Влияние различных световых режимов на некоторые циркадные ритмы трансплантируемой меланомы В16
- Авторы: Арешидзе Д.А.1, Козлова М.А.1, Мищенко Д.В.2, Черников В.П.1, Безуглова Т.В.1, Мнихович М.В.1, Гиоева З.В.1, Аллаярова У.Ю.2, Ануркина А.И.2
-
Учреждения:
- Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
- Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
- Выпуск: Том 23, № 4 (2023)
- Страницы: 21-32
- Раздел: Оригинальные исследования
- URL: https://ogarev-online.ru/MAJ/article/view/260697
- DOI: https://doi.org/10.17816/MAJ607446
- ID: 260697
Цитировать
Аннотация
Обоснование. На сегодняшний день известно, что нарушение режима освещения, выражающееся как удлинением светового периода, так и его сокращением, не только может повлиять на регуляцию циркадных ритмов организма, но и способствует инициированию роста новообразований.
Цель — изучение циркадной ритмичности уровня мелатонина, некоторых микроморфометрических показателей клеток опухоли и экспрессии в них генов Bmal1, Clock и Per2 у мышей с трансплантированной меланомой В16.
Материалы и методы. Исследование проведено на 75 мышах с трансплантируемой подкожно меланомой В16, разделенных на 3 группы: контрольную, в которой животных содержали при фиксированном световом режиме (свет/темнота 10/14 ч с включением света в 8:00 и выключением в 18:00); группу, находящуюся в условиях темновой депривации, с содержанием животных при постоянном освещении 24 ч/сут; группу, в которой животные пребывали в постоянной темноте. Длительность эксперимента составляла 2 нед.
Результаты. Показано, что в условиях фиксированного освещения достоверные циркадные ритмы присутствуют у всех изученных показателей, за исключением ядерно-цитоплазматического отношения, циркадных ритмов которого не выявлено ни в одной группе. Постоянная темнота приводит к перестройке всех выявленных ритмов, а постоянный свет вызывает разрушение всех циркадных ритмов, кроме ритма экспрессии Clock.
Заключение. Проведенное исследование показало, что нарушения режима освещения, будь то постоянное освещение или постоянная темнота, приводят к значительным изменениям в структуре изученных циркадных ритмов.
Ключевые слова
Полный текст
Открыть статью на сайте журналаОб авторах
Давид Александрович Арешидзе
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Автор, ответственный за переписку.
Email: labcelpat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-3006-6281
SPIN-код: 4348-6781
канд. биол. наук, заведующий лабораторией патологии клетки
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Мария Александровна Козлова
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Email: ma.kozlova2021@outlook.com
ORCID iD: 0000-0001-6251-2560
SPIN-код: 5647-1372
канд. биол. наук, старший научный сотрудник лаборатории патологии клетки
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Денис Валерьевич Мищенко
Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Email: mdv@icp.ac.ru
ORCID iD: 0000-0003-3779-3211
SPIN-код: 4213-3318
канд. биол. наук, ведущий научный сотрудник группы экспериментальной химиотерапии опухолей
Россия, ЧерноголовкаВалерий Петрович Черников
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Email: 1200555@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-3253-6729
SPIN-код: 3125-7837
канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории патологии клетки
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Татьяна Васильевна Безуглова
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Email: bezuglovat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7792-1594
SPIN-код: 3943-4400
канд. биол. наук, заместитель директора по научной работе
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Максим Валерьевич Мнихович
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Email: mnichmaxim@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-7147-7912
SPIN-код: 6975-6677
канд. мед. наук, ведущий научный сотрудник центральной патологоанатомической лаборатории
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Зарина Владиславовна Гиоева
