biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2016-5-4-4-14bioph-110Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESМОРФОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ САРКОМЫ М-1 КРЫС ПОСЛЕ ФОТОДИНАМИЧЕСКОЙ ТЕРАПИИ С ПРОИЗВОДНЫМ БАКТЕРИОХЛОРОФИЛЛА АMORPHOFUNCTIONAL CHARACTERISTICS OF RAT SARCOMA M-1 AFTER PHOTODYNAMIC THERAPY WITH THE BACTERIOCHLOROPHYLL A DERIVATIVEЮжаковВ. В.YuzhakovV. V.

Москва, Россия

Moscow, Russia

yuzh_vad@mail.ruБурмистроваН. В.BurmistrovaN. V.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ФоминаН. К.FominaN. K.

Москва, Россия

Moscow, Russia

БандуркоЛ. Н.BandurkoL. N.

Москва, Россия

Moscow, Russia

СеванькаеваЛ. Е.SevanjkaevaL. E.

Москва, Россия

Moscow, Russia

СтаровойтоваА. В.StarovoytovaA. V.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ЯковлеваН. Д.YakovlevaN. D.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ЦыгановаМ. Г.TsyganovaM. G.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ИнгельИ. Э.IngeljI. E.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ОстроверховП. В.OstroverkhovP. V.

Москва, Россия

Moscow, Russia

КапланМ А.KaplanM. A.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ГринМ. А.GrinM. A.

Москва, Россия

Moscow, Russia

МажугаА. Г.MazhugaA. G.

Москва, Россия

Moscow, Russia

МироновА. Ф.MironovA. F.

Москва, Россия

Moscow, Russia

ГалкинВ. Н.GalkinV. N.

Москва, Россия

Moscow, Russia

РоманкоЮ. С.RomankoYu. S.

Москва, Россия

Moscow, Russia

Национальный медицинский исследовательский радиологический центр Минздрава РоссииРоссияNational Medical Research Radiological Centre of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationМосковский технологический университет МИРЭАРоссияMoscow Technological University (MIREA)Russian FederationНациональный медицинский исследовательский радиологический центр Минздрава России, Москва, РоссияРоссияNational Medical Research Radiological Centre of the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationНациональный исследовательский технологический университет МИСиС, Московский государственный университет им. М.В. ЛомоносоваРоссияNational University of Science and Technology MISiS Lomonosov Moscow State UniversityRussian Federation20160402201754414Copyright © Южаков В.В., Бурмистрова Н.В., Фомина Н.К., Бандурко Л.Н., Севанькаева Л.Е., Старовойтова А.В., Яковлева Н.Д., Цыганова М.Г., Ингель И.Э., Островерхов П.В., Каплан М.А., Грин М.А., Мажуга А.Г., Миронов А.Ф., Галкин В.Н., Романко Ю.С., 20172017Южаков В.В., Бурмистрова Н.В., Фомина Н.К., Бандурко Л.Н., Севанькаева Л.Е., Старовойтова А.В., Яковлева Н.Д., Цыганова М.Г., Ингель И.Э., Островерхов П.В., Каплан М.А., Грин М.А., Мажуга А.Г., Миронов А.Ф., Галкин В.Н., Романко Ю.С.Yuzhakov V.V., Burmistrova N.V., Fomina N.K., Bandurko L.N., Sevanjkaeva L.E., Starovoytova A.V., Yakovleva N.D., Tsyganova M.G., Ingelj I.E., Ostroverkhov P.V., Kaplan M.A., Grin M.A., Mazhuga A.G., Mironov A.F., Galkin V.N., Romanko Y.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/110

В работе описаны результаты изучения функциональной морфологии саркомы М-1 крыс после фотодинамической терапии с применением в качестве фотосенсибилизатора дисульфидного производного бактериопурпуринимида (дисульфид-БПИ). Методы исследования включали иммуноокрашивание на PCNA и CD31, определение митотической активности и апоптотической гибели опухолевых клеток, а также компьютерный анализ микроскопических изображений. Показано, что фотоиндуцированное противоопухолевое действие обусловлено разрушением сосудистого русла саркомы М-1, быстрым ингибированием пролиферативной активности и девитализацией опухолевых клеток путем апоптоза и некроза. Есть основания полагать, что в ранние сроки после фотодинамической терапии деструкция микроциркуляторного русла и фотоцитостатический шок опухолевых клеток с последующим развитием некроза обусловлены прямым воздействием светового потока на сенсибилизированные клеточные элементы паренхимы и стромы опухолей. Эффективность фотодинамической терапии с новым фотосенсибилизатором определяется последовательностью деструктивных и воспалительных изменений в паренхиме опухолей и окружающих тканях, а также репопуляционным потенциалом выживших после лечения опухолевых клеток.

