Neurosurgical anatomy of the insula and Sylvian fissure in gliomas: literature data and own experience. The first report. Arteries

Insular gliomas account for 25 % of all low-grade and 10 % of all high-grade gliomas. This complex neural and vascular anatomy of the insula and subinsular areas and the attendant risk of postoperative neurological deficit render resection of insular gliomas challenging. Postoperative morbidity can result from injury to these arteries. The cortex and adjacent subcortical structures of the insula are supplied with blood from the cortical insular perforating arteries and lenticulostriate arteries. The source of both types of arteries is the middle cerebral artery. To preserve these vessels, it is necessary to take into account their location while performing approach and tumor debulking.The presurgical planning is extremely important for insular glioma surgery, which allows predicting the extent of removal and to assess the risk of postoperative morbidity. The digital subtractive angiography, CT angiography, MRI angiography make a full picture of the tumor relationship with the lenticulostriate arteries while it is almost impossible to identify the tumor involvement of the insular arteries.The aim of insular glioma surgery is to achieve total removal while preserving critical arteries. This goal is complicated both by a small diameter of lenticulostriate and insular arteries, which intraoperatively complicates their identification and their involvement in tumor tissue. The intraoperative neuroimaging, neuronavigation, intraoperative neuromonitoring can help guide the extent of resection and prevent or minimize postoperative morbidity. However, these advanced technologies are often insufficient without a comprehensive understanding of the insular functional and vascular anatomy

Modern surgical technologies management of malignant brain gliomas

The authors presented the review of effective methods of preoperative multimodal neuroimaging, innovative navigation and laser technologies for targeted controlled resection of brain tumors. The issues of modern requirements for surgical treatment of malignant brain gliomas were considered. The advantages of clinical application of individualized treatment strategy to ensure the effectiveness of neurosurgical interventions in brain gliomas and prospects for further development of surgical technologies in neuro-oncology were also described

Неоднорідність олігоастроцитом: гістологія, хірургія та виживання у серії зі 163 пацієнтів. Ретроспективне дослідження