Научно-исследовательский институт морфологии человека им. акад. А.П. Авцына Российского научного центра хирургии им. акад. Б.В. Петровского
Email: gioeva_z@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5456-8692
SPIN-код: 9210-9726
канд. мед. наук, заведующая центральной патологоанатомической лабораторией
Россия, 117418, Москва, ул. Цюрупы, д. 3Угульжан Юлдашовна Аллаярова
Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Email: bezuglovat@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8264-0997
SPIN-код: 4996-3473
младший научный сотрудник группы экспериментальной химиотерапии опухолей
Россия, ЧерноголовкаАнна Игоревна Ануркина
Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии Российской академии наук
Email: anyaaai1925@gmail.com
ORCID iD: 0009-0003-0011-1114
SPIN-код: 9812-3412
лаборант-исследователь лаборатории патологии клетки
Россия, ЧерноголовкаСписок литературы
- Panda S. Circadian physiology of metabolism // Science. 2016. Vol. 354, No. 6315. P. 1008–1015. doi: 10.1126/science.aah4967
- Zimmet P., Alberti K.G.M.M., Stern N. et al. The circadian syndrome: is the metabolic syndrome and much more! // J. Intern. Med. 2019. Vol. 286, No. 2. P. 181–191. doi: 10.1111/joim.12924
- Fagiani F., Di Marino D., Romagnoli A. et al. Molecular regulations of circadian rhythm and implications for physiology and diseases // Signal Transduct. Target. Ther. 2022. Vol. 7, No. 1. P. 41. doi: 10.1038/s41392-022-00899-y
- Fekry B., Eckel-Mahan K. The circadian clock and cancer: links between circadian disruption and disease pathology // J. Biochem. 2022. Vol. 171, No. 5. P. 477–486. doi: 10.1093/jb/mvac017
- Miki T., Matsumoto T., Zhao Z., Lee C.C. p53 regulates Period2 expression and the circadian clock // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 2444. doi: 10.1038/ncomms3444
- Zhou R., Chen X., Liang J. et al. A circadian rhythm-related gene signature associated with tumor immunity, cisplatin efficacy, and prognosis in bladder cancer // Aging (Albany NY). 2021. Vol. 13, No. 23. P. 25153–25179. doi: 10.18632/aging.203733
- Gaddameedhi S., Sancar A. Melanoma and DNA damage from a distance (farstander effect) // Pigment Cell Melanoma Res. 2011. Vol. 24, No. 1. P. 3–4. doi: 10.1111/j.1755-148X.2010.00805.x
- Geyfman M., Gordon W., Paus R., Andersen B. Identification of telogen markers underscores that telogen is far from a quiescent hair cycle phase // J. Invest. Dermatol. 2012. Vol. 132, No. 3 Pt 1. P. 721–724. doi: 10.1038/jid.2011.367
- Gaddameedhi S., Selby C.P., Kaufmann W.K. et al. Control of skin cancer by the circadian rhythm // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. Vol. 108, No. 46. P. 18790–18795. doi: 10.1073/pnas.1115249108
- Klionsky D.J., Abdel-Aziz A.K., Abdelfatah S. et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition) // Autophagy. 2021. Vol. 17, No. 1. P. 1–382. doi: 10.1080/15548627.2020.1797280
- Deng F., Yang K., Zheng G. Period family of clock genes as novel predictors of survival in human cancer: a systematic review and meta-analysis // Dis Markers. 2020. Vol. 2020. P. 6486238. doi: 10.1155/2020/6486238
- Sulli G., Lam M.T.Y., Panda S. Interplay between circadian clock and cancer: New frontiers for cancer treatment // Trends Cancer. 2019. Vol. 5, No. 8. P. 475–494. doi: 10.1016/j.trecan.2019.07.002
- Bumgarner J.R., Nelson R.J. Light at night and disrupted circadian rhythms alter physiology and behavior // Integr. Comp. Biol. 2021. Vol. 61, No. 3. P. 1160–1169. doi: 10.1093/icb/icab017
- Vasey C., McBride J., Penta K. Circadian rhythm dysregulation and restoration: The role of melatonin // Nutrients. 2021. Vol. 13, No. 10. P. 3480. doi: 10.3390/nu13103480
- Fárková E., Schneider J., Šmotek M. et al. Weight loss in conservative treatment of obesity in women is associated with physical activity and circadian phenotype: a longitudinal observational study // Biopsychosoc. Med. 2019. Vol. 13. P. 24. doi: 10.1186/s13030-019-0163-2
- Yu H.S., Reiter R.J. Melatonin: biosynthesis, physiological effects, and clinical applications. Boca Raton, FL: CRC Press, 1992.
