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

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

ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ НЕЙРОГЕННОЙ БОЛИ НА ЛОКАЛЬНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ПОЛОВЫХ ГОРМОНОВ И РЕЦЕПТОРОВ В КОЖЕ, ОПУХОЛИ И ПЕРИФОКАЛЬНОЙ ЗОНЕ У САМЦОВ С ПЕРЕВИВНОЙ МЕЛАНОМОЙ В16/F10

Local synthesis and metabolism of sex hormones allow the skin to regulate autonomously both nociceptive reactions and proliferative processes in various pathologies. The purpose of the study was to reveal the influence of chronic neurogenic pain on the balance of sex hormones in the skin, tumor and perifocal area in male mice in the dynamics of В16/F10 melanoma growth. Material and methods. The study included С57ВL/6 male mice. Animals were divided into the main group – animals with В16/F10 melanoma transplanted after the development of chronic neurogenic pain (n=25), comparison group (n=27) – animals with standard tumor transplantation, controls – males with chronic neurogenic pain (n=8), and intact mice (n=8). Levels of estradiol (E2), estrone (E1), testosterone (T), progesterone (P4) (CUSABIO, China), estrogen receptors – ERα, ERβ (Сloud-Clone Corp. USA, China), progesterone (RP4) and androgens (RA) (CUSABIO, China) were determined in 10 % homogenates of skin, tumor and perifocal tissues 1, 2 and 3 weeks after В16/F10 melanoma transplantation using standard ELISA test systems adapted for experimental animals. Results. Chronic neurogenic pain causes an imbalance of sex steroids with marked hyperestrogenism. The imbalance is achieved by increased content of estradiol and receptors of estrogen, increased concentration of progesterone with inhibition of its receptor apparatus, as well as reduced levels of testosterone with increased concentration of androgen receptors. Melanoma in animals with chronic neurogenic pain grows and develops in a target organ with an altered steroid balance, which leads to changes in the tumor characteristics. Chronic neurogenic pain and B16/F10 melanoma has a unidirectional effect on the local hormonal status of the skin.Локальный синтез и метаболизм половых гормонов позволяют коже осуществлять автономную регуляцию как ноцицептивных реакций, так и пролиферативных процессов при различных патологических состояниях. Целью исследования явилось изучение влияния хронической нейрогенной боли на баланс половых гормонов и их рецепторов в коже, опухоли и перифокальной зоне у самцов мышей в динамике роста меланомы В16/F10. Материал и методы. В эксперименте использовались самцы мышей линии С57ВL/6. Основную группу составили животные, у которых меланома В16/F10 перевивалась после развития хронической нейрогенной боли (n=25), группу сравнения (n=27) – животные со стандартной перевивкой опухоли, контроль – самцы с хронической нейрогенной болью (n=8), а также интактные мыши (n=8). Через 1, 2 и 3 нед после перевивки меланомы В16/F10 в 10 % гомогенатах кожи, опухоли и перифокальной зоне с помощью стандартных тест-систем ИФА, адаптированных для экспериментальных животных, определяли уровень эстрадиола (Е2), эстрона (Е1), тестостерона (Т), прогестерона (Р4) (CUSABIO, Китай), рецепторов эстрогенов – ERα, ERβ (Сloud-Clone Corp. США, Китай), прогестерона (RP4) и андрогенов (RA) (CUSABIO, Китай). Результаты. Хроническая нейрогенная боль вызывает дисбаланс половых стероидов с выраженной гиперэстрогенией. Нарушение равновесия осуществляется за счет роста содержания эстрадиола и эстрогеновых рецепторов, повышения концентрации прогестерона с угнетением его рецепторного аппарата, а также снижением уровня тестостерона на фоне повышения концентрации рецепторов андрогенов. Рост и развитие меланомы у животных с хронической нейрогенной болью осуществляется в орган-мишень с измененным стероидным балансом, что приводит к изменениям характеристики опухоли. Хроническая нейрогенная боль оказывает однонаправленное с меланомой В16/F10 влияние на локальный гормональный статус кожи. 