Introduction. The current approach to oligoastrocytoma (OA) treatment includes surgery taking into account the anatomical and physiological accessibility using various radio- and chemotherapy protocols. Nevertheless, it should be recognized that influence of OA histological structure on the surgery of these tumors has not conclusively established.Objective. To improve diagnostic and surgical tactics in oligoastrocytoma by comparing determined clinical-histological patterns.Materials and methods. Retrospective clinical-morphological comparison and analysis of treatment results in 163 patients with OA were performed taking into account histological structure. OAII (WHO) was diagnosed in 32 patients (19.6 %), 131 patients (80.4 %) developed OAIII (WHO).Results. In 52 OA cases (32 %) oligodendroglial component (oOA) prevailed, in 48 OA cases (29 %) astrocytic component (aOA) prevailed, in 63 OA cases (39 %) there was relatively equal cells distribution of both components (оаОА). The surgical treatment of 163 patients included the following: gross total removal, 60 patients (31.4 %); subtotal removal, 98 patients (60.2 %); and partial removal, 4 patients (2.4 %). A total of 106 (65.0 %) patients presented with Karnofsky Performance Status Scale (KPS) ≥ 80. One hundred and fifty-three patients (93.9 %) experienced postsurgery KPS ≥ 80. There was no perioperative death. All 163 patients received radiation therapy and 87 patients (53.4 %) received chemotherapy as well. A significant difference (p< 0.05) in overall survival (OS) was found between surgery results of OA histological groups. Clinical and MRI/CT findings significantly correlated with histological types of OA as well as results of treatment: the overall survival in patients with oOA was 100.5 ± 4.6 months, aOA — 48.2 ± 4.5 months, oaOA — 76.6 ± 4.9 months, averaging 49.9 ± 2.4 months.Conclusions. Diagnosing, surgery, and survival of OA are determined by the uniqueness of the histological structure of these tumors, the interaction of their components, topography and expansion direction. The key to successful results is a differential approach to planning diagnostic tactics, method of removal and management in late post-op period.Вступление. Современный подход к лечению олигоастроцитом (ОА) предусматривает хирургическое вмешательство с учетом анатомической и физиологической доступности с применением протоколов радио- и химиотерапии. Однако влияние гистологической структуры ОА на результаты лечения этих опухолей не изучено.Цель: оптимизировать диагностическую и хирургическую тактику при ОА полушарий большого мозга по результатам изучения клинико-гистологических сопоставлений.Материалы и методы. Клинико-гистологическое сопоставление и анализ результатов лечения 163 больных с ОА проведены ретроспективно с учетом гистологической структуры. Типичную OA диагностировали у 32 (19,6%) пациентов, анапластическую – у 131 (80,4%).Результаты. В 52 (32%) ОА преобладал олигодендроглиальный компонент (оОА), в 48 (29%) – астроцитарный (аОА), в 63 (39%) случаях количество клеток обоих компонентов было примерно одинаковым (оаОА). У 98 (60,2%) пациентов проведено тотальное удаление, у 60 (31,4%) – субтотальное, у 4 (2,4%) – частичное. Индекс Карновского ≥80 отмечен до операции у 106 (65,0%) пациентов, в послеоперационный период – у 153 (93,9%). Послеоперационная смертность – 0 %. Всем пациентам проведена лучевая терапия, 87 (53,4%) – химиотерапия. Клинические и радиологические данные коррелировали с гистологическим типом ОА, а также с результатами лечения: общая выживаемость у пациентов с оОА составила 100,5 ± 4,6 мес, с аОА – 48,2 ± 4,5 мес, с оаОА – 76,6 ± 4,9 мес, в среднем – 49,9 ± 2,4 мес.Выводы. Особенности диагностики, хирургии и выживание больных с ОА определяются гистологической структурой этих опухолей, взаимодействием их компонентов, топографией и направлением распространения. Залогом успешного лечения является применение дифференцированного подхода к планированию диагностических построений, способа удаления и ведения пациентов в послеоперационный период.Вступ. Сучасний підхід до лікування олігоастроцитом (ОА) передбачає хірургічне втручання з урахуванням анатомічної та фізіологічної доступності із застосуванням протоколів радіо- та хіміотерапії. Однак вплив гістологічної структури ОА на результати лікування цих пухлин не вивчено.Мета: оптимізувати діагностичну та хірургічну тактику при ОА півкуль великого мозку за результатами вивчення клініко-гістологічних зіставлень.Матеріали і методи. Клініко-гістологічне зіставлення та аналіз результатів лікування 163 хворих з ОА проведено ретроспективно з урахуванням гістологічної структури. Типову OA діагностовано у 32 (19,6%) пацієнтів, анапластичну OA – у 131 (80,4%).Результати. В 52 (32%) ОА переважав олігодендрогліальний компонент (оОА), у 48 (29%) – астроцитарний (аОА), у 63 ОА (39%) випадках кількість клітин обох компонентів була приблизно однаковою (оаОА). У 98 (60,2%) пацієнтів проведено тотальне видалення, у 60 (31,4%) – субтотальне, у 4 (2,4%) – часткове. Індекс Карновського≥80 до операції відзначено у 106 (65,0%) пацієнтів, у післяопераційний період – у 153 (93,9%). Післяопераційна смертність – 0 %. Всім пацієнтам проведено променеву терапію, 87 (53,4%) – хіміотерапію. Клінічні та радіологічні дані корелювали з гістологічним типом ОА, а також з результатами лікування: загальне виживання у пацієнтів з оОА становило 100,5 ± 4,6 міс, з аОА – 48,2 ± 4,5 міс, з оаОА – 76,6 ± 4,9 міс, у середньому – 49,9 ± 2,4 міс.Висновки. Особливості діагностики, хірургії та виживання хворих з ОА визначаються гістологічною структурою цих пухлин, взаємодією їх компонентів, топографією та напрямком поширення. Запорукою успішного лікування є застосування диференційного підходу до планування діагностичних побудов, способу видалення та ведення пацієнтів у післяопераційний період