- van den Heiligenberg S., Deprés-Brummer P., Barbason H. et al. The tumor promoting effect of constant light exposure on diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in rats // Life Sci. 1999. Vol. 64, No. 26. P. 2523–2534. doi: 10.1016/s0024-3205(99)00210-6
- Li J.C., Xu F. Influences of light-dark shifting on the immune system, tumor growth and life span of rats, mice and fruit flies as well as on the counteraction of melatonin // Biol. Signals. 1997. Vol. 6, No. 2. P. 77–89. doi: 10.1159/000109112
- Li Y., Li S., Zhou Y. et al. Melatonin for the prevention and treatment of cancer // Oncotarget. 2017. Vol. 8, No. 24. P. 39896–39921. doi: 10.18632/oncotarget.16379
- Areshidze D.A., Kozlova M.A., Mnikhovich M.V. et al. Influence of various light regimes on morphofunctional condition of transplantable melanoma B16 // Biomedicines. 2023. Vol. 11, No. 4. P. 1135. doi: 10.3390/biomedicines11041135
- Areshidze D.A., Kozlova M.A., Chernikov V.P. et al. Characteristic of ultrastructure of mice B16 melanoma cells under the influence of different lighting regimes // Clocks Sleep. 2022. Vol. 4, No. 4. P. 745–760. doi: 10.3390/clockssleep4040056
- Трещалина Е.М., Жукова О.С., Герасимова Г.К. и др. Методические рекомендации по доклиническому изучению противоопухолевой активности лекарственных средств // Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств / отв. ред. А.Н. Миронов. Часть первая. Москва: Гриф и К, 2012. C. 642–657.
- Fischer A.H., Jacobson K.A., Rose J., Zeller R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections // CSH Protoc. 2008. Vol. 2008. P. pdb.prot4986. doi: 10.1101/pdb.prot4986
- Broeke J., Pérez J.M.M., Pascau J. Image Processing with Image. Second edition. Packt Publishing, 2015.
- Smitha T., Sharada P., Girish H. Morphometry of the basal cell layer of oral leukoplakia and oral squamous cell carcinoma using computer-aided image analysis // J. Oral Maxillofac. Pathol. 2011. Vol. 15, No. 1. P. 26–33. doi: 10.4103/0973-029X.80034
- Rubin Grandis J., Melhem M.F., Barnes E.L., Tweardy DJ. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor-alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck // Cancer. 1996. Vol. 78, No. 6. P. 1284–1292. doi: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X
- Cornelissen G. Cosinor-based rhythmometry // Theor. Biol. Med. Model. 2014. Vol. 11. P. 16. doi: 10.1186/1742-4682-11-16
- Claustrat B., Leston J. Melatonin: Physiological effects in humans // Neurochirurgie. 2015. Vol. 61, No. 2–3. P. 77–84. doi: 10.1016/j.neuchi.2015.03.002
- Reppert S.M., Weaver D.R. Comparing clockworks: mouse versus fly // J. Biol. Rhythms. 2000. Vol. 15, No. 5. P. 357–364. doi: 10.1177/074873000129001459
- Sugden D., Davidson K., Hough K.A. et al. Melatonin, melatonin receptors and melanophores: a moving story // Pigment Cell Res. 2004. Vol. 17, No. 5. P. 454–460. doi: 10.1111/j.1600-0749.2004.00185.x
- Vriend J., Reiter R.J. Melatonin feedback on clock genes: a theory involving the proteasome // J. Pineal Res. 2015. Vol. 58, No. 1. P. 1–11. doi: 10.1111/jpi.12189