ВЛИЯНИЕ ХРОНИЧЕСКОЙ НЕЙРОГЕННОЙ БОЛИ НА ДИНАМИКУ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ nO-СИСТЕМЫ В ПРОЦЕССЕ РОСТА МЕЛАНОМЫ B16/F10 У САМЦОВ МЫШЕЙ

Since B16/F10 melanoma demonstrated gender differences in its growth in the presence of chronic neuropathic pain (cnp) and changes in the system of proangiogenic growth factors, the aim of the study was to analyze levels of components of the no-system in male mice during the growth of transplantable B16/F10 melanoma in the presence of cnp.Material and Methods. 66 male mice С57Вl/6 were used in the experiment. A model of subcutaneous growth of B16/F10 melanoma (during 3 weeks) was created in the cnp presence (sciatic nerve ligation). Concentrations of nos-2, nos-3, l-arginine, citrulline, total nitrite, nitrotyrosine and adma were determined by elisa in intact and tumor tissues.Results. A significant increase in levels of no-synthases was revealed in the skin and tumor tissues in the tumor growth with cnp from week 1, as well as a decrease in the level of total nitrite in the skin, multidirectional dynamics of adma and arginine levels, a steadily increased level of citrulline in the skin and tumor in the dynamics of tumor growth with cnp.Conclusions. Male mice with B16 melanoma growing in the presence of cnp demonstrated a more active functioning of the no-system already from week 1, compared to standard tumor growth, which might result in a greater rate of growth of melanoma with cnp. Significantly higher skin and tumor levels of citrulline in males were a distinctive feature, in contrast to melanoma with standard growth, which could be the result of inhibition of arginine synthesis and formation of a tumor auxotrophic for arginine.В связи с выявлением половых различий в росте меланомы B16/F10 на фоне хронической нейрогенной боли (ХрБ) и изменением системы проангиогенных факторов роста цель исследования состояла в изучении уровня компонентов nO-системы у самцов мышей в процессе роста перевивной меланомы B16/F10 на фоне ХрБ.Материал и методы. В эксперименте использовали 66 самцов мышей линии С57Вl/6. Создавали модель подкожного роста меланомы В16/F10 (в течение 3 нед) на фоне состояния ХрБ (перевязка седалищных нервов). В не пораженной опухолью коже и в ткани меланомы определяли концентрации nOs-2, nOs-3, l-аргинина, цитруллина, общего нитрита, нитротирозина и АДМА методом иФА.Результаты. В коже и в ткани опухоли выявлен значительно повышенный уровень nO-синтаз с 1-й нед роста опухоли на фоне ХрБ, сниженный уровень общего нитрита в коже, разнонаправленная динамика уровня АДМА и аргинина, стабильно повышенный уровень цитруллина в коже и в опухоли в динамике роста опухоли на фоне ХрБ.Заключение. У самцов мышей при росте меланомы В16 на фоне ХрБ уже с 1-й нед выявлено более активное функционирование nO-системы, чем при стандартном росте опухоли, что может обусловливать бóльшую скорость роста меланомы при ХрБ. Отличительной особенностью был значительно более высокий уровень цитруллина в коже и опухоли у самцов, в отличие от меланомы при стандартном росте, что может быть результатом ингибирования синтеза аргинина и формирования опухоли, ауксотрофной по аргинину

Инсулиноподобные факторы роста и их белки-переносчики в почках крыс при экспериментальном диабете, злокачественном росте и их сочетании