Хірургічне лікування перивентрикулярних гліом: тактика прийняття рішення та доопераційна оцінка резектабельності

Objective. Periventricular gliomas (PVG) are deep-seated tumors with wide invasion into cerebral core structures accompanied by high rates of postoperative deterioration and early relapse.The purpose of this study was to define the preoperative neuroimaging signs as the factors determining the early postoperative outcome in patients with high-grade PVG.Materials and methods. The clinical records of 132 (50 females and 82 males) consecutive patients with a mean age 45.9 years (range 21–69) undergoing image-guided surgery for PVG at a single academic institution were retrospectively analyzed. There were 52 (39.4 %) WHO grade III gliomas, and 80 (60.6 %) of patients had WHO grade IV gliomas.Results. Postoperative median KPS score significantly raised from 67.4 to 82.0, as well as a number of patients with the KPS score ≥ 70: from 18 (13.6 %) to 109 (82.6 %) with p<0.01. The multivariate regression analysis revealed that poor postoperative functional status was associated with basal ganglia involvement (OR 2.75, 95% CI 0.93–8.09, p = 0.07), the higher EOR grade (OR 3.30, 95% CI 1.15–9.43, p = 0.03), and hydrocephalus (OR 5.08, 95% CI 1.49–17.35, p = 0.09).Total/subtotal resection was carried out in 84 (63.6 %) cases; in 48 (36.4 %) cases, the partial resection was performed. The multivariate logistic regression analysis revealed that three factors decreased the likelihood of total/subtotal resection in PVG: basal ganglia invasion (OR 0.18, 95% CI 0.06–0.55, p<0.01), minor extraventricular part (OR 0.40, 95% CI 0.17–0.94, p = 0.04), and contralateral side extension (OR 0.38, 95% CI 0.16–0.92, p = 0.03). In contrast, the presence of tumor-associated cyst (OR 3,73, 95% CI 1.32–10.54, p = 0.01) increased odds of total/subtotal resection. The four-tear grading system of PVG integrating statistically identified factors of total/subtotal resection and risks of postoperative neurological deterioration was developed.The Kaplan-Meier analysis showed that overall median survival was 17.7 ± 1.9 months for patients with high-grade PVG. The survival analysis using Cox regression model revealed that age over 45 years (HR 1.77, 95% CI 1.06–2.99; p = 0.03) and higher tumor WHO grade (HR 2.24, 95% CI 1.27–3.95; p = 0.005) significantly decreased survival rates.Conclusions. The proposed grading system provides the possibility of preoperative evaluation of PVG resectability that in combination with 3D surgical planning and image-guided resection allows performing maximal safe resections and preventing of postoperative neurological deficits.Перивентрикулярные глиомы (ПВГ) являются глубоко расположенными опухолями с широкой инвазией, ассоциируются с высокой частотой послеоперационных осложнений и ранними рецидивами,Цель: определить факторы дооперационной визуализации, позволяющие оценить ранние послеоперационные результаты лечения пациентов с ПВГ высокой степени анаплазии.Материалы и методы. Ретроспективно проанализированы клинические записи 132 (50 женщин и 82 мужчин в возрасте от 21 до 69 лет (средний возраст – 45,9 года)) пациентов, которым выполнена операция по удалению ПВГ под контролем нейронавигации. Среди удаленных глиом было 52 (39,4%) WHO Gr III и 80 (60,6%) – WHO Gr IV,Результати. Средний показатель по шкале Карновского в послеоперационный период увеличился с 67,4 до 82,0 баллов, а количество пациентов с показателем ≥70 баллов – с 18 (13,6%) до 109 (82,6%), (р<0,01). Многофакторный регрессионный анализ выявил, что низкий функциональный статус в послеоперационный период был связан с инвазией опухоли в базальные ганглии (отношение шансов (ОШ) – 2,75, 95% доверительный интервал (ДИ) – 0,93–8,09, p=0,07), достижением более высокой степени радикальности (ОШ – 3,30, 95% ДИ – 1,15–9,43, p=0,03) и первичной гидроцефалией (ОШ – 5,08, 95% ДИ – 1,49–17,35, p=0,09).