The study of the functional morphology of rat sarcoma M-1 after photodynamic therapy using bacteriopurpurinimide disulfide derivative (disulfide-BPI) as a photosensitizer is described. The research methods included immunohistochemistry for PCNA and CD31, evaluation of mitotic activity and apoptosis of tumor cells, as well as computer analysis of microscopic images. Photoinduced antitumor effect was shown to be due to the destruction of sarcoma M-1 vascular bed, the rapid inhibition of proliferative activity and devitalization of tumor cells by apoptosis and necrosis. It is reasonable to suppose that in the early stages after photodynamic therapy destruction of the microvasculature and photocytostatic shock of tumor cells with subsequent development of necrosis are caused by direct influence of the light flux on sensitized cellular elements in parenchyma and stroma of tumors. The efficiency of photodynamic therapy with the novel photosensitizer is determined by the sequence of destructive and inflammatory changes in tumor parenchyma and surrounding tissues, as well as repopulation potential of tumor cells survived after treatment.

фотодинамическая терапиябактериохлорофилл адисульфидное производное бактериопурпуринимидафотосенсибилизаторсаркома М-1апоптознекрозиммуногистохимияPCNACD31photodynamic therapybacteriochlorophyll abaсteriopurpurinimide disulfide derivativephotosensitizersarcoma M-1apoptosisnecrosisimmunohistochemistryPCNACD31ReferencesКаплан М.А., Капинус В.Н., Попучиев В.В., и др. Фотодинамическая терапия: результаты и перспективы // Радиация и риск. – 2013. – Т. 22, № 3. – С. 115-123.Kaplan M.A., Kapinus V.N., Popuchiev V.V., Romanko Yu.S., Yaroslavtseva-Isaeva E.V., Spichenkova I.S., Shubina A.M., Borgul O.V., Goranskaya E.V. Photodynamic therapy: results and prospects, Radiatsiya i risk, 2013, Vol. 22, No. 3, pp. 115-123. (in Russian).Филоненко Е.В, Серова Л.Г. Фотодинамическая терапия в клинической практике // Biomedical Photonics. – 2016. – Т. 5, № 2. – С. 26-37.Filonenko E.V., Serova L.G. Photodynamic therapy in clinical practice, Biomedical Photonics, 2016, Vol. 5, No. 2, pp. 26-37. (in Russian).Pervaiz S. Reactive oxygen-dependent production of novel photochemotherapeutic agents // FASEB J. – 2001. – Vol. 15, No. 3. – P. 612-617.Pervaiz S. Reactive oxygen-dependent production of novel photochemotherapeutic agents, FASEB J., 2001, Vol. 15, No. 3, pp. 612-617.Sibata C.H., Colussi V.C., Oleinick N.L., Kinsella T.J. Photodynamic therapy in oncology // Expert Opin. Pharmacother. – 2001. – Vol. 2, No. 6. – P. 917-927.Sibata C.H., Colussi V.C., Oleinick N.L., Kinsella T.J. Photodynamic therapy in oncology, Expert Opin. Pharmacother., 2001, Vol. 2, No. 6, pp. 917-927.Каплан М.А., Романко Ю.С., Попучиев В.В., и др. Действие фотодинамической терапии с Фотодитазином на рост и функциональную морфологию саркомы М-1 // Лазерная медицина. – 2005. – Т. 9, № 4. – С. 41-47.Kaplan M.A., Romanko Yu.S., Popuchiev V.V., Yuzhakov V.V., Bandurko L.N., Fomina N.K., Mikhina L.N., Malygina A.I., Ingel' I.E. Action of photodynamic therapy with Photoditazin on the growth and functional morphology of sarcoma M-1, Lazernaya meditsina, 2005, Vol. 9, No. 4, pp. 41-47. (in Russian).Каплан М.А., Романко Ю.С., Попучиев В.В., и др. Влияние плотности световой энергии на противоопухолевую эффективность фотодинамической терапии с Фотодитазином // Лазерная медицина. – 2005. – Т. 9, № 2. – С. 46-54.Kaplan M.A., Romanko Yu.S., Popuchiev V.V., Yuzhakov V.V., Bandurko L.N., Mikhina L.N., Fomina N.K., Malygina A.I., Ingel' I.E. Influence of the density of light energy on the antitumor efficiency of photodynamic therapy with Photoditazin, Lazernaya meditsina, 2005, Vol. 9, No. 2, pp. 46-54. (in Russian).