Persistent hyperglycemia resulting from diabetes mellitus causes microvascular lesions and long-term diabetic complications, such as nephropathy.The aim of the study was to analyze the levels of insulin-like growth factors (IGFs), their carrier proteins (IGFBP), and markers of kidney tissue damage (IL-18, L-FABP, cystatin C, NGAL, and KIM-1) in male rats with diabetes mellitus, tumor growth, and their combination.Materials and methods. The study included white outbred male rats (n = 32) weighing 180–220 g. The animals were divided into four groups (n = 8 each): group 1 – intact animals; controls (2) – animals with diabetes mellitus; controls (3) – animals with Guerin carcinoma; experimental group (4) – animals with Guerin carcinoma against the background of diabetes mellitus. Levels of IGF-1, IGF-2, IGFBP-1, IGFBP-2 and markers of acute kidney injury (IL-18, L-FABP, cystatin С, NGAL, and KIM-1) were determined in the kidney homogenates using enzyme-linked immunosorbent assay.Results. Increased levels of acute kidney injury markers were found in the kidneys of male rats with diabetes mellitus alone and in combination with Guerin carcinoma. In the animals with diabetes mellitus, the levels of IGF-1, IGFBP-1, and IGFBP-2 were decreased on average by 1.3 times, and the level of IGF-2 was increased by 2.1 times compared with the values in the intact male rats. The elevation of IGF-2 / IGF-1 on average by 2.8 times indicated increasing hypoglycemia in the kidney tissue of the animals with diabetes mellitus and in the experimental group with diabetes mellitus and Guerin carcinoma. In the kidney tissues of the rats with Guerin carcinoma, IGF-1 and IGF-2 were elevated on average by 1.5 times, and IGFBP-2 was decreased by 1.7 times. In the animals with malignant tumors growing against the background of diabetes mellitus, IGF-2 and IGFBP-1 were increased by 2.3 and 1.7 times, respectively, and the levels of IGF-1 and IGFBP-2 were similar to those in the intact animals.Conclusion. The study demonstrated abnormalities in the metabolic profile of the kidneys in male rats with experimental diabetes mellitus, Guerin carcinoma, and their combination.Устойчивая гипергликемия в результате сахарного диабета вызывает повреждение микрососудов и долгосрочные диабетические осложнения, такие как нефропатия.Целью настоящего исследования явилось изучение уровня инсулиноподобных факторов роста (IGF), их белков-переносчиков (IGFBP) и маркеров повреждения (IL-18, L-FABP, цистатина С, NGAL, КИМ-1) в ткани почек самцов крыс при сахарном диабете, опухолевом росте и их сочетании.Материалы и методы. В исследование включены самцы белых беспородных крыс (n = 32) массой 180– 220 г, разделены на четыре группы по 8 особей в каждой. Группа 1–интактные животные, контрольная группа (2) –животные с сахарным диабетом, контрольная группа (3) – животные с карциномой Герена, основная группа (4) – животные с карциномой Герена на фоне сахарного диабета. В гомогенатах почек методом иммуноферментного анализа определяли IGF-1, IGF-2, IGFBP-1, IGFBP-2 и маркеры острого повреждения почек: IL-18, L-FABP, цистатин С, NGAL, KIM-1.Результаты. При сахарном диабете в самостоятельном варианте и сочетанном с ростом карциномы Герена у самцов крыс в почках установлено повышение уровня маркеров острого повреждения почек. При развитии сахарного диабета уровень IGF-1, IGFBP-1 и IGFBP-2 был снижен в среднем в 1,3 раза, а уровень IGF-2 повышен в 2,1 раза относительно показателя у интактных самцов. Повышение IGF-2/IGF-1в среднем в 2,8 раза свидетельствовало о нарастании гипогликемии ткани почек животных при сахарном диабете и в группе с сахарным диабетом и опухолью Герена. При опухоли Герена в ткани почек самцов уровень IGF-1 и IGF-2 был повышен в среднем в 1,5 раза, а уровень IGFBP-2 снижен в 1,7 раза. При сочетанном развитии злокачественной опухоли на фоне сахарного диабета содержание IGF-2 и IGFBP-1 было повышено в 2,3 и 1,7 раза соответственно, а IGF-1 и IGFBP-2 не отличались от показателей у интактных животных.Заключение. Обнаружены нарушения метаболического состояния ткани почек самцов при развитии сахарного диабета, опухоли Герена и их сочетания