Парциальная резекция выполнена в 48 (36,4%) случаях, остальным пациентам – тотальная или субтотальная. Многофакторный регрессионный анализ показал, что снижение радикальности было связано с инвазией опухоли в базальные ганглии (ОШ – 0,18, 95% ДИ – 0,06–0,55, p<0,01), наличием у опухоли меньшего экстравентрикулярного компонента (ОШ – 0,40, 95% ДИ – 0,17–0,94, p=0,04) и распространением на противоположное полушарие (ОШ – 0,38, 95% ДИ – 0,16–0,92, p=0,03). Степень резекции была высшей при наличии кист в структуре опухолевого очага (ОШ – 3,73, 95% ДИ – 1,32–10,54, p=0,01).Разработана 4-уровневая система градации ПВГ, которая объединила статистически выявленные факторы, способствующие достижению высокой степени радикальности.Анализ по Каплан-Мейеру показал, что общая медиана выживаемости составила (17,7 ± 1,9) мес. Использование регрессионной модели Кокса выявило, что возраст старше 45 лет (отношение рисков – 1,77, 95% ДИ – 1,06–2,99, p=0,03) и высокая степень анаплазии (отношение рисков – 2,24, 95% ДИ – 1,27–3,95, p=0,005) значительно снижали выживаемость.Выводы. Предложенная система градации позволяет на дооперационном этапе оценить резектабельность ПВГ, что вместе с применением 3D-хирургического планирования и навигационного сопровождения позволяет провести максимально безопасное удаление опухоли и предотвратить развитие послеоперационных неврологических нарушений.Перивентрикулярні гліоми (ПВГ) є глибинно розташованими пухлинами з широкою інвазією, які асоціюються з високою частотою післяопераційних ускладнень і ранніми рецидивами.Мета: визначити чинники доопераційної візуалізації, які дають змогу оцінити ранні післяопераційні результати лікування пацієнтів з ПВГ високого ступеня анаплазії.Матеріали і методи. Ретроспективно проаналізовано клінічні записи 132 (50 жінок і 82 чоловіків віком від 21 до 69 років (середній вік – 45,9 року)) пацієнтів, яким виконано операцію з видалення ПВГ під контролем нейронавігації. Серед віддалених гліом було 52 (39,4%) WHO Gr III та 80 (60,6%) – WHO Gr IV.Результати. Середній показник за шкалою Карновського у післяопераційний період збільшився з 67,4 до 82,0 балів, а кількість пацієнтів з ≥70 балів – з 18 (13,6%) до 109 (82,6%),  (р<0,01). Багатофакторний регресійний аналіз виявив, що низький функціональний статус у післяопераційний період був пов’язаний з інвазією пухлини в базальні ганглії (відношення шансів (ВШ) – 2,75, 95% довірчий інтервал (ДІ) – 0,93–8,09, p=0,07), досягненням більш високого ступеня радикальності (ВШ – 3,30, 95% ДІ  – 1,15–9,43, p=0,03) та первинною гідроцефалією (ВШ – 5,08, 95% ДІ – 1,49–17,35, p=0,09).Парціальну резекцію виконано в 48 (36,4%) випадках, у решти пацієнтів – тотальну або субтотальну. Багатофакторний регресійний аналіз показав, що зниження радикальності пов’язано з інвазією пухлини в базальні ганглії (ВШ – 0,18, 95% ДІ – 0,06–0,55, p<0,01), наявністю у пухлини меншої екстравентрикулярної частини (ВШ –0,40, 95% ДІ – 0,17–0,94, p=0,04) та поширенням на протилежну півкулю (ВШ – 0,38, 95% ДІ – 0,16–0,92, p=0,03). Ступінь резекції був вищім за наявності кіст у структурі пухлинного вогнища (ВШ – 3,73, 95% ДИ – 1,32–10,54, p=0,01).Розроблена 4-рівнева система градації ПВГ поєднала статистично виявлені чинники, які сприяють досягненню високого ступеня радикальності.Аналіз результатів за Каплан–Мейером показав, що загальна медіана виживаності становить (17,7 ± 1,9) міс. Використання регресійної моделі Кокса виявило, що вік старше 45 років (відношення ризиків – 1,77, 95% ДІ – 1,06–2,99, p=0,03) і високий ступінь анаплазії (відношення ризиків – 2,24, 95% ДІ – 1,27–3,95, p=0,005) значно знижували показники виживаності.Висновки. Запропонована система градації дає змогу на доопераційному етапі оцінити резектабельность ПВГ, що разом із застосуванням 3D-хірургічного планування і навігаційного супроводу дає змогу провести максимально безпечне видалення пухлин та запобігти розвитку післяопераційних неврологічних порушень