Филоненко Е.В. Флюоресцентная диагностика и фотодинамическая терапия – и фотодиагностика. – 2014. – T. 3, № 1. – С. 3-7.Filonenko E.V. Fluorescence diagnostics and photodynamic therapy: justification of applications and opportunities in oncology, Biomedical Photonics, 2014, Vol. 3, No. 1, pp. 3-7. (in Russian).Акопов А.Л., Казаков Н.В., Русанов А.А., Карлсон А. Механизмы фотодинамического воздействия при лечении онкологических больных // Фотодинамическая терапия и фотодиагностика. – 2015. – Т. 4, № 2. – С. 9-16.Akopov A.L., Kazakov N.V., Rusanov A.A., Karlson A. The mechanisms of photodynamic action for treating of cancer patients, Biomedical Photonics, 2015, Vol. 4, No. 2, pp. 9-16. (in Russian).Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., et al. Photodynamic therapy // J. Natl. Cancer Inst. – 1998. – Vol. 90, No. 12. – P. 889-905.Dougherty T.J., Gomer C.J., Henderson B.W., Jori G., Kessel D., Korbelik M., Moan J., Peng Q. Photodynamic therapy, J. Natl. Cancer Inst., 1998, Vol. 90, No. 12, pp. 889-905.Rak J.W., St. Croix B.D., Kerbel R.S. Consequences of angiogenesis for tumor progression, metastasis and cancer therapy // Anticancer Drugs. – 1995. – Vol. 6, No. 1. – P. 3-18.Rak J.W., St. Croix B.D., Kerbel R.S. Consequences of angiogenesis for tumor progression, metastasis and cancer therapy, Anticancer Drugs, 1995, Vol. 6, No. 1, pp. 3-18.Goel S., Duda D.G., Xu L., et al. Normalization of the vasculature for treatment of cancer and other diseases // Physiol Rev. – 2011. – Vol. 91, No. 3. – P. 1071-1121.Goel S., Duda D.G., Xu L., Munn L.L., Boucher Y., Fukumura D., Jain R.K. Normalization of the vasculature for treatment of cancer and other diseases, Physiol Rev., 2011, Vol. 91, No. 3, pp. 1071-1121.Grin M.A., Mironov A.F., Shtil A.A. Bacteriochlorophyll a and its derivatives: Сhemistry and perspectives for cancer therapy // Anti-Cancer Agents in Med. Chem. – 2008. – Vol. 8, No. 6. – P. 683-697.Grin M.A., Mironov A.F., Shtil A.A. Bacteriochlorophyll a and its derivatives: Сhemistry and perspectives for cancer therapy, Anti-Cancer Agents in Med. Chem., 2008, Vol. 8, No. 6, pp. 683-697.Пантюшенко И.В., Грин М.А., Якубовская Р.И., и др. Новый высокоэффективный ИК- фотосенсибилизатор для фотодинамической терапии рака // Тонкие химические технологии. – 2014. – Т. 9, № 3. – С. 3-10.Pantyushenko I.V., Grin M.A., Yakubovskaya R.I., Plotnikova E.A., Morozova N.B., Tsygankov A.A. Mironov A.F. The novel highly effective IRphotosensitized for photodynamic therapy of cancer, Tonkiye khimicheskiye tekhnologii, 2014, Vol. 9, No. 3, pp. 3-10. (in Russian).Чиссов В.И., Якубовская Р.И., Миронов А.Ф., и др. Препарат для фотодинамической терапии и способ фотодинамической терапии рака с его использованием // Патент России № 2521327. – 2014. – Бюлл. № 18.Chissov V.I., Jakubovskaja R.I., Mironov A.F., Grin M.A., Plotnikova E.A., Morozova N.B., Tsygankov A.A. The drug for photodynamic therapy and method of photodynamic therapy for cancer, Patent RF No. 2521327, 2014.Южаков В.В., Хавинсон В.Х., Кветной И.М., и др. Кинетика роста и функциональная морфология саркомы М-1 у интактных крыс и после гамма-облучения // Вопр. онкол. – 2001. – Т. 47, № 3. – С. 328-334.Iuzhakov V.V., Khavinson V.Kh., Kvetnoĭ I.M., Fomina N.K., Kuznetsova M.N. Growth kinetics and functional morphology of M-1 sarcoma in rats before and after gamma-irradiation, Vopr. Onkol., 2001, Vol. 47, No. 3, pp. 328-334. (in Russian).