tumors of various histological types and grades.Materials and methods. The indicators were determined by ELISA methods in tumor, peritumoral and visually intact tissues obtained during surgery from 52 patients with GC: 18 patients had a G1-2 adenocarcinoma (AC), 8 with G3 AC, 6 with signet ring cell cancer (SRCC), 14 with combined gastric lesions (CGL) – AC with signet ring cell fragments, 6 with patients with a component of undifferentiated cancer, G4.Results. In the groups of patients with low-differentiated and undifferentiated tumors, the GSH content in the tumor tissue and the peritumoral zone was higher than in the group of patients with well- and moderately-differentiated tumors. Tumor GSH levels in G3 AC and SRCC exceeded the values in visually intact tissues. Moreover, in the visually intact tissue of patients with SRCC, GSH level was reduced relative to G1-2 AC and CGL. GSH in all tissues of patients with CGL was higher than in patients with G1-2 AC. The lowest level of GSSG in the tumor tissue was registered in SRCC: 27.5% lower than in G1-2 AC and 30.3% lower than in G3 AC. Patients with undifferentiated tumors (G4 AC) had the highest GSH content in all studied tissues: by 29.9% in tumor; by 40.7% in peritumoral zone; and in visually intact tissue not only GSH, but also GSSG was increased by 22.5–25.5% in comparison with AC G1-2. G4 AC was also characterized by a sharp increase in the thiol status in tumor tissues by 80.2 and 89.9% higher than in visually intact and peritumoral tissues, and it was statistically higher than in AC G1-2, AC G3, SRCC and CGL. The ratio of GSH and GSSG was the most informative.Conclusion. Poor AC differentiation (in the row G1-2, G3, G4) and a change of histological tumor type (AC, SPL and SRCC), i.e. an increase in tumor aggressiveness, were accompanied by the enhancement of reductive processes in tumor tissue, as evidenced by the statistically significant increase in the GSH/GSSG coefficient and a sharp increase in the thiol status in G4 AC.Цель. Изучить уровень восстановленного и окисленного глутатиона (GSH и GSSG соответственно), а также тиоловый статус в опухолях рака желудка (РЖ) различных гистологических типов и разной степени дифференцировки.Материалы и методы. Показатели определены методами иммуноферментного анализа в образцах опухоли, перитуморальной зоны и визуально интактной ткани. Образцы получены во время операции у 52 больных РЖ, в том числе у 18 – с аденокарциномой (АК) G1-2, 8 – с АК G3, 6 – с перстневидноклеточным раком (ПКР), 14 – с сочетанным поражением желудка (СПЖ) и 6 – с компонентом недифференцированного рака G4.Результаты. В группах больных с низкодифференцированными и недифференцированными опухолями содержание GSH в ткани опухоли и перифокальной зоны было выше, чем в группе больных с высоко- и умеренно дифференцированными опухолями. При АК G3 и ПКР уровень GSH в опухолевой ткани значимо превышал уровень в визуально интактной ткани. При этом в визуально интактной ткани больных ПКР содержание GSH было ниже, чем при АК G1-2 и СПЖ. При СПЖ уровень GSH во всех тканях был выше, чем при АК G1-2.Наиболее низкий уровень GSSG в ткани опухоли отмечен при ПКР: на 27,5% ниже, чем при АК G1-2, и на 30,3% относительно АК G3. При АК G4 наблюдалось самое высокое содержание GSH во всех исследованных тканях: в опухоли – на 29,9%, в перифокальной зоне – на 40,7%, а в визуально интактной ткани не только GSH, но и GSSG на 22,5–25,5% по сравнению со значениями у больных АК G1-2. Для G4 также характерен высокий уровень тиолового статуса в ткани опухоли – на 80,2 и 89,9%  выше, чем в визуально интактной ткани и перитуморальной зоне, и он был значимо  выше (на 68–96%), чем при АК G1-2, АК G3, ПКР и СПЖ. Наиболее информативным оказалось соотношение восстановленной и окисленной форм глутатиона.Заключение. При снижении дифференцировки АК (в ряду G1-2, G3, G4) и изменении гистологического типа опухоли (АК, СПЖ и ПКР), т.е. при увеличении агрессивности неоплазмы, происходит усиление восстановительных процессов в опухолевой ткани, о чем свидетельствует статистически значимо более высокий коэффициент GSH/GSSG и уровень тиолового статуса в случае АК G4