Neurosurgical anatomy of the insula and Sylvian fissure in gliomas: literature review and personal experience. The second report. Veins

Insular gliomas account for 25% of all low-grade and 10% of high-grade gliomas. Neurosurgical treatment of insular gliomas involves achieving the maximum possible volume of tumor removal while ensuring high quality of life. The anatomical proximity of functionally important brain structures and the involvement of important insular arteries and veins limits the possibility of radical removal of tumors. The key to the effectiveness of surgical intervention in insular gliomas is the selection and implementation of adequate surgical access surgical access. The most commonly used approach to insular gliomas is transsylvian-transinsular. The implementation of this approach is largely determined by the individual characteristics of the venous system of the sylvian fissure, since it is characterized by extreme anatomical variability in particular, the type of outflow direction dominance, the number of veins, their size, type of branching, drainage, collateral connections. The review presents data on the informativeness of modern methods of instrumental research in the assessment of the venous system of the sylvian fissure and insula with the aim of planning surgery for insular gliomas. Methods of preserving venous collectors of the sylvian fissure and possible complications associated with the exclusion of draining veins from the circulation are described

Changes in the structure of synaptic intercellular contacts in focal brain lesions

Purpose: to evaluate changes in the structure of synaptic contacts in various types of focal brain pathology. Materials and methods. The results of treatment of 40 cases of supratentorial focal lesions of the brain (FLB) were retrospectively evaluated. The cases are divided into groups: 30 gliomas of various degrees of malignancy and 5 consequences of TBI, 5 epilepsy. All patients underwent surgical interventions. The synaptic plasticity of axo-dendritic and axo-spiny asymmetric synapses of neurons of the VI-VII layers of the frontotemporal cortex was studied by electron microscopy. Morphometric analysis was carried out on a computer image analyzer САИ-01АВН using the software "Kappa opto-electronics GmbH" using the STATISTICA 7 program package. The results. It was established that the density of synapses decreased in glioblastomas (GB) and craniocerebral injury (ССІ). Qualitative changes demonstrate the plasticity of architectonics of synapse, in particular due to the increase in the number of perforated synaptic contacts. Maximum thickening and diffuse stratification of the postsynaptic seal indicates a violation of the functional capacity of the postsynaptic component of the contacts. A decrease in the number of synaptic vesicles was revealed in ССІ and GB, with their rearrangement, which is probably a manifestation of synaptic dysfunction. The latter proves the irreversibility of destructive local changes and is unfavorable criterion. The risk of the formation of destructive-degenerative changes in the synaptic apparatus is 7.64 times higher in DA, 3.17 times higher in GB, and 17.31 times higher in ССІ compared to cases of epilepsy, with GB significantly increases by 13.5 times compared to DA. Therefore, the assessment of the structural features of neuroplasticity should take into account the morphogenesis of the BM in comparison with clinical data Conclusions. In the zones of invasive growth of gliomas of various degrees of malignancy and in ССІ and epilepsy, the indicators of synaptic plasticity differ statistically significantly. The density of placement of synapses is lower in GB and ССІ. The probability of non-reversibility of destructive-degenerative changes of synapses according to the number of SVs in FLB correlates with the degree of glioma differentiation with a sensitivity of 81.0% and a specificity of 76.0%. According to the structural changes of synaptic connections in tumors, probable differences between the variants have been proven: GB and DA, the sensitivity of the discriminant model is 85.0%, the specificity is 74.0%, which is an indirect evidence of the growth rate of the tumor mass and its destructive effect on the surrounding brain matter. The obtained results are important in assessing the prognosis of the further course of the disease