Южаков В.В., Севанькаева Л.Е., Коноплянников А.Г., и др. Морфофункциональное изучение действия мезенхимальных стволовых клеток на саркому М-1 // Молекулярная медицина. – 2015. – № 1. – С. 39-45.1Yuzhakov V.V., Sevan'kaeva L.E., Konoplyannikov A.G., Bandurko L.N., Konoplyannikov M.A., Ingel I.E., Fomina N.K., Tsyganova M.G.,. Kal'sina S.Sh. A morphofunctional study of mesenchymal stem cells’ effects on sarcoma M-1, Molekulyarnaya meditsina, 2015, No. 1, pp. 39-45. (in Russian).Южаков В.В., Севанькаева Л.Е., Ульяненко С.Е., и др. Эффективность фракционированного воздействия γ-излучения и быстрых нейтронов на саркому М-1 // Радиац. биол. Радиоэкол. – 2013. – Т. 53, № 3. – С.267-279.Iuzhakov V.V., Sevan'kaeva L.E., Ul'ianenko S.E., Iakovleva N.D., Kuznetsova M.N., Tsyganova M.G., Fomina N.K., Ingel' I.E., Lychagin A.A. The effectiveness of fractionated exposure of sarcoma M-1 to gamma-radiation and fast neutrons, Radiats. Biol. Radioecol., 2013, Vol. 53, No. 3, pp. 267-279. (in Russian).Weidner N., Semple J.P., Welch W.R., Folkman J. Tumor angiogenesis and metastasis – correlation in invasive breast carcinoma // N. Engl. J. Med. – 1991. – Vol. 324, No. 1. – P. 1-8.Weidner N., Semple J.P., Welch W.R., Folkman J. Tumor angiogenesis and metastasis — correlation in invasive breast carcinoma, N. Engl. J. Med., 1991, Vol. 324, No. 1, pp. 1-8.Al-Najar A., Al-Sanabani S., Korda J.B., et al. Microvessel density as a prognostic factor in penile squamous cell carcinoma // Urol. Oncol. – 2012. – Vol. 30, No. 3. – P. 325-329.Al-Najar A., Al-Sanabani S., Korda J.B., Hegele A., Bolenz C., Herbst H., Jönemann K.P. Naumann C.M. Microvessel density as a prognostic factor in penile squamous cell carcinoma, Urol. Oncol., 2012, Vol. 30, No. 3, pp. 325-329.Южаков В.В., Каплан М.А., Кветной И.М. Функциональная морфология опухолей при действии лазерного и ионизирующего излучения. Перспективы применения низкоинтенсивных лазеров в комплексной противоопухолевой терапии // Физическая медицина. – 1993. – Т. 3, № 1-2. – С. 5-13.Yuzhakov V.V., Kaplan M.A., Kvetnoy I.M. Functional morphology of tumors exposed to laser and ionizing radiation. Prospects of the low level laser applications in complex antitumor therapy, Fizicheskaya meditsina, 1993, Vol. 3, No. 1-2, pp. 5-13. (in Russian).Plate K.H., Scholz A., Dumont D.J. Tumor angiogenesis and antiangiogenic therapy in malignant gliomas revisited // Acta Neuropathol. – 2012. – Vol. 124, No. 6. – P. 763-775.Plate K.H., Scholz A., Dumont D.J. Tumor angiogenesis and antiangiogenic therapy in malignant gliomas revisited, Acta Neuropathol., 2012, Vol. 124, No. 6, pp. 763- 775.Ferrario A., von Tiehl K.F., Rucker N, et al. Antiangiogenic treatment enhances photodynamic therapy responsiveness in a mouse mammary carcinoma // Cancer Res. – 2000. – Vol. 60, No. 15. – P. 4066-4069.Ferrario A., von Tiehl K.F., Rucker N, Schwarz M.A., Gill P.S., Gomer C.J. Antiangiogenic treatment enhances photodynamic therapy responsiveness in a mouse mammary carcinoma, Cancer Res., 2000, Vol. 60, No. 15, pp. 4066-4069.Gomer C.J., Ferrario A., Luna M., et al. Photodynamic therapy: combined modality approaches targeting the tumor microenvironment // Lasers Surg. Med. – 2006. – Vol. 38, No. 5. – P. 516-521.Gomer C.J., Ferrario A., Luna M., Rucker N., Wong S. Photodynamic therapy: combined modality approaches targeting the tumor microenvironment, Lasers Surg. Med., 2006, Vol. 38, No. 5, pp. 516-521.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.