Уровень нейротрофинов в головном мозге у мышей с нокаутом гена урокиназы при экспериментальной меланоме и коморбидной патологии

The objective was to evaluate the levels of neurotrophins in the brain of mice with urokinase (uPA) gene knockout, carriers of B16/F10 melanoma developing in presence of comorbid pathology – chronic neurogenic pain (CNP).Methods and materials. The study included female mice of two strains: С57ВL/6 (n=40) and C57BL/6-PlautmI.IBug-ThisPlau6FDhu/GFDhu (n=28). In the main groups, CNP was created by the bilateral sciatic nerve ligation, with В16/F10 melanoma transplanted under the skin of the back 2 weeks after. The comparison groups included sham operated animals with melanoma transplantation, the control groups – sham operated animals and animals with CNP. Mice were decapitated on day 21 of the tumor growth, and the brain levels of brain neurotrophic factor (BDNF); nerve growth factor (NGF), neurotrophins 3 (NT3) and 4 (NT4) were studied by ELISA.Results. The brain of mice with uPA gene knockout demonstrated higher levels of NT3 (by 1.3 times (p=0.0146)), NT4 (by 2.6 times) and NGF-β (by 1.9 times (p=0.0021)) and lower BDNF (by 1.7 times (p=0.0203)), compared to mice without knockout. Cerebral reduction of NGF-β was a nonspecific brain response to CNP and neoplastic growth in female mice, enhanced in the combination of the pathological factors. Greater stimulation of subcutaneous melanoma growth in female mice with uPA knockout under the influence of CNP combined with a 2-fold decrease in levels of NT3 and BDNF in the brain, along with 2.2 times higher cerebral levels of NGF-β, compared to female mice without knockout.Conclusions. In female mice with uPA gene knockout compared to mice without knockout, we revealed background differences and other dynamics of neurotrophin levels in the brain at melanoma growth both alone and in combination with comorbid pathology – CNP.Цель – изучить уровень нейротрофинов в головном мозге мышей с нокаутом гена урокиназы (uPA), носителей меланомы B16/F10, растущей на фоне коморбидной патологии – хронической нейрогенной боли (ХНБ).Методы и материалы. Работа выполнена на самках мышей линий С57ВL/6 (n=40) и C57BL/6-PlautmI.IBugThisPlau6FDhu/GFDhu (n=28). В основных группах моделировали ХНБ двусторонней перевязкой седалищных нервов и через 2 недели под кожу спины перевивали меланому В16/F10. Группы сравнения – ложнооперированные животные с перевивкой меланомы. Контрольные группы – ложнооперированные животные и животные с ХНБ. На 21-е сутки опухолевого роста мышей декапитировали и в головном мозге методом иммуноферментного анализа определяли содержание нейротрофического фактора мозга (BDNF); фактора роста нервов (NGF), нейротрофинов-3 (NT3) и -4 (NT4).Результаты. У мышей с нокаутом по uPA было больше NT3 (в 1,3 раза (р=0,0146)), NT4 (в 2,6 раза) и NGF-β (в 1,9 раза (р=0,0021)) и меньше BDNF (в 1,7 раза (р=0,0203)). Неспецифическим ответом головного мозга самок мышей на ХНБ и неопластический рост являлась церебральная редукция NGF-β, выраженность которой увеличивалась при сочетании патологических факторов. Бóльшая стимуляция подкожного роста меланомы у самок мышей с нокаутом uPA под влиянием ХНБ сочеталась с двухкратным уменьшением содержания NT3 и BDNF в мозге на фоне в 2,2 раза бóльшего, чем у самок без нокаута, церебрального уровня NGF-β.Заключение. У самок мышей с нокаутом гена uPA, в отличие от мышей без нокаута, выявлены фоновые отличия и иная динамика уровней нейротрофинов в головном мозге при росте меланомы в самостоятельном варианте и на фоне коморбидной патологии – ХНБ