Перший досвід комбінованого лікування злоякісних гліом головного мозку за допомогою блокування мембранних кальцієвих каналів

Objective. To investigate the antitumor effect of low concentrations of calcium channel blockers on the example of verapamil hydrochloride in the combined treatment of patients with glioblastomas after operation.Materials and methods. Patients who underwent brain tumor surgery, postoperative radiotherapy and chemotherapy were divided into two groups. The first group of 8 patients received verapamil hydrochloride at low concentrations; the second group (32 patients) served as a control group. The drug concentration was selected individually according to peripheral blood cells aggregation data on the “Plasmon-6” biosensor. The criterion for selecting the drug concentration was the lowest level of peripheral blood cells aggregation in vitro, reflecting the level of blocking of NMDA-dependent calcium channels on the membranes of peripheral blood cells. The optimal concentration of verapamil hydrochloride for all patients was less than 10,000 times less compared to common dose. The criteria of the antitumor activity of verapamil hydrochloride at low concentrations was the postoperative life expectancy of the patients.Results. When using the drug in patients, there were no signs of toxic effects of verapamil hydrochloride on the body, and life expectancy was 10 months more compared to the group of patients not treated with verapamil hydrochloride at low concentrations in the postoperative period.Conclusions. There was an increase in the life expectancy and improvement of the quality of life in patients who received treatment with low concentrations of verapamil hydrochloride, along with the absence of the toxic and tumor-stimulating action of the drug.Цель: исследовать противоопухолевое действие низких концентраций блокаторов кальциевых каналов на примере верапамила гидрохлорида при комбинированном лечении пациентов с глиобластомами после хирургического лечения.Материалы и методы. После операции по удалению глиобластом, проведения курсов облучения и химиотерапии пациентов разделили на две группы. Первая группа (n=8) принимала верапамила гидрохлорид в низких концентрациях, вторая группа служила контролем (n=32). Концентрацию препарата подбирали индивидуально с помощью показателей агрегации клеток периферической крови на биосенсоре «Плазмон-6», сконструированном с использованием физического явления поверхностного плазмонного резонанса. Критерием подбора концентрации препарата был самый низкий уровень агрегации клеток периферической крови в условиях in vitro, отображающий уровень блокирования NMDA-зависимых кальциевых каналов на мембранах клеток периферической крови. Оптимальная концентрация верапамила гидрохлорида для всех пациентов оказалась меньше общепринятой в 10 тыс. раз. Критерием противоопухолевой активности верапамила гидрохлорида в низких концентрациях была продолжительность жизни пациентов в отдаленный послеоперационный период.Результаты. При использовании препарата у пациентов отсутствовали признаки токсического воздействия верапамила гидрохлорида на организм, а продолжительность жизни была на 10 мес больше по сравнению с группой пациентов, не получавших лечение верапамила гидрохлоридом в низких концентрациях в послеоперационный период.Выводы. Отмечено увеличение продолжительности и улучшение качества жизни пациентов, получавших лечение низкими концентрациями верапамила гидрохлорида, а также отсутствие токсического и опухольстимулирующего действия препарата.Мета: дослідити протипухлинну дію низьких концентрацій блокаторів кальцієвих каналів на прикладі верапамілу гідрохлориду при комбінованому лікуванні пацієнтів з гліобластомами після хірургічного лікування.Матеріали та методи. Після операції з видалення гліобластом, проведення курсів опромінення та хіміотерапії пацієнтів розподілили на дві групи. Перша група (n=8) приймала верапамілу гідрохлорид у низьких концентраціях, друга група слугувала контролем (n=32). Концентрацію препарату підбирали індивідуально за допомогою показників агрегації клітин периферичної крові на біосенсорі «Плазмон-6», сконструйованому з використанням фізичного явища поверхневого плазмонного резонансу. Критерієм підбору концентрації препарату був найнижчий рівень агрегації клітин периферичної крові в умовах in vitro, який відображує рівень блокування NMDA-залежних кальцієвих каналів на мембранах клітин периферичної крові. Оптимальна концентрація верапамілу гідрохлориду для всіх пацієнтів виявилася меншою від загальноприйнятої в 10 тис. разів. Критерієм протипухлинної активності верапамілу гідрохлориду в низьких концентраціях була тривалість життя хворих у віддалений післяопераційний період.Результати. При використанні препарату в пацієнтів були відсутні ознаки токсичного впливу верапамілу гідрохлориду на організм, а тривалість життя була на 10 міс більше порівняно з групою пацієнтів, які не отримували лікування верапамілу гідрохлоридом у низьких концентраціях в післяопераційний період.Висновки. Відзначено збільшення тривалості та поліпшення якості життя у пацієнтів, котрі отримували лікування низькими концентраціями верапамілу гідрохлориду, а також відсутність токсичної та пухлиностимулювальної дії препарату