- Rodríguez-Santana C., Florido J., Martínez-Ruiz L. et al. Role of melatonin in cancer: Effect on clock genes // Int. J. Mol. Sci. 2023. Vol. 24, No. 3. P. 1919. doi: 10.3390/ijms24031919
- References
- Panda S. Circadian physiology of metabolism. Science. 2016;354(6315):1008–1015. doi: 10.1126/science.aah4967
- Zimmet P, Alberti KGMM, Stern N, et al. The circadian syndrome: is the metabolic syndrome and much more! J Intern Med. 2019;286(2):181–191. doi: 10.1111/joim.12924
- Fagiani F, Di Marino D, Romagnoli A, et al. Molecular regulations of circadian rhythm and implications for physiology and diseases. Signal Transduct Target Ther. 2022;7(1):41. doi: 10.1038/s41392-022-00899-y
- Fekry B, Eckel-Mahan K. The circadian clock and cancer: links between circadian disruption and disease Pathology. J Biochem. 2022;171(5):477–486. doi: 10.1093/jb/mvac017
- Miki T, Matsumoto T, Zhao Z, Lee CC. p53 regulates Period2 expression and the circadian clock. Nat Commun. 2013;4:2444. doi: 10.1038/ncomms3444
- Zhou R, Chen X, Liang J, et al. A circadian rhythm-related gene signature associated with tumor immunity, cisplatin efficacy, and prognosis in bladder cancer. Aging (Albany NY). 2021;13(23):25153–25179. doi: 10.18632/aging.203733
- Gaddameedhi S, Sancar A. Melanoma and DNA damage from a distance (farstander effect). Pigment Cell Melanoma Res. 2011;24(1):3–4. doi: 10.1111/j.1755-148X.2010.00805.x
- Geyfman M, Gordon W, Paus R, Andersen B. Identification of telogen markers underscores that telogen is far from a quiescent hair cycle phase. J Invest Dermatol. 2012;132(3 Pt 1):721–724. doi: 10.1038/jid.2011.367
- Gaddameedhi S, Selby CP, Kaufmann WK, et al. Control of skin cancer by the circadian rhythm. Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(46):18790–18795. doi: 10.1073/pnas.1115249108
- Klionsky DJ, Abdel-Aziz AK, Abdelfatah S, et al. Guidelines for the use and interpretation of assays for monitoring autophagy (4th edition). Autophagy. 2021;17(1):1–382. doi: 10.1080/15548627.2020.1797280
- Deng F, Yang K, Zheng G. Period family of clock genes as novel predictors of survival in human cancer: a systematic review and meta-analysis. Dis Markers. 2020;2020:6486238. doi: 10.1155/2020/6486238
- Sulli G, Lam MTY, Panda S. Interplay between circadian clock and cancer: New frontiers for cancer treatment. Trends Cancer. 2019;5(8):475–494. doi: 10.1016/j.trecan.2019.07.002
- Bumgarner JR, Nelson RJ. Light at night and disrupted circadian rhythms alter physiology and behavior. Integr Comp Biol. 2021;61(3):1160–1169. doi: 10.1093/icb/icab017
- Vasey C, McBride J, Penta K. Circadian rhythm dysregulation and restoration: The role of melatonin. Nutrients. 2021;13(10):3480. doi: 10.3390/nu13103480
- Fárková E, Schneider J, Šmotek M, et al. Weight loss in conservative treatment of obesity in women is associated with physical activity and circadian phenotype: a longitudinal observational study. Biopsychosoc Med. 2019;13:24. doi: 10.1186/s13030-019-0163-2
- Yu HS, Reiter RJ. Melatonin: biosynthesis, physiological effects, and clinical applications. Boca Raton, FL: CRC Press; 1992.