EFFECT OF UROKINASE GENE-KNOCKOUT ON GROWTH OF MELANOMA IN EXPERIMENT

The purpose of the study was to reveal special features of the В16/F10 melanoma growth in urokinase (uPA) gene knockout mice with and without chronic neurogenic pain (CNP). Material and methods. The study included male and female С57ВL/6 mice (n = 102) and C57BL/6-Plautm1.1BugThisPlauGFDhu/GFDhu mice with uPA gene knockout  (n = 48). Mice of the main subgroups underwent subcutaneous transplantation of В16/F10 melanoma 2 weeks after bilateral ligation of sciatic nerves (CNP model); mice of the same strain with standard melanoma transplantation served as controls. Results and discussion. Survival of uPA gene knockout mice did not differ from that of normal animals – 1.5 times higher in females than in males (p < 0.05), with melanoma onset in gene-deficient mice a week earlier. The dynamics of tumor growth had pronounced gender differences: in females, the tumor did not grow and its maximal volume prior to death was 1.0 cm3, while tumors in males were characterized by an active growth with two peaks of volume increase (weeks 2 and 4). Melanoma was weakly metastatic – solitary metastases to the lungs (in females) or no metastases, but pulmonary and heart hemorrhages were noted (in males). CNP decreased the survival of uPA gene knockout females, as well as of normal animals, but did not influence the survival of males; primary tumors in genedeficient mice appeared a few days later than in controls but their growth was more intense, with diminished gender differences. Increased metastasis was manifested by the initiation of metastatic lesions to the lungs and liver in males, with maintained pulmonary hemorrhages, and by increased number of metastatic foci in the lungs together with the appearance of pulmonary hemorrhages in females. Conclusions. The influence of uPA gene knockout on the course of В16/F10 melanoma differs in male and female mice. CNP enhances malignant tumor growth, diminishing gender differences, and activates melanoma metastasis

Структурно-функциональные показатели мембран эритроцитов крови больных раком желудка с разным гистотипом опухоли и стадией злокачественного процесса

The purpose was to study the structural and functional parameters of erythrocyte membranes in the blood of patients with gastric cancer (GC) – adenocarcinoma, depending on its grade, signet ring cell carcinoma (SRCC), and combined gastric lesions (CGL).Materials and methods. The membrane fluidity in the area of the lipid bilayer and protein-lipid contacts, the polarity of the lipid bilayer and the immersion of proteins in the lipid matrix of the membrane in red blood cells were evaluated by fluorimetry using the hydrophobic pyrene-based probe. The study included 86 patients with GC divided into six groups: well- and moderately-differentiated adenocarcinoma (G1-2); poorly-differentiated adenocarcinoma (G3); SRCC; CGL and two groups of patients with a component of undifferentiated cancer: G4 + SRCC and G4 + G2-3. The results of the study were also analyzed in patients with serosal invasion and the spread to adjacent structures (T4 according to the TNM classification of malignant tumors) and in patients with stage IV disease.Results. In all groups of GC patients, an increase in the membrane fluidity was observed. It was more pronounced in the zone of protein-lipid contacts, but it was also observed in the lipid bilayer. The membrane fluidity increased together with the grade of adenocarcinoma and was maximal when there were undifferentiated cells in stomach tumors, reaching 93.8% in the zone of protein-lipid contacts and 54.1% in the lipid bilayer, compared with healthy people (20 donors). An increase in the polarity of the lipid phase was also observed; it was most pronounced (by 7–8%, p = 0.002–0.003) in adenocarcinoma patients with undifferentiated cells and with stage IV disease. A change in the immersion of proteins in the lipid matrix of erythrocytes was less characteristic of GC, compared with other cancers (breast, lung tumors, gynecological oncopathology, etc.).Conclusions. Changes in the structural and functional properties of erythrocyte membranes reflect the state of the disease in patients with gastric cancer and may be important for predicting the course of the disease and the success of treatment.Цель. Изучить структурно-функциональные показатели мембран эритроцитов в крови больных раком желудка (РЖ) при аденокарциноме, в зависимости от степени ее дифференцировки, при перстневидноклеточном раке (ПКР) и сочетанном поражении желудка (СПЖ).Материалы и методы. Оценивали текучесть мембран в области липидного бислоя и белок-липидных контактов, полярность липидного бислоя и погруженность белков в липидный матрикс мембраны в эритроцитах крови с использованием гидрофобного зонда пирена флуориметрическим методом. В исследование было включено 86 больных РЖ, в зависимости от гистотипа разделенных на шесть групп: G1-2, G3, ПКР, СПЖ, G4 + ПКР и G4 + G2-3. Отдельно были проанализированы результаты исследования у больных с прорастанием опухоли в серозную оболочку и распространением на соседние структуры (T4 по системе классификации TNM) и у больных, находившихся в IV стадии.Результаты. Во всех группах больных РЖ установлено увеличение текучести мембран, более выраженное в зоне белок-липидных контактов, но наблюдавшееся и в липидном бислое. При этом текучесть возрастала по мере снижения степени дифференцировки аденокарциномы и была максимальной при наличии в опухоли желудка недифференцированных клеток: выше, чем в группе здоровых, на 93,8% в зоне белок-липидных контактов и на 54,1% в липидном бислое. Наблюдалось также повышение полярности липидной фазы, наиболее выраженное (на 7–8%, р = 0,002–0,003) у больных аденокарциномой с наличием  недифференцированных клеток и при IV стадии процесса. Изменение погруженности белков в липидный матрикс эритроцитов было менее характерно для РЖ по сравнению с другими раками (молочной железы, легкого, онкогинекологической патологией).Заключение. Изменение структурно-функциональных свойств мембран эритроцитов отражает состояние процесса у больных раком желудка и может иметь значение для прогнозирования течения заболевания иуспешности лечения