Photodynamic therapy of malignant brain gliomas

Treatment of malignant gliomas of the brain remains a serious problem on a global scale, despite intensive research into the causes and mechanisms of their progression. When using traditional surgical approaches and imaging methods tumor cell infiltrates may be overlooked, as a result of which, malignant gliomas relapse often occurs near the marginal region of the surgical cavity. A method that allows visual identification of tumor tissue and at the same time provides an opportunity to selectively destroy it is photodynamic therapy (PDT) ‒ a two-stage treatment that includes the introduction (intravenous, intraperitoneal, local or oral) of a light-sensitive chemical agent (photosensitizer (PS)) followed by its activation at a certain wavelength of light.The principle of PDT is based on the cytotoxic effects caused by PS, which selectively accumulates in malignant tumor cells and is activated by light rays of the appropriate wavelength, generating singlet oxygen and free radicals, which trigger photochemical reactions in tumor cells with subsequent destruction of protein structures. Tumor tissue has a higher affinity for PSs. PSs are divided into 1st, 2nd and 3rd generation molecules. So far, 3rd generation PSs have not yet been approved for clinical use. In vitro and in vivo experimental studies confirmed the effectiveness of PDT of brain tumors using 2nd generation PSs.The simultaneous use of surgery under the control of fluorescence and PDT enables both the visualization of tumor cells and their selective destruction. Regardless of PDT, PSs are used for the purpose of auxiliary delineation of tumor borders for maximum tumor removal during fluorescence-guided surgery.The review examines the development of PDT in a historical aspect, the contribution of domestic scientists, in particular, scientists of the Institute of Neurosurgery named after acad. A. P. Romodanov, National Academy of Medical Sciences of Ukraine to the development of the problem of PDT in neuro-oncology; preclinical studies of PDT and experimental approaches to increase the efficiency of PDT are characterized. Analysis of data from clinical trials confirms that using PDT as an adjunctive treatment of malignant gliomas administered immediately after maximal resection is safe, reduces the risk of recurrence by targeting residual tumor cells in the resection cavity, improves survival and quality of life of patients. The absence of information on the development of resistance to multiple PDT sessions suggests the possibility of repeated treatments of tumor cells not removed during surgery

Effects of photodynamic exposure using chlorine E6 on U251 glioblastoma cell line in vitro