- van den Heiligenberg S, Deprés-Brummer P, Barbason H, et al. The tumor promoting effect of constant light exposure on diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis in rats. Life Sci. 1999;64(26):2523–2534. doi: 10.1016/s0024-3205(99)00210-6
- Li JC, Xu F. Influences of light-dark shifting on the immune system, tumor growth and life span of rats, mice and fruit flies as well as on the counteraction of melatonin. Biol Signals. 1997;6(2):77–89. doi: 10.1159/000109112
- Li Y, Li S, Zhou Y, et al. Melatonin for the prevention and treatment of cancer. Oncotarget. 2017;8(24):39896–39921. doi: 10.18632/oncotarget.16379
- Areshidze DA, Kozlova MA, Mnikhovich MV, et al. Influence of various light regimes on morphofunctional condition of transplantable melanoma B16. Biomedicines. 2023;11(4):1135. doi: 10.3390/biomedicines11041135
- Areshidze DA, Kozlova MA, Chernikov VP, et al. Characteristic of ultrastructure of mice B16 melanoma cells under the influence of different lighting regimes. Clocks Sleep. 2022;4(4):745–760. doi: 10.3390/clockssleep4040056
- Treshchalina EM, Zhukova OS, Gerasimova GK, et al. Metodicheskie rekomendatsii po doklinicheskomu izucheniyu protivoopukholevoi aktivnosti lekarstvennykh sredstv. In: Rukovodstvo po provedeniyu doklinicheskikh issledovanii lekarstvennykh sredstv. Ed. by A.N. Mironov. Part I. Moscow: Grif i K, 2012. P. 642–657. (In Russ.)
- Fischer AH, Jacobson KA, Rose J, Zeller R. Hematoxylin and eosin staining of tissue and cell sections. CSH Protoc. 2008;2008:pdb.prot4986. doi: 10.1101/pdb.prot4986
- Broeke J, Pérez JMM, Pascau J. Image Processing with Image. Second edition. Packt Publishing; 2015.
- Smitha T, Sharada P, Girish H. Morphometry of the basal cell layer of oral leukoplakia and oral squamous cell carcinoma using computer-aided image analysis. J Oral Maxillofac Pathol. 2011;15(1):26–33. doi: 10.4103/0973-029X.80034
- Rubin Grandis J, Melhem MF, Barnes EL, Tweardy DJ. Quantitative immunohistochemical analysis of transforming growth factor-alpha and epidermal growth factor receptor in patients with squamous cell carcinoma of the head and neck. Cancer. 1996;78(6):1284–1292. doi: 10.1002/(SICI)1097-0142(19960915)78:6<1284::AID-CNCR17>3.0.CO;2-X
- Cornelissen G. Cosinor-based rhythmometry. Theor Biol Med Model. 2014;11:16. doi: 10.1186/1742-4682-11-16
- Claustrat B, Leston J. Melatonin: Physiological effects in humans. Neurochirurgie. 2015;61(2–3):77–84. doi: 10.1016/j.neuchi.2015.03.002
- Reppert SM, Weaver DR. Comparing clockworks: mouse versus fly. J Biol Rhythms. 2000;15(5):357–364. doi: 10.1177/074873000129001459
- Sugden D, Davidson K, Hough KA, et al. Melatonin, melatonin receptors and melanophores: a moving story. Pigment Cell Res. 2004;17(5):454–460. doi: 10.1111/j.1600-0749.2004.00185.x
- Vriend J, Reiter RJ. Melatonin feedback on clock genes: a theory involving the proteasome. J Pineal Res. 2015;58(1):1–11. doi: 10.1111/jpi.12189
- Rodríguez-Santana C, Florido J, Martínez-Ruiz L, et al. Role of melatonin in cancer: Effect on clock genes. Int J Mol Sci. 2023;24(3):1919. doi: 10.3390/ijms24031919
Дополнительные файлы