Влияние варианта развития меланомы B16/F10 на содержание цитохрома С в митохондриях различных органов самок мышей

Introduction. Cytochrome C in mitochondria transfers electrons from complex III to complex IV, and it is a signaling molecule in the apoptosis realization.The objective was to evaluate the level of cytochrome C in cell mitochondria in various organs of female mice with standard and stimulated growth of experimental B16/F10 melanoma.Methods and materials. The experiment was performed on female C57BL/6 mice (n=168). The groups were: intact animals (n=21); controls with a model of chronic neurogenic pain (CNP) (n = 21); group M — standard B16/F10 melanoma transplantation (n=63), group CNP + M — B16/F10 melanoma transplantation 3 weeks after CNP model creation (n=63). The level of cytochrome C (ng / mg protein) were measured by ELISA (Bioscience, Austria). Statistical analysis of results was performed using the «Statistica 10.0» program.Results. After 1 week of standard melanoma growth, an increase in the level of cytochrome C by 2.7 and 1.7 times was detected in mitochondria of the brain and liver; by the 3rd week, it decreased in the liver and skin by 1.7 times. In melanoma mitochondria, the level of cytochrome C was lower than in the skin of intact animals: by 2.5 times after week 1, by 4.5 times after week 2, and by 4.6 times after week 3. After 1 week of stimulated melanoma growth, the level of cytochrome C decreased compared control values: by 2.2 times in the brain, by 1.9 times in the liver, by 1.4 times in the skin; by week 3, it decreased by 4.8 times in mitochondria of the brain, by 4.7 times — in the liver, by 2.3 times — in the heart, by 1.9 times — in the skin. In melanoma mitochondria, the level of cytochrome C was lower than in the skin of intact animals: by 15.3 times after week 1, by 10.3 times after week 2, and by 8.8 times after week 3.Conclusion. Low level of cytochrome C were found in melanoma mitochondria in standard and stimulated tumor growth. The data can be used in the experiment and in clinic for using exogenous cytochrome C as an agent slowing down the malignant process.Введение. Цитохром С в митохондриях переносит электроны от III к IV комплексу и является сигнальной молекулой в реализации апоптоза.Цель — изучить уровень цитохрома С в митохондриях клеток различных органов мышей-самок при стандартном и стимулированном росте экспериментальной меланомы B16/F10.Методы и материалы. В эксперименте использовали мышей-самок линии C57BL/6 (n=168). Группы: интактная (n = 21); контрольная — модель хронической нейрогенной боли (ХНБ) (n=21); группа М — стандартная трансплантация меланомы B16/F10 (n=63); группа ХНБ + М — трансплантация меланомы B16/F10 через 3 недели после создания модели ХНБ (n=63). Методом иммуноферментного анализа определяли уровень цитохрома С (нг/мг белка) (Bioscience, Austria). Статистический анализ результатов выполнен с помощью программы «Statistica 10.0».Результаты. Через 1 неделю стандартного роста меланомы выявили повышение уровня цитохрома С в митохондриях мозга и печени в 2,7 и 1,7 раза, к 3-й неделе роста — снижение в печени и кожи в 1,7 раза. В митохондриях меланомы уровень цитохрома С был ниже интакных величин кожи: через 1 неделю — в 2,5 раза, 2 недели — в 4,5 раза, 3 недели — в 4,6 раза. Через 1 неделю стимулированного роста меланомы уровень цитохрома С снизился относительно контрольных величин: в мозге — в 2,2 раза, печени — в 1,9 раза, кожи — в 1,4 раза, к 3-й неделе в митохондриях мозга — в 4,8 раза, печени — в 4,7 раза, сердца — в 2,3 раза, кожи — в 1,9 раза. В митохондриях меланомы содержание цитохрома С было ниже значений в контрольной коже: через 1 неделю — в 15,3 раза, 2 недели — в 10,3 раза, 3 недели — в 8,8 раза.Заключение. Установлено низкое содержание уровня цитохрома С в митохондриях меланомы при стандартном и стимулированном росте опухоли. Полученные данные возможно использовать в эксперименте и клинике по применению экзогенного цитохрома С как агента, способствующего замедлению злокачественного процесса