Objective: to study the effect of photodynamic exposure with the use of chlorine E6 in cell cultures of the standardized human glioblastoma (GB) cell line U251 under different modes of laser irradiation (LI) in vitro. Materials and methods. Groups of cell cultures of the U251 line were formed, depending on conditions of cultivation and exogenous influence: 1) control – cultivated in a standard nutrient medium (MEM with L-glutamine, 1 mml sodium pyruvate, 10% fetal calf serum) and experimental: 2) cultivated under conditions of adding a photosensitizer chlorine E6 (1.0, 2.0 and 3.0 μg/ml); 3) cultured in a nutrient medium without adding chlorine E6 and subjected to LI (intensity in the range 0.4–0.6 W, dose in the range 25–90 J/cm2, continuous or pulse mode); 4) cultivated under the conditions of adding chlorine E6 and subsequent exposure to LI in the specified modes. Intravital dynamic observation with photo-registration (fluorescence and light microscopy, survey staining methods, intravital staining with a vital dye (0.2% trypan blue solution), morphometric studies (mitotic index, numerical density of viable cells) were carried out. Results. Cell cultures of the human GB U251 line are characterized by the formation of peculiar intercellular connections (reticular histoarchitectonics) of tumor cells with high polymorphism and proliferation activity. Chlorine E6 is incorporated into the cytoplasm of U251 cells with preservation of fluorescence intensity for 72 hours (observation period). The fluorescence intensity of chlorine E6, incorporated by non-tumorally transformed cells of the rat fetal brain (E14-16), is much weaker. Under the influence of chlorine E6 (1.0, 2.0 and 3.0 μg/ml), cytodestructive processes in U251 cell culture increase in a dose-dependent manner with a progressive loss of viability and a decrease of mitotic index. After exposure to LI in the studied regimes the viability of U251 cells decreases in a dose-dependent manner already 1 h after exposure, with a further decrease after 24 h (the most significant (~30%) – at doses of LI 75–90 J/cm2 in the pulse mode). Under the combined exposure of chlorine E6 (2.0 μg/ml) and LI, the viability of U251 cells decreases in a dose-dependent manner already 1 hour after exposure (by 4.5–10.0 times), the most significant (~80%) – at doses of LI 75–90 J/cm2 in pulse mode. After 24 h of observation under all modes of combined exposure of chlorine E6 and LI, viable cells in U251 cultures were not detected. Conclusions. Sufficient effectiveness of the cytodestructive effect of chlorine E6 (2.0 μg/ml, preincubation for 6–24 h) and the lowest studied dose of LI (25 J/cm2) in the pulse mode in the cell culture of human GB U251 line was established. The use of vital dye provides an opportunity to record cytotoxic effects in the culture of U251 tumor cells at an early stage (within 1 h after exposure to chlorine E6 and LI)

Expression pattern of MRPS18 family genes in medulloblastoma: a case report

Medulloblastoma is one of the most prevalent brain tumors in children. Due to alterations in the gene expression patterns, medulloblastomas display diversity in the transcriptional, genetic, and clinical markers. However, these markers are few. Hence, there is an urgent need for other molecular, preferentially, non-invasive markers to propose the personalized treatment. One of the putative markers can be the mitochondrial ribosomal protein MRPS18-2. Purpose: In the present work we aimed to study expression of the MRPS18 family genes at mRNA and protein levels, in serum and tissue of the medulloblastoma.  Materials and methods. To do so, a real-time quantitative polymerase chain reaction (qPCR) was used to assess the relative expression of RB and MRPS18 family genes at mRNA levels in patient sera and tissue. Protein signals were detected by immunohistochemistry. The relative expression of MRPS18 genes was lower, when assessed in serum of the tumor patient compared with the control. Results. Thus, MRPS18-1 expression level, detected in serum, is up to 8.5-folds lower than in the control sample, while in tissue it is quite similar in both samples. The MRPS18-2 gene was detected at up to 26-fold lower levels in the serum of the tumor patient. Importantly, MRPS18-2 and MRPS18-3 are elevated by 13- and 7.2-fold, respectively, in tumor tissue, compared to the control. Moreover, the MRPS18-2 protein signal is dramatically elevated in medulloblastoma cells, compared with the conditionally healthy brain tissue. Concluding, the members of the MRPS18 protein family, especially MRPS18-2, are the putative candidates for molecular prognostic markers. More experiments should be done on a study on this family, and on a large cohort