Light-Induced Thiol Oxidation of Recoverin Affects Rhodopsin Desensitization

The excessive light illumination of mammalian retina is known to induce oxidative stress and photoreceptor cell death linked to progression of age-related macular degeneration. The photochemical damage of photoreceptors is suggested to occur via two apoptotic pathways that involve either excessive rhodopsin activation or constitutive phototransduction, depending on the light intensity. Both pathways are dramatically activated in the absence of rhodopsin desensitization by GRK1. Previously, we have shown that moderate illumination (halogen lamp, 1,500 lx, 1–5 h) of mammalian eyes provokes disulfide dimerization of recoverin, a calcium-dependent regulator of GRK1. Here, we demonstrate under in vivo conditions that both moderate long-term (metal halide lamp, 2,500 lx, 14 h, rat model) and intense short-term (halogen lamp, 30,000 lx for 3 h, rabbit model) illumination of the mammalian retina are accompanied by accumulation of disulfide dimer of recoverin. Furthermore, in the second case we reveal alternatively oxidized derivatives of the protein, apparently including its monomer with sulfinic group. Histological data indicate that thiol oxidation of recoverin precedes apoptosis of photoreceptors. Both disulfide dimer and oxidized monomer (or oxidation mimicking C39D mutant) of recoverin exhibit lowered α-helical content and thermal stability of their apo-forms, as well as increased Ca2+ affinity. Meanwhile, the oxidized monomer and C39D mutant of recoverin demonstrate impaired ability to bind photoreceptor membranes and regulate GRK1, whereas disulfide dimer exhibits notably improved membrane binding and GRK1 inhibition in absence of Ca2+. The latter effect is expected to slow down rhodopsin desensitization in the light, thereby favoring support of the light-induced oxidative stress, ultimately leading to photoreceptor apoptosis. Overall, the intensity and duration of illumination of the retina affect thiol oxidation of recoverin likely contributing to propagation of the oxidative stress and photoreceptor damage

Интенсивность хемилюминесценции, состояние антиоксидантной системы и окислительная модификация белков плазмы крови при развитии рецидива рака яичников

The state of antioxidant system (the activity of catalase and ceruloplasmine), the intensity of chemiluminescence, and oxidative modification of proteins were studied in blood plasma of 61 patients with ovarian cancer (cystadenocarcinoma) III–IV stage in state of remission and ones with a local recurrent tumor. The dynamics of these indices was analyzed in dependence of recurrent tumor vascularization. The statistically significant changes of the activity of some links of antioxidant system were found, as well as chemiluminescence intensity increase in blood plasma. The level of oxidative modificated protein molecules was raised, the most expressed for products of the main character (530 nm). The dynamics of level of carbonyl derivatives of the neutral and main character (370 and 530 nm) was opposite directed during intensification of recurrent tumour vascularization and increase in speed of blood-groove in a recurrent tumorУ 61 больной раком яичников (цистаденокарцинома) III–IV стадий в состоянии ремиссии и с локальным рецидивом ис- следованы в плазме крови интенсивность хемилюминесценции, состояние ряда звеньев антиоксидантной системы (активность каталазы, церулоплазмина) и уровень окислительной модификации белков общепринятыми спектрофотометрическими методами. Проанализирована динамика изученных показателей в крови больных с рецидивом в зависимости от интенсивности кровотока в рецидивной опухоли. Обнаружено достоверное изменение активности некоторых звеньев антиоксидантной системы, усиление хемилюминесценции плазмы крови. Показано увеличение степени окисленности белковых молекул, наиболее выраженное для продуктов основного характера (530 нм). По мере прогрессирования онкологического процесса при формировании рецидивной опухоли, усилении ее васкуляризации и увеличении скорости кровотока наблюдается противоположно направленная динамика уровня карбонильных производных нейтрального и основного характера (370 и 530 нм